（发动机的性能指标）课件.ppt

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1、汽车发动机原理第二章发动机的性能指标发动机的性能指标所包括内容主要有：动力性能指标、经济性能指标及运转性能指标等。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、生产实际条件以及使用特点等多方面予以综合评定，并把各种性能有机结合起来。本章主要阐述发动机的动力性、经济性及运转性能指标，并通过对它们的分析，从中找出影响因素及提高性能的一般规律。第一节发动机的理论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，忽略一些次要影响因素，并对其中变化复杂、难于进行细致分析的物理、化学过

2、程〔如可燃混合气的准备与燃烧过程等〕进行简化处理，得到便于进行定量分析的循环，称发动机的理想循环。其简化条件如下：1假定工质为定比热容的理想气体；2不计吸气和排气过程（工质的总质量保持不变），假设工质是在闭口系统中作封闭循环；3压缩、膨胀过程简化为绝热等熵过程；4把燃烧过程看作是外界对工质的加热过程，从而简化为等容加热过程或等压加热过程；5排气中的实际放热过程简化为等容放热过程；6忽略过程损失，把循环的每一过程都假定为可逆过程，即假设循环过程为可逆循环。研究理论循环的目的:1)确定循环热效率的理论极限，从而判断实际发动机经济性和工作过程进行的完善程度

3、以及改进潜力。2)分析比较发动机不同热力循环方式下的经济性和动力性。3)确定提高以理论循环热效率为代表的经济性和以平均压力为代表的动力性的基本途径三种基本理论循环发动机有三种基本理论循环，即定容加热循环、定压加热循环和混合加热循环。发动机的循环常用示功图来说明。发动机理论循环的三种形式：a)混合加热循环、b)等容加热循环c)等压加热循环。柴油机混合加热理想循环和定压加热理想循环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。1.循环热效率是工质所做循环功W（J）与循环加热量Q1（J）之比，用以评定循环的经济性。式中Q2——循环放热量（J）根据工程

4、热力学公式，混合加热循环热效率为：式中——发动机的压缩比，=Va/Vc=(Vs+Vc)/Vc=1+Vs/Vc,其中，Va为气缸总容积，Vc为气缸压缩容积，Vs为气缸工作容积；——预膨胀比，=Vz/Vc——压力升高比，=pz/pc——等熵指数定容加热循环（=1）热效率为：定压加热循环（=1）热效率为：从热效率的计算式中可以发现，影响热效率的因素有：ŋt=f（k、ε、λ、ρ）1）绝热指数k的影响从下图可知，随着绝热指数k值的增加，ŋt增加。K值取决于工质的性质，双原子气体k=1.4，多原子气体k=1.33。2）压缩比ε对三种理论循环的影响汽油机压缩比范围

5、为7~10，柴油机压缩比范围为14~22。3）压力升高比λ在混合加热循环中，当循环总加热量Q1和ε不变时，λ增大，则ρ减小。如下图中z—b变到z’—b’，相应的Q2减少，ŋt提高。但是λ、ε增加会造成最高温度Tz和最高压力Pz的急剧上升，因而受到材料耐热性和强度的限制。在定容加热循环中，随着循环加热量Q1的增加，λ值成正比加大。若保持ε不变，则工质的膨胀比也不会变化，这样，循环放热量Q2亦相应增加，而Q2/Q1不变，ŋt亦不变。4）预膨胀比ρ在等压加热循环中，若ε保持不变，随着加热量Q1增加ρ值加大。由定压加热循环热效率公式可知，ŋt下降。在混合加热

6、循环中，当循环总加热量Q1和ε保持不变，若ρ值增大，意味着等压加热部分增大，同样ŋt下降。2.循环平均压力ptpt(kPa)是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。式中W——循环所作的功（J）Vs——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：式中pa——进气终了压力（kPa）对定容加热循环（=1），其循环平均压力对定压加热循环（=1），其循环平均压力可见，pt是随压缩始点压力、压缩比、压力升高比、预膨胀比、等熵指数和热效率的增加而增加的。三种基本循环的比较压缩比及加热量分别相同时比较压缩比ε相同加热量相同初

7、态1相同等容加热循环热效率最高，而等压加热循环的均最低。欲提高混合加热循环的热效率，应增加混合加热循环的等容部分。Ts4’5’4’’5’’abb’b’’41235汽、柴油机负荷变化(不同加热量)时的对比柴油机：由于喷雾压燃后边喷油边燃烧,当负荷下降时，喷油时间缩短，但初期相当于等容燃烧的部分变化不大。这相当于λ基本不变而减小，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。第二节四冲程发动机的实际循环发动机的实际循环1、进气过程2、压缩过程3、燃烧过程4、

8、膨胀过程5、排气过程例如：汽油机5600转/分，那么一个行程历时多少秒？进气行程进气过程中，进气门开启，排气