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1、Principle of Automobile Engine汽汽 车车 发发 动动 机机 原原 理理第一章 发动机的性能第一章 发动机的性能主要内容发动机的指示性能指标发动机的有效性能指标IMPORTANCEBRAKE MEASURESCrankshaft Torque TtqINDICATED MEASURESmechanical efficiencymcylinder pressurel发动机的指示性能指标是指以工质对活塞做功为计算基准的指标，简称指示指标。汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Enginel指示指标表征工质在气缸内经历循环的完善程度，
2、直接反映由燃烧到热功转换工作循环的质量。可由示功图测量计算得出。第第4 4节节 发动机的性能指标发动机的性能指标第第1 1章章一、发动机的指示性能指标汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine内燃机缸内压力数据采集系统 利用不同形式的示功器或内燃机数据采集系统来观察或记录相对于不同活塞位置或曲轴转角时气缸内工质压力的变化，所得的结果即为p-V示功图或p-示功图。第第4 4节节 发动机的性能指标发动机的性能指标第第1 1章章示功图（Pressure Diagram）汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engin
3、e示功图是研究发动机工作过程的重要试验数据第第4 4节节 发动机的性能指标发动机的性能指标第第1 1章章120单缸柴油机示功图汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Enginep p 压压 力力 示示 功功 图图p p d d i ia ag g r ra amm上止点气缸压力 进气行程压缩行程燃烧膨胀行程排气行程下止点上止点下止点曲轴转角/()CA0 0180180360360540540720720第第4 4节节 发动机的性能指标发动机的性能指标第第1 1章章汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine第第4
4、 4节节 发动机的性能指标发动机的性能指标第第1 1章章P-V压力示功图 （P-V Diagram）汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine21FFFi21FFFi610abFWii式中：Fi示功图面积，cm2；a示功图纵坐标比例尺，Pacm；b示功图横坐标比例尺，cm3cm。（J）第第4 4节节 发动机的性能指标发动机的性能指标第第1 1章章 1.指示功和平均指示压力 指示功是指气缸内完成一个工作循环所得到的有用功Wi。指示功的大小可以由pV图中闭合曲线所占有的面积求得。汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile
5、 Engine式中，Wi发动机一个工作循环的指示功，J Vs 发动机气缸工作容积，m3 第第4 4节节 发动机的性能指标发动机的性能指标第第1 1章章 平均指示压力(IMEP)是指单位气缸容积一个循环所作的指示功(Pa)汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine42SDpVpWmismii式中，D和S分别为气缸直径和活塞行程。若Vs用L为单位，Wi用kJ为单位，则pmi (MPa)第第4 4节节 发动机的性能指标发动机的性能指标第第1 1章章l平均指示压力可以设想为一个恒定的压力作用于活塞顶上，使活塞移动一个行程所作的功等于循环的指示功Wi汽 车
6、发 动 机 原 理 Principle of Automobile Enginel平均指示压力从实际循环的角度评价发动机气缸工作容积利用率的高低第第4 4节节 发动机的性能指标发动机的性能指标第第1 1章章汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Enginel柴油机：四冲程非增压柴油机 0.60.95MPa 四冲程增压柴油机 0.852.6MPa 二冲程柴油机 0.351.3MPa一般发动机在标定工况下的pmi值在下列范围内：第第4 4节节 发动机的性能指标发动机的性能指标第第1 1章章l汽油机：四冲程摩托车用汽油机 0.91.43 MPa 四冲程小客车用汽
7、油机 0.651.25MPa 四冲程载货车用汽油机 0.60.85 MPa 二冲程小型风冷汽油机 0.40.85 Mpa汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine30niVpPsmii kw 第第4 4节节 发动机的性能指标发动机的性能指标第第1 1章章 2.指示功率 Pi 发动机单位时间内所作的指示功 若：一台发动机的缸数i，每缸的工作容积Vs(L)，平均指示压 力为pmi(MPa)，转速为n(r/min)，冲程数为汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine1ii tWQ第第4 4节节 发动机的性能指
