汽车动力装置-2《汽车动力装置》常思勤主编

1、第第2章章 发动机的工作循环和性能发动机的工作循环和性能 第第1节节 发动机理论循环发动机理论循环 第第2节节 发动机实际循环发动机实际循环 第第3节节 发动机的两类指标发动机的两类指标 第第4节节 机械损失与热平衡机械损失与热平衡 第第1节节 发动机理论循环发动机理论循环 一、工程热力学基础一、工程热力学基础 1状态状态 指某一时刻，用以表示物质物理特性的总标志。指某一时刻，用以表示物质物理特性的总标志。 2过程过程 指一个状态到另一个状态之间的过渡。指一个状态到另一个状态之间的过渡。 3循环循环 工质在经过了一系列的状态变化过程后重又回到工质在经过了一系列的状态变化过程后重又回到原来状态，

2、称为完成了一个热力循环，或简称为循环。原来状态，称为完成了一个热力循环，或简称为循环。 4热机的工作热机的工作 工质从高温热源吸取热能，将其中的一部工质从高温热源吸取热能，将其中的一部分转化为机械能做功，并把余下的一部分传给低温热源的过程。分转化为机械能做功，并把余下的一部分传给低温热源的过程。 汽油机汽油机Q1Q2W=Q1-Q2内部混合气的燃烧内部混合气的燃烧废气等排入大气环境中废气等排入大气环境中 二、三类典型的理论循环二、三类典型的理论循环 简化条件简化条件 （理想气体、典型热力过程组成的封闭循环理想气体、典型热力过程组成的封闭循环） 混合加热理论循环混合加热理论循环 定义参数：定义参数

3、： 压缩比压缩比： 压升比压升比： 预胀比预胀比： ca/VV cz/pp cz/VV = 1 定容加热理论循环定容加热理论循环 = 1 定压加热理论循环定压加热理论循环 与实际发动机相对应与实际发动机相对应 （特征接近）（特征接近） 混合加热混合加热 高速柴油机高速柴油机 定容加热定容加热 汽油机汽油机 定压加热定压加热 低速柴油机低速柴油机图图2-1 三、发动机理论循环分析三、发动机理论循环分析 发动机理论循环用循环热效率和循环平均压力来评价。发动机理论循环用循环热效率和循环平均压力来评价。 循环热效率循环热效率 循环功循环功W（J）与循环加热量）与循环加热量Q1（J）的比值，反映）的比值

4、，反映了循环的完善程度。了循环的完善程度。 循环平均压力循环平均压力 为单位气缸工作容积所做的循环功，用来评价循为单位气缸工作容积所做的循环功，用来评价循环的做功能力。环的做功能力。 1)( k1)(111k1kttaktm1)( k1)(1kp1p 结论：结论： 1应尽可能地提高压缩比应尽可能地提高压缩比 ()。 2燃烧过程应尽可能地接近上止点进行燃烧过程应尽可能地接近上止点进行 ( ) 。 3理论循环的循环平均压力与气缸内压缩始点理论循环的循环平均压力与气缸内压缩始点的压力成正比。的压力成正比。 提示了发动机动力性、提示了发动机动力性、经济性提高的努力方向，经济性提高的努力方向，但受到多种

5、因素的限制。但受到多种因素的限制。 第第2节节 发动机实际循环发动机实际循环一、概述一、概述 1 实际循环的图示实际循环的图示 “示功图示功图” p-V图图 图图 2 对实际工作过程的初步了解对实际工作过程的初步了解（自学）（自学） p图图2-3二、与理论循环的二、与理论循环的差别差别 1实际工质差别实际工质差别2换气损失换气损失 3燃烧损失燃烧损失 4传热损失传热损失 第第3节节 发动机的两类指标发动机的两类指标 一、指示指标一、指示指标 以工质对活塞做功（即指示功）为以工质对活塞做功（即指示功）为基础基础，用于评价发动机，用于评价发动机实际循环的好坏。实际循环的好坏。 1平均指示压力平均指

6、示压力 (MPa) 2指示功率指示功率 （kW） 3指示热效率指示热效率 4指示燃油消耗率指示燃油消耗率 g/(kW h) simiVWp30inVpi260nWPsmiii1iiQW 3ii10PBb发动机单位气缸工作容积发动机单位气缸工作容积所做的指示功。所做的指示功。发动机单位时间内发动机单位时间内所做的指示功。所做的指示功。发动机单位指示功发动机单位指示功的耗油量。的耗油量。燃料低热值燃料低热值 h 二、有效指标二、有效指标 以发动机曲轴对外输出功（即有效功）为以发动机曲轴对外输出功（即有效功）为基础基础，用于评价发动，用于评价发动机整机的经济性和动力性。机整机的经济性和动力性。 动力

