第二章发动机的主要性能
合集下载
第二章发动机的基本知识
课程内容
汽车发动机构造与检修
一、发动机的分类与基本构造
发动机的定义：
发动机是将某一种形式的能量转变成机械能的机器。
现代汽车大多使用往复活塞式内燃机。它将燃料在 发动机气缸内部进行燃烧，把产生的热能转变成机械能。
发动机的分类 ：
1）、按燃料的使用不同分
汽油机
柴油机
---------------------------------------------------------------------宁波大红鹰学院机电分院
课程内容
单列式
Ｖ型
对置式
---------------------------------------------------------------------宁波大红鹰学院机电分院
课程内容
汽车发动机构造与检修
发动机的基本构造
两大机构：
• 曲柄连杆机构 • 配气机构
五大系统：
• • • • • 燃料供给系统 点火系统 润滑系统 冷却系统 起动系统
课程内容
汽车发动机构造与检修
作功行程
• 作功行程包括燃烧过程和膨胀过程，在这一行程中，进气 门和排气门仍然保持关闭。当活塞位于压缩行程接近上止 点(即点火提前角)位置时，火花塞产生电火花点燃可燃混 合气，可燃混合气燃烧后放出大量的热使气缸内气体温度 和压力急剧升高，最高压力可达3～5MPa，最高温度可达 2200～2800K，高温高压气体膨胀，推动活塞从上止点向 下止点运动，通过连杆使曲轴旋转并输出机械功，除了用 于维持发动机本身继续运转外，其余用于对外作功。随着 活塞向下运动，气缸内容积增加，气体压力和温度降低， 当活塞运动到下止点时，作功行程结束，气体压力降低到 0.3～0.5MPa，气体温度降低到1300～1600K。
第2章 内燃机的工作指标
平均指示压力是从实际循环的角度评价发动机气缸工作容 积利用率高低的一个参数。平均指示压力是衡量发动机实 际循环动力性能的一个很重要的指标。
在标定工况下取值范围：
柴油机：
四冲程非增压 0.6～0.95MPa
四冲程增压 0.85～2.6MPa
二冲程
0.35～1.3MPa
汽油机：
四冲程摩托车用 0.9～1.43 MPa 四冲程小客车用 0.65～1.25MPa 四冲程载货车用 0.6～0.85 MPa 二冲程小型风冷 0.4～0.85 Mpa
工质（气体）推动活塞做功定为作正功 “＋” 活塞推动工质（气体）做功定为作负功 “－”
进气过程 正功 “＋” 压缩过程 负功 “－”
膨胀过程 正功 “＋” 排气过程 负功 “－”
11
指示功
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
12
指示功
非增压
增压
四冲程非增压发动机
指示功面积 Fi Fi F1 F2
者致力以求的奋斗目标，因而PL是评定一台发动机整机动力性能和 强化程度的重要指标之一。
29
目前内燃机的pme和PL值一般在下列范围内：
pme/MPa
➢ 农用柴油机 ➢ 汽车用柴油机 ➢ 强化高速柴油机 ➢ 固定船用户速柴油机 ➢ 四冲程摩托车用汽油机 ➢ 四冲程小客车用汽油机 ➢ 四冲程载货汽车用汽油机 ➢ 四冲程小型风冷汽油机
Fi 示功图面积，可以用求积仪或计算方法求得
a:纵坐标比例：Pa/cm N / m2 / cm b:横坐标比例：cm3 / cm 1m3 106cm3
15
2.平均指示压力 pmi
指示功反映了发动机气缸在一个工作循环中所获得的有用功的数量， 它除了和循环中热功转换的有效程度有关外，还和气缸容积的大小有关。 为了能更清楚地对不同工作容积发动机工作循环的热功转换有效程度作比 较，引出了平均指示压力的概念。
汽车发动机机械系统检修课程授课教案
汽车发动机机械系统检修课程授课教案.doc 第一章：汽车发动机概述1.1 发动机的分类及工作原理1.2 发动机的组成及作用1.3 发动机的主要性能参数1.4 发动机的发展趋势第二章：发动机机体组检修2.1 发动机机体的结构与功能2.2 发动机机体的检修方法及注意事项2.3 发动机气缸体的检修2.4 发动机气缸盖的检修第三章：曲柄连杆机构检修3.1 曲柄连杆机构的结构与功能3.2 曲柄连杆机构的检修方法及注意事项3.3 活塞的检修3.4 曲轴的检修3.5 连杆的检修第四章：配气机构检修4.1 配气机构的结构与功能4.2 配气机构的检修方法及注意事项4.3 气门的检修4.4 凸轮轴的检修第五章：燃油供给系统检修5.1 燃油供给系统的结构与功能5.2 燃油供给系统的检修方法及注意事项5.3 燃油泵的检修5.4 