發(fā)動(dòng)機(jī)課件第一二章

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機(jī)械工業(yè)出版社林學(xué)東編著yshen@

主講：沈英參考書(shū)目汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理，清華大學(xué)出版社，徐兆坤主編汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)原理，人民交通出版社，張志沛主編

上課時(shí)間：32(實(shí)驗(yàn)4學(xué)時(shí))考核方式：出勤率10%；

點(diǎn)名三次缺席取消考試資格作業(yè)10%

實(shí)驗(yàn)10%考試70%考試時(shí)間初步定在4.8號(hào)左右學(xué)時(shí)和考核方式1.1內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展1.2內(nèi)燃機(jī)在汽車(chē)上的應(yīng)用第1章緒論3、汽油機(jī)的壓縮比為什么要低于柴油機(jī)？1、汽油機(jī)和柴油機(jī)的區(qū)別？2、汽油機(jī)熱效率高還是柴油機(jī)熱效率高，為什么？燃料性質(zhì)和點(diǎn)燃方式混合氣形成特點(diǎn)和負(fù)荷調(diào)節(jié)方式柴油機(jī)，因?yàn)閴嚎s比高思考題1.1概述1.2內(nèi)燃機(jī)的理論循環(huán)1.3內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)及其評(píng)價(jià)指標(biāo)1.4內(nèi)燃機(jī)有效性能指標(biāo)1.5機(jī)械損失1.6熱平衡第2章內(nèi)燃機(jī)循環(huán)及性能評(píng)價(jià)指標(biāo)1.1概述1.1.1基本概念：

內(nèi)燃機(jī)：將燃燒化學(xué)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的熱機(jī)，燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部燃燒并轉(zhuǎn)化為氣體的熱能，經(jīng)過(guò)氣體膨脹，再將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能

兩個(gè)過(guò)程：化學(xué)能——熱能——機(jī)械能

空氣燃料混合氣Q1WtWiWeQ1：燃料完全燃燒放出的總熱量Wt：機(jī)械功，理論值，不考慮損失Wi：指示功，實(shí)際推動(dòng)活塞所做的功，燃燒損失We：有效功，對(duì)外輸出功，摩擦損失循環(huán)熱效率實(shí)際燃燒過(guò)程中的能量損失機(jī)械傳遞過(guò)程中的能量損失1.1.2三大環(huán)節(jié)1.混合氣形成并導(dǎo)入氣缸的過(guò)程2.燃燒放熱過(guò)程3.能量傳遞過(guò)程1.混合氣形成并導(dǎo)入氣缸的過(guò)程影響燃燒效率和動(dòng)力性2.燃燒放熱過(guò)程等容加熱循環(huán)等壓加熱循環(huán)混合加熱循環(huán)控制放熱規(guī)律汽油機(jī)

混合氣燃燒迅速，氣缸內(nèi)溫度壓力增長(zhǎng)很快，可以認(rèn)為其燃燒過(guò)程基本是在容積不變的條件下進(jìn)行的，即可簡(jiǎn)化為定容加熱循環(huán)。高增壓和低速大型柴油機(jī)高速柴油機(jī)——混合加熱循環(huán)——定壓加熱循環(huán)——定容加熱循環(huán)

由于受燃燒最高壓力的限制，大部分燃料是在上止點(diǎn)以后燃燒，燃燒時(shí)氣缸壓力變化不顯著，是在壓力基本上一定的情況下進(jìn)行，即可簡(jiǎn)化為等壓加熱循環(huán)。

