第1章-发动机的性能指标PPT课件

第1章 发动机的性能指标
发动机性能指标： 动力性能指标：功率、转矩和转速 经济性能指标：燃料与润滑油消耗率 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
发动机质量评定：主要通过以上性能指标进行评定， 但在评定时要把各种性能指标有机地结合起来。
1.1发动机的理论循环
确切描述发动机的实际热力过程是非常困难的，通常 将发动机实际工作循环加以抽象和简化，使其既近似于所 讨论的实际循环，以便作定量分析，为讨论实际循环提供 了理论依据。这种假想循环就称为发动机“理论循环”。
（4）用假想的定容或定压加热和定容放热来代替实际的 燃烧和换气过程。
根据对燃烧过程即加热方式的不同假设，可以得到三 种基本理论循环，理论循环是用循环热效率和循环平均压 力来衡量的。
图1-1 发动机理论循环示功图 a)混合加热循环;b)定容加热循环;c)定压加热循环
1.1.1基本理论循环
1）混合加热循环
定容加热循环热效率与压 缩比的关系，压缩比较小时， 随压缩比提高，热效率增加很 快，但压缩比较大时，再提高 压缩比则效果就不明显了。
在实际循环中，提高汽油机压缩比受爆震燃烧的限制， 而柴油机在压缩比为22以上后对热效率的提高就不太明显了， 相反压力的提高却对机体和零件的强度带来考验。
－预膨胀比， z c
k －绝热指数，理想气体绝热指数是定值，其
值取决于气体的原子数，单原子气体为1.67， 双原子气体为1.4，三原子气体为1.3。
☆ 混合加热循环的平均压力：单位汽缸工作容 积所做的功，是评价理论循环的做功能力的指 标。
ptm k1kp a1(p1)kp(1)tm
p a ― 压缩初始点的压力，即进气终了的压力。
内蒙古农业大学 车辆工程专业
Principle of Automobile Engine
主讲人： 薛 晶
2014. 3
本课程主要以发动机的动力性、 经济性、排放、噪声、振动等性能为 研究对象，深入到发动机工作过程的 各个阶段，分析影响性能指标的各种 因素，找出性能指标变化的一般规律， 从而得出提高发动机性能的具体措施； 也为合理有效地选择和使用发动机， 提供必要的基本理论知识和实验技能。
柴油机的混合加热循环由5个基本热力过程组成：a-c为
绝热压缩过程；c-
z’为定容加热过程，加热量为
Q
' 1
；z’-z
为定压加热过程，加热量为
Q
" 1
；z-b为绝热膨胀过程；b-a
为定容放热过程，放热量为 Q 2。
混合加热循环的热效率：
tm11 k1(p1)pkkp1(1)
式中
－压缩比， a c
p －压力升高比，p pz pc
2）定容加热循环
汽油机在实际工作中，由于燃烧前混合
气形成的质量较好，燃烧时间短、速度快，
燃烧过程接近于对缸内气体进行定容加热过
程，其余过程和混合加热循环类似，所以汽 油机的理论循环又称为定容加热循环。
定容加热循环实际可看作预膨胀比 =1 时的混合加热循
环。定容加热循环由4个基本热力过程组成：a-c为绝热压缩过
☆ 汽油机特点：工作柔和、噪声低、运转平稳、比质量轻，在 轿车和轻型车上广泛应用。近年来由于汽车新技术的不断发展 及其应用，汽油机在燃油经济性方面有了较大的改善。
☆ 柴油机特点：载货汽车的主要动力，其最大优点是功率大、 热效率高、经济性好，一般柴油机的燃油消耗率比汽油机低30％ ~40％。所以，近年来柴油机汽车发展迅速，尤其在载货汽车和 客车及工程汽车领域，甚至在轿车领域柴油机的发展也是不可估 量的，在汽车工业发达国家轿车柴油机化的比例很高。
奔驰E230六缸2.5升发动机
发动机是汽车的动力来源，发动机的性能直接影响着 汽车的性能、可靠程度和寿命。
The engine is the power source of automobile. Engine performance directly affects the performance, reliability and longevity of cars.
程；c-z为定容加热过程，加热量为Q1； z-b为绝热膨胀过程； b-a为定容放热过程，放热量为Q2。
将 =1代入混合加热循环热效率和平均压力计算式，得出
定容加热循环的热效率和平均压力为
tV
1
1
k1
ptVk1kpa1p1tV
3）定压加热循环
压的加混低热合速循加柴环热油实循机际环工可。p作定看t 接压作近加压 k定热力1压循升kp 加环高a1 热由比循4个环=基11 。时本 定k1t
简化的假设条件：
（1）假设工质为理想气体 ，在整个循环中保持物理及化 学性质不变，其状态参量的变化完全遵守气体状态方程。
（2）气缸内系统为闭口系统，不考虑实际存在的工质更 换以及漏气损失，工质数量保持不变，循环是在定量工质下 进行的。
（3）把气缸内工质的压缩和膨胀看成是完全理想的绝热 等熵过程，工质与外界不进行热交换；工质比热容为常数。
高速柴油机，按燃烧过程的特点分成定
容和定压两种加热过程。活塞由下止点向上 止点运动速度较快，简化为绝热压缩过程； 燃烧开始阶段燃烧速度较快，气缸容积变化 不大，可简化为定容加热过程，后期燃烧较 慢，压力变化不大，可简化为定压加热过程； 然后活塞由上止点向下止点运动，燃烧气体 膨胀作功，这一过程可简化为绝热膨胀过程， 放热过程简化为定容放热。所以车用柴油机 的理论循环称为混合加热循环。
ŋtv 〉ŋtm〉ŋtp (2)当最高燃烧压力Pz和加热量Q1相同但压缩比ε不相同时，定 压加热循环的热效率最高，定容加热循环的热效率最低，混合加 热循环仍介于两者之间。
ŋtp 〉ŋtm〉ŋtv
1.1.2理论循环的影响因素
1）压缩比
随着压缩比 的提高，三种循环的热效率 t
和平均压力 p t 均提高。
热力过程组成：a-c为绝热压缩过程；c-z为
定压加热过程，加热量为Q2。
将=1代入混合加热循环热效率和平均压力计算式，得出
定压加热循环的热效率和平均压力为
tp 11k1k(k 11)
ptpk1kpa1k1tp
图2-5 三种理论循环的比较
结论：(1)当初始状态一致（P1，T1相同）且加热量Q1及压缩比ε相 同时，定容加热循环的热效率最高，定压加热循环的热效率最低， 混合加热循环介于两者之间。