8、标发动机的性能指标第第1 1章章 3.指示热效率和指示燃油消耗率 指示热效率it：发动机实际循环指示功与所消耗燃料热量的比值汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine若测得一台发动机的指示功率为Pi(kW)，每小时燃油消耗量为B(kg/h)，则：式中，3.61031kWh的热当量，kJ/(kWh)；B每小时发动机的耗油量，kg/h；Hu所用燃料的低热值，kJ/kg。33.610iPitB Hu第第4 4节节 发动机的性能指标发动机的性能指标第第1 1章章汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine31 0
9、iiBbP63.610ituiH b第第4 4节节 发动机的性能指标发动机的性能指标第第1 1章章指示燃油消耗率big(kWh)：单位指示功的耗油量，通常以单位指示千瓦小时的耗油量来表示表示实际循环的经济性指标it和bi之间存在着以下关系：汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine 一般发动机的it和bi的统计范围如下：it big(kWh)四冲程柴油机 0.410.48 210175 二冲程柴油机 0.400.48 218177 四冲程汽油机 0.250.40 344218 二冲程汽油机 0.190.27 435305结论:（1）柴油机的热效率高
10、于汽油机 （2）四冲程的热效率高于二冲程发动机第第4 4节节 发动机的性能指标发动机的性能指标第第1 1章章汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Enginel以曲轴输出功为计算基准的性能指标，称为有效性能指标，简称有效指标（Effective Parameters）。l有效指标被用来直接评定发动机实际工作性能的优劣，在生产实践中获得广泛应用。第第4 4节节 发动机的性能指标发动机的性能指标第第1 1章章二、发动机的有效性能指标汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine（1）有效功和有效功率l有效功：发动机每循
11、环曲轴输出的单缸功量 式中：Wi 循环净指示功，Wm循环实际机械损失功l有效功率：mieWWWeWmiePPP第第4 4节节 发动机的性能指标发动机的性能指标第第1 1章章 1.发动机的动力性指标 汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine发动机的机械损失组成l摩擦损失：活塞、活塞环、轴承、气门l驱动机构：水泵、油泵、喷油泵、发电机、空压机、风扇l其它：泵气损失等第第4 4节节 发动机的性能指标发动机的性能指标第第1 1章章汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine 发动机的有效功率Pe(kW)可以利用
12、各种型式的测功器和转速计分别测出发动机在某一工况下曲轴的输出转矩Ttq及在同一工况下的发动机转速，按以下公式求得:9550nTPtqe第第4 4节节 发动机的性能指标发动机的性能指标第第1 1章章（2）有效转矩（Ttq）发动机工作时，由功率输出轴输出的转矩称为有效转矩，单位为 Nm。汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine30niVpPsmee9550nTtq Ttqpme，pme 反映了发动机单位气缸工作容积输出转矩的大小。第第4 4节节 发动机的性能指标发动机的性能指标第第1 1章章（3）平均有效压力（pme)发动机单位气缸工作容积所输出的有
13、效功与平均指示压力相似，是衡量发动机动力性能的一个重要参数 汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine Cm大，则活塞组的热负荷和曲柄连杆机构的惯性力均增大，磨损加剧，寿命下降，故Cm已成为表征发动机强化程度的参数。mC30SnCmm/s第第4 4节节 发动机的性能指标发动机的性能指标第第1 1章章（4）转速n和活塞平均速度汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Enginel衡量发动机经济性能的重要指标是：有效热效率和有效燃油消耗率l有效热效率（Brake Thermal Efficiency）:实际循环的有效