介于兩者之間，其燃燒過(guò)程可認(rèn)為是先定容加熱后定壓加熱的組合，即可簡(jiǎn)化為混合加熱循環(huán)。思考題：汽油機(jī)和柴油機(jī)分別可以簡(jiǎn)化為哪種加熱循環(huán)，為什么？3.能量傳遞過(guò)程機(jī)械功指示功有效功熱能經(jīng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能混合氣不均勻、不完全燃燒損失，燃燒時(shí)間損失活塞與氣缸之間摩擦曲軸和軸承之間摩擦發(fā)動(dòng)機(jī)的理論循環(huán):將非常復(fù)雜的實(shí)際工作過(guò)程加以抽象簡(jiǎn)化，忽略一些次要影響因素，并對(duì)其中變化復(fù)雜、難于進(jìn)行細(xì)致分析的物理、化學(xué)過(guò)程〔如可燃混合氣的準(zhǔn)備與燃燒過(guò)程等〕進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，得到便于進(jìn)行定量分析的循環(huán)，稱(chēng)發(fā)動(dòng)機(jī)的理想循環(huán)。1.2內(nèi)燃機(jī)的理論循環(huán)1.2.1卡諾循環(huán)與內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力循環(huán)研究目的提高熱力動(dòng)力機(jī)械裝置的熱效率卡諾循環(huán)與實(shí)際循環(huán)的區(qū)別？卡諾循環(huán)率取決于什么？Ts絕熱壓縮過(guò)程等溫加熱過(guò)程絕熱膨脹過(guò)程等溫放熱過(guò)程1）卡諾效率取決于高溫?zé)嵩礈囟群偷蜏責(zé)嵩礈囟炔?）實(shí)際循環(huán)效率往往低于卡諾效率PV0S1S2T2T1abczQ1-Q2=W0abzcW卡諾循環(huán)熱效率（卡諾效率）提高動(dòng)力循環(huán)的主要途徑，是如何提高高低熱源的溫度差任何實(shí)際循環(huán)的熱效率都不可能超過(guò)卡諾效率，為實(shí)際內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力裝置的燃燒放熱過(guò)程的組織指明方向四沖程內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)熱效率取決于什么？混合氣形成方式和放熱規(guī)律，汽油機(jī)：均勻混合氣火焰?zhèn)鞑?，燃燒速度快；柴油機(jī)：預(yù)混合燃燒和擴(kuò)散燃燒，在氣缸容積膨脹過(guò)程燃燒，壓力升高率低壓縮比的匹配1.2.2三種理論循環(huán)1、研究理論循環(huán)的目的:1)確定循環(huán)熱效率的理論極限，以判斷實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性和工作過(guò)程進(jìn)行的完善程度以及改進(jìn)潛力。2)比較發(fā)動(dòng)機(jī)不同熱力循環(huán)方式的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性。3)確定提高以理論循環(huán)熱效率為代表的經(jīng)濟(jì)性和以平均壓力為代表的動(dòng)力性的基本途徑。1忽略進(jìn)排氣損失，將實(shí)際開(kāi)口循環(huán)簡(jiǎn)化為閉口循環(huán)；2壓縮過(guò)程和膨脹過(guò)程簡(jiǎn)化為理想的絕熱等熵過(guò)程；3將燃燒過(guò)程簡(jiǎn)化為等容、等壓加熱或混合加熱過(guò)程，排氣過(guò)程簡(jiǎn)化為等容放熱過(guò)程；4工質(zhì)可視為理想氣體，在整個(gè)循環(huán)過(guò)程中其物理化學(xué)性質(zhì)保持不變，比熱容為常數(shù)；2、簡(jiǎn)化原則3、發(fā)動(dòng)機(jī)的理論循環(huán)

發(fā)動(dòng)機(jī)理論循環(huán)的三種形式：a)混合加熱循環(huán)、b)等容加熱循環(huán)

c)等壓加熱循環(huán)。1.2.3理論循環(huán)的評(píng)價(jià)1、循環(huán)熱效率(簡(jiǎn)稱(chēng)熱效率)：式中：工質(zhì)所做循環(huán)功（J）循環(huán)加熱量（J）工質(zhì)在循環(huán)中放出的熱（J）理論循環(huán)是用循環(huán)熱效率和循環(huán)平均壓力來(lái)評(píng)定。評(píng)定循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性壓力升高率預(yù)脹比壓縮比2、循環(huán)平均壓力：評(píng)定循環(huán)的動(dòng)力性(kPa)式中：循環(huán)所做的功（J）氣缸工作容積（L）3．理想循環(huán)的指標(biāo)

