第03章 华科内燃机的工作指标和性能分析课件.ppt

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1、第三章内燃机的工作指标和性能分析3-1内燃机的工作指标工作指标的定义内燃机的工作指标是指内燃机处于正常运行状态下，描述和表征内燃机性能和工作状态的一组参数。工作指标的作用和意义用这组参数或指标可以定性或定量地比较、分析内燃机的工作性能，是评价内燃机性能高低的有效尺度。一、标定性能的主要指标标定工况的定义标定工况是指内燃机在标准大气条件下，其动力性能和经济性能达到设计指标时所处的运行状态。标定性能指标的定义标定性能指标是指在标定工况下表征内燃机工作性能的主要指标，比如：a.标定功率――标定工况下，内燃机连续运行时允许发出的最大功率。b.标定转速――标定工况下，发出标定功率时内燃机

2、相应的曲轴转速。c.标定油耗率――标定工况下，在单位时间内，内燃机发出单位标定功率所消耗的油量。d.比质量――单位标定功率下内燃机所具有的质量。e.比容积――单位标定功率下内燃机所具有的容积。比质量和比容积是用以评价、比较内燃机轻重、紧凑、设计合理性的重要指标。f.大修期――指从新机开始使用至第一次进行大修或两次大修之间内燃机累计运行的时间。是表征内燃机可靠性与寿命的重要指标。二、驱动扭矩和驱动功率用测功器可测出某一工况下内燃机输出的扭矩或驱动扭矩Me。Me=Pb(Nm)用转速仪可测出同一工况下内燃机的转速，则内燃机输出的有效功率或驱动功率为：Ne=2πnMe/103(kW)图

3、3－1测功器示意图三、循环指示功率根据内燃机的p-V曲线图，每缸每循环的指示功Wi可沿封闭曲线进行积分获得，即也就是图中封闭曲线围成的面积。阴影面积A＋C，即为压缩、膨胀冲程传递给活塞的功。阴影面积B＋C，即为进气、排气冲程传递给活塞的功。阴影面积(A＋C)－(B＋C)，即为四个冲程传递给活塞的功。B为泵气损失。对非增压机，B为负功，对增压机，B为正功。图3-2p-V曲线图示例（a）二冲程发动机；（b）四冲程发动机；（c）部分负荷下四冲程汽油机进气和排气行程（泵气回路）单缸功率与每循环指示功率的关系为：式中，Z—动作系数（也称为活塞行程数），对于四冲程机，Z=4；对于二冲程机，Z

4、=2；对于二冲程双动机，Z=1。这个功率称为指示功率，即缸内工质作用于活塞的功率，与驱动功率的不同之处在于，它包含了克服内燃机摩擦和带动辅助机械所消耗的功率以及泵气功率。四、道路功率指车用内燃机为克服汽车轮胎滚动摩擦阻力和车辆气动阻力所消耗的功率。道路功率的近似计算式为：式中，fR—滚动阻力系数，凭经验确定（0.012＜fR＜0.015）；mA—车辆质量；g—重力加速度；ρa—环境空气密度；fD—气动阻力系数，凭经验确定（对于汽车，0.3＜fD≤0.5）；FA—车辆最大横截面积；vA—车辆速度。五、平均指示压力平均指示压力定义为单位气缸工作容积所作的指示功。平均指示压力表示的是内燃

5、机作功能力的程度，而与内燃机的尺寸和大小无关。六、油耗率与效率油耗率表示内燃机每单位时间每单位指示功率所消耗的燃料量。内燃机效率是指每循环内燃机所作的功与每循环供给的燃料燃烧所释放能量之比。七、空燃比和燃空比空燃比A/F=mL/mf燃空比F/A=mf/mL其中：mL－每循环进入气缸的空气质量，mf－每循环喷入气缸的燃料量。对于汽油机，A/F＝12～18，F/A=0.056～0.083，对于柴油机，A/F＝18～70，F/A=0.014～0.056。八、容积效率（充气效率）容积效率定义为每循环空气进入进气系统的容积流量mL除以被活塞置换容积的速率。或者表示为九、比排放量比排放量定义

6、为单位时间、单位输出功率内燃机排出污染物的质量流量，单位为mg/(kW·h)。内燃机排气的有毒物质排放浓度，常用该物质所占容积的百万分之几（ppm）或者百分之几（%）来量度。十、增压压力pk与增压比πkpk：在环境状态下，空气经压气机压缩后压气机的出口压力或进入气缸前的压力。πk：在环境状态下，空气经压气机压缩后压气机出口压力与环境压力之比。十一、机械效率机械效率是指内燃机输出的有效功率与指示功率之比。3-2内燃机的指示参数内燃机的指示参数是用以表征燃料燃烧释放出来的热能转变为机械能完善程度的一组参数，只考虑了气缸内因燃烧不完全和传热等方面所引起的热量损失，而没有考虑各运动副间所存

7、在的摩擦损失、泵气损失和辅助机械损失等。由于指示参数主要是从实测示功图计算得到的，所以有时将指示参数又称为示功参数。内燃机的指示参数主要包括内燃机的平均指示压力pi、指示功率Ni、指示效率ηi以及指示油耗率gi。一、平均指示压力pi图3-3求平均指示压力pi的示意图平均指示压力的定义以一个假想的数值不变的气体压力作用在活塞上，在一个膨胀行程内所获得的功与一个工作循环的指示功Wi相等，这个假想的压力就称为平均指示压力pi。平均指示压力的表达式可以看出，平均指示压力就是内