第二章发动机的主要性能
合集下载
第二章发动机的基本知识
课程内容
汽车发动机构造与检修
一、发动机的分类与基本构造
发动机的定义：
发动机是将某一种形式的能量转变成机械能的机器。
现代汽车大多使用往复活塞式内燃机。它将燃料在 发动机气缸内部进行燃烧，把产生的热能转变成机械能。
发动机的分类 ：
1）、按燃料的使用不同分
汽油机
柴油机
---------------------------------------------------------------------宁波大红鹰学院机电分院
课程内容
单列式
Ｖ型
对置式
---------------------------------------------------------------------宁波大红鹰学院机电分院
课程内容
汽车发动机构造与检修
发动机的基本构造
两大机构：
• 曲柄连杆机构 • 配气机构
五大系统：
• • • • • 燃料供给系统 点火系统 润滑系统 冷却系统 起动系统
课程内容
汽车发动机构造与检修
作功行程
• 作功行程包括燃烧过程和膨胀过程，在这一行程中，进气 门和排气门仍然保持关闭。当活塞位于压缩行程接近上止 点(即点火提前角)位置时，火花塞产生电火花点燃可燃混 合气，可燃混合气燃烧后放出大量的热使气缸内气体温度 和压力急剧升高，最高压力可达3～5MPa，最高温度可达 2200～2800K，高温高压气体膨胀，推动活塞从上止点向 下止点运动，通过连杆使曲轴旋转并输出机械功，除了用 于维持发动机本身继续运转外，其余用于对外作功。随着 活塞向下运动，气缸内容积增加，气体压力和温度降低， 当活塞运动到下止点时，作功行程结束，气体压力降低到 0.3～0.5MPa，气体温度降低到1300～1600K。
第2章 内燃机的工作指标
平均指示压力是从实际循环的角度评价发动机气缸工作容 积利用率高低的一个参数。平均指示压力是衡量发动机实 际循环动力性能的一个很重要的指标。
在标定工况下取值范围：
柴油机：
四冲程非增压 0.6～0.95MPa
四冲程增压 0.85～2.6MPa
二冲程
0.35～1.3MPa
汽油机：
四冲程摩托车用 0.9～1.43 MPa 四冲程小客车用 0.65～1.25MPa 四冲程载货车用 0.6～0.85 MPa 二冲程小型风冷 0.4～0.85 Mpa
工质（气体）推动活塞做功定为作正功 “＋” 活塞推动工质（气体）做功定为作负功 “－”
进气过程 正功 “＋” 压缩过程 负功 “－”
膨胀过程 正功 “＋” 排气过程 负功 “－”
11
指示功
指示功的大小可以由p—V图中闭合曲线所占有的面积求得
12
指示功
非增压
增压
四冲程非增压发动机
指示功面积 Fi Fi F1 F2
者致力以求的奋斗目标，因而PL是评定一台发动机整机动力性能和 强化程度的重要指标之一。
29
目前内燃机的pme和PL值一般在下列范围内：
pme/MPa
➢ 农用柴油机 ➢ 汽车用柴油机 ➢ 强化高速柴油机 ➢ 固定船用户速柴油机 ➢ 四冲程摩托车用汽油机 ➢ 四冲程小客车用汽油机 ➢ 四冲程载货汽车用汽油机 ➢ 四冲程小型风冷汽油机
Fi 示功图面积，可以用求积仪或计算方法求得
a:纵坐标比例：Pa/cm N / m2 / cm b:横坐标比例：cm3 / cm 1m3 106cm3
15
2.平均指示压力 pmi
指示功反映了发动机气缸在一个工作循环中所获得的有用功的数量， 它除了和循环中热功转换的有效程度有关外，还和气缸容积的大小有关。 为了能更清楚地对不同工作容积发动机工作循环的热功转换有效程度作比 较，引出了平均指示压力的概念。
汽车发动机机械系统检修课程授课教案
汽车发动机机械系统检修课程授课教案.doc 第一章：汽车发动机概述1.1 发动机的分类及工作原理1.2 发动机的组成及作用1.3 发动机的主要性能参数1.4 发动机的发展趋势第二章：发动机机体组检修2.1 发动机机体的结构与功能2.2 发动机机体的检修方法及注意事项2.3 发动机气缸体的检修2.4 发动机气缸盖的检修第三章：曲柄连杆机构检修3.1 曲柄连杆机构的结构与功能3.2 曲柄连杆机构的检修方法及注意事项3.3 活塞的检修3.4 曲轴的检修3.5 连杆的检修第四章：配气机构检修4.1 配气机构的结构与功能4.2 配气机构的检修方法及注意事项4.3 气门的检修4.4 凸轮轴的检修第五章：燃油供给系统检修5.1 燃油供给系统的结构与功能5.2 燃油供给系统的检修方法及注意事项5.3 燃油泵的检修5.4 燃油喷射器的检修5.5 燃油滤清器的检修第六章：点火系统检修6.1 点火系统的结构与功能6.2 点火系统的检修方法及注意事项6.3 点火线圈的检修6.4 火花塞的检修6.5 点火模块的检修第七章：冷却系统检修7.1 冷却系统的结构与功能7.2 冷却系统的检修方法及注意事项7.3 冷却液的检修7.4 冷却泵的检修7.5 散热器的检修第八章：润滑系统检修8.1 润滑系统的结构与功能8.2 润滑系统的检修方法及注意事项8.4 油压开关的检修8.5 油底壳的检修第九章：排放控制系统检修9.1 排放控制系统的结构与功能9.2 排放控制系统的检修方法及注意事项9.3 氧传感器的检修9.4 催化转化器的检修9.5 排放控制系统其他部件的检修第十章：发动机综合故障诊断与排除10.1 发动机常见故障现象及原因10.2 故障诊断方法及步骤10.3 故障排除技巧10.4 案例分析10.5 发动机维护与保养注意事项重点和难点解析一、发动机的分类及工作原理难点解析：需要掌握不同类型发动机的工作原理和各自的特点，以便理解其在汽车中的应用和重要性。
(完整版)汽车发动机原理课后习题答案
第二章发动机的性能指标1.研究理论循环的目的是什么？理论循环与实际循环相比，主要作了哪些简化？答:目的：1.用简单的公式来阐明内燃机工作过程中各基本热力参数间的关系，明确提高以理论循环热效率为代表的经济性和以平均有效压力为代表的动力性的基本途径2.确定循环热效率的理论极限，以判断实际内燃机经济性和工作过程进行的完善程度以及改进潜力3.有利于分析比较发动机不同循环方式的经济性和动力性简化：1.以空气为工质，并视为理想气体，在整个循环中工质的比热容等物理参数为常数，均不随压力、温度等状态参数而变化2.将燃烧过程简化为由外界无数个高温热源向工质进行的等容、等压或混合加热过程，将排气过程即工质的放热视为等容放热过程3.把压缩和膨胀过程简化成理想的绝热等熵过程，忽略工质与外界的热交换及其泄露等的影响4.换气过程简化为在上、下止点瞬间开和关，无节流损失，缸内压力不变的流入流出过程。
2.简述发动机的实际工作循环过程。
四冲程发动机的实际循环由进气、压缩、燃烧、膨胀、排气组成3.排气终了温度偏高的原因可能是什么？有流动阻力，排气压力>大气压力，克服阻力做功，阻力增大排气压力增大,废气温度升高。
负荷增大Tr增大；n升高Tr增大，∈+，膨胀比增大，Tr减小。