混合加熱循環(huán)：定壓加熱循環(huán)：定容加熱循環(huán)：等熵指數(shù)壓力升高率預(yù)膨脹比壓縮比三種理論循環(huán)的熱效率均與壓縮比和等熵指數(shù)有關(guān)混合加熱循環(huán)：三種理論循環(huán)的熱效率均與壓縮比和等熵指數(shù)有關(guān)提高壓縮比可以擴(kuò)大循環(huán)高低溫?zé)嵩吹臏夭?，增加膨脹比，從而提高循環(huán)熱效率，但當(dāng)壓縮比大于14后，隨壓縮比的增加，熱效率增加率減小，而機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷卻成比例增加空氣的等熵指數(shù)k=1.4，但實(shí)際循環(huán)是工質(zhì)而非純空氣的多變過(guò)程。一般多變指數(shù)n<k，提高多變指數(shù)使其接近純空氣，可提高熱效率

從理論循環(huán)的分析可知，提高壓縮比ε和壓力升高比λ對(duì)提高循環(huán)熱效率ηt起著有利的作用，但發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工作條件約束和限制循環(huán)熱效率提高。發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工作條件對(duì)循環(huán)熱效率提高循環(huán)熱效率的約束和限制：1)零件的強(qiáng)度和可靠性的限制

2)機(jī)械效率的限制3)燃燒方面的限制Ts4’5’4’’5’’abb’b’’412351、壓縮比及加熱量分別相同時(shí)比較壓縮比相同加熱量相同初態(tài)1相同

等容加熱循環(huán)熱效率最高，而等壓加熱循環(huán)的均最低。欲提高混合加熱循環(huán)的熱效率，應(yīng)增加等容加熱循環(huán)的等容部分。絕熱壓縮等容加熱等壓加熱2、加熱量及循環(huán)的最高壓力分別相同時(shí)比較Ts加熱量相同初態(tài)1相同循環(huán)的最高壓力相同abb’b’’2’’4’’5’’54123Pmax2’4’5’

對(duì)于高增壓柴油機(jī)，為了得到較高的熱效率，宜按等壓加熱循環(huán)工作。3、最高溫度、最高壓力分別相同時(shí)比較TsTmax和Pmax相同，則放熱量相同加熱量、壓縮比不同

當(dāng)氣缸內(nèi)最高壓力或者最高溫度受到限制時(shí)，適當(dāng)提高工質(zhì)的壓縮程度，增加等壓加熱部分，有利于提高循環(huán)熱效率Tsaczz1b1b對(duì)于等容循環(huán)，當(dāng)壓縮比不變時(shí)，增大壓力升高率能提高熱效率嗎？為什么？當(dāng)壓力升高比增加時(shí)，循環(huán)加熱量Q1增加，最高壓力和溫度相應(yīng)提高，導(dǎo)致Q2/Q1不變，所以熱效率不變?；仡?、a混合加熱循環(huán)，可將高速柴油機(jī)簡(jiǎn)化為混合加熱循環(huán)2、b等容加熱循環(huán)，可將汽油機(jī)簡(jiǎn)化為等容加熱循環(huán)3、c等壓加熱循環(huán)，可將低速柴油機(jī)機(jī)簡(jiǎn)化為等壓加熱循環(huán)卡諾循環(huán)可簡(jiǎn)化為哪四個(gè)個(gè)過(guò)程？壓力升高率預(yù)脹比壓縮比1.3內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)及其評(píng)價(jià)指標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際循環(huán)1、進(jìn)氣沖程圖a）2、壓縮沖程圖b）3、做功沖程圖c）（燃燒和膨脹過(guò)程）4、排氣沖程圖d）1、進(jìn)氣行程

