发动机工作过程计算
内燃机的计算公式
内燃机的计算公式内燃机这玩意儿，咱可得好好说道说道它的计算公式。
先来说说内燃机的工作原理哈，简单来讲就是燃料在气缸里燃烧，产生高温高压气体，推动活塞做功。
这过程中涉及的计算公式那可不少。
比如说，功率的计算公式 P = W / t ，这里的 P 表示功率，W 表示功，t 表示时间。
就像我之前观察过汽车发动机的维修过程，师傅们要通过这个公式来判断发动机输出功率是否正常。
那发动机轰轰响着，师傅拿着检测设备，一脸严肃地记录数据，嘴里还念叨着：“这功率要是不够，车子跑起来可就没劲儿咯。
”再看热效率的计算公式η = 1 - Q2 / Q1 。
其中，η 是热效率，Q1 是燃料燃烧放出的总热量，Q2 是各种热量损失的总和。
这公式可重要啦！记得有一次参加科普活动，专家给我们讲解内燃机的发展，就着重提到了提高热效率是内燃机不断改进的关键。
他说：“要是能把热效率提上去，那不仅能省油，还能减少对环境的污染呢！”还有扭矩的计算公式 T = F × r ，T 是扭矩，F 是力，r 是力臂。
这扭矩啊，决定了内燃机的动力性能。
我有个朋友特别喜欢研究汽车，有一回他兴奋地跟我说：“我发现那台新车的扭矩可大了，开起来肯定带劲！”我问他咋知道的，他就指着那些参数，给我讲起了这个公式。
另外，压缩比的计算公式ε = V1 / V2 ，V1 是气缸总容积，V2 是燃烧室容积。
压缩比的大小对内燃机的性能影响也很大。
在学习和理解这些计算公式的时候，可不能死记硬背，得结合实际去琢磨。
就像我那次看到师傅修发动机，通过实际的数据运用公式来找出问题，这才真正明白了公式的意义。
总之，内燃机的这些计算公式，虽然看起来有点复杂，但只要咱用心去学，结合实际去理解，就能掌握其中的奥秘，也能更好地了解内燃机的工作原理和性能特点。
以后再看到各种各样的内燃机，咱心里就有底啦，说不定还能自己动手算算，看看它到底性能咋样！。
内燃机工作过程计算指导书
内燃机工作过程计算一、 内燃机实际工作过程的数值计算1、基本原理与公式在推导气缸工作过程计算的基本微分方程式时，作如下的简化假定：①不考虑气缸内各点的压力、温度和浓度的差异，并认为在进气期间，流入气缸内的空气与气缸内的残余废气实现瞬时的完全混合，缸内状态是均匀的，亦即为单区计算模型。
②工质为理想气体，其比热、内能仅与气体的温度和气体的组成有关。
③气体流入或流出的气流为准稳定流动。
④不计进气系统内压力和温度波动的影响。
⑴能量平衡方程式根据热力学第一定律，得出能量守恒方程的一般形式如下：()w s e B s dQ dm dm dQ d mu dWh h d d d d d d φφφφφφ=++++ m ：工质的质量 u ：工质比内能 Q B ：燃烧放出的热量Q w ：通过系统边界传入或传出的热量 W ：作用在活塞上的机械功 m s ：通过进气阀流入气缸的质量 m e ：通过排气阀流出气缸的质量h s 和h ：分别为进气阀前和气缸内气体的比焓()(,).1()()w s e B s d mu du dmm u d d d u f T du u dT u d d T d d dQ dm dm dQ dT dV dm u d p h h u m u d d d d d dd d m T φφφλλφφλφλφφφφφφφλφ=+=∂∂∴=+∂∂∂∴=+-++--∂∂∂ ⑵质量平衡方程式通过系统边界的质量有：喷入气缸的瞬时燃油质量B m 、流入气缸的气体质量s m 及流出气缸的气体质量e m ，质量平衡的微分方程可写为：s eB dm dm dm dm d d d d φφφφ=++ ⑶气体状态方程式pV mRT=⑷气缸工作容积21[1cos (121(sin 2180h sh s V V V dV d φελπφλφ=+-+--=+h V 气缸工作容积（3m ）V 气缸瞬时容积（3m ）s λ 曲柄连杆比（2s SLλ=） dVd φ气缸容积变化率 （3m /度）⑸传热计算公式气缸中的气体通过活塞顶面、气缸盖底面及气缸套的瞬时传热面进行热量传递。
发动机计算
g
i
i
Ri
， R M 为通用气体常数 8.314 J/mol.K
二、工质热力性质简化计算方法
1．完全燃烧单步反应
对于柴油机来说 λ 大于 1，可以认为完全燃烧，
即生成物为 CO2 和 H2O，N2 和过量的 O2。
若不考虑中间反应和高温离解过程认为燃烧按下面方式进行
h o C c H h O o c O 2 3 . 773 N 2 4 2 cCO
12
x 2 x 5 x 6 x 7 2 x 8 x 9 2 x 10 2 rx 13 (5 )
X ( )
S 1 1 cos 1 2 s
气缸瞬时容积
V ( )
V ( ) V c
D X ( )
2
4
2 2 1 s sin Vh Vc 1
Vh
4
D S
2
Vh 2 1 1 cos 1 2 1 s
第2章 气缸内工作过程的数值分析
2.1 缸内过程的基本微分方程组 2.2 气缸工作容积 2.3 工质的热力性质 2.4 气缸内的热力过程分析 2.5 进排气流量的计算 2.6 代用放热规律 2.7 气缸周壁的传热 2.12 常微分方程的数值解法 2.13 发动机性能指标的计算及计算实例
第2章 气缸内工作过程的数值分析
二、基本微分方程
推导过程中特别注意单位与符号的统一 单位：曲轴转角度与弧度间的转换 符号：加入系统的能量、质量为正 1. 能量守恒方程（热力学第一定律） 2. 质量守恒方程 3. 气体状态方程
1. 能量守恒方程
• 热力学第一定律 通过系统边界交换的能 量有三类
汽油发动机做功冲程的工作过程
汽油发动机是一种内燃机，它的工作过程可以分为四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。
在整个工作过程中，汽油发动机会通过活塞在汽缸内完成一系列往复运动，从而将化学能转化为机械能。
一、吸气冲程1. 活塞从上死点开始向下运动，汽缸内的容积增大。
