第一章 发动机的性能

合集下载

第一章 涡轮发动机分类及其性能指标

第一章 涡轮发动机分类及其性能指标

二. 双轴涡轮喷气发动机(two-spool turbojet)
与单轴涡喷发动机相比,其进气道、燃烧室和尾喷管是一样的,产生反作用 力的原理也完全相同。所不同的是:压气机分成低压压气机和高压压气机,涡轮 也分为高压涡轮和低压涡轮。高压压气机和高压涡轮由一根轴联接形成高压转子, 低压压气机机和低压涡轮由一根轴联接形成低压转子。 人们习惯将燃气轮机的高压转子部分称为核心机,核心机可作为燃气发生器。 在双轴燃气轮机中的核心机(高压转子)并不是它的燃气发生器,双轴燃气轮机 的燃气发生器部分还应该包括低压压气机和低压涡轮。因此,核心机与燃气发生 器是二个不同的概念。
单轴涡轮喷气发动机
压气机、燃烧室和涡轮的组合称为燃气发生器, 其作用是产生高温高压的燃气。 发动机工作时,外界空气流入进气道,在较大的飞行速度下气流经过进气道时速 度减小而压力提高;气流流过压气机时进一步增压,特别是在低速飞行时,压气机是 增压气流的主要部件;燃烧室利用燃油燃烧时放出的热量对气流加热;从燃烧室流出 的高温高压气流推动涡轮旋转,涡轮与压气机之间有轴联接,涡轮发出的功率提供给 压气机;涡轮出口的气流仍具有较高的压力和温度,流经尾喷管时压力减低而速度增 高。
吸气式发动机用途
亚燃冲压发动机及其组合动力主要用于:超音速导弹、无人 机的动力装置。 超燃冲压发动机及其组合动力主要用于:高超音速巡航导 弹; 高超音速飞机; 跨大气层飞行的空天飞机的动力装置, 目前尚处于研究阶段。 脉冲式发动机及其组合动力:主要用于导弹、无人机的动力 装置,目前尚处于研究阶段。
涡轮喷气发动机与活塞式发动机的比较
相同之处 (1) 均以空气和燃气作为工作介质。 (2)它们都是先把空气吸进发动机,经过压缩 增加空气的压力,经过燃烧增加气体的温度, 然后使燃气膨胀作功。燃气在膨胀过程中所作 的功要比空气在压缩过程中所消耗的功大得多。 这是因为燃气是在高温下膨胀的,于是就有一 部分富余的膨胀功可以被利用。 不同之处 (1)进入活塞式发动机的空气不是连续的;而 进入燃气轮机的空气是连续的。 (2) 活塞式发动机中喷油燃烧是在一个密闭 的固定空间里,称为等容燃烧,而燃气轮机则 在前后畅通的流动过程中喷油燃烧,若不计流 动损失,则燃烧前后压力不变,故称为等压燃 烧。

第一章 发动机总体构造

第一章 发动机总体构造


上一页 下一页 返回
1.1 发动机简史


3.柴油机—内燃机家族的另一个明星
1892年,德国的工程师鲁道夫· 狄塞尔(Rudolf diesel, 1858-1913年)提出了一种新型内燃机的专利,即在压缩 终了将液体燃油喷入缸内,利用压缩终了气体的高温将燃油 点燃。这种构想在5年之后终于变为一个实际的机器,即压 燃式发动机—柴油机。热效率可以比当时其他的内燃机高一 倍。
上一页 下一页 返回


1.2 发动机的作用和基本工作原理

4.曲柄半径(R) 曲柄半径是指与连杆大端相连接的曲柄销的中心线到曲轴回转 中心线的距离 显然,曲轴每转一周,活塞移动两个行程,即S=2R。 5.气缸工作容积(Vh)


气缸工作容积是指活塞从上止点到下止点所让出的空间的容积。 其计算公式为
第一章 发动机总体构造

1.1 1.2 1.3 1.4 小结
发动机简史 发动机的作用和基本工作原理 发动机的总体构造 发动机的主要性能指标和特性
1.1 发动机简史

内燃机以其热效率高,结构紧凑,机动性强,运行维护简便 的优点而著称于世。一百多年以来,内燃机的巨大生命力经 久不衰。目前,世界上内燃机的拥有量大大超过了任何其他 的热力发动机,在国民经济中占有相当重要的地位。现代内 燃机更是成为了当今用量最大、用途最广、无一与之匹敌的 最重要的热能机械。

上一页 下一页 返回
1.1 发动机简史


2.汽油机的出现
1883年,戴姆勒和迈巴赫制成了第一台四冲程往复式汽 油机,此发动机上安装了迈巴赫设计的化油器,还用自炽灯 管解决了点火问题。以前内燃机的转速都不超过200 r/min,而戴姆勒的汽油机转速一跃为800-1 000 r/min。 它的特点是功率大,质量轻,体积小,转速快和效率高,特 别适用于交通工具。