燃油喷射器的检修5.5 燃油滤清器的检修第六章：点火系统检修6.1 点火系统的结构与功能6.2 点火系统的检修方法及注意事项6.3 点火线圈的检修6.4 火花塞的检修6.5 点火模块的检修第七章：冷却系统检修7.1 冷却系统的结构与功能7.2 冷却系统的检修方法及注意事项7.3 冷却液的检修7.4 冷却泵的检修7.5 散热器的检修第八章：润滑系统检修8.1 润滑系统的结构与功能8.2 润滑系统的检修方法及注意事项8.4 油压开关的检修8.5 油底壳的检修第九章：排放控制系统检修9.1 排放控制系统的结构与功能9.2 排放控制系统的检修方法及注意事项9.3 氧传感器的检修9.4 催化转化器的检修9.5 排放控制系统其他部件的检修第十章：发动机综合故障诊断与排除10.1 发动机常见故障现象及原因10.2 故障诊断方法及步骤10.3 故障排除技巧10.4 案例分析10.5 发动机维护与保养注意事项重点和难点解析一、发动机的分类及工作原理难点解析：需要掌握不同类型发动机的工作原理和各自的特点，以便理解其在汽车中的应用和重要性。
(完整版)汽车发动机原理课后习题答案
第二章发动机的性能指标1.研究理论循环的目的是什么？理论循环与实际循环相比，主要作了哪些简化？答:目的：1.用简单的公式来阐明内燃机工作过程中各基本热力参数间的关系，明确提高以理论循环热效率为代表的经济性和以平均有效压力为代表的动力性的基本途径2.确定循环热效率的理论极限，以判断实际内燃机经济性和工作过程进行的完善程度以及改进潜力3.有利于分析比较发动机不同循环方式的经济性和动力性简化：1.以空气为工质，并视为理想气体，在整个循环中工质的比热容等物理参数为常数，均不随压力、温度等状态参数而变化2.将燃烧过程简化为由外界无数个高温热源向工质进行的等容、等压或混合加热过程，将排气过程即工质的放热视为等容放热过程3.把压缩和膨胀过程简化成理想的绝热等熵过程，忽略工质与外界的热交换及其泄露等的影响4.换气过程简化为在上、下止点瞬间开和关，无节流损失，缸内压力不变的流入流出过程。
2.简述发动机的实际工作循环过程。
四冲程发动机的实际循环由进气、压缩、燃烧、膨胀、排气组成3.排气终了温度偏高的原因可能是什么？有流动阻力，排气压力>大气压力，克服阻力做功，阻力增大排气压力增大,废气温度升高。
负荷增大Tr增大；n升高Tr增大，∈+，膨胀比增大，Tr减小。
4.发动机的实际循环与理论循环相比存在哪些损失？试述各种损失形成的原因。
答：1.传热损失，实际循环中缸套内壁面、活塞顶面、气缸盖底面以及活塞环、气门、喷油器等与缸内工质直接接触的表面始终与工质发生着热交换2.换气损失，实际循环中，排气门在膨胀行程接近下止点前提前开启造成自由排气损失、强制排气的活塞推出功损失和自然吸气行程的吸气功损失3.燃烧损失，实际循环中着火燃烧总要持续一段时间，不存在理想等容燃烧，造成时间损失，同时由于供油不及时、混合气准备不充分、燃烧后期氧不足造成后燃损失以及不完全燃烧损失4.涡流和节流损失实际循环中活塞的高速运动使工质在气缸产生涡流造成压力损失。
第2章发动机实际循环与评价指标
第二章发动机工作循环与评价指标
一、四冲程发动机理想循环
四冲程发动机的工作过程由进气、压缩、燃烧膨 胀、排气四个过程组成。理想循环的基本假设： （1）缸内热力系统为闭口系统； （2）加热过程为定容或定压加热，放热简化为定容 放热过程； （3）压缩和膨胀过程近似为绝热过程； （4）工质为理想气体； （5）气缸内无摩擦损失，简化为可逆过程；
3.指示热效率和指示燃油消耗率
指示热效率指实际循环指示功与所消耗的 燃油热量的比值 热功当量
Wi 3.6 10 kJ 3.6 6 it 10 g i hn Q g i hn kJ 1000
3
it
的范围一般是 柴油机 0.43～0.50 汽油机 0.25～0.40
1千瓦.小时的功 需要消耗的热量
三种基本循环的比较
柴油机，在工作条件一定时，其压缩比 也基本上确定，但是其压缩比一般较高，其 压缩终了压力也较高，为避免其工作粗暴、 噪声及振动，必须控制其最高压力。因此应 按一定的最高压力为条件来比较其各种理想 循环的热效率。
二、四冲程发动机的实际循环
1.进气过程 进气过程中进气终点的压力和 温度的范围: ／P0 ／K 汽油机 0.80～0.92 340～380 柴油机 0.80～0.95 300～340
根据加热方式的不同 发动机理想循环分类
定容循环 定压循环 混和循环
1、定容循环
1 - 2 绝热压缩 2 - 3定容加热 3 - 4绝热膨胀 4 - 1定容放热