進(jìn)氣過(guò)程開(kāi)始時(shí)，進(jìn)氣門(mén)打開(kāi)，排氣門(mén)關(guān)閉，活塞由上止點(diǎn)向下止點(diǎn)移動(dòng)。對(duì)于非增壓發(fā)動(dòng)機(jī)：

①由于進(jìn)氣系統(tǒng)的阻力，進(jìn)氣終了壓力

②因?yàn)闅饬魇艿絻?nèi)燃機(jī)高溫零件及殘余廢氣的加熱，進(jìn)氣終了的溫度1.3.1實(shí)際循環(huán)分析進(jìn)氣流動(dòng)損失

為進(jìn)氣系統(tǒng)的流動(dòng)阻力系數(shù)；為進(jìn)氣密度，為進(jìn)氣氣流的平均流速汽油機(jī)柴油機(jī)增壓柴油機(jī)2、壓縮行程

進(jìn)、排氣門(mén)均關(guān)閉，活塞由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)移動(dòng)。理論循環(huán)中壓縮過(guò)程是絕熱的，實(shí)際上，內(nèi)燃機(jī)的壓縮過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的多變過(guò)程（非純空氣的工質(zhì)與氣缸壁面進(jìn)行熱交換，并存在漏氣現(xiàn)象），常用平均多變系數(shù)表示。進(jìn)氣終了壓力溫度在柴油機(jī)中，其壓縮終了的壓力和溫度均比汽油機(jī)高許多。這是由于柴油機(jī)的ε比汽油機(jī)大的原因。汽油機(jī)

柴油機(jī)3、做功行程實(shí)際循環(huán)的做功行程包括燃燒過(guò)程和膨脹過(guò)程。燃燒過(guò)程的作用是：將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽构べ|(zhì)的壓力、溫度升高，放出的熱量越多，放熱時(shí)越靠近上止點(diǎn)，熱效率越高。柴油機(jī)因?yàn)閴嚎s比高，燃燒最高爆發(fā)壓力很高，但因相對(duì)于燃油的空氣量大，所以最高燃燒溫度反而比汽油機(jī)低。汽油機(jī)柴油機(jī)燃燒過(guò)程：進(jìn)排氣門(mén)均關(guān)閉，活塞在上止點(diǎn)附近。由于柴油機(jī)膨脹比大，轉(zhuǎn)化為有用功的熱量多，熱效率高，所以，膨脹終了的溫度和壓力均比汽油機(jī)小。

汽油機(jī)柴油機(jī)進(jìn)排氣門(mén)均關(guān)閉，高溫、高壓的工質(zhì)推動(dòng)活塞，由上止點(diǎn)向下止點(diǎn)移動(dòng)，膨脹做功，氣體的壓力、溫度迅速降低。

膨脹過(guò)程比壓縮過(guò)程更為復(fù)雜，除有熱交換和漏氣損失外，還有補(bǔ)燃現(xiàn)象。所以，膨脹過(guò)程也是一個(gè)多變過(guò)程。膨脹過(guò)程4、排氣過(guò)程

膨脹過(guò)程結(jié)束，排氣門(mén)打開(kāi)，活塞由下止點(diǎn)返回上止點(diǎn)移動(dòng)，將氣缸內(nèi)的廢氣排除。

由于排氣系統(tǒng)有阻力，排氣終了的壓力pr大于大氣壓力p0，阻力愈大，排氣終了的壓力愈大，殘留在氣缸中的廢氣就多。

柴油機(jī)ＴＶ比汽油機(jī)低，其工作過(guò)程進(jìn)行得好，轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ臒崃慷唷Ｆ蜋C(jī)柴油機(jī)判斷發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒程的好壞四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)換氣過(guò)程中汽油機(jī)與柴油機(jī)溫度的區(qū)別與比較？溫度原因進(jìn)氣汽油機(jī)高于柴油機(jī)汽油機(jī)排氣溫度高壓縮柴油機(jī)高于汽油機(jī)柴油機(jī)壓縮比大燃燒汽油機(jī)高于柴油機(jī)柴油機(jī)空氣量大膨脹汽油機(jī)高于柴油機(jī)柴油機(jī)熱功轉(zhuǎn)化多排氣汽油機(jī)高于柴油機(jī)柴油機(jī)熱效率高殘余廢氣系數(shù)

