《汽车发动机原理》-机械工业出版-主编 吴建华 内容总结

《汽车发动机原理》

机械工业出版社

主编吴建华

第一章发动机的性能

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）、运转性能指标（冷启动性能、噪声和排气品质）

第一节发动机理论循环

一、三种基本循环

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

2）工质是在闭口系统中做封闭循环

3）工质的压缩和膨胀是绝热等熵过程

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）循环过程是可逆循环

二、循环热效率μt

μt=W/Q1 =( Q1 – Q2 )/ Q1

W工质所做的循环功（J）；Q1 循环加热量（J）；Q2 循环放热量（J）

三、循环平均压力p t

循环平均压力p t（kPa）:单位气缸容积所做的循环功。

p t =W/Vs

Vs是气缸工作容积（L）；

p t 随进气终点压力p de，压缩比εc，初始膨胀比ρo，等熵指数κ和循环热效率的增加而增加。

第二节四冲程发动机的实际循环

发动机实际循环：进气过程、压缩过程、燃烧过程、膨胀过程、排气过程

实际循环与理论循环比较：

1、实际工质的影响

2、换气损失

换气损失：为了使循环重复进行，必须更换工质，因此而消耗的功。

3、燃烧损失

1）非瞬时燃烧损失和补燃损失

2）不完全燃烧损失

3）传热损失

4）缸内流动损失

……

第三节发动机的指示性能指标

指示性能指标（指示指标）：以工质对活塞所做功为计算基准的指标

一、指示功和平均指示压力

指示功Wi：气缸内完成一个工作循环所得到的有用功

平均指示压力p mi：单位气缸容积一个循环所做的指示功

p mi =Wi/Vs

Vs(L)气缸工作容积；p mi （Pa）；Wi(J)；

Wi= p mi Vs= p mi πD²S/4

D(m)缸径;S(m)活塞行程；

二、指示功率

指示功率Pi：发动机单位时间所做的指示功

Pi= p mi Vs n i /30τ

p mi （MPa），Vs(L)，n(r/min)，Pi（kW）；i气缸数；τ冲程数，四冲程τ=4。

三、指示热效率和指示燃油消耗率

指示热效率ηit：发动机实际循环指示功与所消耗的燃料热量的比值

ηit=Wi/Q1

ηit=3.6×103Pi/BHu

Pi(kW)；B(kg/h)每小时燃油消耗量；Hu(kJ/kg)燃料的低热值

指示燃油消耗率bi[g/(kW·h)]：单位指示功的耗油量

bi=B×103/Pi

ηit=3.6×106 /Hu bi

第四节发动机的有效性能指标

有效性能指标（有效指标）：以曲轴输出功为计算基准的指标

一、发动机动力性指标

1.有效功和有效功率

有效功We：每循环曲轴输出的单杠功量

实际机械损失功Wm

We=Wi-Wm

Pe=Pi-Pm

2.有效转矩

Pe=Ttq n/9550

Pe(kW)；Ttq(N·m)；n(r/min)

3.平均有效压力

平均有效压力p me(MPa)：发动机单位气缸工作容积输出的有效功

Pe= p me Vs n i /30τ= Ttq n/9550

二、发动机经济性指标

1.有效热效率

有效热效率ηet：实际循环的有效功与所消耗的热量的比值

ηet=We/Q1

ηet=3.6×103Pe/BHu

2.有效燃油消耗率be[g/(kW·h)]

be=B×103/Pe

ηet=3.6×106 /Hu be

第五节机械损失与机械效率

一、机械效率

机械效率ηm：有效功率与指示功率的比值

ηm=Pe/Pi

ηet=ηitηm

二、机械损失的测定

示功图法、倒拖法、灭缸法、油耗线法

第六节热平衡

一、发动机所耗燃油的热量Q T(kJ/h)

Q T=BHu

二、转化为有效功的热量Q E(kJ/h)

三、传递给冷却介质的热量Q S(kJ/h)

四、废气带走的热量Q R(kJ/h)

五、燃料不完全燃烧热损失Q B(kJ/h)

六、其他热量损失Q L(kJ/h)

Q T =Q E+Q S+Q R+Q B+Q L

第二章发动机的换气过程

第一节四冲程发动机的换气过程

一、换气过程

自由排气、强制排气、进气、燃烧室扫气

1.自由排气阶段

自由排气阶段：从排气门打开到气缸压力接近与排气管压力的时期

排气提前角：从排气门打开到下止点的曲轴转角

2.强制排气阶段

排气迟闭角：从上止点到排气门完全关闭的曲轴转角

3.进气过程

进气门在上止点之前打开，在下止点之后关闭

4.气门重叠和燃烧室扫气

气门重叠：由于排气门迟后关闭和进气门提前开启，存在进、排气门同时打开的现象作用：可以利用气流的压差和惯性清除残余废气。

二、排气损失

排气损失:从排气门提前打开，知道进气行程开始，缸内压力到达大气压力前循环功的损失。

分：自由排气损失W，强制排气损失Y

三、进气损失

进气损失X：由于进气系统的阻力，进气过程的气缸压力低于进气管压力。

换气损失：进气损失与排气损失的和。（W+X+Y）

泵气损失(X+Y-u)