第2章發(fā)動(dòng)機(jī)的工作循環(huán)和性能

第1節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)理論循環(huán)

第2節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際循環(huán)

第3節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的兩類指標(biāo)

第4節(jié)機(jī)械損失與熱平衡返回第1節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)理論循環(huán)一、工程熱力學(xué)基礎(chǔ)

1．狀態(tài)

——指某一時(shí)刻，用以表示物質(zhì)物理特性的總標(biāo)志。

2．過程

——指一個(gè)狀態(tài)到另一個(gè)狀態(tài)之間的過渡。

3．循環(huán)

——工質(zhì)在經(jīng)過了一系列的狀態(tài)變化過程后重又回到原來狀態(tài)，稱為完成了一個(gè)熱力循環(huán)，或簡稱為循環(huán)。

4．熱機(jī)的工作

——工質(zhì)從高溫?zé)嵩次崮?，將其中的一部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能做功，并把余下的一部分傳給低溫?zé)嵩吹倪^程。

汽油機(jī)Q1Q2W=Q1-Q2內(nèi)部混合氣的燃燒廢氣等排入大氣環(huán)境中二、三類典型的理論循環(huán)

簡化條件（理想氣體、典型熱力過程組成的封閉循環(huán)）混合加熱理論循環(huán)定義參數(shù)：

壓縮比：

壓升比：

預(yù)脹比：

ρ=1定容加熱理論循環(huán)λ=1定壓加熱理論循環(huán)與實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)應(yīng)（特征接近）混合加熱——高速柴油機(jī)定容加熱——汽油機(jī)定壓加熱——低速柴油機(jī)圖2-1

三、發(fā)動(dòng)機(jī)理論循環(huán)分析

發(fā)動(dòng)機(jī)理論循環(huán)用循環(huán)熱效率和循環(huán)平均壓力來評(píng)價(jià)。

循環(huán)熱效率循環(huán)功W（J）與循環(huán)加熱量Q1（J）的比值，反映了循環(huán)的完善程度。

循環(huán)平均壓力為單位氣缸工作容積所做的循環(huán)功，用來評(píng)價(jià)循環(huán)的做功能力。

結(jié)論：1．應(yīng)盡可能地提高壓縮比(ε↑)。2．燃燒過程應(yīng)盡可能地接近上止點(diǎn)進(jìn)行(λ↑ρ↓)。3．理論循環(huán)的循環(huán)平均壓力與氣缸內(nèi)壓縮始點(diǎn)的壓力成正比。返回提示了發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性提高的努力方向，但受到多種因素的限制。第2節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際循環(huán)

一、概述

1實(shí)際循環(huán)的圖示“示功圖”p-V圖圖

2對(duì)實(shí)際工作過程的初步了解（自學(xué)）

圖2-3二、與理論循環(huán)的差別

1．實(shí)際工質(zhì)差別2．換氣損失3．燃燒損失4．傳熱損失返回第3節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的兩類指標(biāo)

一、指示指標(biāo)以工質(zhì)對(duì)活塞做功（即指示功）為基礎(chǔ)，用于評(píng)價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際循環(huán)的好壞。

1．平均指示壓力

(MPa)

2．指示功率

（kW）

3．指示熱效率

4．指示燃油消耗率g/(kW·h)

發(fā)動(dòng)機(jī)單位氣缸工作容積所做的指示功。發(fā)動(dòng)機(jī)單位時(shí)間內(nèi)所做的指示功。發(fā)動(dòng)機(jī)單位指示功的耗油量。燃料低熱值hμ

二、有效指標(biāo)

以發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸對(duì)外輸出功（即有效功）為基礎(chǔ)，用于評(píng)價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性。

動(dòng)力性：1．有效功率Pe和有效轉(zhuǎn)矩Ttq2．平均有效壓力pme

3．轉(zhuǎn)速n和活塞平均速度Cm4．強(qiáng)化指標(biāo)：升功率PL比質(zhì)量me強(qiáng)化系數(shù)pmeCm

圖2-7經(jīng)濟(jì)性：1．有效熱效率ηe2．有效燃料消耗率be（g/kWh）有效熱效率與有效燃料消耗率成反比關(guān)系

三、兩類指標(biāo)的測(cè)量

1．發(fā)動(dòng)機(jī)示功圖的測(cè)量2．發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的測(cè)量3．發(fā)動(dòng)機(jī)耗油量的測(cè)量返回第4節(jié)機(jī)械損失與熱平衡

圖2-9發(fā)動(dòng)機(jī)中的能量轉(zhuǎn)換與傳遞一、機(jī)械損失功率與機(jī)械效率機(jī)械損失功率PmPm=Pi–Pe

機(jī)械效率ηm二、機(jī)械損失的組成1．摩擦損失2．驅(qū)動(dòng)附件損失3．泵氣損失1．摩擦損失67%活塞23%活塞環(huán)20%連桿軸承13%主軸承11%2．驅(qū)動(dòng)附件損失16%配氣機(jī)構(gòu)7%冷卻水泵6%潤滑油泵3%3．泵氣損失17%泵氣損失17%實(shí)際測(cè)量的1.5L的四沖程汽油機(jī)在4000r/min時(shí)各部分機(jī)械損失

表2-1機(jī)械損失的組成

三、機(jī)械損失隨工況的變化

1．轉(zhuǎn)速n（或活塞平均速度Cm）2．負(fù)荷3．潤滑油品質(zhì)和冷卻水溫度四、機(jī)械損失的測(cè)定1．倒拖法2．停缸法3．油耗線法圖2-13圖2-14五、發(fā)動(dòng)機(jī)熱平衡

QT=QE+QS+QR+QB+QL

其它熱量損失

不完全燃燒熱損失

廢氣帶走的熱量

傳遞給冷卻介質(zhì)的熱量

有效功

發(fā)動(dòng)機(jī)所消耗燃油具有的熱量圖2-15習(xí)題與思考題(二)：1.收集、了解汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)（排量、壓縮比、功率、轉(zhuǎn)速等）的大致范圍。2.如何理解從發(fā)動(dòng)機(jī)理論循環(huán)的分析中得到的結(jié)論？3.如何通過測(cè)試得到發(fā)動(dòng)機(jī)的兩類指標(biāo)？4.從機(jī)械損失的構(gòu)成來思考其降低措施。5.可否通過測(cè)量示功圖和有效轉(zhuǎn)矩來求得機(jī)械損失?說明理由。返回圖2-1三類典型的理論循環(huán)a)混合加熱理論循環(huán)b)定容加熱理論循環(huán)c)定壓加熱理論循環(huán)返回圖2-3發(fā)動(dòng)機(jī)的p-V圖及p-φ?qǐng)DEo-進(jìn)氣始點(diǎn)Es-進(jìn)氣終點(diǎn)Ao-排氣始點(diǎn)As-排氣終點(diǎn)VC-壓縮終點(diǎn)氣缸容積VS-氣缸工作容積po-大氣壓力pz-最高爆發(fā)壓力返回圖2-7汽車柴油機(jī)升功率的提高返回圖2-13機(jī)械損失隨工況的變化規(guī)律返回圖2-14測(cè)定機(jī)械損失的