排氣終了后，由于在結(jié)構(gòu)上余隙容積的存在，氣缸內(nèi)的廢氣不能排凈而保留一部分。這一部分被保留在氣缸內(nèi)的廢氣稱(chēng)為殘余廢氣。判斷氣缸內(nèi)換氣過(guò)程進(jìn)行的完善程度式中，為殘余廢氣量為新鮮充量1.3.2內(nèi)燃機(jī)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)內(nèi)燃機(jī)性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)包括指示性指標(biāo)和有效性指標(biāo)指示性指標(biāo)：以活塞做功為基礎(chǔ)，評(píng)價(jià)氣缸內(nèi)熱工轉(zhuǎn)換的完善程度的指標(biāo)有效性指標(biāo)：以曲軸飛輪端對(duì)外輸出的有效功為基礎(chǔ)，從實(shí)用角度評(píng)價(jià)對(duì)外做功能力的指標(biāo)指示性指標(biāo)1.實(shí)際循環(huán)做功能力的評(píng)價(jià)指標(biāo)2.實(shí)際循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)

平均指示壓力是指單位氣缸容積一個(gè)循環(huán)所作的指示功(Pa)。式中，Wi

發(fā)動(dòng)機(jī)一個(gè)工作循環(huán)的指示功，J；

Vs

發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸工作容積，m3。

平均指示壓力可以設(shè)想為一個(gè)恒定的壓力作用于活塞頂上，使活塞移動(dòng)一個(gè)行程所作的功，即循環(huán)的指示功Wi

。

平均指示壓力是衡量發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際循環(huán)動(dòng)力性能的一個(gè)很重要的指標(biāo)。圖1–15指示功與平均指示壓力式中，A為示功圖面積

a、b分別為示功圖縱、橫坐標(biāo)的比例尺

D和S分別為氣缸直徑和活塞行程若Vs用L為單位，Wi用kJ為單位，則Pmi(MPa)指示性指標(biāo)1.實(shí)際循環(huán)做功能力的評(píng)價(jià)指標(biāo)指示功率Pi

：發(fā)動(dòng)機(jī)單位時(shí)間內(nèi)所作的指示功。若：一臺(tái)內(nèi)燃機(jī)的缸數(shù)i，每缸的工作容積Vs(L)，平均指示壓力為pmi(MPa)，轉(zhuǎn)速n(r/min)，沖程數(shù)。(kw)指示性指標(biāo)1.實(shí)際循環(huán)做功能力的評(píng)價(jià)指標(biāo)2.實(shí)際循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)式中，Q1

得到指示功Wi所消耗的熱量(J)指示熱效率ηit：發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際循環(huán)指示功與所消耗燃料熱量的比值。

對(duì)于一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，若測(cè)得其指示功率Pi(kW)、每小時(shí)燃油消耗量B(kg/h)，則：式中，3.6×l031kW·h的熱當(dāng)量，kJ/(kW·h)；

B每小時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的耗油量，kg/h；

Hu所用燃料的低熱值，kJ/kg。指示性指標(biāo)1.實(shí)際循環(huán)做功能力的評(píng)價(jià)指標(biāo)2.實(shí)際循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)指示燃油消耗率：指單位指示功的耗油量。通常以單位指示千瓦小時(shí)的耗油量來(lái)表示。[g／(kW·h)]：

表示實(shí)際循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)ηit和bi之間存在著以下關(guān)系：一般內(nèi)燃機(jī)的ηit和bi的統(tǒng)計(jì)范圍如下：