吸热前压缩气体，提高平均吸热温度是提高热效率的 重要措施，是卡诺循环，第二定律对实际循环的指导。
2、定压循环
1 - 2 绝热压缩 3 - 4绝热膨胀
问2：柴油机采用哪种形式的加热循环
一、四冲程发动机理想循环
四冲程发动机的工作过程由进气、压缩、燃烧膨 胀、排气四个过程组成。理想循环的基本假设： （1）缸内热力系统为闭口系统； （2）加热过程为定容或定压加热，放热简化为定容 放热过程； （3）压缩和膨胀过程近似为绝热过程； （4）工质为理想气体； （5）气缸内无摩擦损失，简化为可逆过程；
3.指示热效率和指示燃油消耗率
指示热效率指实际循环指示功与所消耗的 燃油热量的比值 热功当量
Wi 3.6 10 kJ 3.6 6 it 10 g i hn Q g i hn kJ 1000
3
it
的范围一般是 柴油机 0.43～0.50 汽油机 0.25～0.40
1千瓦.小时的功 需要消耗的热量
三种基本循环的比较
柴油机，在工作条件一定时，其压缩比 也基本上确定，但是其压缩比一般较高，其 压缩终了压力也较高，为避免其工作粗暴、 噪声及振动，必须控制其最高压力。因此应 按一定的最高压力为条件来比较其各种理想 循环的热效率。
二、四冲程发动机的实际循环
1.进气过程 进气过程中进气终点的压力和 温度的范围: ／P0 ／K 汽油机 0.80～0.92 340～380 柴油机 0.80～0.95 300～340
根据加热方式的不同 发动机理想循环分类
定容循环 定压循环 混和循环
1、定容循环
1 - 2 绝热压缩 2 - 3定容加热 3 - 4绝热膨胀 4 - 1定容放热
吸热前压缩气体，提高平均吸热温度是提高热效率的 重要措施，是卡诺循环，第二定律对实际循环的指导。
2、定压循环
1 - 2 绝热压缩 3 - 4绝热膨胀
问2：柴油机采用哪种形式的加热循环
第2章发动机的性能与性能指标
②驱动附件损失，占机械损失的10-20%；如：驱动 配气机构、水泵、机油泵、燃油泵、风扇、转向 助力泵等；。
③泵气损失，占机械损失的10-20%，是指进排气过 程所消耗的功等。
2.机械损失功率和机械损失压力
与pmi和pme类似，机械损失功率Pm为：
Pm
pmmVhin
30
[kW]
pmm与pmi和pme之间的关系为： pmm =pmi-pme
me
m Pe
[kg/kW]
Pl，me 发动机强化程度高。 实际中，汽油机的强化程度要比柴油机高。
强化系数pme • Cm （MPa • m/s
）
汽油机
PL 30-70
汽车柴油机 18-30
拖拉机柴油机 9-15
me 1.1-4.0
2.5-9.0 5.5-16
pmeCm 8-17
e,汽0.20~0.30 ，ge,汽21~8410[g/kW·h]。
由此可见，柴油机的热效率比汽油机高，经济
性比汽油机好。
三、发动机强化指标
1、升功率
——单位气缸工作容积所发出的有效功率。
Pl
P e
iV h
p3[m0kenW/1L0]3
2、比质量
——发动机的质量m与所给出的标定功率 的比值。
则：
Pi
pmi[VkWhin]
300
3、指示燃油消耗率bi（gi）
指示燃油消耗率：单位指示功率的耗油量，也称 指示比油耗。
b i
B P
[g1/k0W3 ·h]
i
式中：B为每小时耗油量[ kg/h ]。
③泵气损失，占机械损失的10-20%，是指进排气过 程所消耗的功等。
2.机械损失功率和机械损失压力
与pmi和pme类似，机械损失功率Pm为：
Pm
pmmVhin
30
[kW]
pmm与pmi和pme之间的关系为： pmm =pmi-pme
me
m Pe
[kg/kW]
Pl，me 发动机强化程度高。 实际中，汽油机的强化程度要比柴油机高。
强化系数pme • Cm （MPa • m/s
）
汽油机
PL 30-70
汽车柴油机 18-30
拖拉机柴油机 9-15
me 1.1-4.0
2.5-9.0 5.5-16
pmeCm 8-17
e,汽0.20~0.30 ，ge,汽21~8410[g/kW·h]。
由此可见，柴油机的热效率比汽油机高，经济
性比汽油机好。
三、发动机强化指标
1、升功率
——单位气缸工作容积所发出的有效功率。
Pl
P e
iV h
p3[m0kenW/1L0]3
2、比质量
——发动机的质量m与所给出的标定功率 的比值。
则：
Pi
pmi[VkWhin]
300
3、指示燃油消耗率bi（gi）
指示燃油消耗率：单位指示功率的耗油量，也称 指示比油耗。
b i
B P
[g1/k0W3 ·h]
i
式中：B为每小时耗油量[ kg/h ]。
第二章 发动机循环与性能指标