4.发动机的实际循环与理论循环相比存在哪些损失？试述各种损失形成的原因。
答：1.传热损失，实际循环中缸套内壁面、活塞顶面、气缸盖底面以及活塞环、气门、喷油器等与缸内工质直接接触的表面始终与工质发生着热交换2.换气损失，实际循环中，排气门在膨胀行程接近下止点前提前开启造成自由排气损失、强制排气的活塞推出功损失和自然吸气行程的吸气功损失3.燃烧损失，实际循环中着火燃烧总要持续一段时间，不存在理想等容燃烧，造成时间损失，同时由于供油不及时、混合气准备不充分、燃烧后期氧不足造成后燃损失以及不完全燃烧损失4.涡流和节流损失实际循环中活塞的高速运动使工质在气缸产生涡流造成压力损失。
第2章发动机实际循环与评价指标
第二章发动机工作循环与评价指标
一、四冲程发动机理想循环
四冲程发动机的工作过程由进气、压缩、燃烧膨 胀、排气四个过程组成。理想循环的基本假设： （1）缸内热力系统为闭口系统； （2）加热过程为定容或定压加热，放热简化为定容 放热过程； （3）压缩和膨胀过程近似为绝热过程； （4）工质为理想气体； （5）气缸内无摩擦损失，简化为可逆过程；
3.指示热效率和指示燃油消耗率
指示热效率指实际循环指示功与所消耗的 燃油热量的比值 热功当量
Wi 3.6 10 kJ 3.6 6 it 10 g i hn Q g i hn kJ 1000
3
it
的范围一般是 柴油机 0.43～0.50 汽油机 0.25～0.40
1千瓦.小时的功 需要消耗的热量
三种基本循环的比较
柴油机，在工作条件一定时，其压缩比 也基本上确定，但是其压缩比一般较高，其 压缩终了压力也较高，为避免其工作粗暴、 噪声及振动，必须控制其最高压力。因此应 按一定的最高压力为条件来比较其各种理想 循环的热效率。
二、四冲程发动机的实际循环
1.进气过程 进气过程中进气终点的压力和 温度的范围: ／P0 ／K 汽油机 0.80～0.92 340～380 柴油机 0.80～0.95 300～340
根据加热方式的不同 发动机理想循环分类
定容循环 定压循环 混和循环
1、定容循环
1 - 2 绝热压缩 2 - 3定容加热 3 - 4绝热膨胀 4 - 1定容放热
吸热前压缩气体，提高平均吸热温度是提高热效率的 重要措施，是卡诺循环，第二定律对实际循环的指导。
2、定压循环
1 - 2 绝热压缩 3 - 4绝热膨胀
问2：柴油机采用哪种形式的加热循环
一、四冲程发动机理想循环
四冲程发动机的工作过程由进气、压缩、燃烧膨 胀、排气四个过程组成。理想循环的基本假设： （1）缸内热力系统为闭口系统； （2）加热过程为定容或定压加热，放热简化为定容 放热过程； （3）压缩和膨胀过程近似为绝热过程； （4）工质为理想气体； （5）气缸内无摩擦损失，简化为可逆过程；
3.指示热效率和指示燃油消耗率
指示热效率指实际循环指示功与所消耗的 燃油热量的比值 热功当量
Wi 3.6 10 kJ 3.6 6 it 10 g i hn Q g i hn kJ 1000
3
it
的范围一般是 柴油机 0.43～0.50 汽油机 0.25～0.40
1千瓦.小时的功 需要消耗的热量
三种基本循环的比较
柴油机，在工作条件一定时，其压缩比 也基本上确定，但是其压缩比一般较高，其 压缩终了压力也较高，为避免其工作粗暴、 噪声及振动，必须控制其最高压力。因此应 按一定的最高压力为条件来比较其各种理想 循环的热效率。
二、四冲程发动机的实际循环
1.进气过程 进气过程中进气终点的压力和 温度的范围: ／P0 ／K 汽油机 0.80～0.92 340～380 柴油机 0.80～0.95 300～340
根据加热方式的不同 发动机理想循环分类
定容循环 定压循环 混和循环
1、定容循环
1 - 2 绝热压缩 2 - 3定容加热 3 - 4绝热膨胀 4 - 1定容放热
吸热前压缩气体，提高平均吸热温度是提高热效率的 重要措施，是卡诺循环，第二定律对实际循环的指导。
2、定压循环
1 - 2 绝热压缩 3 - 4绝热膨胀
问2：柴油机采用哪种形式的加热循环
第2章发动机的性能与性能指标
②驱动附件损失，占机械损失的10-20%；如：驱动 配气机构、水泵、机油泵、燃油泵、风扇、转向 助力泵等；。
③泵气损失，占机械损失的10-20%，是指进排气过 程所消耗的功等。
2.机械损失功率和机械损失压力
与pmi和pme类似，机械损失功率Pm为：
Pm
pmmVhin
30
[kW]
pmm与pmi和pme之间的关系为： pmm =pmi-pme
me
m Pe
[kg/kW]
Pl，me 发动机强化程度高。 实际中，汽油机的强化程度要比柴油机高。
强化系数pme • Cm （MPa • m/s
）
汽油机
PL 30-70
汽车柴油机 18-30
拖拉机柴油机 9-15
me 1.1-4.0
2.5-9.0 5.5-16
pmeCm 8-17
e,汽0.20~0.30 ，ge,汽21~8410[g/kW·h]。
由此可见，柴油机的热效率比汽油机高，经济
性比汽油机好。
三、发动机强化指标
1、升功率
——单位气缸工作容积所发出的有效功率。
Pl
P e
iV h
p3[m0kenW/1L0]3
2、比质量
——发动机的质量m与所给出的标定功率 的比值。
则：
Pi
pmi[VkWhin]
300
3、指示燃油消耗率bi（gi）
指示燃油消耗率：单位指示功率的耗油量，也称 指示比油耗。
b i
B P
[g1/k0W3 ·h]
i
式中：B为每小时耗油量[ kg/h ]。
③泵气损失，占机械损失的10-20%，是指进排气过 程所消耗的功等。
2.机械损失功率和机械损失压力
与pmi和pme类似，机械损失功率Pm为：
Pm
pmmVhin
30
[kW]
pmm与pmi和pme之间的关系为： pmm =pmi-pme
me
m Pe
[kg/kW]
Pl，me 发动机强化程度高。 实际中，汽油机的强化程度要比柴油机高。
强化系数pme • Cm （MPa • m/s
）
汽油机
PL 30-70
汽车柴油机 18-30
拖拉机柴油机 9-15
me 1.1-4.0
2.5-9.0 5.5-16
pmeCm 8-17
e,汽0.20~0.30 ，ge,汽21~8410[g/kW·h]。
由此可见，柴油机的热效率比汽油机高，经济
性比汽油机好。
三、发动机强化指标
1、升功率
——单位气缸工作容积所发出的有效功率。
Pl
P e
iV h
p3[m0kenW/1L0]3
2、比质量
——发动机的质量m与所给出的标定功率 的比值。
则：
Pi
pmi[VkWhin]
300
3、指示燃油消耗率bi（gi）
指示燃油消耗率：单位指示功率的耗油量，也称 指示比油耗。
b i
B P
[g1/k0W3 ·h]
i
式中：B为每小时耗油量[ kg/h ]。
第二章 发动机循环与性能指标
——进气系统的阻力。 进气终了的温度Ta总高于大气温度T0或增压器 出口温度Tk ——高温机件及残余废气加热。
