第5章发动机实际循环与评价指标

1、汽车发动机原理汽车发动机原理第第5 5章章 发动机实际循环与评价指标发动机实际循环与评价指标 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile第二篇第二篇 动力输出与能量利用动力输出与能量利用 汽车发动机原理汽车发动机原理第第5 5章章 发动机实际循环与评价指标发动机实际循环与评价指标 Hubei A

2、utomotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile本本 篇篇 总总 纲纲 决定发动机动力输出大小的两个因素： 1）燃料能量的转换效率质的环节 2）单位时间内加入整机的能量总量燃料或可燃混合气储能总量量的环节汽车发动机原理汽车发动机原理第第5 5章章 发动机实际循环与评价指标发动机实际循环与评价指标 Hubei Aut

3、omotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile各各 章章 内内 容容 体体 系系 第5章“发动机实际循环与评价指标”： 分析发动机性能和指标的导论和纲领 第6章“发动机换气过程与循环充量”： 论述决定动力输出的循环充气（油）量 第7章“发动机废气涡轮增压”：是有效地利用废气能量、提高发动机循环充量进而提高功率有效的方

4、法 汽车发动机原理汽车发动机原理第第5 5章章 发动机实际循环与评价指标发动机实际循环与评价指标 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile第五章第五章 发动机实际循环与评价指标发动机实际循环与评价指标 5.1 四冲程发动机的实际循环四冲程发动机的实际循环 实实际际循循环环过过程程分分析析 汽车

5、发动机原理汽车发动机原理第第5 5章章 发动机实际循环与评价指标发动机实际循环与评价指标 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile1.1.进气过程进气过程进气过程中进气终点的压力和温度的范围进气过程中进气终点的压力和温度的范围: : MPa K汽油机汽油机 0.0800.092 340380

6、柴油机柴油机 0.0800.095 300340 汽车发动机原理汽车发动机原理第第5 5章章 发动机实际循环与评价指标发动机实际循环与评价指标 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile2.2.压缩过程压缩过程 的范围: MPa MPa K K汽油机汽油机 O.8O.82.0 6002.0 60

7、0750 750 柴油机柴油机 3.0 3.05.0 7505.0 7501000 1000 增压柴油机增压柴油机 5.0 5.08.0 9008.0 9001100 1100 图图5.25.2 压缩过程及多变压缩过程及多变压缩指数变化过程压缩指数变化过程copcoT汽车发动机原理汽车发动机原理第第5 5章章 发动机实际循环与评价指标发动机实际循环与评价指标 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automob

8、ile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile3.3.燃烧过程燃烧过程 图图5.5.3 3 发动机实际循环的燃烧过程发动机实际循环的燃烧过程 ( (a) a) 柴油机柴油机 ( (b)b)汽油机汽油机等容度的概念等容度的概念 汽车发动机原理汽车发动机原理第第5 5章章 发动机实际循环与评价指标发动机实际循环与评价指标 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.

9、of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile燃烧的最高爆发压力及最高温度的范围：燃烧的最高爆发压力及最高温度的范围： （MPaMPa） （K K）汽油机汽油机 3.0 3.08.0 22008.0 22002800 2800 柴油机柴油机 4.5 4.59.0 18009.0 180022002200 汽车发动机原理汽车发动机原理第第5 5章章 发动机实际循环与评价指标发动机实际循环与评价指标 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工

10、程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile4.4.膨胀过程膨胀过程 的范围：的范围： MPaMPa） K K 汽油机汽油机:0.3:0.30.6 12000.6 12001500 1500 柴油机柴油机:0.25:0.250.5 8000.5 80012001200 图图5.4 膨胀过程及多变指数变化过程膨胀过程及多变指数变化过程 expexT汽车发动机原理汽车发动机原理第第5 5章章 发动机实际循环与评价指标

11、发动机实际循环与评价指标 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile5.5.排气过程排气过程排气终了的压力排气终了的压力（MPaMPa）、温度温度（K K）范围：范围： MPa MPa K K汽油机汽油机 0.1050.1050.125 0.125 9009001100 1100 柴油机柴油机

12、0.1030.1030.108 0.108 700 700900 900 汽车发动机原理汽车发动机原理第第5 5章章 发动机实际循环与评价指标发动机实际循环与评价指标 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile实际循环与理论循环的比较实际循环与理论循环的比较 1.实际工质的影响 2.换气损失 3

13、.燃烧损失 4.传热损失 5.缸内流动损失 6.其他几项损失 汽车发动机原理汽车发动机原理第第5 5章章 发动机实际循环与评价指标发动机实际循环与评价指标 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile图图5.5 发动机实际循环与理论循环的比较发动机实际循环与理论循环的比较（a a） 柴油机柴油机

