动力经济性能指标课件

宗申动力技术系统培训内容

（一）

绪论第一章动力经济性能指标与影响因素第二章燃料与工质第三章循环分析与能量平衡第四章换气过程与循环充量第五章燃烧的基础知识第六章汽油机燃烧过程及混合气的形成第七章柴油机燃烧过程及混合气的形成第八章燃烧与有害物的生成与排放绪论一、发动机的分类1、按所用燃料分汽油机、柴油机、天然气（CNG、LNG）、液化石油气（LPG）、酒精（甲醇、乙醇）、氢等2、按缸内着火方式分压燃式（柴）、点燃式（汽）3、按冲程数分四冲程、二冲程4、按活塞运动方式分往复活塞式、旋转活塞式

9、按气缸排列方式分立式、卧式、直列式、V型、W型对置气缸或对置活塞式H型、王字型、X型、星型10、按混合气形成方式分进气管或进气道喷射（0.2~0.35MPa）、缸内直接喷射（3.0~12MPa）、分层充量、化油器式11、按燃烧室设计分开式燃烧室（浴盆形、楔形、半球形、碗形、ω形分隔式燃烧室（涡流室、预燃室）

12、按进、排气门凸轮轴设计和布置分二气门、三气门、四气门（多气门）顶置（上置）或侧置（下置）气门顶置或侧置凸轮轴13、按用途分农用、船用、汽车用、工程机械用、拖拉机用、发电用、内燃机车用

三、发动机总体构造1、汽油机两大机构：曲柄连杆机构、配气机构五大系：燃料供给系、点火系、冷却系、润滑系、起动系2、柴油机两大机构：曲柄连杆机构、配气机构四大系：燃料供给系、冷却系、润滑系、起动系绪论end本章主要内容工质对活塞所作功及示功图动力经济性指标影响动力经济性指标的环节与因素p-图示功图（四冲程）p-V图EIIETDCTDCTDCBDCBDCw/ocombustion0180360540720°CAppzp0IVCEVOEVCIVOTDC上止点BDC下止点ppzp0VsVcVpAds示功图(IndicatorDiagram)

：发动机气缸内工质压力p随气缸容积V（或曲轴转角）的变化曲线。TDC-TopDeadCenter;BDC-BottomDeadCenterIVO-IntakeValveOpen;IVC-IntakeValveCloseEVO-ExhaustValveOpen;EVC-ExhaustValveClose示功图压力图/展开示功图工质对活塞所作功及示功图p-ϕ图示功图（四冲程）p-V图ITDC 0BDC 180

TDC360BDC540 E

ppzp0EEVO IVCIVO EVCp pzp0VsVcVpAdsTDC-TopDeadCenterBDC-BottomDeadCenterIVO-IntakeValveOpenIVC-IntakeValveCloseEVO-ExhaustValveOpenEVC-ExhaustValveCloseTDC(上止点)BDC(下止点)

示功图

IndicatorDiagram压力图/展开示功图

TDC

ϕ720°CA I

要求会识图 和画图！w/ocombustion示功图测取装置电荷放大器 角标器压电传感器WpdV=ò功正负确定原则：◎压力方向与活塞运动方向一致，工质对活塞作正功。◎压力方向与活塞运动方向相反，工质对活塞作负功。IVCEVOEVCIVOTDC上止点BDC下止点ppzp0VsVcV示功图(IndicatorDiagram)四冲程pAds工质对活塞所作功循环功：动力过程功：压缩与燃烧膨胀过程所作功之代数和。泵气过程功：进气与排气过程所作功之代数和。总指示功＝动力过程功＋理论泵气功(不考虑泵气损失)净指示功＝动力过程功＋泵气过程功(考虑泵气损失)CompressionW<0PowerW>0IntakeW>0ExhaustW<0自然吸气(naturalaspirated)发动机作功分析缸内进气压力pd大气压力p0缸内排气压力pe