——进气系统的阻力。 进气终了的温度Ta总高于大气温度T0或增压器 出口温度Tk ——高温机件及残余废气加热。
第2章 发动机循环与性能指标
§2.2 发动机的实际循环
压缩过程ab’ ’c’c
作用: 增大温差， 增大膨胀比， 热功转换效率提高， 有利着火和燃烧。 压缩过程为多变过 程。
第2章 发动机循环与性能指标
循环质量 循环指示功 气缸工作容积
Ai —示功图面积；
第2章 发动机循环与性能指标
§2.3 发动机的指示指标
平均指示压力：
单位气缸工作容积的指示功。
Wi pmi Vs
式中 Wi —指示功（kJ）； Vs —气缸工作容积(L)。
第2章 发动机循环与性能指标 二、指示功率P i
§2.3 发动机的指示指标
混合加热循环： Q1和ε不变时， ρ 增大, λ减小， Q2 增大, pt 也下降。 ηt下降,
第2章 发动机循环与性能指标
§2.1 发动机的理论循环
5.三种理论循环比较
（１）初态相同，Q1和ε相等
Q2 p Q2m Q2V
tV tm tp
第2章 发动机循环与性能指标
§2.1 发动机的理论循环
高速柴油机近似为混合加 热循环。
燃烧过程基本上由定容 燃烧和定压燃烧两个阶段 组成。
第2章 发动机循环与性能指标
§2.1 发动机的理论循环
2．定容加热循环
a→c绝热压缩；c→z定容加热
z→b绝热膨胀；b→a定容放热。
汽油机中混合气燃 烧迅速，近似为定容加 热循环。
第2章 发动机循环与性能指标
§2.1 发动机的理论循环
z
b
z'
b'
第2章 发动机循环与性能指标
§2.2 发动机的实际循环
压缩过程ab’ ’c’c
作用: 增大温差， 增大膨胀比， 热功转换效率提高， 有利着火和燃烧。 压缩过程为多变过 程。
第2章 发动机循环与性能指标
循环质量 循环指示功 气缸工作容积
Ai —示功图面积；
第2章 发动机循环与性能指标
§2.3 发动机的指示指标
平均指示压力：
单位气缸工作容积的指示功。
Wi pmi Vs
式中 Wi —指示功（kJ）； Vs —气缸工作容积(L)。
第2章 发动机循环与性能指标 二、指示功率P i
§2.3 发动机的指示指标
混合加热循环： Q1和ε不变时， ρ 增大, λ减小， Q2 增大, pt 也下降。 ηt下降,
第2章 发动机循环与性能指标
§2.1 发动机的理论循环
5.三种理论循环比较
（１）初态相同，Q1和ε相等
Q2 p Q2m Q2V
tV tm tp
第2章 发动机循环与性能指标
§2.1 发动机的理论循环
高速柴油机近似为混合加 热循环。
燃烧过程基本上由定容 燃烧和定压燃烧两个阶段 组成。
第2章 发动机循环与性能指标
§2.1 发动机的理论循环
2．定容加热循环
a→c绝热压缩；c→z定容加热
z→b绝热膨胀；b→a定容放热。
汽油机中混合气燃 烧迅速，近似为定容加 热循环。
第2章 发动机循环与性能指标
§2.1 发动机的理论循环
z
b
z'
b'
02第二章涡轮喷气发动机的性能
2.2 燃气涡轮发动机的性能
1 燃气涡轮发动机的性能指标（ performance criteria ）
(1)推力（Thrust） (2)耗油率（Specific Fuel Consumption, SFC）
发动机的耗油率是发动机的第一性能指标，它反映了发动机的 经济性。降低发动机的耗油率始终是发动机设计、研制中的一项重 要目标。
第二章 涡轮喷气发动机的性能
2.1 燃气涡轮发动机的主要热力参数 1 空气流量（ Air mass flow rate ） 2 压气机的增压比（ Compressor pressure ratio / Compression ratio ） 3 涡轮前的最高燃气温度（ TIT-Turbine Inlet Temperature / EGT-Exhaust Gas Temperature ） 4 喷气速度（发动机压力比 EPR） 2.2 燃气涡轮发动机的性能 1 燃气涡轮发动机的性能指标（ performance criteria ） 2 涡轮喷气发动机的转速特性（节流特性） 3 涡轮喷气发动机的速度特性 4 涡轮喷气发动机的高度特性
2 压气机的增压比（ Compressor pressure ratio / Compression ratio）
发动机的增压比和它的功率输出能力与效率有很大的关系，增 压比越高，单位空气量的输出功率越大，同时，效率也越高。
提高增压比的过程中主要解决单级增压比和多级匹配问题、压 气机的稳定性和高温材料与冷却问题。
Q
燃油消耗率与单位空气流量推力的关系为 sfc ?
