發(fā)動機(jī)動力經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)

技術(shù)培訓(xùn)內(nèi)容

〔一〕

緒論第一章動力經(jīng)濟(jì)性能目的與影響要素第二章燃料與工質(zhì)第三章循環(huán)分析與能量平衡第四章?lián)Q氣過程與循環(huán)充量第五章熄滅的根底知識第六章汽油機(jī)熄滅過程及混合氣的構(gòu)成第七章柴油機(jī)熄滅過程及混合氣的構(gòu)成第八章熄滅與有害物的生成與排放緒論一、發(fā)動機(jī)的分類1、按所用燃料分汽油機(jī)、柴油機(jī)、天然氣〔CNG、LNG〕、液化石油氣〔LPG〕、酒精〔甲醇、乙醇〕、氫等2、按缸內(nèi)著火方式分壓燃式〔柴〕、點燃式〔汽〕3、按沖程數(shù)分四沖程、二沖程4、按活塞運(yùn)動方式分往復(fù)活塞式、旋轉(zhuǎn)活塞式

5、按氣缸冷卻方式分液體冷卻〔水冷〕、空氣冷卻〔風(fēng)冷〕6、按氣缸數(shù)目分單缸、多缸〔2、3、4、5、6、8〕7、按轉(zhuǎn)速分低速〔n＜300rpm〕、中速〔300rpm＜n＜1000rpm〕、高速〔1000rpm＜n〕8、按增壓程度分增壓比πb：空氣經(jīng)過一個公用的壓氣機(jī)〔增壓器〕緊縮后的壓力Pk與緊縮前的壓力P0之比。非增壓〔自然吸氣式〕、低增壓〔πb＜1.8〕、中增壓〔1.8＜πb＜2.5〕、高增壓〔2.5＜πb＜3.6〕、超高增壓〔3.6＜πb〕

9、按氣缸陳列方式分立式、臥式、直列式、V型、W型對置氣缸或?qū)χ没钊紿型、王字型、X型、星型10、按混合氣構(gòu)成方式分進(jìn)氣管或進(jìn)氣道放射〔0.2~0.35MPa〕、缸內(nèi)直接放射〔3.0~12MPa〕、分層充量、化油器式11、按熄滅室設(shè)計分開式熄滅室〔浴盆形、楔形、半球形、碗形、ω形分隔式熄滅室〔渦流室、預(yù)燃室〕

12、按進(jìn)、排氣門凸輪軸設(shè)計和布置分二氣門、三氣門、四氣門〔多氣門〕頂置〔上置〕或側(cè)置〔下置〕氣門頂置或側(cè)置凸輪軸13、按用途分農(nóng)用、船用、汽車用、工程機(jī)械用、遷延機(jī)用、發(fā)電用、內(nèi)燃機(jī)車用

三、發(fā)動機(jī)總體構(gòu)造1、汽油機(jī)兩大機(jī)構(gòu)：曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)五大系：燃料供應(yīng)系、點火系、冷卻系、光滑系、起動系2、柴油機(jī)兩大機(jī)構(gòu)：曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)四大系：燃料供應(yīng)系、冷卻系、光滑系、起動系緒論end第一章動力經(jīng)濟(jì)性能目的與影響要素性能：動力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠耐久性、排放、振動、噪聲、運(yùn)用維修性、加工工藝性等以性能為研討對象，深化到任務(wù)過程的各個階段，分析影響這些性能的各種要素，從中找出提高性能的普通規(guī)律本章主要內(nèi)容工質(zhì)對活塞所作功及示功圖動力經(jīng)濟(jì)性目的影響動力經(jīng)濟(jì)性目的的環(huán)節(jié)與要素p-圖示功圖〔四沖程〕p-V圖EIIETDCTDCTDCBDCBDCw/ocombustion0180360540720°CAppzp0IVCEVOEVCIVOTDC上止點BDC下止點ppzp0VsVcVpAds示功圖(IndicatorDiagram)：發(fā)動機(jī)氣缸內(nèi)工質(zhì)壓力p隨氣缸容積V〔或曲軸轉(zhuǎn)角〕的變化曲線。TDC-TopDeadCenter;BDC-BottomDeadCenterIVO-IntakeValveOpen;IVC-IntakeValveCloseEVO-ExhaustValveOpen;EVC-ExhaustValveClose示功圖壓力圖/展開示功圖