第2章 发动机循环与性能指标
§2.2 发动机的实际循环
压缩过程ab’ ’c’c
作用: 增大温差， 增大膨胀比， 热功转换效率提高， 有利着火和燃烧。 压缩过程为多变过 程。
第2章 发动机循环与性能指标
循环质量 循环指示功 气缸工作容积
Ai —示功图面积；
第2章 发动机循环与性能指标
§2.3 发动机的指示指标
平均指示压力：
单位气缸工作容积的指示功。
Wi pmi Vs
式中 Wi —指示功（kJ）； Vs —气缸工作容积(L)。
第2章 发动机循环与性能指标 二、指示功率P i
§2.3 发动机的指示指标
混合加热循环： Q1和ε不变时， ρ 增大, λ减小， Q2 增大, pt 也下降。 ηt下降,
第2章 发动机循环与性能指标
§2.1 发动机的理论循环
5.三种理论循环比较
（１）初态相同，Q1和ε相等
Q2 p Q2m Q2V
tV tm tp
第2章 发动机循环与性能指标
§2.1 发动机的理论循环
高速柴油机近似为混合加 热循环。
燃烧过程基本上由定容 燃烧和定压燃烧两个阶段 组成。
第2章 发动机循环与性能指标
§2.1 发动机的理论循环
2．定容加热循环
a→c绝热压缩；c→z定容加热
z→b绝热膨胀；b→a定容放热。
汽油机中混合气燃 烧迅速，近似为定容加 热循环。
第2章 发动机循环与性能指标
§2.1 发动机的理论循环
z
b
z'
b'
第2章 发动机循环与性能指标
§2.2 发动机的实际循环
压缩过程ab’ ’c’c
作用: 增大温差， 增大膨胀比， 热功转换效率提高， 有利着火和燃烧。 压缩过程为多变过 程。
第2章 发动机循环与性能指标
循环质量 循环指示功 气缸工作容积
Ai —示功图面积；
第2章 发动机循环与性能指标
§2.3 发动机的指示指标
平均指示压力：
单位气缸工作容积的指示功。
Wi pmi Vs
式中 Wi —指示功（kJ）； Vs —气缸工作容积(L)。
第2章 发动机循环与性能指标 二、指示功率P i
§2.3 发动机的指示指标
混合加热循环： Q1和ε不变时， ρ 增大, λ减小， Q2 增大, pt 也下降。 ηt下降,
第2章 发动机循环与性能指标
§2.1 发动机的理论循环
5.三种理论循环比较
（１）初态相同，Q1和ε相等
Q2 p Q2m Q2V
tV tm tp
第2章 发动机循环与性能指标
§2.1 发动机的理论循环
高速柴油机近似为混合加 热循环。
燃烧过程基本上由定容 燃烧和定压燃烧两个阶段 组成。
第2章 发动机循环与性能指标
§2.1 发动机的理论循环
2．定容加热循环
a→c绝热压缩；c→z定容加热
z→b绝热膨胀；b→a定容放热。
汽油机中混合气燃 烧迅速，近似为定容加 热循环。
第2章 发动机循环与性能指标
§2.1 发动机的理论循环
z
b
z'
b'
02第二章涡轮喷气发动机的性能
2.2 燃气涡轮发动机的性能
1 燃气涡轮发动机的性能指标（ performance criteria ）
(1)推力（Thrust） (2)耗油率（Specific Fuel Consumption, SFC）
发动机的耗油率是发动机的第一性能指标，它反映了发动机的 经济性。降低发动机的耗油率始终是发动机设计、研制中的一项重 要目标。
第二章 涡轮喷气发动机的性能
2.1 燃气涡轮发动机的主要热力参数 1 空气流量（ Air mass flow rate ） 2 压气机的增压比（ Compressor pressure ratio / Compression ratio ） 3 涡轮前的最高燃气温度（ TIT-Turbine Inlet Temperature / EGT-Exhaust Gas Temperature ） 4 喷气速度（发动机压力比 EPR） 2.2 燃气涡轮发动机的性能 1 燃气涡轮发动机的性能指标（ performance criteria ） 2 涡轮喷气发动机的转速特性（节流特性） 3 涡轮喷气发动机的速度特性 4 涡轮喷气发动机的高度特性
2 压气机的增压比（ Compressor pressure ratio / Compression ratio）
发动机的增压比和它的功率输出能力与效率有很大的关系，增 压比越高，单位空气量的输出功率越大，同时，效率也越高。
提高增压比的过程中主要解决单级增压比和多级匹配问题、压 气机的稳定性和高温材料与冷却问题。
Q
燃油消耗率与单位空气流量推力的关系为 sfc ?
H uT
随着增压比的提高，压气机出口空气温度也越高，可加入的燃油量 便越少。
? ? Q ? C p T4* ? T3*
汽车发动机的性能指标
2/28
第一章
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节
发动机原理基础知识
气体的热力性质 热力学第一定律 热力学第二定律 发动机的循环 发动机的性能指标 发动机的机械效率
3/28
第五节
发动机的性能指标
一、指示性能指标
二、有效性能指标
三、发动机其他性能评定
4/28
一、指示性能指标
指示性能指标是以汽缸内工质对活塞所做的有用功为基础的 性能指标，只能评定发动机实际工作循环进行的质量好坏。 1.平均指示压力 2.指示功率 3.指示燃油消耗率 4.指示热效率
转速一定，随负荷增加，机械损失功率缓慢增加；
转速一定，在中小负荷范围,随负荷增加，指示功率迅速增加； 在大负荷范围,随负荷增加，指示功率缓慢增加。怠速时，指 示功率等于机械损失功率。 由 m 1 可知，在转速一定时，在中小负荷范围，随负荷增 加，机械效率η m增长较快。在大负荷范围，机械效率η m的增 长速度也逐渐缓慢。在怠速时，机械效率η m等于零。
15/28
6．有效热效率
有效热效率:指发动机实际循环有效功与所消耗热量之比。
We e Q1
16/28
三、发动机其它性能
1．排放性能:有害气体、颗粒（指发动机排出的除水以外 任何液态和固态微粒）。 2．噪声：我国噪声标准中规定轿车噪声不得大于84dB 。 3．冷起动性能：指发动机在低温条件下起动的可靠性，它 直接影响发动机的燃料经济性、使用寿命和驾驶员的劳动 强度等。我国标准规定，不采用特殊的低温起动措施，汽 油机在－10℃、柴油机在－5℃以下的气温条件下，接通起 动机，15 s内发动机应能顺利起动。
m me Pe
3）强化系数：指平均有效压力pe与活塞平均速度Cm的乘积。
第一章
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节
发动机原理基础知识
气体的热力性质 热力学第一定律 热力学第二定律 发动机的循环 发动机的性能指标 发动机的机械效率
3/28
第五节
发动机的性能指标
一、指示性能指标
二、有效性能指标
三、发动机其他性能评定
4/28
一、指示性能指标