2. 活塞下行时气门开启，气缸内低压气体通过进气阀进入气缸。
二、压缩冲程1. 活塞运动到下死点位置后开始向上运动，气门关闭。
2. 活塞上行时，气缸内的气体被压缩，温度和压力相应增加。
三、做功冲程1. 当活塞运动到上死点位置，点火系统点燃混合气体。
2. 由于点火产生的爆炸能使气体急剧膨胀，推动活塞向下运动。
3. 活塞向下运动过程中，曲轴带动连杆继续转动，使机械能传递到传动系统。
四、排气冲程1. 活塞运动到下死点位置后，曲轴带动连杆继续向上运动。
2. 活塞向上运动时，废气通过排气门排出汽缸外。
3. 气门关闭后，下一个吸气冲程开始，循环往复。
在以上过程中，汽油发动机的内在循环运动是快速而连续的。
正是这种循环运动，将汽缸内的化学能转化为机械能，推动汽车的行驶。
汽油发动机做功冲程的工作过程，体现了内燃机的基本工作原理，也是汽车运行的重要基础。
汽油发动机做功冲程的工作过程是汽车动力系统中的核心部分，其运行稳定性和效率直接关系到汽车的性能表现和燃油经济性。
下面将继续深入探讨汽油发动机做功冲程的工作过程，包括点火系统、混合气燃烧以及机械能转换等方面的相关内容。
一、点火系统点火系统是汽油发动机做功冲程中至关重要的一环。
在点火系统的作用下，混合气体能够在气缸内被点燃，从而释放出燃烧能，推动活塞做功。
传统的汽油发动机通常采用火花塞作为点火系统的核心部件，火花塞通过高压电流产生火花，点燃混合气体。
在点火系统中，点火正时也是一个重要的概念。
通过合理的点火正时设置，可以确保混合气体在活塞达到上死点时得以准确、充分燃烧，使能燃烧被充分释放，同时避免不必要的机械损耗和废气排放。
二、混合气燃烧在汽油发动机的做功冲程中，混合气体的燃烧过程直接影响着发动机的功率输出和燃油经济性。
汽车发动机效率公式
汽车发动机效率公式
汽车发动机效率是指汽车发动机在完成一次有效排气过程中，输出的有效能量与其耗费的能量的比值。
一般采用按照发动机排气前后的热能来计算发动机效率。
发动机效率公式为：η=(N/Q)×100％，其中η表示发动机效率，N 表示发动机输出的有效能量，Q表示发动机耗费的能量。
发动机效率受到活塞运动轨迹、燃料喷射处理以及发动机结构、工作工况等多种因素的影响，其计算结果与实际结果存在一定的误差。
因此，在实际应用中，如果要提高发动机的效率，需要考虑到这些因素，并采取有效的措施来降低发动机的耗损，从而提高发动机的效率。
二冲程发动机工作过程
二冲程发动机工作过程
二冲程发动机是一种使用在小型机械设备上的内燃机。
与四冲程发动机不同，二冲程
发动机在每个循环过程中只进行两次冲程，即进气和压缩冲程和点火和排气冲程，下面将
详细介绍其工作过程。
1. 停止状态
当二冲程发动机处于停止状态时，气缸中的两个活塞都在死点位置。
此时，进气口和
排气口都关闭，发动机内部的压力等于大气压力。
2. 进气冲程
在发动机的轴承上连接着一个随发动机转动的活塞，称为曲轴。
当曲轴转动时，它会
带动连杆和活塞向下运动，从而制造一个低压区，使燃油和空气混合物通过进气口进入发
动机内部。
此时，压缩室扩大，使气缸内压力降低。
3. 压缩冲程
进气和压缩冲程是同时进行的。
当曲轴与连杆带动活塞上升时，进气口关闭，燃油和
空气混合物被压缩，直至达到点火极点。
此时，压缩室变小，气缸内压力增加。
4. 点火冲程
在压缩冲程结束时，点火系统会向气缸内部喷射点火器，这将点燃燃油和空气混合物。
在点燃后，燃烧产生的高温高压气体会推动活塞向下运动，这是功的输出。
同时，排气口
也被打开，从而排出废气。
随着曲轴的进一步旋转，连杆和活塞再次向上移动，排气口关闭，再次进入进气和压
缩冲程。
在后面的冲程中，推出的废气也会通过排气口逐渐排出。
总体来说，二冲程发动机的工作过程比四冲程发动机简单，这使得它在设计和制造上
更加经济、简单。
但是，由于它的排放带来的环境问题，现在几乎没有在车辆方面得到广
泛应用。
发动机的工作容积计算公式
发动机的工作容积计算公式
发动机的工作容积（也称为气缸容积）是指活塞在运动过程中从底死点到顶死点所遍历的气缸容积。
计算工作容积的公式如下：
工作容积 = 气缸直径 ×气缸直径 ×活塞运动距离 ×活塞数量 / 4
其中，气缸直径是指气缸的内直径，活塞运动距离是指活塞从底死点到顶死点的位移距离，活塞数量是指发动机中的活塞数。
这个公式的除以4是因为在四冲程发动机中，每个活塞经过两个冲程才完成一次工作循环。
需要注意的是，这个公式只是一个近似计算，实际上还涉及到一些其他因素，如活塞顶部凸出的部分、缸盖的凸出部分、活塞环厚度等，这些因素会对工作容积的准确计算产生影响。
1-2 四冲程发动机工作原理
二、四冲程柴油机工作过程
四冲程柴油机工作过程由下述五个过程组成： （进气、压缩、燃烧、膨胀、排气） 1.进气过程（进气门开启至进气门关闭）
1)进气门早开、迟闭现象
进气提前角：0~40°CA 进气迟后角：40~70°CA
2)进气终了压降、温升
2.压缩过程（进气门关闭至TDC）
1)气体与缸壁之间存在热交换，压缩过程是一个复杂的多变 过程 2)压缩终了温度、压力
废气涡轮增压器工作原理
五、四冲程发动机示功图
1。内燃机示功图：表示在每个工作循环中活 塞所作的指示功。P-V示功图。 2。汽油机工作循环为等容加热循环，柴油机 工作循环为混合加热循环
柴 油 机 示 功 图
二、四冲程柴油机工作过程
3.燃烧过程：（燃油喷
入至燃烧结束），分 为四个阶段
1)滞燃期（着火延迟 期）1-2 2)速燃期2-3 3)缓燃期3-4 4)补燃期4-5
二、四冲程柴油机工作过程
4.膨胀作功过程（上止点至排气门打开） 5.排气过程（排气门打开至排气门关闭） 排气门早开、迟闭现象
排气提前角：30~80°CA
§1-2 四冲程发动机工作原理
一、四冲程发动机工作循环
四冲程发动机——活塞上、下共四个行程，曲轴 旋转二周（720），完成一个工作循环的内燃机。 四冲程发动机由下述四个冲程组成一个工作循环 1.进气冲程 2.压缩冲程 3.作功冲程 4.排气冲程 (动画：四冲程发动机工作原理)