发动机原理复习题参考答案

发动机原理复习题参考答案

第一章发动机的性能三、名词解释1. 平均有效压力:单位气缸工作容积所做的循环有效功称为平均有效压力。

2. 升功率:在标定工况下,每升发动机工作容积发出的有效功率称为升功率。

3. 活塞平均运动速度:发动机在标定转速下工作时,活塞往复运动速度的平均值称为活塞平均运动速度。

4. 机械效率:指示功减去机械损失功后,转为有效输出功的百分比称为机械效率。

5. 有效燃油消耗率:发动机每发出h kW ⋅1的有效功所消耗的燃油量。

6. 燃烧效率:燃料化学能通过燃烧转为热能的百分比称为燃烧效率。

7. 平均指示压力:单位气缸工作容积所做的循环指示功称为平均指示压力。

8.工质定压比热容:单位质量工质在定压过程中温度升高1℃所需的热量称为工质的定压比热容。

四、简答9.简述工质改变对发动机实际循环的影响。

答案要点:1)工质比热容变化的影响:比热容Cp 、Cv 加大,k 值减小,也就是相同加热量下,温升值会相对降低,使得热效率也相对下降。

2)高温热分解:这一效应使燃烧放热的总时间拉长,实质上是降低了循环的等容度而使热效率ηt 有所下降。

3)工质分子变化系数的影响:一般情况下μ>1时,分子数增多,输出功率和热效率会上升,反之μ<l 时,会下降。

4)可燃混合气过量空气系数的影响:当过量空气系数φa <1时,部分燃料没有足够空气,或排出缸外,或生成CO ,都会使ηt 下降。

而φa >1时,ηt 值将随φa 上升而有增大。

10. S/D (行程/缸径)这一参数对内燃机的转速、结构、气缸散热量以及与整车配套的主要影响有哪些? 答案要点:活塞平均运动速度30sn m =ν若S /D 小于1,称为短行程发动机,旋转半径减小,曲柄连杆机构的旋转运动质量的惯性力减小;在保证活塞平均运动速度m ν不变的情况下,发动机转速n 增加,有利于与汽车底盘传动系统的匹配,发动机高度较小,有利于在汽车发动机仓的布置;S /D 值较小,相对散热面积较大,散热损失增加,燃烧室扁平,不利于合理组织燃烧等。

汽车发动机原理练习题

汽车发动机原理练习题

《汽车发动机原理练习题》第一章发动机性能一、概念解释:1、发动机的理论循环:是将非常复杂的实际工作过程加以抽象简化,忽略次要因素后建立的循环模式。

2、循环热效率:是工质所做循环功与循环加热量之比,用以评定循环经济性。

(P2)3、有效指标:以曲轴输出功为计算基准的指标。

有效指标被用来直接评定发动机实际工作性能的优劣。

(P15)4、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。

(P17)5、平均有效压力:是发动机单位气缸工作容积输出的有效功。

(P16)6、有效燃油消耗率:是指每小时单位有效功率所消耗的燃料。

(P17)二、填空:1、发动机的性能指标主要有动力性能指标、经济性能指标和运转性能指标。

(P1)2、三种发动机的理论循环,即等容加热循环、等压加热循环和混合加热循环。

(P1)3、发动机实际循环是由进气、压缩、燃烧、膨胀和排气五个过程组成的,较之理论循环复杂得多。

(P6)4、以工质对活塞所作之功为计算基准的指标称为指示性能指标;以曲轴输出功为计算基准的指标称为有效性能指标;(P12)、(P15)5、机械损失的测定方法有多种,常用的方法有示功图法、倒拖法、灭缸法、油耗线法等。

(P19)三、判断题:1、随着发动机压缩比的增大,循环热效率提高,循环平均压力增大。

(√)2、压缩过程的作用是增大作功过程温差,获得最大限度的膨胀比,提高热功转换率,同时也为燃烧过程创造有利条件。

在柴油机中,压缩后气体的高温还是保证燃料着火的必要条件。

(√)(P7)3、衡量发动机经济性能的重要指标是有效热效率和有效燃油消耗率,它们两者之间成正比关系。

(×)(P17)———反比。

4、发动机的排气温度高,说明燃料燃烧后,转变为有用功的热量多,工作过程进行得好。

(×)(P10)————改为“发动机的排气温度低,……”5、人们在研究发动机循环时,通常将实际循环简化为理论循环。

两种循环最大的区别为:实际循环向冷源放热,理论循环绝热。

(完整版)内燃机原理课后习题与答案

(完整版)内燃机原理课后习题与答案

第一章发动机的性能1.简述发动机的实际工作循环过程。

1)进气过程:为了使发动机连续运转,必须不断吸入新鲜工质,即是进气过程。

此时进气门开启,排气门关闭,活塞由上止点向下止点移动。

2)压缩过程:此时进排气门关闭,活塞由下止点向上止点移动,缸内工质受到压缩、温度。

压力不断上升,工质受压缩的程度用压缩比表示。

3)燃烧过程:期间进排气门关闭,活塞在上止点前后。

作用是将燃料的化学能转化为热能,使工质的压力和温度升高,燃烧放热多,靠近上止点,热效率越高。

4)膨胀过程:此时,进排气门均关闭,高温高压的工质推动活塞,由上止点向下至点移动而膨胀做功,气体的压力、温度也随之迅速下降。

(5)排气过程:当膨胀过程接近终了时,排气门打开,废气开始靠自身压力自由排气,膨胀过程结束时,活塞由下止点返回上止点,将气缸内废气移除。

3.提高发动机实际工作循环热效率的基本途径是什么?可采取哪些基本措施?提高实际循环热效率的基本途径是:减小工质传热损失、燃烧损失、换气损失、不完全燃烧损失、工质流动损失、工质泄漏损失。

提高工质的绝热指数κ可采取的基本措施是:⑴减小燃烧室面积,缩短后燃期能减小传热损失。

⑵. 采用最佳的点火提前角和供油提前角能减小提前燃烧损失或后燃损失。

⑶采用多气门、最佳配气相位和最优的进排气系统能减小换气损失。

⑷加强燃烧室气流运动,改善混合气均匀性,优化混合气浓度能减少不完全燃烧损失。

⑸优化燃烧室结构减少缸内流动损失。

⑹采用合理的配缸间隙,提高各密封面的密封性减少工质泄漏损失。

4.什么是发动机的指示指标?主要有哪些?答:以工质对活塞所作之功为计算基准的指标称为指示性能指标。

它主要有:指示功和平均指示压力.指示功率.指示热效率和指示燃油消耗率。

5.什么是发动机的有效指标?主要有哪些?答:以曲轴输出功为计算基准的指标称为有效性能指标。

主要有:1)发动机动力性指标,包括有效功和有效功率.有效转矩.平均有效压力.转速n和活塞平均速度;2)发动机经济性指标,包括有效热效率.有效燃油消耗率;3)发动机强化指标,包括升功率PL.比质量me。

内燃机原理(简)

内燃机原理(简)
第一章 发动机的性能 一、三种基本理论循环: 三种基本理论循环:
1、循环特征参数 、 (2) 压力升高比 λ = )
(1) 压缩比 )
p p
3 2
v1 ε = v2
ρ =
k
(3)初始膨胀比 )
v4 v3
2.、热效率 、
η
it
= 1 −
1
ε
k −1

