第1章 发动机的性能ppt课件.ppt

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1、汽车发动机原理二○一六年二月重庆大学汽车工程学院陈曦1第一章发动机的性能EnginePerformance2主要内容第一节发动机理论循环第二节四冲程发动机的实际循环第三节发动机的指示性能指标第四节发动机的有效性能指标第五节机械损失和机械效率第六节热平衡3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：燃料消耗率、润滑油消耗率运转性能指标：冷起动性能、噪声、排放性能可靠性、耐久性、结构工艺性、使用维修性、生产实际条件、使用特点等。阐述、分析三大指标的影响因素和规律4第一节发动机理论循环发动机的理论循环:将非常复杂

2、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。5一、三种基本理论循环:1、研究理论循环的目的:1)确定循环热效率的理论极限，以判断实际发动机经济性和工作过程进行的完善程度以及改进潜力。2)分析比较发动机不同热力循环方式的经济性和动力性。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。61假定工质为定比热容的理想气体（具有标准状态下的空气物理常

3、数，工质的物理性质和化学性质不变）；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，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。简化原则为:理解！！73、发动机的理论循环：发动机理论循环的三种形式：a)混合加热循环/萨巴德循环b)等容加热循环/奥图循环c)等压加热循环/狄塞尔循环8理论循环参数压缩比：εc=V

4、a/Vc=(Vs+Vc)/Vc=1+Vs/Vc等容加热时的压力升高比：λp=pz′/pc等压加热时的容积预膨胀比（初始膨胀比）：=Vz/Vz′工质的等熵指数/绝热指数（比热容比）：k=cp/cvρ09粗略对应关系汽油机——等容加热高增压和低速柴油机——等压加热高速柴油机——混合加热10二、循环热效率：1、循环热效率(简称热效率)：式中：工质所做循环功（J）循环加热量（J）工质在循环中放出的热（J）评定循环经济性理论循环是用循环热效率和循环平均压力来评定。11１）混合加热循环的热效率2、三种基本理论循环的热效率公式２）等容

5、加热循环的热效率３）等压加热循环的热效率123、三种基本理论循环热效率的分析1）混合加热循环热效率的分析分析条件：循环总加热量不变。循环平均吸热温度增加，平均放热温度下降，循环温差加大。13(增大循环平均吸热温度增加，平均放热温度下降，循环温差加大（放热量减少）；增大则反之。增大到一定数值后，变化不大，而变化影响明显）(二者负相关，反映混合加热循环中等容、等压加热的多少，应综合分析）ρ0ηtρ0λpλp14152）等容加热循环热效率的分析３）等压加热循环热效率的分析4）等熵指数对循环热效率的影响特别是在εc较小时明显εc

6、大时明显16不同加热循环，影响热效率的因素有所不同，但共同的特点是三种理论循环的热效率均与压缩比和等熵指数有关：⊙三个循环的均随εc的加大而上升。一般来说，εc较小时明显，εc较大时不显著。提高压缩比可以扩大循环高低温热源的平均温度差，增加膨胀比，从而提高循环热效率。但当εc＞14以后，随压缩比的增加，热效率的增加逐渐减少，而机械负荷和热负荷却成比例增加。ηtηt17⊙三个循环的均随k的加大而上升。K值取决于工质的性质，双原子气体（空气）k=1.4,多原子气体k=1.33。但实际循环工质为非纯空气的多变过程，一般多变指数

7、n＜k，所以提高多变指数n，或使工质更接近纯空气，如稀薄燃烧技术等，可以提高循环热效率。ηt181）实际混合加热循环热效率的分析1、在任何情况下，为提高热效率，都应该尽量减少等压加热部分而接近等容燃烧，这就是所谓的提高“等容度”的概念。2、在负荷变化时，若主要是变化，则高、低负荷的值差别加大，若主要是变化时，则将保持大致不变，这一点对汽、柴油机不同负荷时值的对比有理论指导意义（近似反向）。ρ0ηtηtηtλp192）实际等容加热循环热效率的分析３）实际等压加热循环热效率的分析实际上随着负荷增加（Q1↑）输出功率↑但T↑→

8、k↓→略有↓实际柴油机在重负荷时（Q1↑）(ρ0↑；T↑→k↓）→↓3、实际工质并非定比热容，因而同一种工质随温度的变化比热容比k值也是变化的。T↓→k↑ηtηt20工程热力学内容提高循环中工值平均吸热温度，降低平均放热温度，可提高循环热效率。两种分析方法：第一定律分析法——立足数量，以热效率为指标第二定律分析法（