四冲程发动机工作循环示意图
四、增压油机工作原理
1.目的
通过增加每工作循环的空气量，相应增加每工作循环供 油量，提高发动机的功率输出。
2.方式
1）机械增压（输出的动力驱动机械增压器） 2）废气涡轮增压（废气作为动力，驱动废气涡轮增压 器） 注：1。一般增压压力为：0.16kPa~0.2kPa 2。有较大的气门重叠角（利用压缩空气扫除废气） 3。对压缩空气进行冷却（提高进气密度）
汽车发动机运动过程及工作原理
汽车发动机运动过程及工作原理汽车发动机是现代交通工具的核心部件，它的工作原理直接关系到汽车的性能和经济性。
发动机是将燃料、空气和点火系统结合起来，将化学能转化为机械能，驱动汽车行驶的重要设备。
那么，汽车发动机的运动过程及工作原理是怎样的呢？1. 发动机的运动过程每个汽车发动机在运转过程中都会经历四个基本的运动过程：（1）吸气过程：活塞从上往下运动，气门打开，将空气和燃料混合物吸入汽缸内。
（2）压缩过程：活塞从下往上运动，气门关闭，将空气和燃料混合物压缩。
（3）燃烧过程：燃油在火花塞的点火下燃烧，产生高温高压气体，推动活塞向下运动。
（4）排气过程：气门打开，废气排出汽缸。
2. 发动机的工作原理发动机的工作原理是将燃料、空气和点火系统结合起来，将化学能转化为机械能，从而驱动汽车行驶。
（1）燃料系统：燃料系统是将汽车油箱里的燃料通过燃油泵送到发动机内，然后与空气混合燃烧。
燃料系统主要包括燃油泵、喷油器、燃料滤清器等。
（2）进气系统：进气系统将空气送入发动机，与燃料混合燃烧产生高温高压气体，推动活塞向下运动。
进气系统主要包括空气滤清器、节气门、进气歧管等。
（3）点火系统：点火系统是将点火信号送到火花塞，点燃混合气体，引起燃烧，产生高温高压气体，推动活塞向下运动。
点火系统主要包括火花塞、点火线圈、点火控制模块等。
（4）排气系统：排气系统将燃烧后的废气排出汽缸。
排气系统主要包括排气歧管、催化转化器、消声器等。
总之，汽车发动机的运动过程和工作原理是非常复杂的，需要多方面的知识来理解和掌握。
对于车主来说，了解发动机的基本原理，可以更好地维护和保养自己的爱车，同时也可以更好地理解汽车的性能和经济性。
发动机的燃烧过程及工作原理
发动机的燃烧过程及工作原理发动机是汽车、飞机等各种交通工具的核心组件，而燃烧过程是发动机能够产生动力的关键。
本文将介绍发动机的燃烧过程及其工作原理，以揭示发动机背后的奥秘。
一、燃烧过程简介燃烧是指可燃物料与氧气在一定条件下发生的氧化反应。
而发动机的燃烧过程是指通过可燃物料（通常为汽油或柴油）与空气的混合物在气缸内燃烧，从而驱动活塞运动，转化为机械能的过程。
二、火花点火式火花点火式发动机是目前大多数汽车所采用的发动机类型，下面将以火花点火式发动机为例，介绍其燃烧过程及工作原理。
1. 吸气冲程：活塞从上止点开始向下运动，此时气缸内压力低于大气压，进气阀开启。
活塞下行使气缸内形成负压，使得进气阀打开，进气门将燃料和空气混合物送入气缸。
2. 压缩冲程：活塞自下行止点开始向上运动，进气阀关闭。
活塞上行使气缸内的混合物开始被压缩，同时引擎控制单元（ECU）发送信号，点燃火花塞产生的火花，点燃燃料和空气混合物。
3. 爆发冲程：在压缩冲程的末端，点火系统点燃燃料和空气混合物，产生火焰。
火焰迅速蔓延，形成高温高压的气体，推动活塞向下运动。
4. 排气冲程：活塞自下行止点运动至上止点，此时进气气门关闭，排气气门开启。
废气被排出气缸，准备进入下一个工作循环。
三、柴油与火花点火式发动机不同，柴油发动机采用压燃燃料（柴油），无需火花塞点火。
下面将以柴油发动机为例，介绍其燃烧过程及工作原理。
1. 进气冲程：活塞从上止点开始向下运动，进气阀开启，气缸内形成负压，柴油燃料由喷油器喷射至气缸内。
2. 压缩冲程：活塞自下行止点开始向上运动，进气阀关闭。
柴油燃料被压缩至高温高压状态。
在压缩过程的末端，柴油燃料达到自燃温度并点燃。
3. 扩展冲程：点燃后的柴油形成火焰，在气缸内迅速扩展。
高温高压的火焰推动活塞向下运动。
4. 排气冲程：活塞自下行止点运动至上止点，进气气门关闭，排气气门开启。
废气被排出气缸。
四、发动机工作原理总结发动机的工作原理可以归纳为吸气、压缩、燃烧和排气四个基本过程。
发动机气缸压力计算方法
发动机气缸压力计算方法
发动机气缸压力计算方法：
1、基本原理
发动机气缸压力是指发动机工作时发生过程中产生的弹簧压力，也可以理解为活塞上升和下降运行时，所裹住的气体对活塞上、下面地面打击的压力大小。
发动机气缸压力的大小受气缸体积、燃烧室内压力以及活塞下降室积的大小以及活塞的位置等包含的因素的影响，可以用数学的方法来计算出来。
2、计算方法
（1）首先利用弹簧压力计算公式计算出发动机气缸压力。
公式为：
P=PA-PB,其中：P为发动机的气缸压力，PA、PB分别为发动机气缸体积内外两个压力；
（2）然后根据发动机气缸活塞位置和燃烧室体积大小，计算出活塞下降室积；
（3）最后用发动机气流党三个定律，即陈氏定律、空气定律和马蒂尔定律，计算出气体流量和残余气体容量，根据残余气体容量结合发动机气缸活缸位置计算出PA、PB压力，然后即可计算出发动机的气缸压力值。
3、实际应用
计算发动机气缸压力是发动机工程领域里也许最为重要的数据之一，它可以反映出发动机在各个运行条件下的性能数据，对发动机改装工作极为重要。
基于对发动机气缸压力的准确计算，可以准确的判断发动机的负荷和功率，不仅可以改善发动机性能，而且还可以延长发动机的使用寿命。
因此，发动机气缸压力的准确计算对于控制因子民带来了重要的意义。
汽车发动机的工作原理图解
活塞
排气门关闭
作功终了：温度 1500~1700 K， 压 力300~500 kPa
4·排气行程
作用：
进气门关闭
排出膨胀做功后的废气
过程：
排气门开启，进气门仍然
关闭，活塞从下止点向上 止点运动，曲轴转动 180°。排气门开启时， 燃烧后的废气一方面在汽 缸内外压差作用下向缸外 排出，另一方面通过活塞 的排挤作用向缸外排气