ηitbi／[g／(kW·h)-1]四沖程柴油機(jī)0.4～0.5170～205二沖程柴油機(jī)0.40～0.5218～177

四沖程汽油機(jī)0.3～0.4205～320二沖程汽油機(jī)0.2～0.3435～305

從統(tǒng)計(jì)范圍可以看出：柴油機(jī)的指示熱效率高于汽油機(jī)，四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的指示熱效率高于二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。1.4內(nèi)燃機(jī)有效性能指標(biāo)以曲軸輸出功為計(jì)算基礎(chǔ)的性能指標(biāo)，稱(chēng)為有效性能指標(biāo)，簡(jiǎn)稱(chēng)有效指標(biāo)。有效指標(biāo)被用來(lái)直接評(píng)定發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工作性能的優(yōu)劣(包括動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性)。1.4.1動(dòng)力性指標(biāo)1、有效功率Pe

有效功率：指示功率克服運(yùn)動(dòng)件的摩擦損失功率以及驅(qū)動(dòng)冷卻風(fēng)扇、機(jī)油泵等附件所消耗的功率損失后，經(jīng)曲軸對(duì)外輸出的有用功率。

動(dòng)力性指標(biāo)是評(píng)價(jià)內(nèi)燃機(jī)對(duì)外做功的能力。主要有：平均有效壓力、有效功率和升功率。其中，機(jī)械損失Pm包括：發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部摩擦損失；驅(qū)動(dòng)附件損耗和泵氣損失等。式中：Pi

指示功率

Pm

實(shí)際機(jī)械損失功率(kw)機(jī)械效率：發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率與指示功率之比。式中：Pmm

平均機(jī)械損失壓力

Pmi

平均指示壓力內(nèi)部動(dòng)力傳遞過(guò)程中動(dòng)力損失的大小發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工作時(shí)，通過(guò)試驗(yàn)手段直接測(cè)量曲軸輸出的有效轉(zhuǎn)矩Ttq和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，則有效功率Pe可按下式求得2、平均有效壓力Pme：發(fā)動(dòng)機(jī)單位氣缸工作容積所輸出的有效功。與平均指示壓力相似；平均有效壓力是衡量發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能的一個(gè)很重要的參數(shù)。沖程數(shù)；Vs(L)每缸的工作容積；i一臺(tái)內(nèi)燃機(jī)的缸數(shù)；n(r/min)轉(zhuǎn)速。汽油機(jī)柴油機(jī)增壓柴油機(jī)思考題：為什么汽油機(jī)的平均有效壓力比柴油機(jī)大？Ttq∝pme，對(duì)于結(jié)構(gòu)一定的發(fā)動(dòng)機(jī)，pme反映了發(fā)動(dòng)機(jī)單位氣缸工作容積輸出轉(zhuǎn)矩的大小。

單位氣缸工作容積所輸出的額定功率。式中，pme為標(biāo)定工況下的平均有效壓力，MPa；

n為標(biāo)定轉(zhuǎn)速，r／min。(kW／L)3、升功率PL：pL值越大，氣缸工作容積的利用效率越好，發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)化程度越高，輸出一定有效功率的發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸就越小。強(qiáng)化程度評(píng)價(jià)指標(biāo)

Cm增加，活塞的熱負(fù)荷機(jī)慣性動(dòng)力增加，磨損加劇，減小壽命?；钊骄俣劝l(fā)動(dòng)機(jī)的升功率與平均有效壓力和轉(zhuǎn)速的乘積成正比。發(fā)動(dòng)機(jī)的類(lèi)型發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n(r/min）活塞平均速度Cm(m/s)汽油機(jī)3600-800010-24柴油機(jī)2000-50009-18增壓柴油機(jī)1500-40008-1表1–16強(qiáng)化系數(shù)范圍

