第一章第三节发动机性能指标.

第一章发动机循环与发动机性能指标第三节发动机性能指标发动机（内燃机）的工作指标很多，主要有:☆动力性能指标:功率、转矩、转速☆经济性能指标:燃料与润滑油消耗率☆运转性能指标:冷起动性能、噪声和排气品质☆耐久可靠性指标:大修或更换零件之间的最长运行时间与无故障长期工作能力。本节主要研究表征动力性能指标和经济性能指标的各种参数及其相互关系。运转性能指标(如冷起动性能等)和耐久可靠性指标对内燃机来说有其不可忽视的重要性，它们将在本书其他各章中分析讨论。第一章发动机循环与发动机性能指标第三节发动机性能指标内燃机的性能指标还分为：指示指标：据示功图求得的动力性和经济性指标。它是以工质在气缸内对活塞所做的功为基础的性能指标。意义：用来评价实际工作循环的好坏，研究发动机的工作过程。有效指标：考虑到机械损失的指标。有效指标小于指示指标。它是以曲轴对外输出的功为基础的性能指标。意义：用来评定发动机性能的好坏。第一章发动机循环与发动机性能指标第三节发动机性能指标完成一个循环，工质对活塞所做的功，用表示。iW一、发动机指示指标第一章发动机循环与发动机性能指标第三节发动机性能指标1.指示功iW1F2F21FFFibaFWii一、发动机指示指标第一章发动机循环与发动机性能指标第三节发动机性能指标2.平均指示压力hiiVWp3.指示功率)(10302603KwinVpniWPhiii一、发动机指示指标第一章发动机循环与发动机性能指标第三节发动机性能指标4.指示热效率1QWiitiuuTiitgHHGP63106.3106.3一、发动机指示指标第一章发动机循环与发动机性能指标第三节发动机性能指标5.指示燃料消耗率)/(103hKwgPGgiTiKwPhkgGiT;/以发动机曲轴输出为基础的指标，称为有效指标。1、有效功率发动机曲轴输出的功率称为有效功率。miePPPiP指示指标有效指标各种损失mP是前面已讲过的指示功率是机械损失功率二、发动机有效指标第一章发动机循环与发动机性能指标第三节发动机性能指标机械损失功率主要包括：⑴摩擦损失：活塞环与缸壁间，各轴承与轴颈间，气门传动机构的摩擦。占总损失的60～75%。⑵驱动附属机构的能量损失,占10～20%。⑶泵气损失,占10～20%。二、发动机有效指标第一章发动机循环与发动机性能指标第三节发动机性能指标1、有效功率二、发动机有效指标第一章发动机循环与发动机性能指标第三节发动机性能指标2、机械效率imiemPPPP1二、发动机有效指标第一章发动机循环与发动机性能指标第三节发动机性能指标3、有效扭矩（转矩）MenPMee9550二、发动机有效指标第一章发动机循环与发动机性能指标第三节发动机性能指标4、平均有效压力发动机单位工作容积输出的有效功，称为平均有效压力。invPphee30对于结构一定的发动机，平均有效压力pe与扭矩Me成正比。二、发动机有效指标第一章发动机循环与发动机性能指标第三节发动机性能指标5、有效燃料消耗率单位有效功率的油耗量eTePGg6、有效热效率ueeeHgQW6.31三、发动机强化指标第一章发动机循环与发动机性能指标第三节发动机性能指标1、升功率heLiVPP2、比质量发动机的净重量G与所发出功率Pe的比值。表征重量利用程度和结构紧凑性。三、发动机强化指标第一章发动机循环与发动机性能指标第三节发动机性能指标3、发动机强化系数平均有效压力×活塞平均速度=强化系数。其值越大，发动机的热负荷和机械负荷越高。由于发动机的发展趋势是强化程度不断提高，所以强化系数增大，也是技术进步的一个重要标志。