7、性：动力性： 1有效功率有效功率Pe 和有效转矩和有效转矩Ttq 2平均有效压力平均有效压力pme 3转速转速n和活塞平均速度和活塞平均速度Cm 4强化指标：升功率强化指标：升功率PL 比质量比质量me 强化系数强化系数pmeCm 图图2-78tqtqtqe10n0.1047T9550nT100060nT 2P 经济性：经济性： 1有效热效率有效热效率 e 2有效燃料消耗率有效燃料消耗率be （g/kWh） 有效热效率与有效燃料消耗率成反比关系有效热效率与有效燃料消耗率成反比关系 三、两类指标的测量三、两类指标的测量 1发动机示功图的测量发动机示功图的测量 2发动机输出转矩和发动机转速的测量发

8、动机输出转矩和发动机转速的测量 3发动机耗油量的测量发动机耗油量的测量1eeQW 1000PBbee 第第4节节 机械损失与热平衡机械损失与热平衡 图图2-9 发动机中的能量转换与传递发动机中的能量转换与传递一、机械损失功率与机械效率一、机械损失功率与机械效率机械损失功率机械损失功率Pm Pm= Pi Pe 机械效率机械效率miemPP二、机械损失的组成二、机械损失的组成 1摩擦损失摩擦损失 2驱动附件损失驱动附件损失 3泵气损失泵气损失 1摩擦损失摩擦损失67%活塞活塞23%活塞环活塞环20%连杆轴承连杆轴承13%主轴承主轴承11%2驱动附件损失驱动附件损失16%配气机构配气机构7%冷却水泵

9、冷却水泵6%润滑油泵润滑油泵3%3泵气损失泵气损失17%泵气损失泵气损失17%实际测量的实际测量的1.5L的四冲程汽油机在的四冲程汽油机在4000 r/min 时各部分机械损失时各部分机械损失 表表2-1 机械损失的组成机械损失的组成 三、机械损失随工况的变化三、机械损失随工况的变化 1转速转速n（或活塞平均速度（或活塞平均速度Cm） 2负荷负荷 3润滑油品质和冷却水温度润滑油品质和冷却水温度四、机械损失的测定四、机械损失的测定 1倒拖法倒拖法 2停缸法停缸法 3油耗线法油耗线法 图图2-13图图2-14五、发动机热平衡五、发动机热平衡 QT = QE + QS + QR + QB + QL

10、其它热量损失其它热量损失 不完全燃烧热损失不完全燃烧热损失 废气带走的热量废气带走的热量 传递给冷却介质的热量传递给冷却介质的热量 有效功有效功 发动机所消耗燃油具有发动机所消耗燃油具有的热量的热量图图2-15习题与思考题习题与思考题(二二)：1. 收集、了解汽车发动机的主要参数（排量、压缩比、功率、收集、了解汽车发动机的主要参数（排量、压缩比、功率、转速等）的大致范围。转速等）的大致范围。2. 如何理解从发动机理论循环的分析中得到的结论？如何理解从发动机理论循环的分析中得到的结论？ 3. 如何通过测试得到发动机的两类指标？如何通过测试得到发动机的两类指标？4. 从机械损失的构成来思考其降低措

11、施。从机械损失的构成来思考其降低措施。5. 可否通过测量示功图和有效转矩来求得机械损失可否通过测量示功图和有效转矩来求得机械损失?说明理由。说明理由。 图图2-1 三类典型的理论循环三类典型的理论循环a)混合加热理论循环混合加热理论循环 b)定容加热理论循环定容加热理论循环 c)定压加热理论循环定压加热理论循环图图2-3 发动机的发动机的p-V图及图及p-图图Eo-进气始点进气始点Es-进气终点进气终点Ao-排气排气始点始点As-排气终点排气终点VC-压缩终点气缸容积压缩终点气缸容积 VS-气缸工气缸工作容积作容积 po-大气压力大气压力pz-最高爆发压力最高爆发压力图图2-7 汽车柴油机升功率的提高汽车柴油机升功率的提高图图2-13 机械损失随工况的变化规律机械损失随工况的变化规律 图图2-14 测定机械损失的油耗线法测定机械损失的油耗线法图图2-15 发动机的热平发动机的热平衡图衡图a从残余废气和排气从残余废气和排气中回收的