− 1 ( λ − 1) + k λ ( ρ − 1)
一、指示功和平均指示压力
1、指示功(或循环指示功) 指示功(或循环指示功)
在气缸完成一个循环, 在气缸完成一个循环,工质对活 塞所做的功, 表示。 塞所做的功,用Wi(J)表示。
2、平均指示压力Pmi 、平均指示压力
1)定义:发动机单位气缸工作容积每循环做的指 )定义: 示功。 示功。 Pmi=Wi/Vh (kPa) 2)作用:评价发动机工作循环的动力性。 )作用:评价发动机工作循环的动力性。
↓=>发动机功率 发动机功率↓ 但P0↓(To↑)=>ρ0↓=>ma↓=>发动机功率↓。
2、结构因素 、
(1)进气系统 进气系统
一般包括进气门、进气管、空滤器、化油器、 一般包括进气门、进气管、空滤器、化油器、进 气道等部件。要尽量减少各部件的流动阻力, 气道等部件。要尽量减少各部件的流动阻力,以增大 进气终了的压力,提高充量系数。 进气终了的压力,提高充量系数。 试验证明,增大进气终了压力比降低残余废气系 试验证明, 数对充量系数的影响大, 数对充量系数的影响大,所以设计成进气门直径大于 排气门直径,气门顶部的形状呈流线型。 排气门直径,气门顶部的形状呈流线型。
B:每小时的油耗量, kg/h] 有效功率[kW] B:每小时的油耗量,[kg/h] Pe:有效功率[kW] 每小时的油耗量

清华大学发动机原理课件第1章性能指标与影响因素

清华大学发动机原理课件第1章性能指标与影响因素
汽车发动机原理
Automotive Engine Fundamentals
帅石金
清华大学 汽车工程系
Email: sjshuai@ Phone: 010-62772515-13
点燃式和压燃式内燃机 工作过程、燃烧理论、性能分析及参数调控
发动机分类
Department of Automotive Engineering
Crankshaft of a 2-stroke marine diesel engine Sulzer RTA 84
Department of Automotive Engineering
Tsinghua University
Sulzer Super Longstroke - longitudinal coolant flow - turbocharged - s = 2.4 m, d = 0.84 m - V H = 1.33 m³ - P rated = 3820 kW/Cyl. - n rated = 100 rpm (rated speed)
循环功: W =

pdV
自然吸气(Natural Aspirated)发动机作功分析
进气压力pd 大气压力p0 排气压力pe 大气压力p0
Department of Automotive Engineering
Tsinghua University
与泵气有关的功:
理论泵气功
忽略流动阻力, 进、排气冲程压力 所作功之代数和。自然吸气发动 机进、排气压力相同(等于大气 压力),即理论泵气功为零
BDC(下止点) p pz
p pz
TDC(上止点)
示功图
Indicator Diagram

第一章 发动机的性能(二)

第一章    发动机的性能(二)
汽车发动机原理
1
第一章
发动机的性能
第三节 发动机的指示性能指标 指示指标:以工质对活塞所作之功为计算 指示指标 以工质对活塞所作之功为计算 基准的指标。 基准的指标。 作用:直接反映由燃烧到热功转换的工作 作用 直接反映由燃烧到热功转换的工作 循环进行的好坏。 循环进行的好坏。
2
从示功图可观察到发动机工作循环的不同阶段(压缩、 示功图可观察到发动机工作循环的不同阶段(压缩、 可观察到发动机工作循环的不同阶段 燃烧、膨胀)以及进气、排气行程中的压力变化。 燃烧、膨胀)以及进气、排气行程中的压力变化。
6
2、平均指示压力Pmi 、平均指示压力
是指单位气缸容积一个循环所作的指示功。 是指单位气缸容积一个循环所作的指示功。
式中,Pmi是平均指示压力(Pa); i为发动 );W 式中, 是平均指示压力( ); 机一个工作循环的指示功( ); 为发动机气缸 );V 机一个工作循环的指示功(J); s为发动机气缸 工作容积( )。 也经常用L为单位 为单位, 工作容积(m³)。 Vs也经常用 为单位,Wi用kJ 为单位, 单位为MPa。 为单位,则Pmi单位为 。
13

3、指示燃油消耗率bi 、 是指单位指示功的耗油量。 是指单位指示功的耗油量。 通常以单位指示千瓦小时的耗油量[ /( /(kw·h)] 通常以单位指示千瓦小时的耗油量[g/( )] 来表示。 来表示。
4、表示实际循环的经济性能指标ηit 与bi之间关系 、表示实际循环的经济性能指标η
14
第四节 发动机的有效性能指标
PL是从发动机有效功率的角度对其气缸工作容积 的利用率作总的评价。 的利用率作总的评价。 pme↑、 n ↑ → PL ↑ →强化↑、轻巧↑ 、紧凑↑ 。 强化↑ 轻巧↑ 紧凑↑ 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。 重要指标之一。

第一章 发动机的工作循环和性能指标

第一章 发动机的工作循环和性能指标
机械损失功率包括: ①内燃机内部运动件的摩擦损失
②驱动附属机构的损失
③泵气损失
2、有效扭矩 内燃机工作时,由功率输出轴输出的扭矩,称为有效扭矩。
Pe M e
2 nM e M en 3 Pe 0.1047 M e n 10 (kw) 60 1000 9550
3、平均有效压力 发动机在单位气缸工作容积中所做的有效功,称为平均 We 有效压力。
四、指示热效率
指示热效率ηi :实际循环指示功与所消耗的燃料热量之比值。
Wi i Q1
通常: 柴油机i
汽油机i
五、指示燃油消耗率
指示燃油消耗率 gi:单位指示功的耗油量。
gi GT 103 ( g / kw.h) Pi
Q1
gi h 1000
(kJ )
W1 i Q1
有效指标
3. 平均有效压力
4. 转速和活塞平均速度 二、经济性指标
1. 有效热效率
2. 有效燃料消耗率(简称耗油率) 三、发动机强化指标
1.升功率和比重量
2.强化系数
一、动力性指标 1、有效功率
内燃机的指示功率不能完全对外输出,它须扣除一部分 功率损失后才能变为曲轴的有效功输出。
P e P i P m (kw)
pme Vh ,We pmeVh
Wein pmeVhin pmeVhin n 2 Pe We i ( w) 103 (kw) 60 30 30 30
pmeVh in 103 (kw) 对四行程发动机:Pe 120
p V in 由 Pe me h 103 (kw) 30
燃料的化学能 热能
柴油机因为压缩比高,燃烧最高爆发压力很高,但因相对于燃 油的空气量大,所以最高燃烧温度反而比汽油机低。