大致范围：汽油机8~17MPa·m./s小型高速柴油机6~11MPa·m/s重型柴油机9~15MPa·m/s四、发动机其他（运转）性能指标第一章发动机循环与发动机性能指标第三节发动机性能指标发动机的运转性能指标主要指排气品质、噪声、起动性等。由于这些性能不仅与使用者利益相关，更关系到人类的健康，因此，世界各国都制定了相应的统一标准，并给予严格控制。1．排气品质发动机的排气中含有对人体有害的物质，它对大气的污染已形成公害。为此，各国采取了许多对策，并制定相应的控制法规。由于各国条件不同，限制的标准也不一样。四、发动机其他（运转）性能指标第一章发动机循环与发动机性能指标第三节发动机性能指标四、发动机其他（运转）性能指标第一章发动机循环与发动机性能指标第三节发动机性能指标1．排气品质柴油机主要排放CO、HC、NOx和颗粒污染物等，控制的重点是NOx和颗粒污染物。我国柴油车污染物排放控制目标是：到2008年，力争达到相当于欧洲第三阶段排放控制水平；2010年之后争取与国际排放控制水平接轨。四、发动机其他（运转）性能指标第一章发动机循环与发动机性能指标第三节发动机性能指标2．噪声噪声会刺激神经，使人心情烦躁，反应迟钝，甚至耳聋，诱发高血压和神经系统的疾病。发动机是汽车和工程机械的主要噪声源，必须给予控制。如，按照强制性国家标准GB16710.1-1996《工程机械噪声限值》的规定，功率不大于350KW的轮式工程机械，其驾驶室内司机位置处噪声（声级值）应不大于92dB（A）。四、发动机其他（运转）性能指标第一章发动机循环与发动机性能指标第三节发动机性能指标3．起动性起动性能好的发动机在一定温度下能可靠发动，起动迅速，起动消耗的功率小，起动期磨损少。发动机起动性能的好坏除与发动机结构有关外，还与发动机工作过程相联系，它直接影响机械车辆的机动性、操作者的安全和劳动强度。四、发动机其他（运转）性能指标第一章发动机循环与发动机性能指标第三节发动机性能指标3．起动性我国标准规定，不采用特殊的低温起动措施，汽油机在-10℃、柴油机在-5℃以下的气温条件下起动发动机，5s以内发动机要能自行运转。四、发动机其他（运转）性能指标第一章发动机循环与发动机性能指标第三节发动机性能指标4．振动发动机中的振动，包括因气缸内燃气压力的周期变化和因曲柄连杆机构产生的机械不平衡、运动部分惯性力等引起的复杂振动。它除产生发动机本身和与之配合的工作机械的振动和噪声问题外，还会造成驾驶员的疲劳并污染环境，因此也必须加以控制。排量：发动机气缸工作容积之和。气缸排列形式：L是指直列型；其他还有W型、V型、B型（水平对置型）DOHC：DoubleOverheadCam双顶置式凸轮轴最大马力：1PS≈0.74KW最大功率：与最大马力一样是发动机有效功率的两种标注方法。最大功率转速：发出最大功率时的转速最大扭矩：发动机所能发出的最大有效扭矩。最大扭矩转速：发出最大扭矩时的转速最大功率、最大功率转速最大扭矩、最大扭矩转速思考：发出最大功率时，是否意味着发出的扭矩也最大？或者说，发出最大扭矩时，输出的功率最大？请计算：左侧所示发动机在最大功率时，其扭矩是多大？最大扭矩时，功率是多少？国IV+OBD国IV是国家第四阶段机动车污染物排放标准，汽车排放污染物主要有HC（碳氢化合物）、NOx（氮氧合物）、CO（一氧化碳）、PM（微粒）等，通过更好的催化转化器的活性层、二次空气喷射以及带有冷却装置的排气再循环系统等技术的应用，控制和减少汽车排放污染物到规定数值以下的标准。OBD是英文On-BoardDiagnostics的缩写，中文翻译为“车载自动诊断系统”。他是监测发动机排放和工作状况的。前面已经述及：发动机的指示功率在内部传递过程中不可避免地存在各种损失，这些损失主要包括：1.