H uT
随着增压比的提高，压气机出口空气温度也越高，可加入的燃油量 便越少。
? ? Q ? C p T4* ? T3*
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Ttq∝pme pme 反映了发动机单位气缸 工作容积输出转矩的大小。
Pme=30τPe/Vhni
（2-3）
• 式中：Vh—发动机气缸工作容积 • i—发动机气缸数 • τ—发动机行程数。四行程τ=4 • 二行程τ=2 • 应用式（2-2）和（2-3）的恒等关系。可得 • Ttq=318.3PmeVhi/τ (2-4) • 因此，对于一定气缸总工作容积（即Vhi） • 的发动机，Pme 反映了有效扭矩 Ttq的大小。
We Pe Pi Pm Pm m 1 Wi Pi Pi Pi
根据机械效率、有效热效率和指示热效率的
定义式，可得三者之间的关系 :
由有效燃油消耗率和有效热效率的关系式可
We Wi m e i m Q1 Q1
得: 3.6 106 e im ge H u
K3 3.6 10 ge i m H u i m
6
六、机械损失的组成及测定
• 机械损失的组成：摩擦损失、驱动附件损失、 泵气损失。 • 机械损失的测定 ( 倒拖法 ) ：将发动机与电 力测功机相连，电力测功机测定的倒拖功率 即机械损失功率。
Pe Pe m Pi Pe Pm
四冲程发动机的简单工作原理
四冲程汽油机的工作原理
1、进气行程 2、压缩行程 3、作功行程 4、排气行程
单缸四冲程汽油机的工作过程
三、升功率Pl(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 • Pl=Pe/iVh (2-5) • 由式（2-3）可得 • Pl=Pmen/30τ (2-6) • 升功率是评定发动机整机动力性和强化
一、发动机的工作范围
• 从动力性考虑，发动 机工作转速范围应在 最大功率转速和最大 扭矩转速之间。 • 从经济性考虑，发动 机工作转速范围应在 最大功率转速与最低 燃油消耗率转速之间。
1.发动机的工况分类
第—类工况，其特点是发动机 的功率变化时，转速几乎保持 不变。该工况又被称为固定式内 燃机工况。例如，发电用内燃机， 其负荷呈阶跃式突变，并没有一 定的规律、然而内燃机的转速必 须保持稳定，以保证输送电压和 频率的恒定，反映在工况图上就 是—条垂直线(图8—1中的曲线 1)，称为线工况。灌溉用内燃机， 除了起动和过渡工况外，在运行 过程中负荷与转速均保持不变， 称为点工况(图8—1中的A点)。
• 发动机工作时由功率输出轴输出的转矩称 为有效转矩，可由测功器测得。 (N· m)
发动机的有效功率Pe(kW) 可以利用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:
Pe
Ttp n 9550
3、平均有效压力：
• • • • 发动机单位气缸工作容积所输出的有效功。 与平均指示压力相 似； pmeVs ni Ttp n 平均有效压力是衡 P e 量发动机动力性能 30 9550 的一个很重要的参数。
除持续功率外，其他几种功率均具有间歇
性工作的特点，故常被称为间歇功率。对
间歇功率而言，内燃机在实际按标定功率
运转时，超出上述限定的时间并不意味着
内燃机将被损坏，但无疑将使内燃机的寿
命与可靠性受到影响。
三、发动机的速度特性
• 1.定义:指发动机在油量调节机构（节气门 开度或供油拉杆、齿条）位置保持不变时， 性能指标（ Pe、Ttq、be 、qmf等）随n的变 化规律，称为发动机的速度特性。 • 2.速度特性曲线的绘制方法:通过发动机 试验台架上测出的。测量时，油门位置不 变，调整测功器的负荷，转速发生变化， 待工况稳定后，依次记录不同转速下的Pe、 Ttq 、 be 、 qmf等数据。以n为横坐标，以Pe、 Ttq 、be 、 qmf等为纵坐标，绘制速度特性曲 线。
第二节发动机的特性
• 发动机的工作状况是不断变化的。当发动 机工况（负荷和转速）发生变化时，其相应 的各项参数和指标也要发生变化。发动机主 要性能指标随发动机转速或负荷的变化的关 系，称为发动机特性。发动机特性以图线形 式表示的，称为发动机特性曲线。 • 发动机特性：（1）性能特性：负荷特性、 • 速度特性、万有特性、调速特性 • （2）调整特性：供油提前角、点火提前 角、混合气调整特性
二、发动机的功率标定
内燃机的功率标定，是指制造企业根据内燃
机的用途、寿命、可靠性、维修与使用条件
等要求，人为地规定该产品在标准大气条件
下所输出的有效功率以及所对应的转速，即
标定功率与标定转速。世界各国对标定方法