发动机的主要性能指标和特性

发动机的主要性能指标和特性

Aspiration Twin Turbocharged Twin Turbocharged
Valvetrain DOHC 4valves per cylinder DOHC 4valves per cylinder
Power 600 PS (440 kW; 590 hp)@7000 rpm 499.84 PS (367.63 kW; 493.00 hp)
பைடு நூலகம்
B 3 be 10 (g / kW h) Pe
B—发动机在单位时间内的耗油量 Pe—发动机的有效功率 四行程汽油机一般为270~325 g/(kW· h) 四行程柴油机一般为190~238 g/(kW· h)
Ford Focus 1.0 EcoBoost Turbo Displacement: 999cc Number of cylinders: Three Power Output: 123bhp Bore x stroke: 71.9mm x 82mm Compression ratio: 10:1
国权威汽车评鉴杂志《沃德汽车世界》(Ward’s AutoWorld)
1. 动力性指标
有效功率:发动机在单位时间对外输出的有效功 称为有效功率,符号:Pe ,单位:kW
Te n 2 n 3 Pe Te 10 (kW ) 60 9550
有效功率Pe :发动机通过飞轮(曲轴)对外输出的功率。 单位为kW。 有效转矩Te :发动机通过飞轮(曲轴)对外输出的转矩。单 位为 N· m。 发动机转速:发动机曲轴每分钟的回转数称为发动机转速, 表示符号:n, 单位:r/min 标定转速:发动机产品标牌上的有效功率及其相应的转速 分别称为标定功率和标定转速
Torque 600 N· m (443 ft· lbf) -

第1章内燃机性能指标及实际循环热计算绪论 (2)解读

第1章内燃机性能指标及实际循环热计算绪论 (2)解读
则ηt提高。
汽油机:点火后传播燃烧且无论负荷大小,火焰传 播距离不变。当负荷下降时,燃烧速度降低,燃烧
时间加长。这相当于λ下降而 上升,则ηt降低。
发动机工作循环
第二节内燃机的实际循环
1、进气过程 图a) 2、压缩过程 图b) 3、燃烧过程 图c) 4、膨胀过程 图c) 5、排气过程 图d)
发动机工作循环
每缸每循环所做的指示功:Wi

piVh

pi
D2
4
S 103
性能指标及热计算
指示功率为:
Pi
Wi
n 60
发动机工作循环
多变指数和平均多变压缩指数: 实际计算中n1取代n1’ ,试验测定n1大致范围是:
压缩终点的压力和温度的数值范围:
发动机工作循环
(3)燃烧过程 作用:将燃料的化学能转变为热能,使工质温度 、压力升高,为膨胀创造条件 汽油机:在上止点点燃,容积变化小,燃烧快, 温度压力上升快,接近等容燃烧。 柴油机:燃烧开始接近等容燃烧,随后燃烧速率 放慢,气缸容积增大,压力升高减缓,接近等压 燃烧
好坏,是从示功图测量计算得出的。
动力性指标:指示功、指示功率、平均指示压力。 经济性指标:指示热效率、指示燃油消耗率
发动机性能指标:动力性能指标(功率、转矩、转 速),经济性能指标(燃料和润滑油的消耗), 运转性能指标(冷起动性能、噪声、排气品质)
性能指标及热计算
一、 指示功和平均指示压力 指示功是指气缸内完成一个工作循环所得到的有用
排气温度常用作检查发动机工作状态的技术指 标。其值偏高,说明热功转换效率低工作过程不 良,及时检修。
发动机工作循环
三、引起实际循环热损失 的因素
1、工质的影响

发动机原理复习提纲!!!!!概要

发动机原理复习提纲!!!!!概要

第一章发动机的性能一.主要内容1.理论循环的定义,理论循环的评定参数。

2.发动机实际循环的定义。

3.示功图的概念。

4.指示指标与有效指标。

5.机械效率的定义,机械损失的测定,影响发动机机械损失的因素。

6.热平衡的基本概念。

二.重点1.对发动机理论循环与实际循环的分析2.发动机的指示指标与有效指标3.发动机的机械损失组成、影响因素三.难点1.理论循环的比较2.循环热效率及其影响因素3.有效指标的分析与提高发动机动力性和经济性的4.汽车发动机机械效率的测定方法5.热平衡(实际循环热平衡、发动机热平衡)1.理论循环的定义,理论循环的评定参数。

答: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过程加以抽象简化,忽略一些因素,所得出的简化循环。

理论循环评定参数:循环热效率ηt:指热力循环所获得的理论功W t与为获得理论功所加入的总的热量Q1之比,即ηt=W t/Q1=1-Q2/Q1循环热效率是用来评价动力机械设备在能量转换过程中所遵循的理论循环的经济性。

循环平均压力P t:指单位气缸工作容积所做的循环功,即P t=W t/V s=ηt·Q1/ V s循环平均压力是用来评价循环的做功能力。

1.发动机实际循环的定义。

答:发动机实际循环的定义:发动机的实际循环是由进气行程、压缩行程、做功行程以及排气行程4个行程5个过程组成的工作循环。

发动机的热平衡:是指发动机实际工作过程中所加入气缸内的燃料完成燃烧时所能放出的热量的具体分配情况。

发动机理论循环的定义发动机的机械损失组成、影响因素————刘忠俊答:发动机的机械损失组成包括:①发动机内部相对运动件的摩擦损失;②驱动附件的损失;③换气过程中的泵气损失。