14、（b b） 汽油机汽油机汽车发动机原理汽车发动机原理第第5 5章章 发动机实际循环与评价指标发动机实际循环与评价指标 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile理论循环热效率理论循环热效率 指示热效率指示热效率汽油机汽油机 0.540.58 0.300.40柴油机柴油机 0.640.67 0.4

15、00.45tit汽车发动机原理汽车发动机原理第第5 5章章 发动机实际循环与评价指标发动机实际循环与评价指标 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile5.2 发动机的指示指标发动机的指示指标 发动机的示功图发动机的示功图 5.6 5.6 四冲程发动机的四冲程发动机的 与与 图图 汽车发动机原理

16、汽车发动机原理第第5 5章章 发动机实际循环与评价指标发动机实际循环与评价指标 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile发动机的指示性能指标发动机的指示性能指标 1.1.指示功和平均指示压力指示功和平均指示压力 ( (a) a) 四冲程非增压发动机四冲程非增压发动机 ( (b) b) 四冲程增

17、压发动机四冲程增压发动机 6ii10abFW 汽车发动机原理汽车发动机原理第第5 5章章 发动机实际循环与评价指标发动机实际循环与评价指标 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile平均指示压力平均指示压力 simiVWp指示功指示功 42mismiiSDpVpW汽车发动机原理汽车发动机原理第第

18、5 5章章 发动机实际循环与评价指标发动机实际循环与评价指标 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile2.2.指示功率指示功率 30smiiniVpP 3.3.指示热效率和指示燃油消耗率指示热效率和指示燃油消耗率 1iitQWui3it106 . 3BHP 的范围一般是的范围一般是柴油机柴油机

19、 0.43 0.430.500.50汽油机汽油机 0.25 0.250.400.40 it汽车发动机原理汽车发动机原理第第5 5章章 发动机实际循环与评价指标发动机实际循环与评价指标 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile 单位指示功的耗油量，称为指示燃油消耗率单位指示功的耗油量，称为指示燃

20、油消耗率 3ii10PBbiu6it106 . 3bH 值得大致范围是值得大致范围是柴油机柴油机 170 170200 200 g/(kWg/(kWh)h)汽油机汽油机 230 230340 340 g/(kWg/(kWh)h) ib汽车发动机原理汽车发动机原理第第5 5章章 发动机实际循环与评价指标发动机实际循环与评价指标 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive In

21、dustries Institute Dep. of Automobile5.3 发动机的有效指标发动机的有效指标 动力性指标动力性指标 1.1.有效功和有效功率有效功和有效功率 mieWWWmiePPP2.2.有效扭矩有效扭矩 发动机工作时，由功率输出轴输出的扭矩称为有效扭矩发动机工作时，由功率输出轴输出的扭矩称为有效扭矩 tqT955010602tq3tqenTnTP汽车发动机原理汽车发动机原理第第5 5章章 发动机实际循环与评价指标发动机实际循环与评价指标 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBei

22、HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile3.3.平均有效压力平均有效压力 30smeeniVpP inVppseme30iVTpstqme9550304.4.转速和活塞平均速度转速和活塞平均速度 30SnCmDS/的讨论的讨论 汽车发动机原理汽车发动机原理第第5 5章章 发动机实际循环与评价指标发动机实际循环与评价指标 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车

23、工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile 经济性指标经济性指标 1.1.有效热效率有效热效率 1eetQWue6et106 . 3BHP2.2.有效燃油消耗率有效燃油消耗率 3ee10PBbuet6e106 . 3Hb汽车发动机原理汽车发动机原理第第5 5章章 发动机实际循环与评价指标发动机实际循环与评价指标 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院

24、汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile 强化指标强化指标 1.1.升功率升功率 3030messmeseLnpiVinVpiVPP2.2.比质量比质量 eePmm 3.3.强化系数强化系数 mepmC汽车发动机原理汽车发动机原理第第5 5章章 发动机实际循环与评价指标发动机实际循环与评价指标 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学

25、院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile5.4 机械损失与机械效率机械损失与机械效率 机械效率机械效率 inVPpsmmm30平均机械损失压力平均机械损失压力 机械效率机械效率 iemPPmimmimmimem11ppPPpp汽车发动机原理汽车发动机原理第第5 5章章 发动机实际循环与评价指标发动机实际循环与评价指标 Hubei Automotive Industry Ins

26、titute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile指示热效率、有效热效率指示热效率、有效热效率 、机械效率机械效率的关系的关系mit1mi1eet/QWQW有效燃油消耗率和指示效率与机械效率的关系有效燃油消耗率和指示效率与机械效率的关系 ue6mit106 . 3Hbmitu6e106 .3Hb汽车发动机原理汽车发动机原理第第5 5章章 发动机实际循环与评价指