指示性能指标是以汽缸内工质对活塞所做的有用功为基础的 性能指标，只能评定发动机实际工作循环进行的质量好坏。 1.平均指示压力 2.指示功率 3.指示燃油消耗率 4.指示热效率
转速一定，随负荷增加，机械损失功率缓慢增加；
转速一定，在中小负荷范围,随负荷增加，指示功率迅速增加； 在大负荷范围,随负荷增加，指示功率缓慢增加。怠速时，指 示功率等于机械损失功率。 由 m 1 可知，在转速一定时，在中小负荷范围，随负荷增 加，机械效率η m增长较快。在大负荷范围，机械效率η m的增 长速度也逐渐缓慢。在怠速时，机械效率η m等于零。
15/28
6．有效热效率
有效热效率:指发动机实际循环有效功与所消耗热量之比。
We e Q1
16/28
三、发动机其它性能
1．排放性能:有害气体、颗粒（指发动机排出的除水以外 任何液态和固态微粒）。 2．噪声：我国噪声标准中规定轿车噪声不得大于84dB 。 3．冷起动性能：指发动机在低温条件下起动的可靠性，它 直接影响发动机的燃料经济性、使用寿命和驾驶员的劳动 强度等。我国标准规定，不采用特殊的低温起动措施，汽 油机在－10℃、柴油机在－5℃以下的气温条件下，接通起 动机，15 s内发动机应能顺利起动。
m me Pe
3）强化系数：指平均有效压力pe与活塞平均速度Cm的乘积。
2_第二章 汽车动力性能的评价
第一节 汽车动力性能分析的基本理论知识
1.滚动阻力
图2-5
9.00-20轮胎的径向变形曲线
第一节 汽车动力性能分析的基本理论知识
(1)滚动阻力损失的组成 车轮滚动的能量损失由三部分组成，即 消耗于轮胎变形和路面变形的能量损失以及轮胎与路面间的摩擦 损失。
(2)轮胎滚动时的弹性迟滞损失 图2-5所示为弹性轮胎在坚硬路面 上受径向载荷时的变形曲线。 (3)轮胎的弹性迟滞损失表现为阻碍车轮滚动的阻力偶 当车轮静 止时，地面对车轮的法向反作用力的分布是前后对称的，合力通 过车轮中心(见图2-6a)；当车轮滚动时，在法线n-n′前后相对应点d 和d′变形相同(见图2-6b)，但是由于弹性迟滞损失现象，处于压缩 过程的前部d点的地面法向反作用力就会大于处于恢复过程的后部 d′点的地面法向反作用力，这可以从图2-6c中看出。
第三节 汽车动力性能的评价方法
(2)丘陵及山丘行驶 对于实际使用工况主要是在丘陵及山区地带 行驶的各类车辆(包括货车、农用汽车、越野车等)，由于汽车行驶 的路面坡度比较大，因此，发动机的后备功率主要用来克服坡度
阻力功率。 (3)无路地区行驶 对于主要行驶在坏路、无路地区(如沙漠、泥泞 沼泽地、矿区等)的车辆(包括越野车、矿用车等)，由于路面的附 着系数较小，因此不要求车辆有很高的速度，在评价汽车动力性 时，爬坡度和加速时间所占的比重应该比较大。 (4)市区路面 对于主要在城市内行驶的车辆(如公交车、各类公用 车辆等)，由于行车密度及城市交通的种种限制，汽车多以低速档 行驶，此时，最高车速在评价汽车动力性时并没有多大意义，应 加重加速时间的比重，以更好地评价汽车的实际使用动力性。
到一定数值(如200km/h左右)时，滚动阻力显著增加，此时轮胎发 生驻波现象，轮胎周缘不是圆形，出现明显的波浪状。 2.空气阻力 (1)空气阻力的组成 空气阻力可分为压力阻力和摩擦阻力两部分。 (2)空气阻力的计算 (3)空气阻力系数CD 从1950年开始到20世纪70年代初，轿车CD=0. 4～0.6；1990年后，轿车的CD=0.25～0.40，概念车的CD甚至已经 达到0.2。
发动机性能参数范文
发动机性能参数范文发动机是汽车的核心部件之一，它的性能参数对车辆的整体性能和燃油经济性都有着重要影响。
以下是一份发动机性能参数的范文，介绍了发动机的功率、扭矩、排量等主要参数，以及对车辆性能和燃油经济性的影响。
一、发动机功率发动机功率是指发动机在单位时间内产生的能量，它决定了车辆的加速性能和最高速度。
一般来说，功率越大，车辆的加速性能越好，最高速度也越高。
发动机功率通常以马力（hp）或千瓦（kW）为单位进行描述。
在市场上，汽车的发动机功率可以从几十马力到几百马力不等。
二、发动机扭矩发动机扭矩是指发动机产生的旋转力矩，它决定了车辆的爬坡能力和牵引力。
扭矩越大，汽车的爬坡能力越强，牵引力也越大。
发动机扭矩通常以牛顿米（Nm）为单位进行描述。
在市场上，汽车的发动机扭矩可以从几十牛米到几百牛米不等。
三、发动机排量发动机排量是指发动机活塞在一个循环中从上止点到下止点所移动的总体积。
它通常以升（L）为单位进行描述。
排量越大，表示发动机的工作容量越大，其通过提供更多燃料和空气的混合物来提高功率。
不过，排量过大可能导致燃油消耗增加和排放增加，降低燃油经济性。
四、发动机燃油经济性发动机燃油经济性是指发动机在单位燃料下所提供的工作能力。
它决定了车辆的燃油消耗量和续航里程。
一般来说，燃油经济性越高，车辆的续航里程越长，燃油消耗越低。
提高燃油经济性的方法包括提高发动机的热效率和降低车辆的风阻等。
五、发动机技术创新随着科技的进步，发动机技术也在不断创新。
目前，一些汽车制造商正在研发并使用先进的发动机技术，如涡轮增压、直喷和混合动力等。
这些技术可以提高发动机的功率和扭矩输出，同时降低燃油消耗和排放。
在未来，发动机技术的创新将持续推动汽车的性能和燃油经济性提升。
六、发动机性能参数选择当选购汽车时，消费者可以根据自己的需求和偏好选择适合的发动机性能参数。
如果需要强劲的加速性能和高速驾驶体验，可以选择功率较大的发动机。
如果需要爬坡能力和牵引力，可以选择扭矩较大的发动机。
发动机的循环与性能指标
5．排气过程
排气过程的作用是排出燃烧废气，为下一循环的进 气作好准备（图中b′br线）。 在膨胀过程末期，活塞接近下止点b′时，排气门开启 ，废气高速排出。当活塞由下向上移动时，缸内废气继 续排出，直到排气门关闭，排气过程结束。由于排气系 统有阻力，排气终了的压力pr仍高于大气压po。压力差 (pr-po) 用来克服排气系统的阻力。阻力越大，排气终了 时的压力pr越大，残留在缸内的废气越多。 排气终了的压力pr与温度Tr大致范围是： pr（MPa） Tr（K） 汽油机 （1.05~1.2）po 900~1100 柴油机 （1.05~1.2）po 700~900 增压柴油机（0.75~1.0）po
在柴油机中，同样应在上 止 点 前 开 始 喷 油 （ 图 中 c′ 点），柴油微粒迅速蒸发而 与空气混合，并借助于空气 的热量而自燃。燃烧开始时， 燃烧速度很快，而气缸容积 变化很小，工质温度，压力 剧增，所以接近定容加热 （图 a 中 cz′ 段）。随后是边 喷油边燃烧，燃烧速度慢， 且随着活塞下移气缸容积增 大，所以气缸压力升高不大， 而温度继续上升，因此接近 等压加热（图中z′z段）。
1-2的压缩过程－绝热压缩； 2-3的燃烧过程－等容加热； 3-4的燃烧过程－等压加热； 4-5的膨胀过程－绝热膨胀； 5-1的排气过程－等容放热。 混合加热循环的热效率:
Q1"
Q1'
k 1 t 1 k 1 1 k 1