3·作功行程
作用：
进气门关闭
燃烧高温高压气体膨胀做功
过程：
当活塞接近上止点时，由
火花塞点燃可燃混合气， 混合气燃烧释放出大量的 热能，使汽缸内气体的压 力和温度迅速提高高温高 压的燃气推动活塞从上止 点向下止点运动，并通过 曲柄连杆机构对外输出机 械能。
瞬时最高：温度 2200~2800 K， 压 力3~5MPa
排气门
吸气行程
压缩行程 作功行程
排气行程
瞬时：温度 1800~2200K压力
喷油泵
5~10 MPa
二·二冲程汽油机的工作原理
火花塞 换气孔
压缩混合 气
排气孔
点火燃烧
曲轴箱
进气孔
进气
排气
压缩
进气
燃烧
排气
过程： 活塞向上运动，将三排孔都关闭，活塞上部开始压缩，当活塞
继续上时，活塞下方打开了进气孔，可燃混合气进入曲轴箱，活塞接 近上止点时，火花塞点燃混合气，气体燃烧膨胀，推动活塞向下运动 ，进气孔关闭，曲轴箱内的混合气受到压缩，当活塞接近下止点时， 排气孔打开，排出废气，活塞再向下运动，换气孔打开，受到压缩的 混合气便从曲轴箱经进气孔流入气缸内，并扫除废气。
排气门打开
活塞
残余废气
简述汽车发动机工作过程
简述汽车发动机工作过程汽车发动机是汽车的重要组成部分，它通过燃烧燃料产生能量，驱动车辆行驶。
发动机的工作过程可以分为四个阶段：进气、压缩、燃烧和排气。
下面将对每个阶段进行详细描述。
1. 进气阶段：在进气阶段，发动机通过进气门将空气引入燃烧室。
进气门是通过凸轮轴带动，凸轮轴根据曲轴的转速进行旋转。
进气门的开启和关闭由凸轮轴上的凸轮控制，凸轮轴的转动是通过连杆机构与曲轴相连实现的。
2. 压缩阶段：进气阀关闭后，活塞开始向上运动，将进气混合气体压缩。
压缩过程使混合气体变得更加浓缩，增加了燃烧时产生的能量。
压缩过程中，汽缸内的体积减小，气体压力增加。
3. 燃烧阶段：当活塞到达顶点时，高压点火系统将火花塞产生的火花引燃混合气体。
混合气体在火花的作用下发生燃烧反应，释放出大量的能量。
燃烧产生的高温高压气体将活塞推向下方，并且曲轴转动，通过连杆机构将活塞的往复运动转换为曲轴的旋转运动。
4. 排气阶段：在燃烧完全后，活塞再次向上运动，将燃烧产生的废气排出。
此时，排气门打开，废气通过排气门进入排气管，最终被排放到大气中。
排气门的开启和关闭过程与进气门相似，由凸轮轴控制。
在发动机工作过程中，曲轴的旋转驱动着汽缸内的活塞做往复运动。
曲轴通过连杆机构与活塞相连，能够实现活塞的上下运动转换为曲轴的旋转运动。
这样，曲轴的转动就能够驱动汽车的动力传出装置，如驱动轴、传动箱等，从而驱动车辆行驶。
发动机运行过程中需要燃料与空气的混合物进行燃烧，以产生能量。
为了确保燃料的燃烧效率，发动机还配备了一系列辅助设备，如喷油系统、点火系统、进气系统和排气系统等。
总结起来，汽车发动机工作过程包括进气、压缩、燃烧和排气四个阶段。
这些阶段由发动机各个部件的协同工作完成，最终产生能量驱动车辆行驶。
汽车发动机的工作原理和性能对车辆的性能和经济性都有着重要的影响。
发动机汽缸内工作过程仿真计算
中图分类号 ：Ｋ ０ Ｔ４２ 文献标识码 ： Ｂ
Ｓ ｍ ｕ ａ ｉ ｎ ｏ ｏ ｋ ｎ ｏ ｅ ｓｉ ｇ ｎ ｌｎ ｅ ｉ ｌ ｔｏ ｆＷ ｒ ｉ ｇ Ｐｒ ｃ ｓ ｎ Ｅｎ ｉ ｅ Ｃｙ ｉ ｄ ｒ
ＲＥＮ ａ — ｗｅ ，ＸＵ ｏ — ｙ ｎ，Ｓ Ｘｉ ｏ ｉ Ｂａ ｕ ＵＮ Ｂｏ — ｇ ｎ ａｇ
（ 北京理工大学机械与车辆工程学 院， 北京 １｝ ８ ） （ ０ １ ０ 摘要 ： 为了能够直观地分析发动机工作过程内汽缸各参数的变化情况 ， 便于发动机的试验研究 ， 该文在零维假设 的前提下 构 建了发动机汽缸的仿真模型。 从质量 ， 能量的守恒关系和热力学原理推导方程式 ， 并根据汽缸燃烧过程 中各个 阶段 的不同特
点进行求 解 ， 按给定 的步长得到整个工 作循环内汽缸主要参数的数值 ， 从而模拟出它们在工作过程 中的变化情况 。 用此模 型 进行测 试 ， 其计算 时间少 ， 实时性好 ， 结果 与实测数据相 比能够准确地反应发动机汽缸内主要参数在一个工作循环 内的 计算
变化情 况。
关键词 ： 发动机； 作过程 ； 工 仿真
维普资讯
第 ３ 第ｌ期 ２卷 Ｏ
文章编号 ：０ ６—９ ４ （ ０ ６ １ １０ ３ ８ ２０ ）０—０ ５ ２ １—０ ４
计 算 机 仿 真
２６ ０ ０ 年１月 ０
发 动 机 汽 缸 内工 作 过 程仿 真 计 算
GT-POWER及其他CAE
GT-POWER是发动机工作过程模拟计算软件,功能和AVL BOOST相同,例如作一个多缸增压柴油机的计算。
GT-POWER功能很强大,但对专业背景要求高一些,要求设置一些较为深入的参数.比如,它的涡轮增压器模型就挺复杂,通常做发动机工作过程计算时对涡轮增压器只要知道总效率、当量面积、流量系数，采用喷管模型就可以了，而GT-Power中没有简单的喷管模型，一定要给出涡轮、压气机各个曲线。
在工作过程计算时,有时并不需要准确的涡轮增压器曲线,gtpower 中可以对别的涡轮增压器曲线进行缩放来满足自己的要求.计算的机型流量和算例中的要差10倍,增压压力差2倍,把压气机中的mass flow multiplier取为10,pressure ratio multiplier取为2,涡轮中的mass flow multiplier取为10,maxium pressure ratio取为5.5,得到了初步结果,进一步调整涡轮的mass flow multiplier达到期望的增压压力.涡轮中的pressure ratio multiplier没有改动,改动该参数会带来涡轮曲线的不合理.nastran目录展开1 简介NASTRAN是在1966年美国国家航空航天局(NASA)为了满足当时航空航天工业对结构分析的迫切需求主持开发大型应用有限元程序。
2 MSC.Nastran的开发历史MSC公司自1963年开始从事计算机辅助工程领域CAE产品的开发和研究。
MSC参与了整个NASTRAN的开发过程。
