汽车发动机原理第1章动力经济性指标

蒸汽机—蒸汽、水轮机—水 内燃机—工作过程中汽缸中的气体 空气+可燃混合气+已燃气体（变化的）
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发动机可编构辑pp造t 图
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2、活塞作功
规定： ◎工质对活塞 作功为正功 ◎活塞对工质 作功为负功
Pa
Pr
P
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3、示功图定义
定义：发动机汽缸内工质压力p随汽缸容积v（或 曲轴转角φ）的变化曲线称为示功图（如图1-1，是最
Engine Fundamental”, J.B.Heywood
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第一篇 动力输出与能量利用
◎主要讲述发动机的动力性和经济性 ◎能源是世界5大问题之一，汽车发动 机的最高热效率一般＜40%。
内容组成：
1章 动力经济性指标与影响因素
2章 燃料与工质
3章 循环分析与能量利用
4章 换气过程与循环充量
（有些书上仅给出结果，忽略W3）
（7）总指示功—不考虑泵气损失时的指示功，
（即有可能得到的最大指示功，也称热力学指示功） W1+W3≈W1
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5、增压四冲程发动机的示功图分析
对于增压机有：进气压力Pb＞ 排气压力Pk＞大气压力 P0 因而：
（1）理论泵气功=（ Pb - Pk ） •Vs， （2）泵气损失功= 阴影面积
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1.2 动力经济性能指标
1、指示指标与有效指标
（1）以工质对活塞作功为计算基准的指标称为指示指标；
◎基于示功图算出，用于评价热-功转换过程的优劣
（2）以曲轴输出功为计算基准的指标称为有效指标
◎ 由试验测出，用于评价热-功转换和机械功传递全过程 的优劣
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2、指示功、有效功和机械损失功
τ—冲程系数（每循环冲程数），
Pe由测功机实测得到，Pe与We的关系为
Pe= （n • i/30 /τ） • We
Pm可由Pe与Pi之差算出，也可由试验测得。
Pm=摩擦损失功+附件消耗可编功辑p+pt泵气损失功
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3、平均指示压力与平均有效压力
功和功率往往与汽缸容积有关， 不同发动机间难以相互比较。 （1）平均指示压力—单位汽缸容 积所作的指示功，
记：有效功为 We，机械损失功为Wm， 则有
Wi = We+ Wm
同理，若记指示功率为Pi、有效功率为Pe、机械损失功率 为Pm，则有
Pi=Pe+Pm
Pi基于示功图得到 Pi=（2 • n • i/60 /τ） • Wi = （n • i/30 /τ） • Wi
其中：n—发动机转速，r/min； i— 汽缸数
正功
（3）实际泵气功=理论泵气功-泵气损失功=W2， 正功
（4）净指示功=W1+W2
（5）总指示功=W1+ （ Pb - Pk ）Vs
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1.1节-小结
1、示功图概念，p-v图、p-φ图 2、示功图分析，7个功 3、增压与非增压发动机示功图对比分析 4、自学二冲程发动机示功图
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（4）泵气损失功—推出损失功与吸气损失功之和，W2+W3； （与排气损失功不同，不包括排气门早开带来的膨胀损失）
（5）实际泵气功—理论泵气可功编辑减pp去t 泵气损失功，-（W2+W133）
自然吸气四冲程发动机的示功图分析
两种指示功：
（6）净指示功—考虑泵气损失时的指示功，
循环动力功+实际泵气功 即：（WI+W3）-（W2+W3）= W1-W2
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四、课外作业与考核方式 ◎每章布置作业一次，每二章检查一次 ◎ 最终成绩： 期中考占40%、期末考占40%、作业占20%
五、讲义：
“ 汽车发动机原理教程”，
刘峥、王建昕，清华大学出版社，2001年
主要参考书籍 ◎ “内燃机学”， 周龙保等，机械工业出版社，1999年 ◎ “汽车拖拉机发动机”（第3版），董敬等，机械工业出 版社，1997年 ◎“内燃机原理”，唐开元等，译自“Internal Combustion
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第一章 动力经济性指标
评价发动机性能的主要指标：
1、动力性指标——功率、转矩、转速、平均有效压力
2、经济性指标——燃油消耗率、（润滑油消耗率） 3、环保性指标——有害排放物、噪声、振动（公害）
4、使用性指标——可靠性、耐久性、维修方便性
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1.1 工质对活塞作功及示功图
1、工质——进行能量转换的气体或流体
常用的研究热-功转换的手段）。
（1）两种示功图：pv图、pφ图（压力图或展开示功图）
（2）如图，记汽缸压力为p、汽缸截面积为F、 活塞位移为x，则：
工质对活塞作功
W=p • F • x
微元功
dw=p • F • dx = p dv
每循环所作功
Wi=∮pdv
◎ Wi称为循环功，也称为指示功，因为它是由“示功器”
测得的示功图计算出的。
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4、自然吸气四冲程发动机的示功图分析
（1）循环动力功（动力过程功）—压缩冲程和燃烧膨胀冲程 所作之功，W1+W3，正功；
（2）泵气过程功—排气冲程和进气冲程所作之功（以p0线为 分界），W2+W3，可正、可负；
与泵气有关的功： （3）理论泵气功—忽略流动阻力时的进排气压力与汽缸压力 之差所作之功，自吸式发动机为0（设气门瞬时开启到最大且 流速足够慢），即泵气功为一直线；
《汽车发动机原理》 清华汽车系课件
《汽车发动机原理》
任课教师：
王建昕 马凡华
总学时： 48
1~8周，4学时 8~16周，2学时
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序言
一、汽车发动机的特点 ◎既是汽车的重要部分，也是最广泛应用的动力机械 航空、铁路运输、农机、船舶、移动发电源。。。 ◎燃气轮机、电机（电动车）、混合动力、燃料电池等 都有可能作为汽车发动机，但汽油机和柴油机在未来 几十年内会保持其主导地位 ◎既有普通机械的全部特征，又有复杂的热-功转换过程
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二、本课程主要内容 ◎ “构造课”--入门、“原理课”--理论 ◎ 3部分10章：循环分析与能量利用、混合气形成与燃烧、 特性与控制
三、本课程学习方法 ◎ 以讲课内容为准、辅以自学和课下作业、实验课 ◎ 计算不多，但侧重于理论分析（过程复杂难以计算） ◎ 体系看似面大离散，注意抓纲 ◎ 发展的学科而不是静止的（尤其是近年） ◎ 汽油机与柴油机的相互对比、融会贯通 ◎ 注意复习相关课程内容（汽车构造、热工、流体…….）