式中：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。
Q2
3、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：
第二章_内燃机的工作指标
二、合理组织燃烧过程，提高循环指示效率ηit
提高指示效率η不仅改善了内燃机的动力性能，同时也 改善其经济性能，因此，需要从研究内燃机工作循环入 手，深入分析在整个热功转换过程中，各种热力损失的 大小及其分布，掌握各种因素对热力损失的影响程度， 从而寻找减少这些损失的技术措施，而其中最重要的一 个方面就是对内燃机燃烧过程的改进。
4.风阻损失
活塞、连杆、曲轴等零件在曲轴箱内高速运动时， 为克服油雾、空气阻力及曲轴箱通风等将消耗一 部分功，但其数值是很微小的。
5.驱动扫气泵及增压器的损失
在二冲程或机械增压发动机中，还要加上对进 气进行压缩而带来的损失。 上述诸损失中，可将前四项损失之和视作发动 机的内部摩擦损失，并以Pf表示其损耗的功率， 扫气泵或增压器所消耗的功率为PB
图2-4 自然吸气发动机中机械损失各组 成部分随活塞平均速度的变化 a—泵气损失 b—活塞与活塞环的摩擦损失 c—气门机构驱动损失 d—附属机构驱动损失 e—连杆轴承摩擦损失 f—凸轮轴承摩擦损失
二、机械损失的测定
1.示功图法 2.倒拖法 3.灭缸法 4.油耗线法
图2-5 一般发动机的机械损失平 均压力p的范围
2.轴承与气门机构的摩擦损失
轴承与气门机构的摩擦损失包括所有主轴承、连 杆轴承和凸轮轴轴承等的摩擦损失。在这些轴承 里，由于润滑充分，纯液力摩擦因数很低，不过 随着轴承直径的增大和转速的提高，轴颈圆周速 度的增大，运动件惯性力增大，这部分损失也将 增加，但它对气缸中压力的变化不太敏感。至于 消耗在气门驱动机构上的损耗，在额定功率工况 下所占比例是很微小的，在低速小负荷时，它的 比例将增大。
三、改善换气过程，提高气缸的充量系数ϕc
同样大小的气缸容积，在相同的进气状态下若能吸入更 多的新鲜空气，则可容许喷入更多的燃料，在同样的燃 烧条件下可以获得更多的有用功。改善换气过程，不仅 可以提高ϕc，而且可以减少换气损失。为此，必须对 换气过程进行深入研究，分析产生损失的原因，然后从 改善配气机构、凸轮廓线、管道流体动力性能以及采用 多气门、可变气门正时(VVT)与升程及可变进气管长度 (VIM)等方面着手进行研究。关于这方面的详细讨论见 本书第四章。
发动机原理第二章 内燃机的循环及性能评价指标
=1
河
b) 混合循环： Q1 、一定
南
理
，，t
工
大
学
二、理论循环的评价
第二章 内燃机循环及性能评价指标
2.平均循环压力pt 单位气缸工作容积所做的循环功 评定循环的做功能力
pt
Wt Vs
tQ1
Vs
混合
ptm
k k 1
pa
k 1
1
k
1t
河 南
等容
ptv
k k 1
pa
k 1
1t
理
柴油机 pr (1.05 ~ 1.2) p0
Tr 700 ~ 900K
排温取决于燃烧温度
河
燃烧过程迟后或后燃（补燃）增加排温升高，
南
理 排温是检查发动机燃烧状况的重要参数
工
大
学
第二章 内燃机循环及性能评价指标
二、实际循环的评价指标 指示指标：以工质对活塞做功为基础，评价实际循
环的做功能力和经济性。
第二章 内燃机循环及性能评价指标
一、卡诺循环与内燃机的动力循环
卡诺循环:绝热压缩、绝热膨胀做功、等温加热、等 温放热
卡诺效率:
tc
W Q1
1
Q2 Q1
1 T2 T1
提高动力循环热效率 的主要途径温差
河 南
卡诺定理：任何实际循环热效率<卡诺效率
理
工 大
意义：指明热力动力机械装置提高热效率的途径
学
第二章 内燃机循环及性能评价指标
一、卡诺循环与内燃机的动力循环
汽油机 — 通过液体燃料（汽油）实现奥托循环 轻便快速内燃机但热效率受限制
柴油机 — 从卡诺循环，以提高热效率增加压缩比提高温 差 热效率至今最高
b第二章内燃机的工作指标
Wi＝pmi·Vs＝pmi(πD2/4) S，其中，D和S分别为气缸直径和活塞行程，由
此可以引出平均指示压力的第二个概念，即
平均指示压力是一个假想的平均不变的压力，作用在活塞顶上， 使活塞移动一个冲程S所做的功，即为循环的指示功Wi。
平均指示压力是 从实际循环的角度评 价发动机气缸工作容 积利用率高低的一个 参数。
发动机的 PL & pme范围
机型
pme /MPa
农用柴油机 0.5~0.7
汽车用柴油机 0.7~1
强化高速柴油机 1~2.9
固定船用中速柴油机 0.6~2.5
四冲程摩托车用汽油机 0.78~1.2
四冲程小客车用汽油机 0.65~1.25
四冲程载货汽车用汽油机 0.6~0.7
二冲程小型风冷汽油机 0.4~0.65
示压力为pmi （N/m2），转速为n（r/s），根据pmi的定义，每循环
W p V 气体所作的指示功（J）为: i
mi s
具 有 i个 气 缸 的 发 动 机 每 秒 所 作 的 指 示 功 率 （ W ） 为
Pi
2
p m iV s
n
i
(2-3)
式中：为冲程数，对于四冲程内燃机： 4；对于二冲程内燃机： 2。
二冲程柴油机
0.35～1.3MPa
汽油机：
四冲程摩托车用汽油机 0.9～1.43 MPa
四冲程小客车用汽油机 0.65～1.25MPa
四冲程载货车用汽油机 0.6～0.85 MPa
二冲程小型风冷汽油机 0.4～0.85 Mpa
3. 指示功率
内燃机单位时间内所作的指示功称为指示功率Pi。
若一台内燃机的气缸数为i，每缸的工作容积为Vs (m3),平均指
此可以引出平均指示压力的第二个概念，即
平均指示压力是一个假想的平均不变的压力，作用在活塞顶上， 使活塞移动一个冲程S所做的功，即为循环的指示功Wi。
平均指示压力是 从实际循环的角度评 价发动机气缸工作容 积利用率高低的一个 参数。
发动机的 PL & pme范围
机型
pme /MPa
农用柴油机 0.5~0.7
汽车用柴油机 0.7~1
强化高速柴油机 1~2.9
固定船用中速柴油机 0.6~2.5
四冲程摩托车用汽油机 0.78~1.2
四冲程小客车用汽油机 0.65~1.25
四冲程载货汽车用汽油机 0.6~0.7
二冲程小型风冷汽油机 0.4~0.65
示压力为pmi （N/m2），转速为n（r/s），根据pmi的定义，每循环
W p V 气体所作的指示功（J）为: i
mi s
具 有 i个 气 缸 的 发 动 机 每 秒 所 作 的 指 示 功 率 （ W ） 为
Pi
2
p m iV s
n
i
(2-3)
式中：为冲程数，对于四冲程内燃机： 4；对于二冲程内燃机： 2。
二冲程柴油机
0.35～1.3MPa
汽油机：
四冲程摩托车用汽油机 0.9～1.43 MPa
四冲程小客车用汽油机 0.65～1.25MPa
四冲程载货车用汽油机 0.6～0.85 MPa
