发动机工作循环及性能指标

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1、《发动机原理》长安大学汽车学院曹建明第一章发动机工作循环及性能指标§1-1发动机理想循环概述一实际循环向理想循环的简化（一）实际循环（以车用柴油机为例）1进气过程:0～1（p>p®pp）（二）实际循环的简化1忽略进、排气过程2压缩、膨胀过程（复杂的多变过程）简化为绝热过程3燃烧过程简化为定容加热过程（2～3）和定压加

2、热过程（3～4）4排气放热简化为定容放热过程5假定工质为定比热的理想气体二理想循环及其分析比较（一）混合加热循环－车用柴油机的理想循环1循环特征参数（1）压缩比（2）压力升高比（3）预胀比2热效率―22―《发动机原理》长安大学汽车学院曹建明计算得:3分析（1）e为定值l®ht；r®ht¯。r=1®ht=const.（汽油机，定容加热循环）（2）e®ht；当e=20左右时，e®ht不大柴油机e=12～22（二）定容加热循环（奥托OTTO循环）－汽油机的理想循环1热效率因为:预胀比所以:热效率2分析r=

3、1®ht=const.e®ht；当e=10左右时，e®ht不大且汽油机容易爆燃，因此，汽油机e=6～10（三）定压加热循环（狄赛尔DIESEL循环）－船舶用大型低速柴油机的理想循环1热效率因为:压力升高比―22―《发动机原理》长安大学汽车学院曹建明所以:热效率2分析（1）e为定值r®ht¯（2）r为定值e®ht（四）三种理想循环热效率的比较1初态1相同，压缩比e相同，加热量q1相同2初态1相同，最高压力、最高温度相同，放热量q2相同§1-2发动机实际循环发动机理想循环加上各项损失后，即可分析发动机的

4、实际循环。一工质改变损失（一）工质性质理论上:理想气体，双原子气体。实际上:燃烧前:燃料+空气；燃烧后:燃烧产物。（二）比热理论上:定比热实际上:温度T®比热C（三）高温分解例C+O®CO+热量[+O]®CO2+热量―22―《发动机原理》长安大学汽车学院曹建明其中CO为中间产物，CO2为最终产物。若遇高温，则会发生复分解反应，即高温分解:CO2®CO+O-热量这部分热量虽然在膨胀过程中还可能会释放出来，但由于活塞已接近下止点，做功效果变差，热效率下降。二传热、流动损失（一）传热损失理论上:压缩、膨胀

5、过程为绝热过程。实际上:大量热量通过汽缸壁传给冷却水或空气。传热损失是发动机中的最大损失，占总损失量的30%以上。因此，许多研究者致力于开发绝热发动机。（二）流动损失理论上:闭口系统，没有气体流动损失。实际上:进、排气节流沿程损失，缸内进气、挤压、燃烧涡流损失。三换气损失理论上:忽略进、排气过程。实际上:进、排气门提前开启，迟后关闭。而且有流动阻力。换气损失中逆向循环所包围的面积为泵气损失。泵气损失包含在换气损失之中。四时间损失理论上:定容加热瞬间完成，定压加热速度与活塞运行速度密切配合。实际上:燃

6、烧需要时间。五补燃损失理论上:加热瞬间停止，膨胀过程无加热。实际上:虽然大部分（80%以上）燃料在燃烧过程中燃烧掉，但仍有小部分燃料会拖到膨胀线上才燃烧，做功效果变差，热效率下降。六泄漏损失理论上:闭口系统，无泄漏。实际上:活塞气环不会100%严密密封，总会有些气体窜到曲轴箱中，造成损失。§1-3热平衡总热量:QT=GThu分别转化为一有效功的热量QE[kJ/h]（1kw/h=kJ）只有这部分热量做了功，是有用的，所以希望越大越好。一般柴油机:30～40%；汽油机:20～30%。―22―《发动机原理

7、》长安大学汽车学院曹建明令二传递给冷却介质的热量QS其中Gs－发动机冷却介质的每小时流量[kg/h]cs－冷却介质比热[kJ/kg·℃]t1，t2－冷却介质的进、出口温度[℃]三废气带走的热量QR其中Gr－燃料量[kg/h]Gk－空气量[kg/h]cpr－废气比热[kJ/kg·℃]cp－空气比热[kJ/kg·℃]t1，t2－进、排气温度[℃]四燃料不完全燃烧的热损失QB其中hr－燃料效率五其它热量损失QL发动机热平衡方程式:§1-4指示指标―22―《发动机原理》长安大学汽车学院曹建明p-V图p-φ图

8、发动机性能指标:指示指标，有效指标指示指标:以工质在汽缸内对活塞做功为基础，评价工作循环的质量。有效指标:以曲轴上得到的净功率为基础，评价整机性能。示功图:发动机缸内压力p随汽缸容积V（p-V图）或曲轴转角f（p-f图）变化的图示。一指示功和平均指示压力（一）指示功一个循环工质对活塞所做的有用功。应该：非增压：增压：因为:不容易测量,实际将归到机械损失中考虑。所以:其中－横、纵座标比例尺指示功大，说明○汽缸工作容积大○热功转换有效程度大。为突出后者，比较不同大小发动机