1969年NASA 推出了其第一个NASTRAN版本, 即我们所知的NASTRAN Level 12。
1973年2月，NASTRAN Level 15。
5发布的同时, MSC公司被指定为NASTRAN的特邀维护商。
1971年MSC公司对原始的NASTRAN做了大量改进, 采用了新的单元库、增强了程序的功能、改进了用户界面、提高了运算精度和效率。
发动机四个冲程计算公式
发动机四个冲程计算公式发动机是汽车的心脏，是汽车动力系统的核心部件。
在发动机的工作过程中，有四个重要的冲程，分别是进气冲程、压缩冲程、爆燃冲程和排气冲程。
这四个冲程的计算公式对于了解发动机的工作原理和性能具有重要意义。
下面将介绍发动机四个冲程的计算公式及其应用。
1. 进气冲程计算公式。
进气冲程是指活塞由上死点向下运动，气门打开，气缸内充满混合气的过程。
在进气冲程中，气缸容积增大，气缸内的压力下降。
进气冲程的计算公式为：V1 = (π/4) × D^2 × L。
其中，V1为进气冲程容积，π为圆周率，D为活塞直径，L为活塞行程。
通过这个公式，我们可以计算出进气冲程的容积，从而进一步了解发动机的工作状态和性能表现。
2. 压缩冲程计算公式。
压缩冲程是指活塞由下死点向上运动，气门关闭，气缸内混合气被压缩的过程。
在压缩冲程中，气缸容积减小，气缸内的压力增加。
压缩冲程的计算公式为：V2 = (π/4) × D^2 × L。
其中，V2为压缩冲程容积，π为圆周率，D为活塞直径，L为活塞行程。
通过这个公式，我们可以计算出压缩冲程的容积，从而了解发动机在压缩冲程中的工作状态和性能表现。
3. 爆燃冲程计算公式。
爆燃冲程是指混合气在高压下被点火燃烧，从而驱动活塞向下运动的过程。
在爆燃冲程中，气缸内的混合气被点火燃烧，气缸内的压力急剧增加，活塞被驱动向下运动。
爆燃冲程的计算公式为：W = P × (V2 V1)。
其中，W为爆燃冲程所做的功，P为爆燃冲程的平均压力，V2为压缩冲程容积，V1为进气冲程容积。
通过这个公式，我们可以计算出爆燃冲程所做的功，从而了解发动机在爆燃冲程中的能量转化情况。
4. 排气冲程计算公式。
排气冲程是指活塞由下死点向上运动，将燃烧后的废气排出气缸的过程。
在排气冲程中，气缸容积增大，气缸内的压力下降。
排气冲程的计算公式为：V3 = (π/4) × D^2 × L。
发动机缸内工作过程计算
发动机工作过程数值计算作业缸内封闭过程数值计算学院：汽车学院专业：动力机械及工程姓名：滑海宁学号：2012122056教师：张春化二〇一三年五月气缸封闭过程的数值计算发动机缸内工作过程的数值计算，是以内燃机缸内各工作阶段的物理模型为基础，通过微分方程来对其各阶段工作过程进行数学描述，然后通过程序编写求解微分方程，得到缸内温度、压力等参数随曲轴转角的变化曲线。
一、基本热力学模型图1 发动机缸内热力系统在简化假设的基础上，取气缸为一个热力学系统，如图1所示。
这个热力系统包括了质量交换项，如排气 dmA ，进气 dmE，喷入气缸内瞬时燃料质量 dmB；与能量交换项，如焓变，功，燃烧放热等。
图中 T 、P 、V、 m 及 u 分别为缸内瞬时气体温度、压力、体积、燃料质量及比内能。
二、简化假设1.假定工质为理想混合气体；2.假定缸内各处温度、压力及混合气浓度均匀；3.用纯空气的气体常数代替混合气气体常数；4.假定扫气完全，即不考虑残余废气；5.不计漏气损失，并假定只有在燃烧始点才有燃油喷入气缸；6.按代用燃烧规律进行喷油，并认为着火延迟等于零；7.假定放热率为100%。
三、 基本方程1、气体状态方程 PV=mRT2、压缩期(VB ES ϕϕϕ<<) 能量方程：ϕd dT ＝v mc 1（ϕd dQ w －p ϕd dV） 质量方程：ϕd dm＝0 3、燃烧期(VE VB ϕϕϕ<<) 能量方程：ϕd dT ＝v mc 1（ϕd dQ B ＋ϕd dQ w －p ϕd dV －u ϕd dm －m λ∂∂u ϕλd d ） 质量方程：ϕϕd dm d dm B=＝ϕd dQ H B u ⋅1 4、膨胀期(AO VE ϕϕϕ<<) 能量方程：ϕd dT ＝v mc 1（ϕd dQ w －p ϕd dV） 质量方程：ϕd dm＝0 四、 其他计算公式1、气缸瞬时工作容积：)]sin 11(1cos 112[2)(22ϕλλϕεϕ⋅--+-+-=s sh V VS D V h 241π==)1(V -εεL式中：h V -气缸行程容积 V L -发动机排量ε-压缩比s λ-曲柄连杆比 S -活塞行程D -气缸直径2、气缸容积随曲轴转角变化率：]sin 1cos sin [sin 222ϕλϕϕλϕϕs s h V d dV -⋅+=3、单位曲轴转角的传热量：)(6131T T A n d dQ Wi i i w -∑==αϕ 式中：1=i -活塞2=i -气缸盖 3=i -气缸套i A -传热表面积2141D A π=；125.1A A =；DV A )(43ϕ=Wi T -传热表面平均温度K T W 5601=；K T W 5482=；K T W 5483=α-换热面平均的瞬时传热系数 利用Woschni 公式：8.00111212.00.853.0-)]([P T 130P P V P T V c c c D h m -+=-α 式中：h V -活塞行程容积1c -气体速度系数压缩、膨胀阶段 m uc c c 308.028.21+= 换气阶段 mu c c c 417.018.61+=2c -燃烧室形状系数，直喷式燃烧室2c =3.24X10-3m c -活塞平均速度，计算得6.9m/s1P 、1V 、1T 分别为压缩始点的气缸压力、容积、温度。
发动机最优经济线 计算程序
发动机最优经济线计算程序
发动机的最优经济线通常是指在特定工作条件下，发动机燃油消耗率最低的运行状态。
为了计算发动机的最优经济线，我们需要考虑多个因素，包括发动机的转速、负载、燃油消耗率等。
下面是一个简化的计算程序概述，它提供了如何开始这样的计算过程的概念性框架。