的规定有所不同。按照国家标准GBll05——
87《内燃机台架性能试验方法》规定，我国 内燃机的功率可以分为四级：
(其中较低的be值属排气涡轮增压的四冲程、二冲程柴油机)
• 机械效率：
发动机的有效功率与指示功率之比。
Pe m Pi
pme Pm pmm m 1 1 pmi Pi pmi
et itm
机械效率 机械效率是指曲轴输出的有效功（或功率） 与指示功（或功率）的比值，用符号ηm表示 。
3.分类:全负荷速度特性（即外特性）和部 • 分负荷速度特性。 • （一）、汽油机的速度特性
定义：在节气门开度不变时，其 e、
的速度特性。 • 1.外特性：节气门在最大开度时所测 得的速度特性。 • 2.部分速度特性：节气门在部分开度 时所测得的速度特性。
Ttq 、be等随n的变化规律，称为汽油机
• 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
• ηet =We/Q1 qmf（kg/h）,可得 • ηet =3.6x103 Pe/ qmfHu • 对一台发动机，当测得Pe和每小时燃油消耗量
五、有效燃油消耗率[g／(kW· h)]
第三类工况，其特点是功率 与转速都在很大范围内变化， 它们之间没有特定的关系。 汽车及其他陆地运输用内燃 机，都居于这种工况。此时， 内燃机的转速决定于行驶速 度、可以从最低稳定转速一 直变到最高转速；负荷取决 于行驶阻力，在同一转速下， 可以从零变到全负荷。内燃 机可能的工作区域就是该种 类型内燃机的实际工作区域， 相应的上况区域称为面工况。
程度的重要指标之一，他从发动机有效功率的
• 角度对气缸工作容积的利用率做出总的评 价。Pl值愈大，发动机强化程度愈高，发出 一定有效功率的发动机尺寸愈小，由（2-6） • 知， Pl与Pme和n的乘积成正比，因此，不 断提高Pme和n以获得更强化、更轻巧、更 紧凑的发动机，一直是人们追求的目标。
四、有效热效率ηet （发动机经济性指标）
根据内燃机产品的使用特点，在内燃机的铭
牌上一般应标明上述四种功率的一或两种功
率及其对应的转速。同时，内燃机的最大供油来自限定在标定功率的位置上。对于同一种
发动机，用于不同场合时，可以有不同的标
定功率值，其中，15min功率最高，持续功率
最低。
车用 — 常用15分钟, 1小时或12小时功率中的
两种作为铭牌功率。
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 We 。
We Wi Wm
式中： Wi
循环净指示功 循环实际机械损失功
Wm
• 有效功率
式中： Pi
Pe Pi Pm
指示功率 实际机械损失功率
( kw )
Pm
机械损失: 发动机内部摩擦损失；
驱动附件损耗； 泵气损失等。
2、有效转矩
P
1.外特性曲线
• Ttq曲线：
• Pe曲线： • be曲线： • 当采用增 压后，动 力性和经 济性均改 善。
一般内燃机在标定工况下的be和ηet值大致在以下范围：
be／[g (kW· h)-1]
低速柴油机 190～225
ηet
0.38～0.45
中速柴油机
高速柴油机 四冲程汽油机 二冲程汽油机
195～240
215～285 274～410 410～545
0.36～0.43
0.30～0.40 0.30～0.20 0.20～0.15
• 指示功率Pi ：发动机单位时间内所作的指示功。
若：一台内燃机的缸数i，每缸的工作容积Vs (L) ，平 均指示压力为pmi (MPa ) ，转速n(r/min)，冲程数。
pmi Vs in Pi 30
(kw )
压缩比
定义：压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积 之比称为压缩比。用ε表示。
ε= Va/Vc
现代化油器式发动机压缩 比一般为6～9(轿车有的达9～ 11)。上海桑塔纳轿车汽油机 压缩比为8.2。
压缩比过大的不良后果
返回
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
统的阻力所消耗的一部分功。在实际测定时
• 常将泵气损失与其他损失一起测得。泵气 损失将随发动机转速的升高而增加。 • 一般发动机中机械损失的分配 • 活塞与活塞环的摩擦损失：（45-60）% • 连杆和曲轴轴承的摩擦损失（15-20）% • 附属机构的驱动损失：（10-20）% • 气门机构的驱动损失（2-3）% • （二）机械损失的评定 • 机械损失的大小可以用机械损失功率Pm
(1)15min功率
