内燃机性能指标及实际热循环

p z'
Wz c
z
Wk 工质影响 Wb 传热损失
r Wr
b Wz 燃烧损失
b'
W
a
换气损失
v
一、工质的影响
工质性质 •
理论上: 理想气体，双原子气体 实际上: 燃烧前: 燃料+空气
三、汽车对发动机的要求 动力性是基本要求 对经济性、可靠性等方面也有着要求
第一章 内燃机性能指标及 实际热循环
发动机——汽车的动力源 品质的评价--------定性、定量----- 指标
指标的建立需要条件和基础，作为能量 转换机构的工作过程需要建立模型。
发动机的实际循环
进气过程0-1 压缩过程1-2 燃烧过程2-3-4
1 1)
循环平均压力
• 循环平均压力 单位气缸容积所做的循环功 ------理论
循环的做功能力。
pt W / Vh (K pa )
Vc
Vh
Va
循环平均压力
1、混合加热循环的循环平均压力
ptm
k
1
pa [(
k 1
1) k(
1)] t
2、定容加热循环的循环平均压力
ptv
k pa ( 1 k 1
活塞式 转子
直立
按发动机气缸布置
卧式 V型 W型
按冷却介质 分冷、水冷
按气缸数 单缸、多缸
绪论
按活塞冲程数 2冲程、4冲程
按点火方式 点燃、压燃
按增压程度 低增压、中增压、高增压 低速 n < 500 r/min
按发动机转数 中速500 r/min < n < 1500 r/min 高速 n > 1500 r/min
混
P
Q1〞
z′
z
合
Q1′
加
c
热
车用柴油机 的理想循环
循
b
Q2
环
a
Vc
Vh
V
定容加热循环 (奥托Otto循环 )
P z
Q1 c
汽油机的理想循环
b
Q2 a
Vc
Vh
V
定压加热循环（狄赛尔diesel 循想循环
b Q2
a
Vc
Vh
V
循环特征参数
P z′ Q1〞
Q1′
z
绪论
二、汽车内燃机的发展 1、汽车用发动机的分类
发动机 内燃机和外燃机 车用发动机 间歇工作式发动机 四个冲程中只有一个冲程做功，做功不连续 燃气轮机：连续工作式发动机
绪论
1、汽车用发动机的分类
按燃料
汽油 柴油 液化石油气、天然气 沼气、混合动力、纯电动 氢、醇类、二甲醚 植物油、太阳能
绪论
按发动机往复运动件
柴油机 = 12～22
汽油机 = 10 左右时 t 不大
汽油机 = 6～11
问题分析和结论
3、 、 影响
、 t pz 急剧 发动机
的结构、强度、寿命 、可靠性 ， 运动 件惯性 摩擦力 机械效率 4、k 影响
k t
§ 1-2 内燃机实际循环与热损失
实际循环 ：进气、压缩、燃烧、膨胀、排气
密、准确、优化 （5） 设计、零部件生产商 分散集中分散 （6） 电控应用日益增多，混合气制备更加完善 （7） 检测设备与手段先进 （8） 低排放的代用燃料发动机正在普及，零排放
正在开发并进入实用
绪论
3、现代发动机的发展
结论： 新技术、电子控制技术可保持
发动机运行参数最佳值，使动力、经济、 排放等性能指标最佳化，并监视运行工况
➢性能 ➢可靠性 ➢寿命
课程性质 车辆工程方向的专业限选课
内容
绪论
动力性指标
1、对象
以性能指标作为研究对象
经济性指标 运转性指标
衡量发动机的质量，还要考虑可靠性，耐久性，
加工容易，操纵维修方便，成本核算
2、工作过程
发动机冲程 ：吸气压缩做功排气
热力过程：吸气压缩燃烧膨胀排气
燃烧 膨胀 为能量转换过程
c
压缩比
压力升高比
b Q2
a
Va Vc
Vc
Vh V
(Vh Vc ) / Vc
pz
pc
预胀比
Vz / Vh / Vz
Vz'
绝热指数 k 空气的 k =1.4
循环热效率
根据热力学公式可得 1、混合加热循环的热效率
P z′ Q1〞
Q1′
z
c
tm
W0 Q1
1 Q2 Q1
P
Q1〞
3
4
Q1′
2
膨胀过程4-5 排气过程5-0
0 Pe
Vc
V
5 Q2
1
Vh
实际循环的简化
➢忽略进、排气过程
➢压缩、膨胀过程 （复杂的多变过程）
简化为
绝热过程
➢燃烧过程简化为
定容加热过程 定压加热过程
➢排气放热简化为定容放热过程 ➢假定工质为定比热的理想气体
§ 1-1 内燃机理论循环
将实际工作过程抽象简化后建立的循环
1) t
3、定压加热循环的循环平均压力
ptp
k 1
pa (
k 1
1)kt
问题分析和结论
tm
1
1
k 1
(
k 1 1) k(
1)
ptm
k
1
pa [(
k 1
1) k(
1)] t
1、 为定值 t、pt ； t 、pt ； = 1 t = C
t 、pt ； 2、 变化 柴油机 = 20 左右时 t 不大
•起动性好 可很快达到全负荷
•对燃料要求高 石油紧张，汽油、柴油价 格高；要求一定的标号
•噪声、排污 *结构较复杂
3、现代发动机的发展
60 年代以前: 动力性、可靠性、耐久性 70～80年代: 经济性、动力性 90 年代口号: 清洁、经济、安全 （1） 相关学科日益增多，学科之间相互渗透 （2） 标准化，系列化，通用化 （三化） （3） 新材料，新工艺，新产品 （4） 使用计算机设计、计算零部件及其配合，精
绪论
机动
灵活
交通运输的5种运输方式 中公路运输的特点
快速 便捷 换装少
货损少
效率高
可以实现“门到门”的服务 效益高
在综合运输体系中承担着必不可少的作用
绪论
汽车工业的快速发展，高新技术在汽车中 的应用越来越多 -----技术密集的行业
发动机 ---汽车的心脏 ---动力来源
直接影响着整车的
1
Q2 Q1 Q1
Vc
b Q2
a Vh V
tm
1
1k1(
k 1 1) k(
1)
循环热效率 P z
2、定容加热循环的热效率 Q1 c
Vz / Vc 1
Vc
tv
1
1
k 1
b Q2
a
Vh
V
循环热效率
P
Q1
c
z
3、定压加热循环的热效率
pz 1
pc
Vc
b Q
a2
Vh V
tp
1
1 k k1 k(
按混合气形成方式、按燃烧室型式、 按照用途等多种分类
2、车用发动机的优缺点
优点 缺点
•功率范围 广
Ne = 0.6～35000 kw 蒸汽机 11～16%
•有效热效率高
蒸汽轮机 30% 汽油机30%，柴油机40%
增压柴油机46%以上
•比重量小，升功率大 体积小、重量轻
比重量 柴油机3.7 kg/kw 车用汽油机1.37 kg/kw