首先，我们需要收集发动机的性能数据，这些数据通常可以从发动机的制造商或供应商处获得。
数据应该包括不同转速和负载下的燃油消耗率（通常以克/千瓦时为单位）。
一旦收集到数据，我们可以使用编程语言（如Python、MATLAB等）来编写计算程序。
程序的大致步骤如下：
数据输入：将发动机的性能数据输入到程序中。
这通常是一个二维数组或表格，其中行代表不同的转速，列代表不同的负载。
插值处理：由于数据可能是离散的，我们需要使用插值方法来估算非数据点处的燃油消耗率。
寻找最优点：对于每个转速，找出燃油消耗率最低的负载点。
这些点构成了最优经济线。
结果输出：将最优经济线的转速和负载以及相应的燃油消耗率输出到屏幕或保存到文件中。
可视化：如果需要，可以使用图表来可视化最优经济线，以便更直观地理解发动机的最佳工作区域。
这个程序的关键在于正确地处理数据并准确地找到每个转速下的最优点。
此外，还需要注意插值方法的选择，因为它会影响到非数据点处的估算准确性。
请注意，这里描述的是一个基本的计算程序框架，实际应用中可能需要考虑更多的因素，如发动机的冷却效率、排放性能等。
因此，在实际开发过程中，可能需要对程序进行更复杂的扩展和优化。
- 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)。
第 2 组西华大学实验报告西华大学实验报告开课学院及实验室：实验时间：2012 年 4 月 7 日学生姓名学号实验成绩课程名称发动机工作过程的计算课程代码8200250 实验项目名称发动机工作过程计算上机实验项目代码指导教师项目学分实验课考勤实验工作表现实验报告2、实验设备、仪器及材料3、实验内容3.1 一般实验（非上机实验）：3.1.1实验方案设计与选择（设计性、创新性实验需写该项内容）3.1.2实验原理及实验步骤（实验工作原理或实验的主要操作过程）3.1.3实验记录（核心代码及调试过程）3.2 上机实验：3.2.1上机实验的内容及要求3.2.2算法设计思想与算法实现步骤3.2.3程序核心代码，程序调试过程中出现的问题及解决方法3.2.4 程序运行的结果注解：理工科实验需记录实验过程中的数据、图表、计算、现象观察等，实验过程中出现的问题；其它如在计算机上进行的编程、仿真性或模拟性实验需记录程序核心代码以及程序在调式过程中出现的问题及解决方法；记录程序执行的结果。
4、实验总结4.1实验结果分析及问题讨论4.2实验总结心得体会注解：实验总结的内容根据不同学科和类型实验要求不一样，一般理工科类的实验需要对实验结果进行分析，并且对实验过程中问题进行讨论；在计算机上进行的编程、仿真性或模拟性实验需要对上机实践结果进行分析，上机的心得体会及改进意见。
其它实验应总结实验过程写出心得体会及改进意见。
说明：各门实验课程实验报告的格式及内容要求，请按照实验指导书的要求手工书写。
1.实验目的2.实验仪器，设备及材料3.实验内容MsgBox " 西华大学2009级交通与汽车工程学院热能与动力工程（汽车发动机）3班唐俊End Sub运行结果依次如下：进入界面时：Private Sub Command1_Click()Form1.ShowForm2.HideEnd Sub运行出的图像如下：Private Sub Command2_Click()MsgBox " 西华大学2009级交通与汽车工程学院热能与动力工程（汽车发动机）3班唐俊End Sub当进入主界面之后可对发动机类型，是否需要增压，经验参数以及发动机参数进行选择和修改。
选择界面如下：主程序的详细代码如下：Dim ε As Single, S As Single, n As Integer, nh As Integer, α As Single, vc, vh, pa, n1, λ, pz, vz, n2, jx, zy Private Sub Command1_Click()Picture1.Scale (-0.05, -0.5)-(1.05, 11)Picture1.Line (0, 10)-(1, 10) '画X轴Picture1.Line (0.98, 9.9)-(1, 10)Picture1.Line (0.98, 10.1)-(1, 10)Picture1.CurrentX = 0.98: Picture1.CurrentY = 10.2: Picture1.Print "V/L"For i = 0 To 0.9 Step 0.1Picture1.Line (i, 9.9)-(i, 10)Picture1.Print "0" & iNext iPicture1.Line (0, 10)-(0, 0) '画Y轴Picture1.Line (0, 0)-(-0.01, 0.3)Picture1.Line (0.01, 0.3)-(0, 0)Picture1.CurrentX = -0.04: Picture1.CurrentY = -0.4: Picture1.Print "P/Mpa"For i = 9 To 1 Step -1Picture1.Line (0.01, i)-(0, i)Picture1.Print 10 - iNext iPicture1.ForeColor = vbRed '画P0线Picture1.Line (0, 9.9)-(1, 9.9)Picture1.CurrentX = 1: Picture1.CurrentY = 9.4: Picture1.Print "P0"Picture1.ForeColor = vbBlue '画Vc线'压缩曲线ε = Val(Text2.Text)d = Text4.TextS = Text3.Textr = S / 2vh = 3.14 * d ^ 2 * S / 4 * 10 ^ -6Text16.Text = vhvc = vh / (ε - 1)Picture1.CurrentX = vc + 0.01: Picture1.CurrentY = 1: Picture1.Print "Vc"Picture1.Line (vc, 10)-(vc, 0)V a = vc + vhl = Text15.TextPicture1.ForeColor = vbGreenFor φx = 3.14 To 0 Step -0.0001vcx = vh / 2 * ((1 - Cos(φx)) + (1 - Cos(2 * φx)) * Rl / 4) + vc'vcx = (3.14 * d ^ 2 * r * ((1 - Cos(φx) + r * (1 - Cos(2 * φx) / 4 / l))) / 4) * 10 ^ -8 + vc pcx = pa * (Va / vcx) ^ n1Picture1.PSet (vcx, 10 - pcx)Next φx '燃烧过程曲线Picture1.Line (vcx, 10 - pcx)-(vcx, 10 - pcx * λ) '膨胀过程曲线For φx = 0 To 3.14 Step 0.0001vbx = vh / 2 * ((1 - Cos(φx)) + (1 - Cos(2 * φx)) * Rl / 4) + vc'vcx = (3.14 * d ^ 2 * r * ((1 - Cos(φx) + r * (1 - Cos(2 * φx) / 4 / l))) / 4 + vc) * 10 ^ -6 pbx = pz * (vc / vbx) ^ n2Picture1.PSet (vbx, 10 - pbx)Next φxPicture1.Line (vbx, 10 - pbx)-(vbx, 10 - pa)Picture1.ForeColor = vbBlackEnd SubPrivate Sub Command2_Click()Picture1.Clsε = Val(Text2.Text)d = Text4.TextS = Text3.Textr = S / 2l = Text15.Textvh = 3.14 * d ^ 2 * S / 4 * 10 ^ -6Text16.Text = vh '排气过程n = Val(Text5.Text)nh = V al(Text6.Text)If zy = 1 Thenpr = 0.1 + 0.03 * n / nhElseIf zy = 2 Thenpk = Text45.TextΔpr = 2 * 10 ^ -8 * n ^ 2pr = pk + ΔprEnd IfText18.Text = prα = Val(Text1.Text)ε = Val(Text2.Text)If ε = 1 ThenMsgBox ("压缩比不能为“1”，请重新输入！")Text2.Text = ""End IfTr = 350 / (1.2 / Log10(n) + 0.005 * (ε- 3) + 0.01 * (α- 1)) '调用自定义函数就以10为底的对数Text17.Text = Tr '进气过程ΔT = 10 * (110 - 0.0125 * n) / (110 - 0.0125 * nh) '10为ΔTn,选取φ = 0.75δ = 0.5k = 1.35 'a = vh / fp0 = Text7.Text 'Pa = P0 * (1 - n ^ 2 / 2*9.8*k*p0 / φ ^ 2 * ((ε - δ) / (ε - 1)) ^ 2) ^ k / (k - 1)pa = Int(10 ^ 4 * (p0 * (1 - ((10 * n ^ 2 / 520 / 10 ^ 6) / 10.6 ^ 2 / 0.75 ^ 2) * (ε - δ) ^ 2 / (ε - 1) ^ 2) ^ (k / (k - 1)))) / 10 ^ 4Text20.Text = pat0 = Text8.Textγ= Int(10 ^ 4 * (t0 + ΔT) * pr / Tr / (ε* pa - pr)) / 10 ^ 4 '残余废气系数Text21.Text = γta = (t0 + ΔT + γ * φ * Tr * (pa / pr) ^ ((n - 1) / n)) / (1 + γ * φ)Text19.Text = taηv = ε* pa * t0 / (ε- 1) / p0 / ta / (1 + γ) '充气效率Text22.Text = ηv '压缩过程n1 = 1.46 - 0.05 * nh / nText25.Text = n1pc = pa * ε ^ n1Text29.Text = pctc = ta * ε ^ (n1 - 1)Text28.Text = tc'燃烧过程：gc = V al(Text9.Text)gh = V al(Text10.Text)go = V al(Text11.Text)gs = Val(Text12.Text)l0 = 1 / 0.21 * (gc / 12 + gh / 4 - go / 32) '理论空气量mt = Text13.TextIf jx = 1 Thenm1 = α* l0 + 1 / mt '汽油机新鲜充量ElseIf jx = 2 Thenm1 = α * l0End IfIf α> 1 Then 'm2燃烧产物总量m2 = α * l0 + gh / 4 + go / 32ElseIf α < 1 Thenm2 = 0.79 * α * l0 + gc / 12 + gh / 2End Ifμ0 = m2 / m1 '理论分子变更系数μ= (μ0 + γ) / (1 + γ) '实际分子变更系数Text34.Text = μIf α < 1 ThenΔhu = 58000 * (1 - α) '化学损失End If'Tz的计算ζ = Text23.TextIf jx = 1 Thenhu = 44100ElseIf jx = 2 Thenhu = 42500End Ifq1 = ζ* (hu - Δhu) '加热工质的热量cv1 = 4.815 + 0.415 * 10 ^ -3 * (tc + t0) / 2Select Case αCase 0.8 To 1If jx = 1 Thenaa = (3.7 + 3.3 * α) * 10 ^ -4 * μbb = (4.4 + 0.62 * α) * μcc = -(q1 / m1 / (1 + γ) + cv1 * tc)tz = (-bb + (bb ^ 2 - 4 * aa * cc) ^ 0.5) / 2 / aa / 2.5Text31.Text = tzλ = μ * tz / tcText33.Text = λpz = λ * pcText32.Text = pzElseIf jx = 2 Thenλ = Te xt33.Textaa = μ * (3.7 + 3.3 * α) * 10 ^ -4bb = (6.385 + 0.62 * α) * μcc = -(ζ * hu / m1 / (1 + γ) + (cv1 + 1.98 * λ) * tc)tz = (-bb + (bb ^ 2 - 4 * aa * cc) ^ 0.5) / 2 / aa / 2.5Text31.Text = tzpz = λ * pcText32.Text = pzρ = μ * tz / λ / tcText30.Text = ρEnd IfCase 1 To 2If jx = 1 Thenaa = (3.7 + 3.3 / α) * 10 ^ -4 * μbb = (4.8 + 0.22 / α) * μcc = -(q1 / m1 / (1 + γ) + cv1 * tc)tz = (-bb + (bb ^ 2 - 4 * aa * cc) ^ 0.5) / 2 / aa / 2.5Text31.Text = tzλ = μ * tz / tcText33.Text = λpz = λ * pcText32.Text = pzElseIf jx = 2 Thenλ = Text33.Textaa = (3.7 + 3.3 / α) * 10 ^ -4 * μbb = (6.785 + 0.22 / α) * μcc = -(ζ * hu / m1 / (1 + γ) + (cv1 + 1.98 * λ) * tc)tz = (-bb + (bb ^ 2 - 4 * aa * cc) ^ 0.5) / 2 / aa / 2.5Text31.Text = tzpz = λ * pcText32.Text = pzρ = μ * tz / λ / tcText30.Text = ρEnd IfEnd Select'膨胀过程：n2 = 1.2 + 0.039 * nh / nText26.Text = n2'δ = ε / ρ'Text37.Text = δpb = pz / ε ^ n2Text36.Text = pbtb = tz / ε ^ (n2 - 1)Text35.Text = tb'发动机性能分析ρ = 1Text30.Text = ρδ = 0Text37.Text = δPii = pc * (λ * (1 - 1 / ε ^ (n2 - 1)) / (n2 - 1) - (1 - 1 / ε ^ (n1 - 1)) / (n1 - 1)) / (ε - 1)'Pii = pa * ε ^ n1 * (λ * (ρ - 1) + λ * ρ / (n2 - 1) * (1 - 1 / δ ^ (n2 - 1)) - (1 - 1 / ε ^ (n1 - 1) / (n1 - 1))) / (ε - 1) φi = Text24.Textpi = φi * PiiText39.Text = piηi = 8.314 * m1 * t0 * pi / hu / p0 / ηvText38.Text = ηigi = 3.6 * 10 ^ 6 / hu / ηiText40.Text = gipm = 0.04 * (1 + n / 1000)ηm = 1 - pm / piText27.Text = ηmηe = ηi * ηmText42.Text = ηepe = pi * ηmText41.Text = pege = 3.6 * 10 ^ 6 / hu / ηeText43.Text = gei = Text14.Textne = 10 * i * vh * pe * n / 1200Text44.Text = neEnd SubPrivate Sub Command3_Click()MsgBox ("确定退出？")EndEnd SubPrivate Sub Command4_Click()Picture1.ClsEnd SubStatic Function Log10(X)Log10 = Log(X) / Log(10#) '求以10为底的对数用的函数End FunctionPrivate Sub Form_Load()Option1.Value = TrueOption4.Value = TrueEnd SubPrivate Sub Option1_Click()jx = 1End SubPrivate Sub Option2_Click()jx = 2End SubPrivate Sub Option3_Click()zy = 2Label45.Visible = TrueText45.Visible = TrueEnd SubPrivate Sub Option4_Click()zy = 1Label45.Visible = FalseText45.Visible = FalseEnd Sub运行示例如下：1、当选择是汽油机且非增压时，如图：运算结果如下：此时的示功图如下：2、当选择是柴油机且非增压时，如图：运算结果如下：此时的示功图如下：1、当选择是柴油机且增压时，如图：运算结果如下：此时的示功图如下：4.实验总结。