截图
简介
这是发动机趋势ppt，包括了发动机理论循环，四冲程发动机的实际循环，发动机的指示性能指标，发动机的有效性能指标，机械损失和机械效率，热平衡等内容，欢迎点击下载。
发动机趋势ppt是由红软PPT免费下载网推荐的一款课件PPT类型的PowerPoint.
第一章 发动机的性能 Engine Performance 主要内容 第一节 发动机理论循环 第二节 四冲程发动机的实际循环 第三节 发动机的指示性能指标 第四节 发动机的有效性能指标 第五节 机械损失和机械效率 第六节 热平衡 发动机性能指标 动力性能指标：功率、转矩、转速 经济性能指标：燃料消耗率、润滑油消耗率 运转性能指标：冷起动性能、噪声、排放性能 可靠性、耐久性、结构工艺性、使用维修性、生产实际条件、使用特点等。 阐述、分析三大指标的影响因素和规律 第一节 发动机理论循环 一、三种基本理论循环: 1、研究理论循环的目的: 1)确定循环热效率的理论极限，以判断实际发动机经济性和工作过程进行的完善程度以及改进潜力。 2)分析比较发动机不同热力循环方式的经济性和动力性。 3) 确定提高以理论循环热效率为代表的经济性和以平均压力为代表的动力性的基本途径。 1 假定工质为定比热容的理想气体（具有标准状态下的空气物理常数，工质的物理性质和化学性质不变）； 2 不计吸气和排气过程（工质的总质量保持不变），假设工质是在闭口系统中作封闭循环； 3 压缩、膨胀过程简化为绝热等熵过程； 4 把燃烧过程看作是外界对工质的加热过程，简化为等容加热过程或等压加热过程； 5 排气中的实际放热过程简化为等容放热过程； 6 忽略过程损失，把循环的每一过程都假定为可逆过程，即假设循环过程为可逆循环。 3、发动机的理论循环： 理论循环参数 压缩比： εc=Va/Vc=(Vs+Vc)/Vc=1+Vs/Vc 等容加热时的压力升高比： λp= pz′/pc 等压加热时的容积预膨胀比（初始膨胀比）： =Vz/Vz′ 工质的等熵指数/绝热指数（比热容比）：k=cp/cv 粗略对应关系 汽油机——等容加热 高增压和低速柴油机——等压加热 高速柴油机——混合加热 二、循环热效率： 2、三种基本理论循环的热效率公式 3、三种基本理论循环热效率的分析 1）混合加热循环热效率的分析 2）等容加热循环热效率的分析 2）实际等容加热循环热效率的分析 工程热力学内容 提高循环中工值平均吸热温度，降低平均放热温度，可提高循环热效率。 两种分析方法： 第一定律分析法——立足数量，以热效率为指标 第二定律分析法（?损失和?效率）——立足数量和质量，以?为指标 根据热力学第二定律，热能不能完全转变为机械能，其最大可能转换的部分叫做“热?”，即最大可利用的热能。热力系统的温度相对于环境温度愈高，则“热?”值愈大，可能达到的热效率就愈高。 循环参数对 影响的物理实质 发动机 k、 λp、 ρ0值不变，单纯改变εc时，在相同的初始状态下， εc高者压缩终了时的p、T值必然都高。压缩终了温度愈高，则相同加热量下所达到的温度也必然更高。所以高εc系统的“热?”高于低εc系统。 发动机εc和 k 值不变，而λp、 ρ0变化时：由于任何循环都可分割为若干具有相同加热量的微等容循环，越是后面的等容循环其压缩比εc越低，低于理论压缩比。所以， λp、 ρ0的影响，实质上还是压缩比不同的影响。“等容度”实质上反映了各微循环真实压缩比的平均值接近理论压缩比的程度。预胀比ρ0比压力升高比λp的影响大，就是因为真实压缩比变化更大的缘故。 发动机εc、λp、 ρ0 值不变，而k 变化时：因为气体常数Rg不变，所以k值愈大，则cv、cp愈小（ cv = Rg/（ k -1）， cp - cv = Rg），在相同加热量和初始状态不变时， 比热容小则工质温升愈高， 也就愈高。 ４、发动机实际工作条件对循环热效率提高 的约束和限制： 发动机的压缩比和压力升高比 三、循环平均压力： 1、循环平均压力 ： 2、三种基本理论循环平均压力公式 汽、柴油机实质上都是按混合加热循环运行的。 理论循环是发动机工作过程最本质的模型，影响理论循环热效率的主要参数和规律，同样是影响实际发动机动力、经济性能的关键环节。 根据理论循环，改善发动机动力、经济性能的基本原则是：提高燃烧加热后的能量质量，即在相同加热量和环境温度条件下，尽可能提高加热过程中工质的平均温度。 