二冲程小型风冷汽油机 0.4～0.85 Mpa
3. 指示功率
内燃机单位时间内所作的指示功称为指示功率Pi。
若一台内燃机的气缸数为i，每缸的工作容积为Vs (m3),平均指
第二章 航空活塞式发动机
2、电动式调速器调节转速的原理
组成：离心飞重、弹簧、双向电动机、接触装置和继电器 等。
工作原理
第五节 航空活塞式发动机的特性
航空活塞发动机的有效功率和燃油消耗率随发动 机转速、进气压力和飞行高度等变化的规律，叫 做发动机的特性。
掌握发动机的特性，才能正确使用发动机，充分 发挥它的性能。
一、负荷特性
第二章 航空活塞式 发动机
第一节 航空活塞式发动机的组成和 工作原理
一、航空活塞式发动机的基本组成 主要机件 工作系统
（一）主要机件
航空活塞式发动机 的主要机件包括气 缸、活塞、连杆、 曲轴、机匣和气门 机构等。
二、航空活塞式发动机的工作原理
活塞移动有两个极限位置：上死点和下死 点。
上死点和下死点之间的距离，叫做活塞行 程。
2、燃油泵的组成及工作原理 燃油泵常为旋板式，它由转子、旋板、偏心钢筒、浮轴、 调压活门和注油活门等组成。
3、手摇泵的组成及工作原理 手摇泵由旋板、活门座、两个进油活门、两个出油活门和 壳体等组成。
二、润滑系统的组成及工作原理
发动机工作时，组成接触并作相对运动的各个机件，都会 产生摩擦。摩擦不但使发动机功率减小、燃油消耗率增大， 还会引起机件过热和磨损，以致缩短发动机的使用寿命， 为了减小摩擦，在发动机上设置润滑系统。
（1）简单薄膜式汽化器的工作原理
简单薄膜式汽化器，由节气门、文氏管、喷油管、调节油 针、进油活门和薄膜等组成。（图1-2-8）
工作原理： 燃油→燃油泵→进油活门→燃油室→调节油针→喷油孔喷出 关键：喷油量的控制
（2）薄膜式汽化器辅助装置的工作原理
为了使发动机在慢车转速和大转速工作时，加速 和飞行高度变化时，保证供应余气系数适当的混 合气，在薄膜式汽化器上都设有慢车装置、加速 装置和高空调节装置等辅助装置。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Ttq∝pme pme 反映了发动机单位气缸 工作容积输出转矩的大小。
Pme=30τPe/Vhni
（2-3）
• 式中：Vh—发动机气缸工作容积 • i—发动机气缸数 • τ—发动机行程数。四行程τ=4 • 二行程τ=2 • 应用式（2-2）和（2-3）的恒等关系。可得 • Ttq=318.3PmeVhi/τ (2-4) • 因此，对于一定气缸总工作容积（即Vhi） • 的发动机，Pme 反映了有效扭矩 Ttq的大小。
We Pe Pi Pm Pm m 1 Wi Pi Pi Pi
根据机械效率、有效热效率和指示热效率的
定义式，可得三者之间的关系 :
由有效燃油消耗率和有效热效率的关系式可
We Wi m e i m Q1 Q1
得: 3.6 106 e im ge H u
K3 3.6 10 ge i m H u i m
6
六、机械损失的组成及测定
• 机械损失的组成：摩擦损失、驱动附件损失、 泵气损失。 • 机械损失的测定 ( 倒拖法 ) ：将发动机与电 力测功机相连，电力测功机测定的倒拖功率 即机械损失功率。
Pe Pe m Pi Pe Pm
四冲程发动机的简单工作原理
四冲程汽油机的工作原理
1、进气行程 2、压缩行程 3、作功行程 4、排气行程
单缸四冲程汽油机的工作过程
三、升功率Pl(发动机强化指标)
• 升功率：在标定工况下(指标定转速、标定 功率)，发动机每升气缸工作容积所发出的 有效功率 • Pl=Pe/iVh (2-5) • 由式（2-3）可得 • Pl=Pmen/30τ (2-6) • 升功率是评定发动机整机动力性和强化
一、发动机的工作范围
• 从动力性考虑，发动 机工作转速范围应在 最大功率转速和最大 扭矩转速之间。 • 从经济性考虑，发动 机工作转速范围应在 最大功率转速与最低 燃油消耗率转速之间。
1.发动机的工况分类
第—类工况，其特点是发动机 的功率变化时，转速几乎保持 不变。该工况又被称为固定式内 燃机工况。例如，发电用内燃机， 其负荷呈阶跃式突变，并没有一 定的规律、然而内燃机的转速必 须保持稳定，以保证输送电压和 频率的恒定，反映在工况图上就 是—条垂直线(图8—1中的曲线 1)，称为线工况。灌溉用内燃机， 除了起动和过渡工况外，在运行 过程中负荷与转速均保持不变， 称为点工况(图8—1中的A点)。
• 发动机工作时由功率输出轴输出的转矩称 为有效转矩，可由测功器测得。 (N· m)
发动机的有效功率Pe(kW) 可以利用各种型式的测功器和 转速计分别测出发动机在某一 工况下曲轴的输出转矩Ttq及在 同一工况下的发动机转速，按 以下公式求得:
Pe
Ttp n 9550
3、平均有效压力：
• • • • 发动机单位气缸工作容积所输出的有效功。 与平均指示压力相 似； pmeVs ni Ttp n 平均有效压力是衡 P e 量发动机动力性能 30 9550 的一个很重要的参数。
除持续功率外，其他几种功率均具有间歇
性工作的特点，故常被称为间歇功率。对
间歇功率而言，内燃机在实际按标定功率
运转时，超出上述限定的时间并不意味着
内燃机将被损坏，但无疑将使内燃机的寿
命与可靠性受到影响。
三、发动机的速度特性
• 1.定义:指发动机在油量调节机构（节气门 开度或供油拉杆、齿条）位置保持不变时， 性能指标（ Pe、Ttq、be 、qmf等）随n的变 化规律，称为发动机的速度特性。 • 2.速度特性曲线的绘制方法:通过发动机 试验台架上测出的。测量时，油门位置不 变，调整测功器的负荷，转速发生变化， 待工况稳定后，依次记录不同转速下的Pe、 Ttq 、 be 、 qmf等数据。以n为横坐标，以Pe、 Ttq 、be 、 qmf等为纵坐标，绘制速度特性曲 线。
第二节发动机的特性
• 发动机的工作状况是不断变化的。当发动 机工况（负荷和转速）发生变化时，其相应 的各项参数和指标也要发生变化。发动机主 要性能指标随发动机转速或负荷的变化的关 系，称为发动机特性。发动机特性以图线形 式表示的，称为发动机特性曲线。 • 发动机特性：（1）性能特性：负荷特性、 • 速度特性、万有特性、调速特性 • （2）调整特性：供油提前角、点火提前 角、混合气调整特性
二、发动机的功率标定
内燃机的功率标定，是指制造企业根据内燃
机的用途、寿命、可靠性、维修与使用条件
等要求，人为地规定该产品在标准大气条件
下所输出的有效功率以及所对应的转速，即
标定功率与标定转速。世界各国对标定方法
的规定有所不同。按照国家标准GBll05——
87《内燃机台架性能试验方法》规定，我国 内燃机的功率可以分为四级：
(其中较低的be值属排气涡轮增压的四冲程、二冲程柴油机)
• 机械效率：
发动机的有效功率与指示功率之比。
Pe m Pi
pme Pm pmm m 1 1 pmi Pi pmi
et itm
