《发动机教学课件》第二章发动机性能指标.ppt

第二章 发动机的性能指标 内燃机的热平衡 内燃机的性能指标 2-1内燃机的热平衡 内燃机的热平衡平衡方程式为 内燃机所耗油在缸内完全燃烧所放出的热量QTkJ/h 转化为有效功的热量 QE kJ/h 传递给冷却介质的热量 QS kJ/h 废气带走的热量QR kJ/h 燃料不完全燃烧的热损失QB kJ/h 其它热量损失QL kJ/h 一、内燃机所耗油在缸内完 全燃烧所放出的热量QT QT = GT hu 其中，GT每小时耗油量 kg/h ； hu燃料的低热值kJ /kg 二、转化为有效功的热量 QE kJ/h （ 1 kw/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: 3040% ； 汽油机: 2030%。 三、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 一般柴油机: 2025% ； 汽油机: 25 30%。 四、废气带走的热量QR Gr每小时消耗燃料量 kg/h Gk每小时消耗空气量 kg/h cpr废气比热 kJ/kg cp空气比热 kJ/kg t1 ，t2 进、排气温度 一般柴油机: 3540% ； 汽油机:40 45%。 五、燃料不完全燃烧的热损 失QB 其中r燃料燃烧效率 六、其它热量损失QL 除以上损失外，还有一些损失：如驱动 辅助机构的损失，辐射热损失等等 2-2内燃机的性能指标 内燃机的工作性能常用性能指标来衡量，内燃 机的性能指标主要有动力性能指标（功率、转 矩、转速等），经济性能指标（燃油消耗率， 热效率等），运转性能指标（排气品质、噪声 、起动性能等），这一章主要介绍动力、经济 性能指标。 发动机性能指标包括指示指标、有效指标 一、指示指标: 以工质在汽缸内对活塞做功为基础，用 来评价工作循环的质量。即只考虑汽缸 内的热损失（燃烧不完全，热传导等） ，不考虑传到曲轴上引起的摩擦损失， 驱动附属机构损失等。 示功图: 是指发动机缸内压力p随汽缸容积V （p-V图） 或曲轴转角 （p-图） 变化的图 示（如下图）。 （一）指示功和平均指示压 力（评定动力性的指标） 1、 指示功 定义：工质在气缸内完成一个工作循环 对活塞所做的有用功。 其大小可以由实际工作循环示功图（用 电子示波器或弹簧示功器测得）p-V图包 围的面积求得 应该非增压： 增压： 因 为: 不容易测量, 实际归到机械损失中 考虑。 所以: 用求积仪或计算法求其面积 （mm2）。 其中 横、纵座标比例尺（ kpa/mm、m3/mm） 多缸内燃机的指示功为上述 乘以缸数i 2、平均指示压力 定义：单位汽缸工作容积所做的指示功。 （假想参数） 686981 kpa 7841180 kpa （二）指示功率 （评定动 力性的指标） 定义：单位时间所做的指示功。 若: 缸数i，每缸工作容积Vh m ，冲程数 ，平均指示压力 pi，转速 n r/min 。则 （三） 指示比油耗和指示热 效率（评定经济性的指标） 1、 指示比油耗 单位指示功率的耗油量，通常以每千瓦 小时的耗油量表示。 当试验测得内燃机的指示功率为Kw,每小 时燃油消耗量（Kg/h）,则只是比油耗有 下面公式可得： g/kwh 2、 指示热效率 定义：内燃机实际循环指示功与所消耗 燃料热量的比值。 我们知道：1kwh的能量为3600kJ，而完 成1kwh的功所消耗热量为 （kJ） 则指示热效率为： 二、有效指标 我们知道，作用在活塞上的指示功要经 过活塞销、连杆、曲轴传递到曲轴输出 端的飞轮上，才能传输出去作为有用功 。 有效指标: 以曲轴上得到的净功率为基础 的指标，他评价整机性能好坏。也包括 动力性和经济性指标。 一）有效功率和机械损失 功率 1、机械损失功率 发动机内部损耗的功率 2、有效功率 （评定动力 性的指标） 单位时间所做的有效功。 等于指示功率减去机械损失功率： （二）有效扭矩 （评定动 力性的指标） 功率输出轴输出的扭矩。可由测功器直 接测得，他与有效功率的关系为 （三）平均有效压力 （评 定动力性的指标） 和平均指示压力相似，平均有效压力为单位汽缸工作 容积所做的有效功。 由于 所以 可见，对于一定的内燃机（排量一定，冲程数一定） 平均有效压力正比与有效转矩。即平均有效压力越大 ，有效转矩就越大，对外输出的功就越多。所以平均 有效压力是内燃机重要的动力性指标 （四）有效比油耗和有效热 效率（评定经济性的指标） 1、 有效比油耗 定义：单位有效功率的耗油量。 g/kwh 2、 有效热效率 定义：内燃机有效功与所消耗燃料热量 的比值。 0.300.40 =218285 g/kwh 0.200.30 =285380 g/kwh 由此可见，柴油机的热效率比汽油机的 高，经济性比汽油机好。 （五）升功率和比重量（内 燃机的强化程度） 1、 升功率 定义：单位汽缸工作容积所发出的功率。 提高平均有效压力和转速可提高升功率。 它是用来评价内燃机排量利用程度的指标，其 越高，内燃机强化程度越高，它是内燃机的发 展方向。 2、 比重量 发动机净重量G与所发出有效功率的比 kg/kw 表明重量利用程度和结构紧凑性，比重 量越小，单位有效功率所需金属材料小 ，体积重量就小，发动机相对功率大， 也是内燃机发展方向之一。 ， 发动机强化程度高。 1126 kw/l 49 kg/kw 915 kw/l 5.516 kg/kw 2255 kw/l 1.354 kg/kw 可见，汽油机的强化程度要比柴油机 的高。 作业： 1、发动机性能指标分为哪几类？各包括哪些参数？ 2、何为指示指标？何为有效指标？ 3、已知：某汽油机的气缸数目 ，冲程数 ，气 缸直径 mm，冲程 mm，转