大气压力p0与泵气有关的功：

理论泵气功忽略流动阻力,进、排气冲程压力所作功之代数和。自然吸气发动机进、排气压力相同（等于大气压力），即理论泵气功为零。

泵气损失功(pumpingloss)由于流动存在阻力，进气压力低于大气压，排气压力高于大气压力，造成进气和排气流动损失之功，两者之和即为泵气损失功。

W2+W3

负功

实际泵气功（泵气过程功）理论泵气功减去泵气损失功。W2+W3

负功总指示功＝W1+W3净指示功＝(W1+W3)-(W2+W3)=W1-W2工质对活塞所作功及示功图end指示指标与有效指标1）以工质对活塞作功为计算基准的指标称为指示指标◎基于示功图算出，直接反映燃烧和热力循环组织的好坏◎用于理论分析和科研2）以曲轴输出功为计算基准的指标称为有效指标◎由试验测出，直接反映产品最终性能◎用于产品开发、生产和使用当中只有与作功有关的指标，才有“有效”与“指示”之分。其余，如转速、每小时耗油量等，则无此区别。摩擦损失＋附件消耗循环指示功、循环有效功与机械损失功理论上：测量上：以自然吸气发动机为例：曲轴输出的循环有效功循环净指示功机械损失＝摩擦损失＋附件消耗＋泵气损失循环总指示功以后循环功都是指循环总指示功!平均指示压力（IMEP）IndicatedMeanEffectivePressure动力性能指标pWVmiis=[]p.VpdVWp1bar10Nm10Nmm0,1kJdmmisimi52533º====ò定义：单位气缸工作容积所作的循环指示功。循环指示功可以认为是一个假想不变的压力pmi作用在活塞上，使活塞移动一个冲程所作的功。平均指示压力反映发动机作功能力的大小（单位体积作功量大小J/m3）和强化程度。注意：这里的压力事实上就是物理上所说的压强，N/m2功率Powerpmi:IMEP平均指示压力pme:BMEP平均有效压力pmm:MMEP平均机械损失压力指示功率（Indicatedpower）有效功率（Effectivepower）机械损失功率（Mechanicallosspower）2-stroke:=24-stroke:=4动力性能指标注意：注意这里所列的性能指标单位是国标单位转矩：转矩（Torque）角速度（Angularvelocity）E.g.单缸四冲程发动机

动力性指标之间的关系平均有效压力：功率：对于某一发动机，转矩和平均有效压力都反映负荷（率）的大小有效效率：BSFCEffectiveefficiencyFuelmassflow燃油流量(kg/s)Lowheatvalue低热值(kJ/kg)Indicatedefficiency经济性指标有效油耗：指示效率：指示油耗：ISFCE.g.求油耗：比功率PL—单位发动机排量发出的功率（评价气缸容积利用程度和紧凑性）

PL=Pe

/Vs

（kW/L)

比质量me—单位有效功率所占发动机质量（评价轻量化和紧凑性）

me=m/Pe

（kg/kW）比容积Ve—单位有效功率所占发动机的体积（评价紧凑性）

Ve=V/Pe

（m3/kW）强化系数pme

vm—其值愈大，发动机的热负荷和机械负荷愈高。

功率密度评价指标（升功率）升功率PL、比质量me和强化系数pmeCm的大致范围

PL（kW／L）

me（kg／kW）

pmeCm

（MPa·m／s）汽油机

30-701.1-4.08-17汽车柴油机

18-302.5-9.06-11决定动力输出的三大环节设单位时间内加入整机的燃料总量为B(kg/s)，燃料的低热值为Hu(kJ/kg)，燃料能量转换的总效率为ηet，则有效功率Pe可表示为：

设单位时间进入发动机的混合气总量为Gm(kg/s)，混合气的低热值为Hum(kJ/kg)，则有效功率Pe也可表示为：提高功率的三大环节：可燃混合气或燃料的能量密度混合气热值Hum或燃料热值Hu

单位时间实际吸入内燃机的可燃混合气总量Gm或燃料总量B

可燃混合气能量或燃料能量转换为有效输出功的多少工作过程各环节效率或总效率et与燃料热值和混合气浓度直接相关“质”的环节“量”的环节影响动力经济性指标的环节和因素油/气混合比（浓度）是影响发动机性能的重要参数：1）过量空气系数a（Excessairratio/Relativeair-fuelratio）设单位质量燃料完全燃烧所需理论空气量为l0，而实际供给的空气量为l，则a定义为：a

>1,稀混合气;a

<1,浓混合气;a

=1化学计量比（Stoichiometricratio），过去称理论空燃比。可燃混合气浓度与热值燃空当量比(equivalentratio)＝1/a，欧美国家常用2）空燃比（Air/Fuelratio）3）燃空比（Fuel/Airratio）4）可燃混合气热值Hum（Mixturelowheatvalue）定义：单位质量或单位体积可燃混合气发出的热量（kJ/kg或kJ/m3）。Hu表示燃料的能量密度，越高越便于携带；Hum代表混合气的能量密度，越高则相同工作容积时发出功率越高（pme也越高）。或可燃混合气浓度与热值能量转换效率（1）燃烧效率（2）循环热效率（3）机械效率有效效率每缸每循环燃烧时发出的热量(kJ)单缸循环油量(kg)指示效率正常燃烧：汽油机c=95%~98%柴油机c=98%~99%CombustionEfficiencyTh