机械效率 机械效率是指曲轴输出的有效功（或功率） 与指示功（或功率）的比值，用符号ηm表示 。
3.分类:全负荷速度特性（即外特性）和部 • 分负荷速度特性。 • （一）、汽油机的速度特性
定义：在节气门开度不变时，其 e、
的速度特性。 • 1.外特性：节气门在最大开度时所测 得的速度特性。 • 2.部分速度特性：节气门在部分开度 时所测得的速度特性。
Ttq 、be等随n的变化规律，称为汽油机
• 衡量发动机经济性能的重要指标是有效热效率
ηet和有效燃油消耗率be。
• 有效热效率是实际循环的有效功与为得到此有
效功所消耗的热量的比值，即
• ηet =We/Q1 qmf（kg/h）,可得 • ηet =3.6x103 Pe/ qmfHu • 对一台发动机，当测得Pe和每小时燃油消耗量
五、有效燃油消耗率[g／(kW· h)]
第三类工况，其特点是功率 与转速都在很大范围内变化， 它们之间没有特定的关系。 汽车及其他陆地运输用内燃 机，都居于这种工况。此时， 内燃机的转速决定于行驶速 度、可以从最低稳定转速一 直变到最高转速；负荷取决 于行驶阻力，在同一转速下， 可以从零变到全负荷。内燃 机可能的工作区域就是该种 类型内燃机的实际工作区域， 相应的上况区域称为面工况。
程度的重要指标之一，他从发动机有效功率的
• 角度对气缸工作容积的利用率做出总的评 价。Pl值愈大，发动机强化程度愈高，发出 一定有效功率的发动机尺寸愈小，由（2-6） • 知， Pl与Pme和n的乘积成正比，因此，不 断提高Pme和n以获得更强化、更轻巧、更 紧凑的发动机，一直是人们追求的目标。
四、有效热效率ηet （发动机经济性指标）
根据内燃机产品的使用特点，在内燃机的铭
牌上一般应标明上述四种功率的一或两种功
率及其对应的转速。同时，内燃机的最大供油来自限定在标定功率的位置上。对于同一种
发动机，用于不同场合时，可以有不同的标
定功率值，其中，15min功率最高，持续功率
最低。
车用 — 常用15分钟, 1小时或12小时功率中的
两种作为铭牌功率。
1、有效功和有效功率 • 有效功：发动机每循环曲轴输出的单缸功量 We 。
We Wi Wm
式中： Wi
循环净指示功 循环实际机械损失功
Wm
• 有效功率
式中： Pi
Pe Pi Pm
指示功率 实际机械损失功率
( kw )
Pm
机械损失: 发动机内部摩擦损失；
驱动附件损耗； 泵气损失等。
2、有效转矩
P
1.外特性曲线
• Ttq曲线：
• Pe曲线： • be曲线： • 当采用增 压后，动 力性和经 济性均改 善。
一般内燃机在标定工况下的be和ηet值大致在以下范围：
be／[g (kW· h)-1]
低速柴油机 190～225
ηet
0.38～0.45
中速柴油机
高速柴油机 四冲程汽油机 二冲程汽油机
195～240
215～285 274～410 410～545
0.36～0.43
0.30～0.40 0.30～0.20 0.20～0.15
• 指示功率Pi ：发动机单位时间内所作的指示功。
若：一台内燃机的缸数i，每缸的工作容积Vs (L) ，平 均指示压力为pmi (MPa ) ，转速n(r/min)，冲程数。
pmi Vs in Pi 30
(kw )
压缩比
定义：压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积 之比称为压缩比。用ε表示。
ε= Va/Vc
现代化油器式发动机压缩 比一般为6～9(轿车有的达9～ 11)。上海桑塔纳轿车汽油机 压缩比为8.2。
压缩比过大的不良后果
返回
发动机的有效性能指标
• 以曲轴输出功为计算基础的性能指标，
称为有效性能指标，简称有效指标。
• 有效指标被用来直接评定发动机实际
工作性能的优劣。
一、发动机动力性指标
统的阻力所消耗的一部分功。在实际测定时
• 常将泵气损失与其他损失一起测得。泵气 损失将随发动机转速的升高而增加。 • 一般发动机中机械损失的分配 • 活塞与活塞环的摩擦损失：（45-60）% • 连杆和曲轴轴承的摩擦损失（15-20）% • 附属机构的驱动损失：（10-20）% • 气门机构的驱动损失（2-3）% • （二）机械损失的评定 • 机械损失的大小可以用机械损失功率Pm
(1)15min功率
这一功率为内燃机允许连续运转15min的 最大有效功率，适用于需要较大功率储备或 瞬时需要发出最大功率的轿车、中小型载货 汽车、军用车辆、快艇等用途的内燃机。
(2)1h功率
这一功率为内燃机允许连续运转1h的最大有
Pme=30τPe/Vhni
（2-3）
• 式中：Vh—发动机气缸工作容积 • i—发动机气缸数 • τ—发动机行程数。四行程τ=4 • 二行程τ=2 • 应用式（2-2）和（2-3）的恒等关系。可得 • Ttq=318.3PmeVhi/τ (2-4) • 因此，对于一定气缸总工作容积（即Vhi） • 的发动机，Pme 反映了有效扭矩 Ttq的大小。
We Pe Pi Pm Pm m 1 Wi Pi Pi Pi
根据机械效率、有效热效率和指示热效率的
定义式，可得三者之间的关系 :
由有效燃油消耗率和有效热效率的关系式可
We Wi m e i m Q1 Q1
得: 3.6 106 e im ge H u
K3 3.6 10 ge i m H u i m
6
六、机械损失的组成及测定
• 机械损失的组成：摩擦损失、驱动附件损失、 泵气损失。 • 机械损失的测定 ( 倒拖法 ) ：将发动机与电 力测功机相连，电力测功机测定的倒拖功率 即机械损失功率。
Pe Pe m Pi Pe Pm
四冲程发动机的简单工作原理
四冲程汽油机的工作原理
1、进气行程 2、压缩行程 3、作功行程 4、排气行程
单缸四冲程汽油机的工作过程
三、升功率Pl(发动机强化指标)
• 升功率：在标定工况下(指标定转速、标定 功率)，发动机每升气缸工作容积所发出的 有效功率 • Pl=Pe/iVh (2-5) • 由式（2-3）可得 • Pl=Pmen/30τ (2-6) • 升功率是评定发动机整机动力性和强化
一、发动机的工作范围
• 从动力性考虑，发动 机工作转速范围应在 最大功率转速和最大 扭矩转速之间。 • 从经济性考虑，发动 机工作转速范围应在 最大功率转速与最低 燃油消耗率转速之间。
1.发动机的工况分类
第—类工况，其特点是发动机 的功率变化时，转速几乎保持 不变。该工况又被称为固定式内 燃机工况。例如，发电用内燃机， 其负荷呈阶跃式突变，并没有一 定的规律、然而内燃机的转速必 须保持稳定，以保证输送电压和 频率的恒定，反映在工况图上就 是—条垂直线(图8—1中的曲线 1)，称为线工况。灌溉用内燃机， 除了起动和过渡工况外，在运行 过程中负荷与转速均保持不变， 称为点工况(图8—1中的A点)。
• 发动机工作时由功率输出轴输出的转矩称 为有效转矩，可由测功器测得。 (N· m)