影响因素:⑴气缸内最高燃烧压力(凡是导致最高燃烧压力上升的因素都将加大摩擦损失,导致机械损失加大);⑵转速——转速N上升,机械损失功率增加,机械效率下降;⑶负荷——随负荷减少,机械效率ηm下降,直到空转时,有效功率Pe=0;⑷润滑条件和冷却水温度;⑸发动机技术状况。

汽车发动机的性能指标

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 发动机热力循环及性能指标

第一章 发动机热力循环及性能指标
(2)假设整个循环过程中工质的质量不变,是在闭口系统中 作封闭循环,不考虑进、排气过程及其流动损失,并忽略 漏气的影响。
(3)假设工质的压缩与膨胀过程均为绝热过程,不考虑缸壁 的传热、漏气等热损失和补燃损失。
(4)假设工质的燃烧过程为对工质进行的定容或定压加热过 程,排出的废气带走热量用定容放热过程代替。
ηtm
1
1 ε K 1
λρK 1 ( λ 1) Kλ( ρ - 1)
式中
ρ
λ
ε 发动机的压缩比 ε Va /Vc (Vh Vc )/Vc
预膨胀比 后膨胀比 压力升高比
K 绝热指数
ρ Vz /Vz' ε/δ
δ Vb /Vz
λ pz /pc
P3 (P3 V 3 T3)
Q1P 4
(P4 V 4 T4)
(λ 1)
ηtp
1
1 ε K1
ρK 1 K (ρ 1)
2、循环平均压力 pt
单位气缸工作容积所做的循环功,用以评定发动机
的循环做功能力。
W pt Vh
1)混合加热循环的平均压力为
ptm
εK ε 1
pa λ 1
K 1
Kλρ 1ηt
式中 pa 进气终了压力(KPa)
2)定容加热循环( ρ 1 ),循环平均压力
(5)假设循环过程为可逆过程,不考虑实际循环中存在的摩
2.发动机理论循环的评定指标
发动机的性能主要决定于两方面: (1)由燃烧一定量的燃料能够得到尽可能多的功; (2)由一定的气缸工作容积能够得到尽可能多的功。 发动机的理论循环是用循环热效率和循环平均压力来衡量和评定的。理论循环 热力分析的重点是研究循环热效率。
2.1 循环热效率:工质所做循环净功与循环加热量之比,说明每循环工质对热量的利用

第一章汽车发动机性能的评价

第一章汽车发动机性能的评价

(4)进气晚关角β 进气门晚于活塞到达下止点而关闭的角度称为进
气晚关角。
(5)气门重叠角α+δ 排气门晚关和进气门早开必然形成气门开启重
叠,其重叠开启的角度称为气门重叠角。
二、充气效率及其对发动机性能的影响
1.充气效率
2.影响充气效率的因素
(1)进气终了压力pa′ pa′对ην有重要影响,pa′越高,ην值越大。
PPT文档演模板
•图1-4 发动机机械效率随负荷变化的 关系曲线
第一章汽车发动机性能的评价
•第一节 发动机动力能和经济性能的评价指标
•(3)润滑油品质 在机械损失中,摩擦损失占了很大的百分比,因此 改善相对运动面上的润滑条件可以显著提高ηm。
•表1-7 常用发动机润滑油的粘度等级及使用环境温度范围
PPT文档演模板
第一章汽车发动机性能的评价
•第二节 发动机的换气过程
•1)增大进气门直径,即增大进气门处的有效流通截面面积,选择合 适的排气门直径。 2)为了进一步增大进气门流通截面,提高充气量,现代发动机采用 了3~5个(每缸个进气门,1~2个排气门)的多气门结构。
•表1-8 几种典型的多气门与2气门轿车发动机动力性能比较
1_第一章汽车发动机性 能的评价
PPT文档演模板
2023/5/7
第一章汽车发动机性能的评价
•第一章 汽车发动机性能的评价
1)动力性能指标:有效功率、有效转矩、发动机转速、活塞平均 速度等。 2)经济性能指标:有效热效率、有效燃油消耗率等。 3)强化指标:升功率、强化系数等。 4)有害物质排放指标:CO、HC、NOx和微粒等。 5)其他运行性能指标:噪声和冷起动等。 6)使用性能指标:可靠性、耐久性、维修方便性。 第一节 发动机动力性能和经济性能的评价指标 第二节 发动机的换气过程 第三节 燃料的特性及其对发动机的影响 第四节 柴油机混合气的形成与燃烧