工質(zhì)對活塞所作功及示功圖p-?圖示功圖〔四沖程〕p-V圖ITDC 0BDC 180 TDC360BDC540 E ppzp0EEVO IVCIVO EVCp pzp0VsVcVpAdsTDC-TopDeadCenterBDC-BottomDeadCenterIVO-IntakeValveOpenIVC-IntakeValveCloseEVO-ExhaustValveOpenEVC-ExhaustValveCloseTDC(上止點)BDC(下止點) 示功圖 IndicatorDiagram壓力圖/展開示功圖 TDC ?720°CA I 要求會識圖 和畫圖！w/ocombustionBDCTDCEPOIPOEPCIPCppzp0VcVsVBDCBDCTDCTDCBDCppzp00180360540720°CA

IPO-IntakePortOpenIPC-IntakePortCloseEPO-ExhaustPortOpenEPC-ExhaustPortClose示功圖〔二沖程汽油機(jī)〕示功圖測取安裝電荷放大器 角標(biāo)器壓電傳感器WpdV=ò功正負(fù)確定原那么：◎壓力方向與活塞運(yùn)動方向一致，工質(zhì)對活塞作正功?！驂毫Ψ较蚺c活塞運(yùn)動方向相反，工質(zhì)對活塞作負(fù)功。IVCEVOEVCIVOTDC上止點BDC下止點ppzp0VsVcV示功圖(IndicatorDiagram)四沖程pAds工質(zhì)對活塞所作功循環(huán)功：動力過程功：緊縮與熄滅膨脹過程所作功之代數(shù)和。泵氣過程功：進(jìn)氣與排氣過程所作功之代數(shù)和?？傊甘竟Γ絼恿^程功＋實際泵氣功(不思索泵氣損失)凈指示功＝動力過程功＋泵氣過程功(思索泵氣損失)CompressionW<0PowerW>0IntakeW>0ExhaustW<01.動力性能目的功率(Power),轉(zhuǎn)矩(Torque),轉(zhuǎn)速(Revolution/Speed),平均有效壓力(BMEP)2.經(jīng)濟(jì)性能目的燃油耗費率(Fuelconsumption),機(jī)油耗費率(Lubricantconsumption)3.環(huán)保性能目的碳?xì)?HC),一氧化碳(CO),氮氧化物(NOx),顆粒物(PM),二氧化碳(CO2)噪聲振動(NVH)4.運(yùn)用性能目的可靠性或耐久性(Robust,reliability),維修方便(I/Mconvenience),冷起動(Coldstart),發(fā)動機(jī)性能目的動力經(jīng)濟(jì)性目的指示目的與有效目的1〕以工質(zhì)對活塞作功為計算基準(zhǔn)的目的稱為指示目的◎基于示功圖算出，直接反映熄滅和熱力循環(huán)組織的好壞◎用于實際分析和科研2〕以曲軸輸出功為計算基準(zhǔn)的目的稱為有效目的◎由實驗測出，直接反映產(chǎn)品最終性能◎用于產(chǎn)品開發(fā)、消費和運(yùn)用當(dāng)中只需與作功有關(guān)的目的，才有“有效〞與“指示〞之分。其他，如轉(zhuǎn)速、每小時耗油量等，那么無此區(qū)別。平均指示壓力〔IMEP〕IndicatedMeanEffectivePressure動力性能目的pWVmiis=[]p.VpdVWp1bar10Nm10Nmm0,1kJdmmisimi52533o====ò定義：單位氣缸任務(wù)容積所作的循環(huán)指示功。循環(huán)指示功可以以為是一個假想不變的壓力pmi作用在活塞上，使活塞挪動一個沖程所作的功。平均指示壓力反映發(fā)動機(jī)作功才干的大小〔單位體積作功量大小J/m3〕和強(qiáng)化程度。留意：這里的壓力現(xiàn)實上就是物理上所說的壓強(qiáng)，N/m2不同發(fā)動機(jī)平均有效壓力pme范圍摩托車發(fā)動機(jī)〔四沖程〕賽車發(fā)動機(jī)〔自然吸氣〕賽車發(fā)動機(jī)〔渦輪增壓〕轎車汽油機(jī)〔自然吸氣〕轎車汽油機(jī)〔渦輪增壓〕轎車柴油機(jī)〔渦輪增壓〕卡車柴油機(jī)〔渦輪增壓〕大型柴油機(jī)中型高速柴油機(jī)十字頭二沖程柴油機(jī)pme[bar]1216.656914.114201221.21123.51529.415251518.2轉(zhuǎn)矩：轉(zhuǎn)矩〔Torque〕角速度〔Angularvelocity〕E.g.單缸四沖程發(fā)動機(jī)

