1发动机原理B-第一章发动机性能-2012

发动机原理

武汉理工大学

汽车工程学院

刘志恩

lzen@

2012年6月

目录

☐绪论

☐第一章发动机的性能

☐第二章发动机的换气过程

☐第三章燃料与燃烧

☐第四章汽油机混合气的形成和燃烧☐第五章柴油机混合气的形成和燃烧☐第六章发动机的特性

☐第七章发动机电控燃油喷射（EFI）☐第八章发动机废气涡轮增压

☐第九章排气污染及控制

第一章发动机的性能

☐发动机的性能指标用来表征发动机的性能特点，并作为评价各类发动机性能优劣的依据。

☐发动机的主要性能指标有：动力性指标、经济性指标、环境指标、可靠性指标和耐久性指标等。☐本书以发动机性能为研究对象，深入到发动机工作过程的各个阶段，分析影响这些性能的各种因素，从中找出提高性能的一般规律。

发动机的性能指标与示功图

☐1. 动力性能指标

功率(Power)，转矩(Torque)，转速(Revolution/Speed) 平均有效压力(BMEP)☐2. 经济性能指标 燃油消耗率(Fuel consumption)

机油消耗率(Lubricant consumption)☐3. 环境性能指标

碳氢(HC), 一氧化碳(CO), 氮氧化物(NOx), 颗粒物(PM), 二氧化碳(CO 2)

噪声振动(NVH)

☐4. 使用性能指标

可靠性或耐久性(Robust, Reliability)

维修方便(I/M convenience)，冷起动(Cold start)。

与发动机的工作循环密切相关

示功图（四冲程）p-V 图IVC EVO EVC IVO TDC 上止点BDC 下止点p p z p 0V s V c V p A ds ☐示功图(Indicator Diagram)：发动机气缸内工质压力p 随气缸容积V （或曲轴转角 ）的变化曲线示功图P-V 图。

活塞上止点TDC-Top Dead Center;

活塞下止点BDC-Bottom Dead Center ；

进气门开启IVO-Intake Valve Open;

进气门关闭IVC-Intake Valve Close ；

排气门开启EVO-Exhaust Valve Open;

排气门关闭EVC-Exhaust Valve Close ；示功图

☐P-V 图上曲线所包围的面积（积分）表示工质完成一个热力循环所做的功,它反应了发动机做功的能力。☐发动机实际工作循环是由进气、压缩、燃烧、膨胀和排气五个过程所组成。实际工作循环非常复杂！

本章主要内容

☐发动机的理论循环和实际循环

☐实际循环的评定－指示指标

☐发动机动力性和经济性评定－有效指标☐发动机的环境指标

☐发动机的机械损失

☐发动机的热平衡

第一节发动机理论循环

定义：发动机的理论循环是将非常复杂的实际工作的热力循环过程加以抽象简化，忽略一些因素，所得出的简化循环。

意义：通过对理论循环的研究，可以清楚地确定影响性能的某些重要因素，从而找到提高发动机性能的基本途径。

☐一、三种基本循环 最简单的理论循环——空气标准循环，其简化条件为：

◆l ）假设工质是理想气体，其物理常数与标准状态下的空气物理常数相同

◆2）假设工质是在闭口系统中作封闭循环

Q 1Q 2绝热压缩等容/等压加热绝热膨胀等容放热

◆3）假设工质的压缩及膨

胀是绝热等熵过程

◆4）假设燃烧是外界无数

数个高温热源定容或定压

向工质加热。工质放热为

定容放热

根据加热方式不同，发动机有三种基本空气标准循环，用P－V图表示：

◆定容加热循环（汽油机，混合气燃烧迅速）

◆定压加热循环（高增压和低速大型柴油机，受燃

烧最高压力的限制）

◆混合加热循环（高速柴油机）

评定理论循环的指标：

◆循环热效率η

t

✓定义：工质所做循环功W（J）与循

（J）之比

环加热量Q

1

✓意义：评定循环经济性

◆循环平均压力p

t

✓定义：单位气缸容积所做的循环功，

用来评定循环的做功能力

✓意义：评定循环动力性（做功能力）

☐二、循环热效率η

t （Thermal Efficiency ）

按工程热力学公式，混合加热循环热效率为

◆ε－压缩比，ε=Va ／Vc=(Vs+Vc)／Vc=1+Vs/Vc ，其中，Va 为气缸总容积，Vc 为气缸压缩容积，Vs 为气缸工作容积；（汽油机7-10，柴油机14-22，增压柴油机12-15）

◆λ－压力升高比，λ=p z /p c ；◆ρ－初始膨胀比，ρ=V z /V z ’；◆k －绝热指数，k=1.4

1

2

12111Q Q Q Q Q Q W t -

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111

1

11

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定容加热循环（ρ=1）热效率为

定压加热循环（λ=1）热效率为

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=K tV )

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