14、功与为得到此有效功所消耗的热量的比值1QWeetueetBHP3106.3第第4 4节节 发动机的性能指标发动机的性能指标第第1 1章章 2.发动机的经济性指标 汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Enginel有效燃油消耗率g(kWh)：单位有效功所消耗的燃油量310eeBbP g/kwh 63.610eetubH有效燃油消耗率与有效热效率成反比，知道其中一值后，可求出另一值第第4 4节节 发动机的性能指标发动机的性能指标第第1 1章章汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine发动机在标定工况下的be和et
15、值：be g/(kWh)et 低速柴油机 190225 0.380.45 中速柴油机 195240 0.360.43 高速柴油机 215285 0.300.40 (其中较低的be值属排气涡轮增压的四冲程、二冲程柴油机)四冲程汽油机 274410 0.300.20 二冲程汽油机 410545 0.200.15第第4 4节节 发动机的性能指标发动机的性能指标第第1 1章章汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile EngineseLViPP30m eLpnP(kWL)式中，pme标定工况下的平均有效压力，MPa；n标定转速，rmin。第第4 4节节 发动机的性能指标
16、发动机的性能指标第第1 1章章 3.发动机的强化指标 l升功率(Specific Output)：在标定工况(指标定转速、标定功率)下发动机每升气缸工作容积所发出的有效功率。汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine汽车发动机要求质量小、功率大，所以其升功率大、比质量小。汽油机的强化程度要比柴油机高。eePmm(kgkW)第第4 4节节 发动机的性能指标发动机的性能指标第第1 1章章l比质量：发动机净质量与所给出的标定功率之比。表征质量利用程度和结构紧凑性。汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Enginemm
17、eCp第第4 4节节 发动机的性能指标发动机的性能指标第第1 1章章l强化系数 平均有效压力与活塞平均速度的乘积。其值愈大，发动机的热负荷和机械效率愈高。汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine发动机的pme和PL值的范围：pme/MPa PL/(kW.L-1)l农用柴油机 0.60.8 8.814.7l汽车用柴油机 0.651 1125.8l强化高速柴油机 12.9 1540l固定船用高速柴油机 0.62.5 3.77.35l四冲程摩托车用汽油机 0.781.2 51.888 l四冲程小客车用汽油机 0.651.2 4070l四冲程载货汽车用汽
18、油机 0.60.7 2225.8l四冲程小型风冷汽油机 0.40.65 18.473.5第第4 4节节 发动机的性能指标发动机的性能指标第第1 1章章汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine循环动力性经济性理论循环（标准空气循环）循环平均压力 循环热效率 实际循环（以工质对活塞作功为计算基准）指示功 平均指示压力指示功率 指示热效率 指示燃油消耗率 有效指标（以曲轴输出功为计算基准）有效功率平均有效压力 有效转矩转速n 活塞平均速度 有效热效率 有效燃油消耗率 第第4 4节节 发动机的性能指标发动机的性能指标第第1 1章章发动机性能指标比较：tW
19、pV s1tWQiWeimPP Pim isWpV30miSip V niP63.6 10itiHu b31 0iiBbp3 0emesesWpVPVi n9550etqPTn3 0mS nC163.61 0ee teWQH ub310eeBbp汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine例题：已知某4缸四冲程汽油机气缸直径81mm，活塞行程86.4mm，以标定转速n=3000r/min运转，功率为72kW，现测得运转34S共消耗200g燃油，求此时的有效转矩、升功率、燃油消耗率、有效热效率？（汽油低热值Hu=44000kJ/kg）第第4 4节节 发
20、动机的性能指标发动机的性能指标第第1 1章章汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine解：(1)有效转矩：(2)升功率 因为：所以：)(2.22930007295509550mNnPeTtqL445.0104.86)281(V62sLKWViPPseL/45.40445.0472第第4 4节节 发动机的性能指标发动机的性能指标第第1 1章章汽 车 发 动 机 原 理 Principle of Automobile Engine解：(3)因为：所以燃油消耗率：(4)有效热效率：2 0 03 6 0 0/2 1.1 7 6/3 4Bghk gh332 1.1 7 61 01 02 9 4.1/()7 2eeBbgk WhP663.61 03.61 00.2 7 82 9 4.14 4 0 0 0eeub H第第4 4节节 发动机的性能指标发动机的性能指标第第1 1章章感谢观看感谢观看Thank You