《汽车发动机原理》PPT课件

示功图上循环曲线所围成的面 积的大小表示功的多少。
2、平均指示压力Pi
1）定义：发动机单位气缸工作容积每循环做的指 示功。
Pi=Wci/Vh
(kpa)
2）单位：Wci（J），Vh（L），Pi（kpa）
3）Pi，Wci ==>气缸工作容积的利用程度。 4）作用：评价发动机工作循环的动力性。 5）汽油机:Pi=700-1300kpa 柴油机:Pi=650-1100kpa
四、课程的特点、要求、学时分配、考核
特点:本课程理论性较强，无多少实物供参照，课堂上的 讲授以理论分析和推导为主。
对重点章节要熟练掌握。
要求:要求课上集中精力听讲，做好笔记，课下及时复习。
学时分配：总学时96
参考书：1.《汽车发动机原理》（第二版）陈培陵主编 人民交通出版社 2003 2.《车辆内燃机原理》（第一版）秦有方主编 北京理工大学出版社 1997
η T=1-1/ε
k-1×(ρK-1
)/K(ρ -1)
二、影响内燃机理想循环的主要因素
分析循环的主要目的是找出影响循环热 效率的因素，找到提高热效率的途径。
常用的方法有： 1、解析法： 从循环热效率的公式出发进行分析。 2、图示法： 由P—V图、T—S图入手分析。
1、压缩比的影响
压缩比对上述三种理想循环的影响是相同的。 由热效率的公式：
Q1p>Q1m>Q1v
所以： ηtp>ηtm>ηtv 实际内燃机中，由 于压缩比选取的不同， 有：ηtm >ηtp>ηtv
热力系统的分类
（据界面上物质和能力交换的情况分） 闭口系统：与外界无质量交换的系统； 开口系统：与外界有质量交换的系统； 绝热系统：与外界无热量交换的系统； 孤立系统：与外界即无质量交换，又无 热量交换的系统。
增压柴油机:Pi=900-2500kpa
二、指示功率Ni
定义：单位时间内所做的指示功，Ni, KW。 Ni=Wci/t(N.m/s)
n 2 piVhin Ni Wci i 103 30 60
i —气缸数； Pi —平均指示压力（kpa)； n —转数，r/min； τ —行程数； Vh（L）—汽缸工作容积。 当τ ＝４时： piVh in 3
ge:有效燃油消耗率; Hu:燃料的低热值［kJ/kg］
※ ge、η e是发动机的经济性能指标。
三、发动机强化指标
１．升功率NL： 发动机每升工作容积发出的有效功率。 NL＝Ne/(i · Vh) [kw/L]
从有效功率的角度，衡量发动机排量利用的程度，NL越大，发动 机的强化程度越高，发出一定有效功率的发动机尺寸越小。
三、课程主要内容
课程的主要内容分两大部分，《工程热力学 基础知识》部分的重点是发动机的理想循环。 《发动机原理》部分的重点是内燃机的燃烧 过程和特性。 主要内容包括：工程热力学基础、发动机示 功图和性能指标、燃料和燃烧、发动机换气、 汽油机混合气的形成与燃烧过程、柴油机混 合气的形成与燃烧过程、发动机特性、发动 机的排放与控制等。
三、活塞式内燃机理想循环的比较 1、在等压缩比ε 、等加热量Q1条件下 比较图中各循环加热 过程所对应的面积， 得出：
Q2p >Q2m>Q2v
所以：
η
tv>η tm>η tp
2、在循环的最高温度、最高压力相同的条件下
在T-S图上比较三种循 环的加热量和放热量， 可以看出： 放热量q2都相同，而 加热量为：
ε,提高循环平均吸热温度，降低循环平均放热温度扩大 了循环温差和膨胀比, η T 。
由试验曲线看出:
当压缩比较小时，热 效率随压缩比的增加 显著增大；当压缩比 较大时，热效率随压 缩比的增加增大较少。
2、K的影响
由公式看出， K↑η T↑（混合气较稀,K较大）
K取决于工质的性质，双原子气体为1.4；多原子为1.33.
二、发动机经济性指标
１.有效燃油消耗率: 单位有效功率的油耗量。 ge＝1000×Gf/Ne [g/kw· h]
Gf:每小时的油耗量,［kg/h］ Ne:有效功率[kw]
２．有效热效率：发动机的有效功We与所消耗
的燃油发出的热量Q1的比值。
ηe＝We/Q1＝3.6/ (ge · Hu)×106 ＝Wiηm/Q1＝ηiηm
Q1’’
混合加热循环的热效率:
k 1 t 1 k 1 1 k 1
ε =V1/V2--压缩比,λ =P3/P2 -压力升高比， ρ =V4/V3 -预胀比，k--绝热指数.