在现有循环模式下，主要的实施方向有三个：在允许和可能的条件下，提高发动机的压缩比；合理组织燃烧，提高循环加热的“等容度”，特别是减小循环的预膨胀比和合理选择燃烧始点相位；保证工质具有较高的绝热指数。 四、三种基本循环的比较： 3、不同机型负荷变化(不同加热量)时的对比 柴油机：由于喷雾压燃后边喷油边燃烧，当负荷下降时，喷油时间缩短，但初期相当于等容燃烧的部分变化不大。这相当于λp基本不变而 减小，则ηt提高。 结论 汽油机的热效率低于柴油机； 在高负荷、以及特别是低负荷时，这种差距进一步加大。 第二节 四冲程发动机的实际循环 一、发动机的实 际循环 1、进气过程 图a） 2、压缩过程 图b） 3、燃烧过程 图c） 4、膨胀过程 图c） 5、排气过程 图d） 进气过程 进气过程进行的好坏用实际进入汽缸的新鲜工质的数量评价。 由pV=mRT可以看出：汽缸容积一定时，提高进气终了压力、降低进气终了温度可增加进气量。进气量的增加意味着循环加热量的增加，在循环热效率一定时，可增加循环净功，从而提高发动机动力性。 压缩过程 发动机的实际压缩过程，是一个复杂的热力过程(吸热-绝热-放热)。总体来说，缸内气体的放热量大于其吸热量（图1-9）。 实际工作中，常测量压缩终了的压力。压缩终了的压力过低，说明汽缸密封不良，其主要原因一般是气门密封不良、活塞和汽缸磨损严重等。 燃烧过程 汽油机及燃气发动机的燃烧接近定容加热过程。 柴油机燃烧接近混合加热过程（同时存在定容加热和定压加热）。 燃烧过程放出的热量越多，放热时越靠近上止点，则热效率越高。 在实际燃烧过程中，不仅有散热损失、不完全燃烧损失，而且还存在非瞬时燃烧损失。 燃烧过程 膨胀过程 发动机的实际膨胀过程与压缩过程很相似，也是一个复杂的热力过程（吸热量大于放热量、吸热量等于放热量、吸热量小于放热量）。总体来说，缸内气体的吸热量大于放热量（图1-11）。 膨胀过程不仅有散热损失和漏气损失，还有补燃损失。 膨胀过程终了b点的压力和温度越低，说明气体膨胀和热量利用越充分。 排气过程 由于排出的废气具有一定的压力和较高的温度，故存在排气损失。 由于排气系统有阻力，使排气终了的压力略高于大气压力。 实际工作中，也常用排气温度作为检查发动机工作状态的技术指标，排气终了温度偏高，说明发动机工作不良，热功转换效率低。 二、发动机实际循环与理论循环的比较 简单理解 Simplification 由于上述各项损失的存在，使实际循环热效率低于理论循环（表1-9，从表中也可看到实际热效率低10%以上，柴油机的热效率高于汽油机）。 第三节 发动机的指示性能指标 发动机的指示性能指标是指以工质对活塞做功为计算基础的指标，简称指示指标。 一、 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p—V图中闭合曲线所占有的面积求得。 平均指示压力是指单位气缸容积一个循环所作的指示功(Pa) 。 二 、指示功率： 指示功率Pi ：发动机单位时间内所作的指示功。 指示性能指标之间的关系 三、指示热效率和指示燃油消耗率 指示热效率ηit ：发动机实际循环指示功与所消耗燃料热量的比值。 指示燃油消耗率[g／(kW·h)]：指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： 第四节 发动机的有效性能指标 以曲轴输出功为计算基础的性能指标，称为有效性能指标，简称有效指标。 有效指标被用来直接评定发动机实际工作性能的优劣。 一、发动机动力性指标 1、有效功和有效功率 有效功：发动机每循环曲轴输出的单缸功量 。 有效功率 2、有效转矩 发动机工作时由功率输出轴输出的转矩称为有效转矩Ttq ，可由测功器测得。 (N·m) 3、平均有效压力: (MPa) 平均有效压力反映了发动机单位气缸工作容积输出转矩的大小。 4、转速n和活塞平均速度 二、发动机经济性指标 衡量发动机经济性能的重要指标是有效热效率ηet和有效燃油消耗率 be。 有效热效率是实际循环的有效功与为得到此有效功所消耗的热量的比值，即 有效燃油消耗率[g／(kW·h)]是指单位有效功所消耗的燃油量，用be表示： 三、发动机强化指标 升功率：在标定工况下(指标定转速、标定功率)，发动机每升气缸工作容积所发出的有效功率。也即单位汽缸工作容积所输出的额定功率。 发动机的 PL & pme范围 ● 比质量：发动机质量与所给出的标定功率之比: 强化系数 排放性能:有害气体、颗粒（指发动机排出的除水以外任何液态和固态微粒）。 