这一功率为内燃机允许连续运转15min的 最大有效功率，适用于需要较大功率储备或 瞬时需要发出最大功率的轿车、中小型载货 汽车、军用车辆、快艇等用途的内燃机。
(2)1h功率
这一功率为内燃机允许连续运转1h的最大有
Pme=30τPe/Vhni
（2-3）
• 式中：Vh—发动机气缸工作容积 • i—发动机气缸数 • τ—发动机行程数。四行程τ=4 • 二行程τ=2 • 应用式（2-2）和（2-3）的恒等关系。可得 • Ttq=318.3PmeVhi/τ (2-4) • 因此，对于一定气缸总工作容积（即Vhi） • 的发动机，Pme 反映了有效扭矩 Ttq的大小。
We Pe Pi Pm Pm m 1 Wi Pi Pi Pi
根据机械效率、有效热效率和指示热效率的
定义式，可得三者之间的关系 :
由有效燃油消耗率和有效热效率的关系式可
We Wi m e i m Q1 Q1
得: 3.6 106 e im ge H u
K3 3.6 10 ge i m H u i m
6
六、机械损失的组成及测定
• 机械损失的组成：摩擦损失、驱动附件损失、 泵气损失。 • 机械损失的测定 ( 倒拖法 ) ：将发动机与电 力测功机相连，电力测功机测定的倒拖功率 即机械损失功率。
Pe Pe m Pi Pe Pm
四冲程发动机的简单工作原理
四冲程汽油机的工作原理
1、进气行程 2、压缩行程 3、作功行程 4、排气行程
单缸四冲程汽油机的工作过程
三、升功率Pl(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 • Pl=Pe/iVh (2-5) • 由式（2-3）可得 • Pl=Pmen/30τ (2-6) • 升功率是评定发动机整机动力性和强化
一、发动机的工作范围
• 从动力性考虑，发动 机工作转速范围应在 最大功率转速和最大 扭矩转速之间。 • 从经济性考虑，发动 机工作转速范围应在 最大功率转速与最低 燃油消耗率转速之间。
1.发动机的工况分类
第—类工况，其特点是发动机 的功率变化时，转速几乎保持 不变。该工况又被称为固定式内 燃机工况。例如，发电用内燃机， 其负荷呈阶跃式突变，并没有一 定的规律、然而内燃机的转速必 须保持稳定，以保证输送电压和 频率的恒定，反映在工况图上就 是—条垂直线(图8—1中的曲线 1)，称为线工况。灌溉用内燃机， 除了起动和过渡工况外，在运行 过程中负荷与转速均保持不变， 称为点工况(图8—1中的A点)。
• 发动机工作时由功率输出轴输出的转矩称 为有效转矩，可由测功器测得。 (N· m)
发动机的有效功率Pe(kW) 可以利用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:
Pe
Ttp n 9550
3、平均有效压力：
• • • • 发动机单位气缸工作容积所输出的有效功。 与平均指示压力相 似； pmeVs ni Ttp n 平均有效压力是衡 P e 量发动机动力性能 30 9550 的一个很重要的参数。
除持续功率外，其他几种功率均具有间歇
性工作的特点，故常被称为间歇功率。对
间歇功率而言，内燃机在实际按标定功率
运转时，超出上述限定的时间并不意味着
内燃机将被损坏，但无疑将使内燃机的寿
命与可靠性受到影响。
三、发动机的速度特性
• 1.定义:指发动机在油量调节机构（节气门 开度或供油拉杆、齿条）位置保持不变时， 性能指标（ Pe、Ttq、be 、qmf等）随n的变 化规律，称为发动机的速度特性。 • 2.速度特性曲线的绘制方法:通过发动机 试验台架上测出的。测量时，油门位置不 变，调整测功器的负荷，转速发生变化， 待工况稳定后，依次记录不同转速下的Pe、 Ttq 、 be 、 qmf等数据。以n为横坐标，以Pe、 Ttq 、be 、 qmf等为纵坐标，绘制速度特性曲 线。
第二节发动机的特性
• 发动机的工作状况是不断变化的。当发动 机工况（负荷和转速）发生变化时，其相应 的各项参数和指标也要发生变化。发动机主 要性能指标随发动机转速或负荷的变化的关 系，称为发动机特性。发动机特性以图线形 式表示的，称为发动机特性曲线。 • 发动机特性：（1）性能特性：负荷特性、 • 速度特性、万有特性、调速特性 • （2）调整特性：供油提前角、点火提前 角、混合气调整特性
二、发动机的功率标定
内燃机的功率标定，是指制造企业根据内燃
机的用途、寿命、可靠性、维修与使用条件
等要求，人为地规定该产品在标准大气条件
下所输出的有效功率以及所对应的转速，即
标定功率与标定转速。世界各国对标定方法
的规定有所不同。按照国家标准GBll05——
87《内燃机台架性能试验方法》规定，我国 内燃机的功率可以分为四级：