发动机的有效功率Pe(kW) 可以利用各种型式的测功器和 转速计分别测出发动机在某一 工况下曲轴的输出转矩Ttq及在 同一工况下的发动机转速，按 以下公式求得:
Pe
Ttp n 9550
3、平均有效压力：
• • • • 发动机单位气缸工作容积所输出的有效功。 与平均指示压力相 似； pmeVs ni Ttp n 平均有效压力是衡 P e 量发动机动力性能 30 9550 的一个很重要的参数。
除持续功率外，其他几种功率均具有间歇
性工作的特点，故常被称为间歇功率。对
间歇功率而言，内燃机在实际按标定功率
运转时，超出上述限定的时间并不意味着
内燃机将被损坏，但无疑将使内燃机的寿
命与可靠性受到影响。
三、发动机的速度特性
• 1.定义:指发动机在油量调节机构（节气门 开度或供油拉杆、齿条）位置保持不变时， 性能指标（ Pe、Ttq、be 、qmf等）随n的变 化规律，称为发动机的速度特性。 • 2.速度特性曲线的绘制方法:通过发动机 试验台架上测出的。测量时，油门位置不 变，调整测功器的负荷，转速发生变化， 待工况稳定后，依次记录不同转速下的Pe、 Ttq 、 be 、 qmf等数据。以n为横坐标，以Pe、 Ttq 、be 、 qmf等为纵坐标，绘制速度特性曲 线。
第二节发动机的特性
• 发动机的工作状况是不断变化的。当发动 机工况（负荷和转速）发生变化时，其相应 的各项参数和指标也要发生变化。发动机主 要性能指标随发动机转速或负荷的变化的关 系，称为发动机特性。发动机特性以图线形 式表示的，称为发动机特性曲线。 • 发动机特性：（1）性能特性：负荷特性、 • 速度特性、万有特性、调速特性 • （2）调整特性：供油提前角、点火提前 角、混合气调整特性
二、发动机的功率标定
内燃机的功率标定，是指制造企业根据内燃
机的用途、寿命、可靠性、维修与使用条件
等要求，人为地规定该产品在标准大气条件
下所输出的有效功率以及所对应的转速，即
标定功率与标定转速。世界各国对标定方法
的规定有所不同。按照国家标准GBll05——
87《内燃机台架性能试验方法》规定，我国 内燃机的功率可以分为四级：
(其中较低的be值属排气涡轮增压的四冲程、二冲程柴油机)
• 机械效率：
发动机的有效功率与指示功率之比。
Pe m Pi
pme Pm pmm m 1 1 pmi Pi pmi
et itm
机械效率 机械效率是指曲轴输出的有效功（或功率） 与指示功（或功率）的比值，用符号ηm表示 。
3.分类:全负荷速度特性（即外特性）和部 • 分负荷速度特性。 • （一）、汽油机的速度特性
定义：在节气门开度不变时，其 e、
的速度特性。 • 1.外特性：节气门在最大开度时所测 得的速度特性。 • 2.部分速度特性：节气门在部分开度 时所测得的速度特性。
Ttq 、be等随n的变化规律，称为汽油机
• 衡量发动机经济性能的重要指标是有效热效率
ηet和有效燃油消耗率be。
• 有效热效率是实际循环的有效功与为得到此有
效功所消耗的热量的比值，即
• ηet =We/Q1 qmf（kg/h）,可得 • ηet =3.6x103 Pe/ qmfHu • 对一台发动机，当测得Pe和每小时燃油消耗量
五、有效燃油消耗率[g／(kW· h)]
第三类工况，其特点是功率 与转速都在很大范围内变化， 它们之间没有特定的关系。 汽车及其他陆地运输用内燃 机，都居于这种工况。此时， 内燃机的转速决定于行驶速 度、可以从最低稳定转速一 直变到最高转速；负荷取决 于行驶阻力，在同一转速下， 可以从零变到全负荷。内燃 机可能的工作区域就是该种 类型内燃机的实际工作区域， 相应的上况区域称为面工况。
程度的重要指标之一，他从发动机有效功率的
• 角度对气缸工作容积的利用率做出总的评 价。Pl值愈大，发动机强化程度愈高，发出 一定有效功率的发动机尺寸愈小，由（2-6） • 知， Pl与Pme和n的乘积成正比，因此，不 断提高Pme和n以获得更强化、更轻巧、更 紧凑的发动机，一直是人们追求的目标。
四、有效热效率ηet （发动机经济性指标）
根据内燃机产品的使用特点，在内燃机的铭
牌上一般应标明上述四种功率的一或两种功
率及其对应的转速。同时，内燃机的最大供油来自限定在标定功率的位置上。对于同一种
发动机，用于不同场合时，可以有不同的标
定功率值，其中，15min功率最高，持续功率
最低。
车用 — 常用15分钟, 1小时或12小时功率中的
两种作为铭牌功率。
1、有效功和有效功率 • 有效功：发动机每循环曲轴输出的单缸功量 We 。
We Wi Wm
式中： Wi
循环净指示功 循环实际机械损失功
Wm
• 有效功率
式中： Pi
Pe Pi Pm
指示功率 实际机械损失功率
( kw )
Pm
机械损失: 发动机内部摩擦损失；
驱动附件损耗； 泵气损失等。
2、有效转矩
P
1.外特性曲线
• Ttq曲线：
• Pe曲线： • be曲线： • 当采用增 压后，动 力性和经 济性均改 善。
一般内燃机在标定工况下的be和ηet值大致在以下范围：
be／[g (kW· h)-1]
低速柴油机 190～225
ηet
0.38～0.45
中速柴油机
高速柴油机 四冲程汽油机 二冲程汽油机
195～240
215～285 274～410 410～545
0.36～0.43
0.30～0.40 0.30～0.20 0.20～0.15
• 指示功率Pi ：发动机单位时间内所作的指示功。
若：一台内燃机的缸数i，每缸的工作容积Vs (L) ，平 均指示压力为pmi (MPa ) ，转速n(r/min)，冲程数。
pmi Vs in Pi 30
(kw )
压缩比
定义：压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积 之比称为压缩比。用ε表示。
ε= Va/Vc
现代化油器式发动机压缩 比一般为6～9(轿车有的达9～ 11)。上海桑塔纳轿车汽油机 压缩比为8.2。
压缩比过大的不良后果
返回
发动机的有效性能指标
• 以曲轴输出功为计算基础的性能指标，
称为有效性能指标，简称有效指标。
• 有效指标被用来直接评定发动机实际
工作性能的优劣。
一、发动机动力性指标
统的阻力所消耗的一部分功。在实际测定时
• 常将泵气损失与其他损失一起测得。泵气 损失将随发动机转速的升高而增加。 • 一般发动机中机械损失的分配 • 活塞与活塞环的摩擦损失：（45-60）% • 连杆和曲轴轴承的摩擦损失（15-20）% • 附属机构的驱动损失：（10-20）% • 气门机构的驱动损失（2-3）% • （二）机械损失的评定 • 机械损失的大小可以用机械损失功率Pm
(1)15min功率
这一功率为内燃机允许连续运转15min的 最大有效功率，适用于需要较大功率储备或 瞬时需要发出最大功率的轿车、中小型载货 汽车、军用车辆、快艇等用途的内燃机。
(2)1h功率
这一功率为内燃机允许连续运转1h的最大有