27、标发动机实际循环与评价指标 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile 机械损失的测定 1.1.示功图法示功图法 2.2.倒拖法倒拖法 图图5.95.9 发动机被倒拖时发动机被倒拖时膨胀线和压缩线不重合膨胀线和压缩线不重合 作用在活塞上的气体压力在膨作用在活塞上的气体压力在膨胀行程中大幅度下降，

28、使活塞连胀行程中大幅度下降，使活塞连杆曲轴的摩擦损失有所减少杆曲轴的摩擦损失有所减少含有不应该有的泵气损失含有不应该有的泵气损失 发动机被倒拖时发动机被倒拖时膨胀线和压缩膨胀线和压缩线不重合出现负功线不重合出现负功 汽车发动机原理汽车发动机原理第第5 5章章 发动机实际循环与评价指标发动机实际循环与评价指标 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries

29、Institute Dep. of Automobile3.3.灭缸法灭缸法 e1e11 iPPPe2e22iPPP)(1ekekiikPPP灭第一缸灭第一缸 灭第二缸灭第二缸 )() 1(e2e1emPPPiP汽车发动机原理汽车发动机原理第第5 5章章 发动机实际循环与评价指标发动机实际循环与评价指标 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries In

30、stitute Dep. of Automobile4.4.油耗线法油耗线法 由指示效率的定义可导出由指示效率的定义可导出 )(106 . 3106 . 3me3i3ituPPPBH当发动机空转当发动机空转( (无负荷无负荷) )，若，若 不随负荷增减而变化时，应有不随负荷增减而变化时，应有 itm3itu0106 .3PHB两式相除，得两式相除，得 mmmmmemme0pppPPPBB汽车发动机原理汽车发动机原理第第5 5章章 发动机实际循环与评价指标发动机实际循环与评价指标 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车

31、工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile测定方法测定方法 负荷特性曲线负荷特性曲线保证发动机转速不变，逐渐改变发动机保证发动机转速不变，逐渐改变发动机节气门（或供油齿条）的位置，测出每小时耗油量随负荷节气门（或供油齿条）的位置，测出每小时耗油量随负荷变化的关系，绘制成曲线变化的关系，绘制成曲线 汽车发动机原理汽车发动机原理第第5 5章章 发动机实际循环与评价指标发动机实际循环与评价指标 Hubei Auto

32、motive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile根据以上的分析，得到图中根据以上的分析，得到图中A A、B B两工况的关系式为两工况的关系式为 )(106 . 3106 . 3me3i3ituAPPPHBm3ituB106 . 3PHBmmmmmemmeBApppPPPBBABmmmemmmmmemem11BBppppp

33、p当测得其值后，其机械效率可近似地用下式估算当测得其值后，其机械效率可近似地用下式估算 汽车发动机原理汽车发动机原理第第5 5章章 发动机实际循环与评价指标发动机实际循环与评价指标 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile 倒拖法只能用于配有电力测功器的情况，因而不倒拖法只能用于配有电力测功器

34、的情况，因而不适用于大功率发动机，而较适用于测定压缩比不适用于大功率发动机，而较适用于测定压缩比不高的汽油机的机械损失。高的汽油机的机械损失。 对于废气涡轮增压柴油机（对于废气涡轮增压柴油机（0.150.15MPaMPa），），由于倒由于倒拖法和灭缸法破坏了增压系统的正常工作，因而拖法和灭缸法破坏了增压系统的正常工作，因而只能用示功图法、油耗线法来测定机械损失。只能用示功图法、油耗线法来测定机械损失。 对于废气涡轮中增压、高增压的柴油机对于废气涡轮中增压、高增压的柴油机（0.150.15MPaMPa），），除示功图外，尚无其他适用的方除示功图外，尚无其他适用的方法可取代法可取代 机械损失的测定

35、方法小结 汽车发动机原理汽车发动机原理第第5 5章章 发动机实际循环与评价指标发动机实际循环与评价指标 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile影响影响机械效率的主要因素机械效率的主要因素 1.1.气缸内的最高燃烧压力气缸内的最高燃烧压力 2.2.发动机转速或活塞平均速度发动机转速或活塞平均速

36、度 3.3.发动机负荷发动机负荷 4.4.润滑油品质和冷却水温度润滑油品质和冷却水温度 5.5.发动机的技术状况发动机的技术状况 汽车发动机原理汽车发动机原理第第5 5章章 发动机实际循环与评价指标发动机实际循环与评价指标 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile发动机的热平衡发动机的热平衡 1.1.发动机所耗燃油的热量发动机所耗燃油的热量 BHQT2.2.转化为有效功的热量转化为有效功的热量 e3106 . 3PQE3.3.传递给冷却介质的热量传递给冷却介质的热量 )(12ttcGQSS