(其中较低的be值属排气涡轮增压的四冲程、二冲程柴油机)
• 机械效率：
发动机的有效功率与指示功率之比。
Pe m Pi
pme Pm pmm m 1 1 pmi Pi pmi
et itm
机械效率 机械效率是指曲轴输出的有效功（或功率） 与指示功（或功率）的比值，用符号ηm表示 。
3.分类:全负荷速度特性（即外特性）和部 • 分负荷速度特性。 • （一）、汽油机的速度特性
定义：在节气门开度不变时，其 e、
的速度特性。 • 1.外特性：节气门在最大开度时所测 得的速度特性。 • 2.部分速度特性：节气门在部分开度 时所测得的速度特性。
Ttq 、be等随n的变化规律，称为汽油机
• 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
• ηet =We/Q1 qmf（kg/h）,可得 • ηet =3.6x103 Pe/ qmfHu • 对一台发动机，当测得Pe和每小时燃油消耗量
五、有效燃油消耗率[g／(kW· h)]
第三类工况，其特点是功率 与转速都在很大范围内变化， 它们之间没有特定的关系。 汽车及其他陆地运输用内燃 机，都居于这种工况。此时， 内燃机的转速决定于行驶速 度、可以从最低稳定转速一 直变到最高转速；负荷取决 于行驶阻力，在同一转速下， 可以从零变到全负荷。内燃 机可能的工作区域就是该种 类型内燃机的实际工作区域， 相应的上况区域称为面工况。
程度的重要指标之一，他从发动机有效功率的
• 角度对气缸工作容积的利用率做出总的评 价。Pl值愈大，发动机强化程度愈高，发出 一定有效功率的发动机尺寸愈小，由（2-6） • 知， Pl与Pme和n的乘积成正比，因此，不 断提高Pme和n以获得更强化、更轻巧、更 紧凑的发动机，一直是人们追求的目标。
四、有效热效率ηet （发动机经济性指标）
根据内燃机产品的使用特点，在内燃机的铭
牌上一般应标明上述四种功率的一或两种功
率及其对应的转速。同时，内燃机的最大供油来自限定在标定功率的位置上。对于同一种
发动机，用于不同场合时，可以有不同的标
定功率值，其中，15min功率最高，持续功率
最低。
车用 — 常用15分钟, 1小时或12小时功率中的
两种作为铭牌功率。
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 We 。
We Wi Wm
式中： Wi
循环净指示功 循环实际机械损失功
Wm
• 有效功率
式中： Pi
Pe Pi Pm
指示功率 实际机械损失功率
( kw )
Pm
机械损失: 发动机内部摩擦损失；
驱动附件损耗； 泵气损失等。
2、有效转矩
P
1.外特性曲线
• Ttq曲线：
• Pe曲线： • be曲线： • 当采用增 压后，动 力性和经 济性均改 善。
一般内燃机在标定工况下的be和ηet值大致在以下范围：
be／[g (kW· h)-1]
低速柴油机 190～225
ηet
0.38～0.45
中速柴油机
高速柴油机 四冲程汽油机 二冲程汽油机
195～240
215～285 274～410 410～545
0.36～0.43
0.30～0.40 0.30～0.20 0.20～0.15
• 指示功率Pi ：发动机单位时间内所作的指示功。
若：一台内燃机的缸数i，每缸的工作容积Vs (L) ，平 均指示压力为pmi (MPa ) ，转速n(r/min)，冲程数。
pmi Vs in Pi 30
(kw )
压缩比
定义：压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积 之比称为压缩比。用ε表示。
ε= Va/Vc
现代化油器式发动机压缩 比一般为6～9(轿车有的达9～ 11)。上海桑塔纳轿车汽油机 压缩比为8.2。
压缩比过大的不良后果
返回
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
统的阻力所消耗的一部分功。在实际测定时
• 常将泵气损失与其他损失一起测得。泵气 损失将随发动机转速的升高而增加。 • 一般发动机中机械损失的分配 • 活塞与活塞环的摩擦损失：（45-60）% • 连杆和曲轴轴承的摩擦损失（15-20）% • 附属机构的驱动损失：（10-20）% • 气门机构的驱动损失（2-3）% • （二）机械损失的评定 • 机械损失的大小可以用机械损失功率Pm
(1)15min功率
这一功率为内燃机允许连续运转15min的 最大有效功率，适用于需要较大功率储备或 瞬时需要发出最大功率的轿车、中小型载货 汽车、军用车辆、快艇等用途的内燃机。
(2)1h功率
这一功率为内燃机允许连续运转1h的最大有