发动机原理复习整理

工程热力学基础

１工质：在工程热力学中，把实现热能与机械功相互转换的工作物质称为工质。燃料燃烧前，工质为空气（柴油机）或空气和汽油的混合气（汽油机）。燃烧后，工质主要是二氧化碳和水蒸气等

２热能的传递方式

热能可由工质通过传导、对流或辐射等方式来进行传递

３热力学第一、第二定律-能量平衡方程

根据热力学第一定律，系统的内能、热量和功三者的转换必然遵守下列方程： dq=du+dw

４理想气体状态方程

对于mkg 理想气体，状态方程式为 ５气体的热力过程主要有哪几种？

定容过程、定压过程、定温过程、绝热过程和多变过程

发动机工作循环和性能指标

６理论循环和实际循环的差别？

1）工质是一种理想气体，在整个循环中保持物理和化学性质不变，其状态参量的变化完全遵守理想气体状态方程 pV=mRT 。

（2）不考虑实际存在的工质更换及漏气损失，工质是在闭口系统中做封闭循环。

（3）工质在绝热压缩和绝热膨胀过程中工作，与外界不进行热交换。

（4）用定容放热和定容或定压加热来代替实际的换气和燃烧过程。 ７发动机的工作次序?

直列：153624 V 形：R1-L ３-R3-L2_R2-Ｌ１

８发动机实际工作循环哪几个过程组成，哪几个行程组成？

实际工作循环则是由进气、压缩、燃烧、膨胀、排气五个过程所组成的 ９发动机的指示性能指标、有效性能指标（有效功率、

有效转矩、有效燃油消耗率）和强化指标（升功率）

指示指标：以工质对活塞所做之功为计算基准的指标。

指示指标不受动力输出过程中机械摩擦和附件消耗等各种外来因素的影响，直接反映由燃烧到热功转换工作循环进行的好坏。

有效指标：以曲轴输出功为计算基准的指标称为有效性能指标。

有效指标代表着发动机整机性能，被用来直接评定发动机实际工作性能的优劣，因而在生产实践中获得广泛的应用

有效功率：从发动机功率输出轴上得到的净功率，用Pe 表示

Pe=Pi(指示功率)-Pm(机械损失功率) (kW)

机械损失功率：这些损失的总和所消耗的功率，用Pm 表示。

发动机的有效功率Pe ，可利用测功器和转速计进行测量计算而定。 有效转矩：发动机工作时，由功率输出轴输出的转矩，用Te 表示。

pV mRT =26010009550

e e

e nT T n P π=⨯＝

Te 与有效功率Pe 的关系为

Te ——有效转矩（N ·m ）；

n ——发动机转速（r/min ）

有效燃油消耗率：指单位有效功的耗油量，也就是发动机每有效千瓦小时的耗油量，用ge 表示，单位(g/kW ·h)

当实验测得发动机的有效功率为Pe （kW ）及每小时耗油量为mh （kg/h ）

时，有效油耗率ge 为：

升功率：发动机每升工作容积所发出的有效功率称为升功率，用PL 表示

可以看出：提高PL 的措施是提高pe 和n 。

PL 可用来评价发动机的承载能力、热负荷和机械负荷的应力水平以及发动机工作容积（排量）的利用程度，进一步提高升功率是发动机发展方向的研究课题之一。

PL 的大致范围是：

汽油机 20～50（kW/L ）

柴油机 18～30（kW/L ）

１０发动机机械损失功率的组成部分？

机械损失的组成：

机械摩擦损失：发动机内部运动件的机械摩擦、搅油及空气

动力损失。

辅助设备（附件）驱动功率的消耗

泵气损失

１１影响机械效率的主要因素有哪些？

1．转速（活塞平均速度）的影响

2．负荷的影响

3．润滑油温和冷却水温的影响

4．气缸尺寸及数目的影响

5．加工工艺水平的影响

１２发动机压缩比范围？

汽油机 6-10

柴油机 14-22

增压柴油机 12-15

发动机的换气过程

１３换气过程 • 发动机的换气过程包含排气过程和进气过程。

3

10⨯=e h e P m g 3

310301030--⨯=⨯==ττn P i V in V P i V P P e s s e s e L

• 换气过程的任务是：将气缸内上一循环的废气排除干净，为下一循环充入尽可能多的新鲜工质，保证发动机动力周而复始地输出

• 研究换气过程，目的在于了解换气过程的工作状态，分析影响充气量的各种因素，从中寻求减少换气损失和提高充气量的措施

四行程发动机的换气过程始于排气门开启，止于进气门关闭

• 根据气体流动特点，一般将此过程分成四个阶段：

自由换气、强制换气、进气和燃烧室扫气

１４四行程发动机换气过程的阶段划分

自由换气、强制换气、进气和燃烧室扫气

１５充气效率

充气效率ηv ：是实际进入气缸的新鲜工质质量m 与进气状态下整个气缸容积充满了新鲜工质的质量m0之比值

根据理想气体状态方程可得： １６提高充气效率的措施有哪些？

一减少进气门处的流动损失

二减小整个进气管道对气流的阻力

三减少对新鲜工质的热传导

四减小排气系统对气流的阻力

五合理选择配气定时

提高充气效率的措施

1 减小进气系统的阻力

1．进气门部分

（1）增大气门直径

（2）增加气门数量

（3）增加气门升程

（4）改善气门处流动阻力

2．进气管道部分

（1）尽量增加管道的截面积；

（2）降低管道内壁的粗糙度；

（3）采用圆形管道；

（4）避免急弯，拐弯处圆弧过渡；

（5）避免截面积急剧变化，利用圆弧过渡；

（6）利用气道形成扫气涡流

3．空气滤清器部分

(1)加大气流通过截面；

0m m

v =η1'000<==a a a a v T V p T V p m m η