4、低速柴油机的理想循环--等压加热循环
1-2的压缩过程 绝热压缩； 2-3的燃烧过程 等压加热; 3-4的膨胀过程 绝热膨胀； 4-1的排气过程 等容放热。 等容加热循环的热效率：
第一章 发动机性能
本章要求：
了解：热力系统、工质、 功、热量、内能和熵等 概念，理想气体和卡诺 循环等。 理解：热力学第一和第 二定律，Ｐ－Ｖ图和Ｐ －Ｓ图，理想气体的热 力过程和发动机的理想 循环。

第一节
发动机理论循环
为便于分析内燃机的实际工作过程，将内燃机的某个 循环的各个实际过程全部抽象的概括为若干个可逆过程， 这样得到的一个闭合循环，称为理想循环。 理想化的原则及方法： 1、工质所经历的状态变化为一闭合循环； 2、假设工质是理想气体； 3、组成各循环的过程都是可逆的； 4、假设外界无数高温热源等容或等压向工质加热； 5、假设工质的压缩及膨胀是绝热等熵过程。
压力的测量
当系统的压力高 于大气压力时， 用压力表测量。
P=Pb+Pg P:系统压力 （绝对压力）； Pb:大气压力； Pg:表压力（压力 表读数）。
压力的测量
当系统的压力低于 大气压力时，用真 空表测量。
P=Pb-Pv
Pv：真空表读数。
※由于表压力和真空 度随大气压力的变化 而变化，所以只有绝 对压力才能作为系统 的状态参数。
Ni 10 120
KW
KW
Pi，Ni，动力性指标。
率g i
定义：单位指示功所消耗的燃油量，用gi表示。
gi＝（1000×Gf/Ni）[g/kw· h]
Gf —每小时的燃油消耗量，［kg/h］； Ni —指示功率，［kw］。
gi，ηi，经济性指标。
四、指示热效率ηi
定义：实际循环指示功Wci与所用燃油的发
五个工作过程：
1、进气过程 2、压缩过程
3、燃烧过程—化学能→热能
4、膨胀过程 5、排气过程—排气温度是重要参数
第三节 发动机的指示性能指标
发动机的性能指标包括：
指示指标：据示功图求得的动力性和经济性指标
它是以工质在气缸内对活塞所做的功为基础的性能指标。 意义：用来评价实际工作循环的好坏，研究发动机的工作 过程。
有效指标：考虑到机械损失的指标。小于指示指标
它是以曲轴对外输出的功为基础的性能指标。
意义：用来评定发动机性能的好坏。
发动机的指示指标：
一、指示功和平均指示压力
1、指示功（或循环指示功）
在气缸完成一个循环，工 质对活塞所做的功，用WCi （J）表示。WCi=∮Pdv
（WCi相当于Ｆ１代表的功）
顺时针 正功-循环指示功； 逆时针 负功-泵气功;机械 损失功
3、λ 的影响
(1) 对定容加热循环，λ ↑η T不变 因为λ ↑ 则Q1↑和 W↑→ Q2/Q1不变。 (2) 对混合加热循环，λ ↑η T↑ Q1不变，λ ↑值增大（Q1v↑）则相对的减少了 Q1p所占的比例，而Q2减少，使整个循环的热效率 会增大。
4、ρ 的影响
（1）对等压加热循环，ρ ↑η T↓。(ρ↑ → Q2↑) （2）对混合加热循环，ρ ↑η T↓
3.对于结构一定的发动机，平均有效压力Pe与扭 矩Me成正比。 Pe 3.14 M e
Vh i
汽油机:Pe=650-1200kpa ；
柴油机:Pe=600-950kpa
4、转速n和活塞平均速度Cm
转速增加，活塞平均速度也增加
Cm=Sn/30
Cm大，活塞组的热负荷和连杆机构的惯 性力均增大，磨损加剧，寿命下降。
一、机械效率 1.机械损失功率:发动机机械损失所消耗的功率，Nm
Pm＝Pi-Pe
P m Vh i n Nm 103 30 P e P i P m N m Ni N e
2.平均机械损失压力:单位气缸工作容积的机械损失功， ３.机械效率：指示功转变
为有效功的程度。
热量Q1之比值,用η i表示。
Ni —［KW］； Hu —［KJ/kg］燃料热值； Gf —［kg/h］； gi —［g/kw·h］ 可以看出：η i∝1／gi 标定工况下，η i，gi的大致范围： gi ηi 汽油机： 205～320 0.25～0.40 柴油机： 170～205 0.40～0.50
要求掌握：
1、车用发动机的理想循环各是什么； 2、理想循环各由哪些过程组成；
3、影响理想循环热效率的因素；
4、车用发动机理想循环的比较。
一、三种基本循环
1、实际循环及理想化
实际工作过程：
进气、 压缩、 燃烧、 排气 膨胀、
汽油机的理想循环： 等容加热循环 低速柴油机的理想循环： 等压加热循环 高速柴油机的理想循环： 混合加热循环
2、汽油机的理想循环 --等容加热循环
1-2的压缩过程绝热压缩；
2-3的燃烧过程等容加热；
3-4的膨胀过程绝热膨胀；
4-1的排气过程等容放热。
等容加热循环的热效率：
Q1
η T=1-1/ε
k-1 Q2
ε --压缩比； k--绝热指数。
3、车用柴油机的理想循环 --混合加热循环