噪声：我国噪声标准中规定轿车噪声不得大于84dB 。 冷起动性能：指发动机在低温条件下起动的可靠性，它直接影响发动机的燃料经济性、使用寿命和驾驶员的劳动强度等。我国标准规定，不采用特殊的低温起动措施，汽油机在－10℃、柴油机在－5℃以下的气温条件下，接通起动机，15 s内发动机应能顺利起动。 (１)排出有害气体 目前有害气体排放主要是指氮氧化合物(ＮＯｘ)、各种碳氢化合物(ＨＣ)及一氧化碳(ＣＯ)这三种危害最大的气体排放量。 (2)排气颗粒 排气颗粒指排气中除水以外任何液态和固态微粒，目前除美国外，其他国家均只限制炭烟的排放量。 第五节 机械损失和机械效率 一、机械效率 平均机械损失压力pmm 发动机单位气缸工作容积一个循环所损失的功。 机械效率： 发动机的有效功率与指示功率之比。 活塞与活塞环的摩擦损失 45%~65% 整个活塞连杆曲轴机构摩擦损失 60%~70% 驱动气门机构功耗 2%~3% 驱动附件机构的功率消耗 10%~20% 5. 泵气损失 10%~20% 示功图法 倒拖法 油耗线法 灭缸法 1、示功图法--适用性广 运用各种示功器录取气缸的示功图，从中算出Pi值， 从测功器和转速计读数中测出发动机的有效功率Pe，从而可以算出Pm，ηm及pmm值。 2、倒拖法－只能在电力测功机上试验 3. 灭缸法（熄火法、断缸法） ——仅适用于多缸机 当发动机调整到以给定工况稳定运转后，先测出 整个发动机的有效功率。之后，在柴油机油门拉杆或 齿条位置、或汽油机节气门开度固定不动的情况下， 停止向某一汽缸供油或点火。调整测功机，使发动机 恢复到原来的转速，重新测定有效功率（其余五个汽 缸的有效功率），必然小于（一缸熄火），两者之差 即为灭掉缸的指示功率。逐次灭缸，则整台发动机的 指示功率为，各缸相加。 如果灭缸后其他各缸的工作情况和发动机机械损失没有变化，则被熄灭的气缸原来所发出的指示功率(Pi)x： 4. 油耗线法--仅适用于自然吸气柴油机和低增压柴油机（没有节气门的压燃式发动机） 5. 测量方法比较 Comparison 倒拖法只能用于配有电力测功器的情况，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。 对于非增压或排气涡轮增压柴油机( pb<0.15MPa)，只能用示功图法、油耗线法来测定机械损失。 对于排气涡轮中增压、高增压的柴油机(pb≥0.15MPa)， 除示功图外，尚无其他适用的方法。 对于4冲程发动机，除示功图法外，其他测量方法尚无法排除泵气功。 上述四种测量发动机机械损失的方法，均存在一定的误差，“发动机机械损失的测量仍旧像一门‘巧妙的艺术’ ”。虽然无法得到机械损失的绝对精确值，但是这些方法能够非常有效地监控各种机构和参试的变化对发动机性能的影响。 增压发动机在倒拖或灭缸时，增压器的工作状况会有很大变化，所以不能用此二方法测定其机械损失功率，油耗线法也只是在低增压机型中应用，且误差难于估算，目前除示功图法外，尚无良策。 影响机械效率的主要因素 转速（活塞平均速度） 所有机型的机械效率都随转速或活塞平均速度的上升而下降。 负荷 负荷越小，机械效率越低；增压机型比非增压的原型相比，机械效率更高；增压中冷机械效率更会大大提高。 润滑条件 从燃料化学能到输出功的能量转换，是由燃烧效率ηc、循环效率ηt和机械效率ηm三个环节所组成。其中循环效率是核心的环节，因为作为热力循环的热功转换是热能动力机械最本质的体现。在正常燃烧条件下，无论汽油机还是柴油机，化学能都接近于全部释放，即ηc接近100%。 第六节 热平衡 热平衡表示热量的分配情况。 按照热能表现为有效功和各种损失的数量分配来研究燃料中总热量的利用情况。 燃料的总热量大体按以下六部分，由试验确定： 发动机所耗燃油的热量=转化为有用功的热量+传递给冷却介质的热量+废气带走的热量+燃料不完全燃烧热损失+其他热量损失 作业题 1.简述发动机的实际工作循环过程。 2.画出四冲程发动机实际循环的示功图，它与理论示功图有什么不同?说明指示功的概念和意义。 a.发动机实际循环与理论循环比较，造成热效率下降的原因是哪些方面？ 3.根据理论循环，提高发动机实际工作循环热效率的基本原则是什么?主要实施方向有哪些? 4.什么是发动机的指示指标?主要有哪些? 5.什么是发动机的有效指标?主要有哪些?
展开