為了限制Cm，可以適當(dāng)減小活塞的行程S，以減小行程與缸徑比S/D。但是S/D過(guò)小，影響燃燒室結(jié)構(gòu)，使其高度降低，直接影響混合氣的行程和燃燒過(guò)程。1.4.2發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)

經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)是從發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)外做功的角度，衡量發(fā)動(dòng)機(jī)輸出一定的有用功所消耗的能源的代價(jià)。

衡量發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性能的重要指標(biāo)是有效熱效率和有效燃油消耗率。式中，B為每小時(shí)燃油消耗量，kg/h；

Hu為燃料的低熱值，kJ/kg。1、有效熱效率

實(shí)際循環(huán)的有效功與為得到此有效功所消耗的熱量的比值

可見(jiàn)，有效燃油消耗率與有效熱效率成反比。因此，盡可能減小實(shí)際循環(huán)及動(dòng)力傳遞過(guò)程中的損失，可以改善燃油經(jīng)濟(jì)性。2、有效燃油消耗率指單位有效功所消耗的燃油量，[g／(kW·h)]一般內(nèi)燃機(jī)在標(biāo)定工況下的be和ηet值大致在以下范圍：

be／[g(kW·h)-1]ηet低速柴油機(jī)190～2250.38～0.45中速柴油機(jī)195～2400.36～0.43高速柴油機(jī)215～2850.30～0.40(其中較低的be值屬排氣渦輪增壓的四沖程、二沖程柴油機(jī))四沖程汽油機(jī)274～4100.30～0.20二沖程汽油機(jī)410～5450.20～發(fā)動(dòng)機(jī)排放指標(biāo)排放指標(biāo)：在發(fā)動(dòng)機(jī)熱功轉(zhuǎn)換過(guò)程中，由于燃燒而造成的有害排放物向環(huán)境直接排出的允許排放量的限制指標(biāo)。尾氣排放：發(fā)動(dòng)機(jī)的有害排放物是指由發(fā)動(dòng)機(jī)表面對(duì)外輻射的噪聲，和由發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管向環(huán)境排出的有害物質(zhì)。汽油機(jī)：尾氣排放主要有CO,HC,NOx柴油機(jī)：尾氣排放除CO,HC,NOx外，還有碳煙。1.5.1機(jī)械效率1.5機(jī)械損失機(jī)械效率用于正確評(píng)價(jià)缸內(nèi)指示功對(duì)外傳遞過(guò)程中的內(nèi)部損失程度，以便尋求改善發(fā)動(dòng)機(jī)性能的有效途徑。式中，Pmm為假象的平均機(jī)械損失壓力。1.5.2內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械損失機(jī)械損失功率包括：①內(nèi)燃機(jī)內(nèi)部運(yùn)動(dòng)件的摩擦損失（包括活塞與活塞環(huán)的摩擦損失、曲軸軸頸和軸承的摩擦損失以及配氣機(jī)構(gòu)的摩擦損失，占62～75％）②驅(qū)動(dòng)附屬機(jī)構(gòu)的損失（包括冷卻風(fēng)扇、機(jī)油泵、噴油泵、空氣壓縮機(jī)以及發(fā)電機(jī)等，占10～20％）③換氣過(guò)程中的泵氣損失（包括進(jìn)排氣損失，占10～20％）1.5.3機(jī)械損失的測(cè)定1、倒拖法2、示功圖法3、滅缸法4、油耗線(xiàn)法實(shí)驗(yàn)方法：

發(fā)動(dòng)機(jī)在某一工況下穩(wěn)定運(yùn)行水溫油溫正常后，停油并將電力測(cè)功機(jī)轉(zhuǎn)換為電動(dòng)機(jī)倒拖到給定的轉(zhuǎn)速，并盡量保持水溫和油溫不變，測(cè)功機(jī)消耗的功用來(lái)克服機(jī)械損失，測(cè)得的功率就是倒拖功率，也是該工況下的機(jī)械損失功率。1.倒拖法特點(diǎn)：必須使用平衡式電力測(cè)功器。