清华大学_汽车发动机原理_第1章_性能指标与影响因素

清华大学_汽车发动机原理_第1章_性能指标与影响因素

点燃式和压燃式内燃机工作过程、燃烧理论、性能分析及参数调控Email: sjshuai@Phone: 010-********-14帅石金清华大学汽车工程系汽车发动机原理Automotive Engine FundamentalsTsinghua University第一部分:动力输出与能量利用第1章性能指标与影响因素第2章燃料、工质与热化学第3章工作循环与能量利用第4章换气过程与进气充量第5章运行特性与整车匹配第二部分:燃烧与排放第6章燃烧的基础知识第7章柴油机混合气形成与燃烧第8章汽油机混合气形成与燃烧第9章有害排放物的生成与控制第10章新燃烧方式与替代燃料动力1.动力的获取和输出;能量的消耗和利用2.燃料能量转换的“质”环节;加入整机能量总量的“量”环节Tsinghua University1.工质对活塞所作功及示功图2.发动机的性能指标3.影响动力经济性指标的环节与因素第一部分:动力输出与能量利用第1章性能指标与影响因素第2章燃料、工质与热化学第3章工作循环与能量利用第4章换气过程与进气充量第5章运行特性与整车匹配第二部分:燃烧与排放第6章燃烧的基础知识第7章柴油机混合气形成与燃烧第8章汽油机混合气形成与燃烧第9章有害排放物的生成与控制第10章新燃烧方式与替代燃料动力p-ϕ图示功图(四冲程)p-V 图EIIETDC TDC TDC BDC BDCw/o combustion180360540720︒CA p p zp 0IVCEVO EVCIVOTDC(上止点)BDC(下止点)p p zp 0V sV cVpAd sTDC -Top Dead Center BDC -Bottom Dead Center IVO -Intake Valve Open IVC -Intake Valve Close EVO -Exhaust Valve Open EVC -Exhaust Valve Close示功图Indicator Diagram压力图/展开示功图ϕ要求会识图和画图!正负功确定原则:⏹压力方向与活塞运动方向一致,工质对活塞作正功⏹压力方向与活塞运动方向相反,工质对活塞作负功工质对活塞所作功Compression 压缩过程W < 0 Power 作功过程W > 0Intake 进气过程W > 0Exhaust排气过程W < 0W p d V=循环功:⏹动力过程功:压缩与燃烧膨胀冲程所作功之代数和⏹泵气过程功:进气与排气冲程所作功之代数和(总)指示功=动力过程功+理论泵气功(不考虑泵气损失)净指示功=动力过程功+泵气过程功(考虑泵气损失)进气压力p d <大气压力p 0排气压力p e >大气压力p 0与泵气有关的功:⏹理论泵气功忽略流动阻力, 进、排气冲程压力所作功之代数和。

工程热力学与发动机原理提纲(带答案)

工程热力学与发动机原理提纲(带答案)

《工程热力学与发动机原理》复习提纲工程热力学基础部分一、基本概念:工质、压力、温度、比容、内能、焓、熵、功、热量、热力循环等概念。

工质:用以实现热工转换的工作物质。

压力:p流体在单位面积容器壁上的垂直作用力。

是描述流体物质组成的热力系统内部力学状况的参数。

绝对压力p(流体真实压力)大气压力p b温度T:表示气体的冷热程度,是描述系统热状况的参数。

热力学温标的基本温度是热力学温度T单位是K。

摄氏温度t=T-273.15K比容:比热容:1kg物质温度升高1K(或1度)所需的热量。

内能(热力学能):U是系统内部各种形式能量的总和。

包括内动能(是温度的函数)和内位能(是压力或比体积的函数)。

焓:焓的物理意义是:焓是随工质流动跨越边界而转移的能量。

熵:熵的增量等于系统在可逆过程中交换的热量除以传热时的绝对温度所得的商。

功:是物体间通过规则的微观运动或宏观运动发生相互作用而传递的能量。

容积变化功的定义:直接由系统容积变化与外界间发生作用而传递的功称为容积变化功(膨胀功或压缩功)。

热量:热力学系统和外界之间仅仅由于温度不同而通过边界传递的能量。

热力循环:使工质经过一系列的状态重新回到原来状态的全部过程,称为热力循环。

二、热力学第一定律、热力学第二定律的内容。

热力学第一定律:热能可以转换为机械能,机械能也可以转换为热能,转换中能量的总量守恒。

热力学第二定律:说明了热能向机械能转换时过程的方向性、条件以及限度问题。

三、评定理想循环的两个指标:定义式、各参数含义。

1、循环热效率ηt:工质所作循环功W(J)与循环加热量Q1(J)之比。

式中:W—m kg工质的循环净功[J]ηt=W-Q1=(Q1-Q2)/Q1Q1、Q2—m kg工质在循环中吸收、放出的热量[J]ηt用来评定循环中的经济性。

2、循环平均压力p t:单位气缸工作容积所做的循环功。

p t=W/V s式中:W—循环所做的功(J)V s—气缸工作容积[L]p t用来评定循环的动力性(做功能力)四、内燃机理想循环的简化条件。

典型发动机原理 简答题及参考答案

典型发动机原理 简答题及参考答案

典型发动机原理简答题及参考答案第一章发动机的性能1、简述工质改变对发动机实际循环的影响。

答:①工质比热容变化的影响:比热容Cp、Cv加大,k值减小,也就是相同加热量下,温升值会相对降低,使得热效率也相对下降。

②高温热分解:这一效应使燃烧放热的总时间拉长,实质上是降低了循环的等容度而使热效率ηt有所下降。

③工质分子变化系数的影响:一般情况下μ>1时,分子数增多,输出功率和热效率会上升,反之μ<l时,会下降。

④可燃混合气过量空气系数的影响:当过量空气系数φa1时,ηt值将随φa上升而有增大。

2、S/D〔行程/缸径〕这一参数对内燃机的转速、结构、气缸散热量以及与整车配套的主要影响有哪些?答:活塞平均运动速度?m?sn30,假设S/D小于1,称为短行程发动机,旋转半径减小,曲柄连杆机构的旋转运动质量的惯性力减小;在保证活塞平均运动速度?m不变的情况下,发动机转速n增加,有利于与汽车底盘传动系统的匹配,发动机高度较小,有利于在汽车发动机仓的布置; S/D值较小,相对散热面积较大,散热损失增加,燃烧室扁平,不利于合理组织燃烧等。

反之假设S/D值较大,当保持?m不变时,发动机转速n将降低。

S/D较大,发动机高度将增加,相对散热面积减少,散热损失减少等。

3、内燃机的机械损失包括哪几局部?常用哪几种方法测量内燃机的机械损失?答:机械损失由活塞与活塞环的摩擦损失、轴承与气门机构的摩擦损失、驱动附属机构的功率消耗、流体节流和摩擦损失、驱动扫气泵及增压器的损失等组成。