動力性目的之間的關(guān)系平均有效壓力：功率：對于某一發(fā)動機(jī)，轉(zhuǎn)矩和平均有效壓力都反映負(fù)荷〔率〕的大小有效效率：BSFCEffectiveefficiencyFuelmassflow燃油流量(kg/s)Lowheatvalue低熱值(kJ/kg)Indicatedefficiency經(jīng)濟(jì)性目的有效油耗：指示效率：指示油耗：ISFCE.g.求油耗：比功率PL—單位發(fā)動機(jī)排量發(fā)出的功率〔評價氣缸容積利用程度和緊湊性〕PL=Pe/Vs〔kW/L)比質(zhì)量me—單位有效功率所占發(fā)動機(jī)質(zhì)量〔評價輕量化和緊湊性〕me=m/Pe〔kg/kW〕比容積Ve—單位有效功率所占發(fā)動機(jī)的體積〔評價緊湊性〕Ve=V/Pe〔m3/kW〕強(qiáng)化系數(shù)pmevm—其值愈大，發(fā)動機(jī)的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷愈高。

功率密度評價目的〔升功率〕升功率PL、比質(zhì)量me和強(qiáng)化系數(shù)pmeCm的大致范圍PL（kW／L）

me（kg／kW）

pmeCm

（MPa·m／s）汽油機(jī)

30-701.1-4.08-17汽車柴油機(jī)

18-302.5-9.06-11發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速與活塞平均速度主要影響：慣性力引起的機(jī)械應(yīng)力摩擦〔磨損〕熱負(fù)荷充氣效率噪聲活塞平均速度：〔發(fā)動機(jī)強(qiáng)化目的之一〕留意：發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速與活塞速度不完全是一個概念！平均活塞速度越高，也闡明發(fā)動機(jī)強(qiáng)化度越高單位：最大平均活塞速度vm2221.7279.519.812.314.78.113.17.8[m/s]7.0125.39.55.7摩托車發(fā)動機(jī)〔四沖程〕賽車發(fā)動機(jī)〔自然吸氣〕賽車發(fā)動機(jī)〔渦輪增壓〕轎車汽油機(jī)〔自然吸氣〕轎車柴油機(jī)卡車柴油機(jī)〔渦輪增壓〕大型柴油機(jī)中速柴油機(jī)十字頭二沖程柴油機(jī)動力經(jīng)濟(jì)性目的end決議動力輸出的三大環(huán)節(jié)設(shè)單位時間內(nèi)參與整機(jī)的燃料總量為B(kg/s)，燃料的低熱值為Hu(kJ/kg)，燃料能量轉(zhuǎn)換的總效率為ηet，那么有效功率Pe可表示為：

設(shè)單位時間進(jìn)入發(fā)動機(jī)的混合氣總量為Gm(kg/s)，混合氣的低熱值為Hum(kJ/kg)，那么有效功率Pe也可表示為：提高功率的三大環(huán)節(jié)：可燃混合氣或燃料的能量密度混合氣熱值Hum或燃料熱值Hu單位時間實踐吸入內(nèi)燃機(jī)的可燃混合氣總量Gm或燃料總量B可燃混合氣能量或燃料能量轉(zhuǎn)換為有效輸出功的多少任務(wù)過程各環(huán)節(jié)效率或總效率et與燃料熱值和混合氣濃度直接相關(guān)“質(zhì)〞的環(huán)節(jié)“量〞的環(huán)節(jié)影響動力經(jīng)濟(jì)性目的的環(huán)節(jié)和要素油/氣混合比〔濃度〕是影響發(fā)動機(jī)性能的重要參數(shù)：1〕過量空氣系數(shù)a〔Excessairratio/Relativeair-fuelratio〕設(shè)單位質(zhì)量燃料完全熄滅所需實際空氣量為l0，而實踐供應(yīng)的空氣量為l，那么a定義為：a>1,稀混合氣;a<1,濃混合氣;a=1化學(xué)計量比〔Stoichiometricratio〕，過去稱實際空燃比。可燃混合氣濃度與熱值燃空當(dāng)量比(equivalentratio)＝1/a，歐美國家常用2〕空燃比〔Air/Fuelratio〕3〕燃空比〔Fuel/Airratio〕4〕可燃混合氣熱值Hum〔Mixturelowheatvalue〕定義：單位質(zhì)量或單位體積可燃混合氣發(fā)出的熱量〔kJ/kg或kJ/m3〕。Hu表示燃料的能量密度，越高越便于攜帶；Hum代表混合氣的能量密度，越高那么一樣任務(wù)容積時發(fā)出功率越高〔pme也越高〕。或可燃混合氣濃度與熱值能量轉(zhuǎn)換效率〔1〕熄滅效率〔2〕循環(huán)熱效率〔3〕機(jī)械效率有效效率每缸每循環(huán)熄滅時發(fā)出的熱量(kJ)單缸循環(huán)油量(kg)指示效率正常熄滅：汽油機(jī)c=95%~98%柴油機(jī)c=98%~99%Co