適用：汽油機(jī)和柴油機(jī)倒拖法誤差分析：

由于缸內(nèi)壓力和溫度與實(shí)際工況不相符。在低壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)中誤差大約為5%，而在高壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)中，誤差可達(dá)15-20%。2.示功圖法運(yùn)用各種示功器錄取氣缸的示功圖，從中算出Pi值，從測(cè)功器和轉(zhuǎn)速計(jì)讀數(shù)中測(cè)出發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率Pe和轉(zhuǎn)速n，通過(guò)示功圖計(jì)算Pi值。示功圖法一般用于當(dāng)上止點(diǎn)位置能得到精確校正時(shí)才能取得較滿(mǎn)意的結(jié)果。試驗(yàn)結(jié)果的正確程度決定于示功圖測(cè)錄的正確程度：

a.最大的誤差來(lái)源于p—φ?qǐng)D或p—V圖上活塞上止點(diǎn)位置不易正確地確定；

b.各個(gè)氣缸的不均勻性。實(shí)驗(yàn)方法：①將內(nèi)燃機(jī)調(diào)整到給定工況穩(wěn)定工作，測(cè)定其有效功率；②然后停止向一個(gè)氣缸（例如第一缸）供油，并調(diào)整測(cè)功器的阻力矩，使內(nèi)燃機(jī)恢復(fù)到原來(lái)的轉(zhuǎn)速，再測(cè)定內(nèi)燃機(jī)的有效功率；③由于有一個(gè)氣缸不工作，第二次測(cè)得的有效功率比第一次測(cè)得的小，兩者之差即為停油氣缸的指示功率；④然后恢復(fù)第一缸的工作，同法，依次使各缸熄火，即可測(cè)得對(duì)應(yīng)的有效功率、……。3.滅缸法適用：多缸柴油機(jī)不適用：汽油機(jī)(偏差大)，廢氣渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)，單缸機(jī)各缸的指示功率為：

將上列各式相加得到整機(jī)指示功率為：因此，機(jī)械損失功率為

滅缸法誤差分析：

用滅缸法測(cè)量柴油機(jī)機(jī)械損失誤差控制在5%左右，但對(duì)汽油機(jī)由于滅一缸后進(jìn)氣條件變化明顯，所以誤差較大。4.油耗法B0為發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)的每小時(shí)燃油消耗量。一般內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械效率大致在以下范圍：

ηm非增壓柴油機(jī)0.78～0.85增壓柴油機(jī)0.80～0.92汽油機(jī)0.80～0.901.轉(zhuǎn)速n(或活塞平均速度Cm)1.5.4影響機(jī)械效率的因素

在保證內(nèi)燃機(jī)正常工作時(shí)有可靠潤(rùn)滑條件的前提下，盡量選用粘度較小的機(jī)油，以減少摩擦損失，改善起動(dòng)性能。

冷卻水溫度直接影響內(nèi)燃機(jī)的熱負(fù)荷，所以與機(jī)油粘度也密切相關(guān)，從而也影響到摩擦的大小。3.潤(rùn)滑油品質(zhì)和冷卻水溫度當(dāng)n不變，負(fù)荷↑,則Pmi↑,而Pmm基本不變。2.負(fù)荷1.6熱平衡熱平衡是指發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工作過(guò)程中所加入氣缸的燃料完全燃燒時(shí)所放出的熱量的具體分配情況。按照熱能表現(xiàn)為有效功和各種損失的數(shù)量分配來(lái)研究燃料中總熱量的利用情況。燃料的總熱量大體按以下幾部分，由試驗(yàn)確定：式中，qT為發(fā)動(dòng)機(jī)所消耗燃油的熱量

qE為轉(zhuǎn)化為有效功部分的熱量

qS為傳給冷卻介質(zhì)的熱量

qR為排出廢氣帶走的熱量

qB為燃