测定方法有:①示功图法、②倒拖法、③灭缸法、④油耗线法等。

4、简述单缸柴油机机械损失测定方法优缺点。

答:测量单缸柴油机机械损失的方法有:示功图法,油耗线法,倒拖法等。

用示功图法测量机械损失一般在发动机转速不是很高,或是上止点位置得到精确校正时才能取得较满意的结果。

在条件较好的实验室里,这种方法可以提供最可信的测定结果。

油耗线法仅适用干柴油机。

此法简单方便,甚至还可以用于实际使用中的柴油机上。

汽车发动机原理

汽车发动机原理

第一章发动机的性能动力性能指标:功率、转矩、转速。

经济性能指标:燃料与润滑油消耗率。

发动机的性能指标主要有运转性能指标:冷起动性能。

噪声和排气品质。

耐久可靠性指标:大修或更换零件之间的最长运行时间与故障长期工作能力。

第一节发动机理论循环一、三种基本循环1.进行理论循环分析的目的发动机的理论循环是将实际循环进行若干简化,忽略一些次要的影响因素,并对其中变化复杂、难于进行细致分析的物理、化学过程(如可燃混合气的准备与燃烧过程等)进行简化处理,从而得到便于进行定量分析的假想循环或简化循环。

(1)用简单的公式来阐明发动机工作过程各基本热力参数间的关系,以明确提过以理论循环热效率为代表的经济和以循环平均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,以判断实际发动机工作过程的经济性和循环进行的完善程度以及改进潜力。

(3)有利于分析比较发动机各种热力循环方式的经济性和动力性。

2.建立理论循环的简化假设最简单的理论循环是空气标准循环。

(1)假设工质(工质是热机中热能转变的一种媒介物质(如燃气、蒸汽等)依靠它在热机中的状态变化(如膨胀)才能获得功)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)假设工质是闭口系统中作闭循环。

(3)假设工质的压缩及膨胀是绝热熵等过程。

(4)假设燃烧是外界无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。

3.三种基本循环发动机有三种基本空气标准循环,即定容加热循环、定压加热循环和混合加热循环。

汽油机混合气燃烧迅速,近似为定容加热循环;高增压和低速大型柴油机,由于受热燃烧最高压力的限制,大部分燃料在上止点以后燃烧,燃烧时汽缸压力变化不显著,所以近似为定压加热循环;高速柴油机介于两者之间,其燃烧过程视为定容、定压加热循环的组合,近似为混合加热循环。

混合加热循环定容加热循环定压加热循环图中,a—c为绝热压缩,a—z为等容或等压加热,z—b为绝热膨胀,b—a为等容加热。

  1. 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. 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. 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)。

p 基本不,0 t
p ,0 t
第二节 四冲程发动机的实际循环
发动机的工作过程就是实际循环不断重复进行的过 程。发动机实际循环是由进气、压缩、燃烧、膨胀和排 气五个过程组成的,较之理论循环复杂得多。
压缩 进气 大气压力线 大气压力线
a)进气过程
b)压缩过程
做功
排气 大气压力线 大气压力线
c)膨胀(做功)过程
d)排气过程
一、进气过程
为了使发动机连续运转,必 须不断吸入新鲜工质,即是进 气过程。此时进气门开启,排 气门关闭,活塞由上止点向下 止点移动。首先是上一循环留 在气缸中的残余废气膨胀,压 力由排气终点的压力 pr 下降到 小于大气压力,然后新鲜空气 被吸入气缸。由于进气阻力, 进气终点压力 pde 一般小于环境 压力 pa ,压力差 pa pde 用来 克服进气系统阻力。因为气流 受到发动机高温零件及残余废 气的加热,进气终点的温度 Tde 总是高于大气温度 T 。
a
压缩 进气 大气压力线 大气压力线
a)进气过程
b)压缩过程
做功
排气 大气压力线 大气压力线
c)膨胀(做功)过程
d)排气过程
进气过程中进气终点的压力 pde 和温度Tde 的范 围表:
表1-1 进气过程中进气终点的压力和温度的范围表
发动机类型 进气终点的压力 /Mpa 进气终点的温度 /K
pde
340~380

第一节 发动机理论循环
一、三种基本循环
发动机的理论循环是将非常复杂的实际工作过程加以 抽象简化,忽略次要因素后建立的循环模式。 为建立理论循环研究,必须对发动机的实际过程进行必要的 几点简化假设: 1)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,整个循环中的工质的物理性质及化学性质不变, 工质比热容为常数; 2)工质是在闭口系统中做封闭循环,忽略进、排气过程; 3)工质压缩、膨胀过程 (复杂的多变过程) 简化为绝热 等熵过程; 4)燃烧是外界无数个高温热源等容或等压向工质加热,工 质放热为等容放热; 5)循环过程为可逆过程。
1、循环特征参数

