发动机动力经济性能指标

技术培训内容

〔一〕

绪论第一章动力经济性能目的与影响要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熄灭的根底知识第六章汽油机熄灭过程及混合气的构成第七章柴油机熄灭过程及混合气的构成第八章熄灭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

5、按气缸冷却方式分液体冷却〔水冷〕、空气冷却〔风冷〕6、按气缸数目分单缸、多缸〔2、3、4、5、6、8〕7、按转速分低速〔n＜300rpm〕、中速〔300rpm＜n＜1000rpm〕、高速〔1000rpm＜n〕8、按增压程度分增压比πb：空气经过一个公用的压气机〔增压器〕紧缩后的压力Pk与紧缩前的压力P0之比。非增压〔自然吸气式〕、低增压〔πb＜1.8〕、中增压〔1.8＜πb＜2.5〕、高增压〔2.5＜πb＜3.6〕、超高增压〔3.6＜πb〕

9、按气缸陈列方式分立式、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、按混合气构成方式分进气管或进气道放射〔0.2~0.35MPa〕、缸内直接放射〔3.0~12MPa〕、分层充量、化油器式11、按熄灭室设计分开式熄灭室〔浴盆形、楔形、半球形、碗形、ω形分隔式熄灭室〔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、迁延机用、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：燃料供应系、点火系、冷却系、光滑系、起动系2、柴油机两大机构：曲柄连杆机构、配气机构四大系：燃料供应系、冷却系、光滑系、起动系绪论end第一章动力经济性能目的与影响要素性能：动力性、经济性、可靠耐久性、排放、振动、噪声、运用维修性、加工工艺性等以性能为研讨对象，深化到任务过程的各个阶段，分析影响这些性能的各种要素，从中找出提高性能的普通规律本章主要内容工质对活塞所作功及示功图动力经济性目的影响动力经济性目的的环节与要素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/ocombustionBDCTDCEPOIPOEPCIPCppzp0VcVsVBDCBDCTDCTDCBDCppzp00180360540720°CA

IPO-IntakePortOpenIPC-IntakePortCloseEPO-ExhaustPortOpenEPC-ExhaustPortClose示功图〔二冲程汽油机〕示功图测取安装电荷放大器 角标器压电传感器WpdV=ò功正负确定原那么：◎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：紧缩与熄灭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＋实际泵气功(不思索泵气损失)净指示功＝动力过程功＋泵气过程功(思索泵气损失)CompressionW<0PowerW>0IntakeW>0ExhaustW<01.动力性能目的功率(Power),转矩(Torque),转速(Revolution/Speed),平均有效压力(BMEP)2.经济性能目的燃油耗费率(Fuelconsumption),机油耗费率(Lubricantconsumption)3.环保性能目的碳氢(HC),一氧化碳(CO),氮氧化物(NOx),颗粒物(PM),二氧化碳(CO2)噪声振动(NVH)4.运用性能目的可靠性或耐久性(Robust,reliability),维修方便(I/Mconvenience),冷起动(Coldstart),发动机性能目的动力经济性目的指示目的与有效目的1〕以工质对活塞作功为计算基准的目的称为指示目的◎基于示功图算出，直接反映熄灭和热力循环组织的好坏◎用于实际分析和科研2〕以曲轴输出功为计算基准的目的称为有效目的◎由实验测出，直接反映产品最终性能◎用于产品开发、消费和运用当中只需与作功有关的目的，才有“有效〞与“指示〞之分。其他，如转速、每小时耗油量等，那么无此区别。平均指示压力〔IMEP〕IndicatedMeanEffectivePressure动力性能目的pWVmiis=[]p.VpdVWp1bar10Nm10Nmm0,1kJdmmisimi52533º====ò定义：单位气缸任务容积所作的循环指示功。循环指示功可以以为是一个假想不变的压力pmi作用在活塞上，使活塞挪动一个冲程所作的功。平均指示压力反映发动机作功才干的大小〔单位体积作功量大小J/m3〕和强化程度。留意：这里的压力现实上就是物理上所说的压强，N/m2不同发动机平均有效压力pme范围摩托车发动机〔四冲程〕赛车发动机〔自然吸气〕赛车发动机〔涡轮增压〕轿车汽油机〔自然吸气〕轿车汽油机〔涡轮增压〕轿车柴油机〔涡轮增压〕卡车柴油机〔涡轮增压〕大型柴油机中型高速柴油机十字头二冲程柴油机pme[bar]1216.656914.114201221.21123.51529.415251518.2转矩：转矩〔Torque〕角速度〔Angularvelocity〕E.g.单缸四冲程发动机

动力性目的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经济性目的有效油耗：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pmevm—其值愈大，发动机的热负荷和机械负荷愈高。

功率密度评价目的〔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发动机转速与活塞平均速度主要影响：惯性力引起的机械应力摩擦〔磨损〕热负荷充气效率噪声活塞平均速度：〔发动机强化目的之一〕留意：发动机转速与活塞速度不完全是一个概念！平均活塞速度越高，也阐明发动机强化度越高单位：最大平均活塞速度vm2221.7279.519.812.314.78.113.17.8[m/s]7.0125.39.55.7摩托车发动机〔四冲程〕赛车发动机〔自然吸气〕赛车发动机〔涡轮增压〕轿车汽油机〔自然吸气〕轿车柴油机卡车柴油机〔涡轮增压〕大型柴油机中速柴油机十字头二冲程柴油机动力经济性目的end决议动力输出的三大环节设单位时间内参与整机的燃料总量为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，那么有效功率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)，那么有效功率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单位时间实践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任务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目的的环节和要素油/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熄灭所需实际空气量为l0，而实践供应的空气量为l，那么a定义为：a>1,稀混合气;a<1,浓混合气;a=1化学计量比〔Stoichiometricratio〕，过去称实际空燃比。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，越高那么一样任务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〕熄灭效率〔2〕循环热效率〔3〕机械效率有效效率每缸每循环熄灭时发出的热量(kJ)单缸循环油量(kg)指示效率正常熄灭：汽油机c=95%~98%柴油机c=98%~99%Co