(1)压缩比 p3 (2)压力升高比 p2 (3)初始膨胀比 v4 v3
(一)混合加热循环
v1 v2
2、热效率
Q2v Q2 W Q1 Q2 t 1 1 Q1 Q1 Q1 Q1v Q1 p
计算得: (k是等熵指数)
1 t 1 k 1 ( 1) k ( 1)
第一章 发动机的性能
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 发动机理论循环 四冲程发动机的实际循环 发动机的指示性能指标 发动机的有效性能指标 机械损失与机械效率 热平衡
发动机的性能指标:主要有动力性能指标(功率、 转矩、转速)、经济性能指标(燃料及润滑油消 耗率)及运转性能指标(冷起动性能、噪声和排 气品质)等。 衡量一台发动机的质量主要是对以上性能指标进 行评定,但在评定时不仅要考虑性能指标,还要 把可靠性、耐久性、结构工艺性、使用维修性、 生产实际条件以及使用特点等多方面予以综合评 定。 本章主要阐述发动机的动力性能指标、经济性能 指标、及运转性能指标。通过深入到发动机工作 过程的各个阶段,对它们进行分析,从中找出影 响性能的因素及提高性能的一般规律。
表1-3 燃烧的最高爆发压力
发动机类型
p max最高温度Tmax
Tmax
2200~2800
1800~2200 /K
Hale Waihona Puke p max3.8~8.0
4.5~14.5
/MPa
汽油机
柴油机
四、膨胀过程
进、排气门均关闭,高温、高压的 工质推动活塞,由上止点向下止点移动 而膨胀作功,气体的压力、温度也随即 迅速降低。 膨胀初期,由于补燃,工质被加 热, n ;膨胀某一时刻,对工质 2 k 的加热量等于向缸壁的传热 量, n ;此后,工质向缸壁放 2 k 热, n 。 2 k 如同压缩过程,在实际的近似计算 中,常用一个不变的、平均的多变指数 n2来代替n2’ 。
三、循环平均压力
循环平均压力Pt(kPa)是指单位气缸容积所做的 循环功,用它来评定气缸工作容积的做功能力。
W P t Vs
式中W是指循环所做的功(J),Vs是气缸工作 容积(L)。根据工程热力学公式,混合加热循环 的平均压力为:
Pde Pt . [(p 1) k p ( 0 1)]t c 1 k 1
1、热效率 因为: 初始膨胀比 所以: 热效率
v4 1 v3
t 1
1
k 1
2、分析 t ;当 = 10 左 右时, t 不大且汽油 机容易爆燃,因此,汽油机 = 6~10
(二)等容加热循环
(三)定压加热循环(狄赛尔DIESEL 循环) -船舶用大型低速柴油机的理想循环
2 、初态1相同,最高压力、加热量Q1相同,放热 温度有:
Tv Tm Tp
Qv放 Qm放 Qp放
则:
t ,v t ,m t , p
三种理想循环热效率的比较图:
线
3、汽油机、柴油机负荷变化(即加热量Q1不同 时): 柴油机:是喷雾压燃后边喷油边燃烧,负荷下降 时,喷油时间缩短,但初期相当于等容燃烧的部 分变化不大,有 汽油机:是点火后火焰传播燃烧。无论负荷大小, 火焰传播距离都不改变。负荷减小时残余废气系 数增加,燃烧速度降低,燃烧时间加长,有
升高比对提高循环热效率t 有利,但这将导致最高循环压力Pz的急剧升高, 从而对承载零件的强度要求更高,这势必缩短发动机的使用寿命,降低发动 机的使用可靠性,为此只好提高发动机的质量,结果造成发动机体积与制造 成本的增加。因此,在实际设计时,对上述参数的选择必须根据具体情况权 衡利弊而定;
2)机械效率的限制:发动机的机械效率m是与气缸中的最高压力Pz密切
pco
汽油机 柴油机 0.8~2.0 3.0~5.0
/MPa
Tco
600~750 750~1000
/K
增压柴油机
5.0~8.0
900~1100
三、燃烧过程
燃烧过程中进、排气门均关闭,活塞处在上止点前后。 燃烧过程的作用是将燃料的化学能转变为热能,使工质的压力、 温度升高。燃烧放出的热量越多,放热越靠近上止点,热效率 越高。柴油机压缩比高,燃烧的最高爆发压力很高,但因柴油 机的过量空气系数相对于汽油机大,所以柴油机的最高燃烧温 度值反而比汽油机低。
膨胀过程及多变指数变化过程
做功
大气压力线
c)膨胀(做功)过程
膨胀终点的压力(MPa)和温度(K)的计算公式及范 围如下:
压缩 进气 大气压力线 大气压力线
a)进气过程
b)压缩过程
做功
排气 大气压力线 大气压力线
c)膨胀(做功)过程
d)排气过程
在理论循环中,假设压缩过程是绝热的。实际 上,发动机的压缩过程是一个复杂的多变过程。工 程热力学中,凡满足
pv 常数
n
的过程,通称为多变过程。n值为0、1、k和±∞时, 分别是等压、等温、等熵和等容过程。
试验测定 n1的范围见下表:
n1的范围 发动机类型 汽油机 高速柴油机 1.32-1.38 1.38-1.40 增压柴油机 1.35-1.37 发动机的类型 n1的范围
压缩终了的压力
pco
和温度 T 可用下式计算: co
n1 c
Tco Tde
表1-2
pco pde
n1 1 c
压缩终了压力和温度
1
k
3、分析 (1) 为定值 t ; t 。 = 1 t = const. (汽油机,定容加热循环) (2) t ;当 = 20 左右时, t不大 柴油机 = 12~22
(二)等容加热循环(奥托OTTO循环) - 汽油机的理想循环
300~340
Tde
汽油机
柴油机
0.080~0.092
0.080~0.095
二、压缩过程
压缩过程中进排气门 均关闭,活塞由下止点向 上止点移动,缸内工质受 到压缩,温度、压力不断 上升,工质受压缩的程度 用压缩比 c 表示。 压缩过程的作用是增 大做功过程的温差,获得 最大限度的膨胀比,提高 热功转换效率,同时也为 燃烧过程创造有利的条件。 在柴油机中,压缩后气体 的高温还是保证燃料着火 的必要条件。

k c
(3)
可见,Pt是随着进气终点压力Pde、压缩 比 、初始膨胀比p 、等熵指数k和循环热 效率 t 的增加而增加。
c
0
四、三种理想循环热效率的比较
1、初态1相同,压缩比相同,加热量Q1相同,则 放热温度有:
Tv Tm Tp
则:
Q v放 Qm放 Qp放
t ,v t ,m t , p
点火等不正常燃烧现象。对于柴油机而言,过高的压缩比将使压缩终了的气 缸容积变得很小,对制造工艺的要求极为苛刻,燃烧室设计的难度增加,也 不利于燃烧的高效进行。
目前,柴油机的压缩比一般在12~22之间, 最高循环压力Pz=7~14MPa,压力升高比在 1.3~2.2左右。汽油机的压缩比=6~12, Pz=3~8.5MPa, 在2.0~4.0左右。
p3 1、热效率 1 p2 因为: 压力升高比
1 t 1 k 1 k ( 1)
1
k
所以: 热效率
2、分析 (1) 为定值时, 平均 膨胀比减小,放热量Q2 t (2) 为定值时, t
(三)等压加热循环
从理论循环可知,在用于指导实践时必须考虑到发 动机实际工作条件的约束和限制: 1)结构条件的限制:尽管从理论循环的分析可知,提高压缩比和压力
三种发动机的理论循环: 1)等容加热循环--早期低速汽油发动机(燃烧迅速,循环时间长) 2)等压加热循环--高增压和低速大型柴油机(受燃烧最高压力限制,
相关文档
最新文档