发动机内部运动的摩擦损失2.驱动附属机构的损失3.泵气损失一、机械损失的组成第一章发动机循环与发动机性能指标第四节发动机机械损失及其测量二、机械损失的测定1.示功图法运用示功器录取气缸的示功图，从中算出指示功Wi值，进而计算出指示功率Pi)(10302603KwinVpniWPhiii第一章发动机循环与发动机性能指标第四节发动机机械损失及其测量二、机械损失的测定1.示功图法从测功器和转速计读数中测出发动机的有效扭矩Me和发动机转速n，从而可以算出Pe。进而计算出Pm。eimPPP第一章发动机循环与发动机性能指标第四节发动机机械损失及其测量二、机械损失的测定1.示功图法这种直接测定方法是在真实的试验工况下进行的，从理论上讲也完全符合机械损失的定义，但试验结果的正确程度往往决定于示功图测录的正确程度。第一章发动机循环与发动机性能指标第四节发动机机械损失及其测量二、机械损失的测定2.倒拖法这种方法在具有电力测功器的试验条件下方可进行。发动机与电力测功器相连，当发动机以给定工况稳定运行时，切断对发动机的供油，将电力测功器转换为电动机，以给定转速倒拖发功机，并且维持冷却水和机油温度不变，这样测得的倒拖功率即为发动机在该工况下的机械损失功率。第一章发动机循环与发动机性能指标第四节发动机机械损失及其测量二、机械损失的测定3.灭缸法此法仅适用于多缸发动机。当内燃机调整到给定工况稳定工作后，先测出其有效功率。之后，在喷油泵齿条位置或节气门不变的情况下，停止向某一气缸供油或点火。并用减少制动力矩的办法迅速将转速恢复到原来的数值，并重新测定其有效功率Pe。因为发动机的转速不变，可以认为发动机的机械损失不变。第一章发动机循环与发动机性能指标第四节发动机机械损失及其测量二、机械损失的测定3.灭缸法计算的原理如下：;;222111miemiePPPPPPeeePPP21发动机全部缸工作时的有效功率为各缸有效功率之和：各缸的有效功率又等于该缸的指示功率减去该缸机械损失功率：所以有：mimiePPPPP2211总的有效功率可以通过测量扭矩和转速得出！第一章发动机循环与发动机性能指标第四节发动机机械损失及其测量二、机械损失的测定3.灭缸法mimePPPP22110先计算出各缸的指示功率，然后再计算出总的指示功率假设断了第一缸，测得的有效功率则为：则第一缸的指示功率为：11eeiPPP第一章发动机循环与发动机性能指标第四节发动机机械损失及其测量mmiePPPP2112022eeiPPPiiiPPP21假设断了第二缸，测得的有效功率则为：依此类推，可得到各缸指示功率，全部累加得到全部缸的总指示功率eimPPP则第二缸的指示功率为：二、机械损失的测定3.灭缸法第一章发动机循环与发动机性能指标第四节发动机机械损失及其测量1．转速n负荷一定→平均指示压力和指示功率不变n↑→摩擦损失↑→Pm↑三、影响的因素mmmPmnPmimiemPPPP1第一章发动机循环与发动机性能指标第四节发动机机械损失及其测量mmiPPePmiPmP转速不变，机械损失功率不变。随着负荷的增大，供油量增加，指示功率也会增加，所以机械效率会提高。2.负荷第一章发动机循环与发动机性能指标第四节发动机机械损失及其测量三、影响的因素mm3.润滑油品质润滑油的品质不好，不能形成良好的油膜，或者粘度过小都会使摩擦加剧；粘度过大会使零件运动阻力加大。因此，不良的润滑油将导致机械效率的下降!第一章发动机循环与发动机性能指标第四节发动机机械损失及其测量三、影响的因素m4.冷却水温度冷却水的温度直接影响到润滑油的温度，因而也就关系到润滑油粘度和摩擦损失的大小使用中，发动机的冷却水温度保持在80～95℃范围内。tmP第一章发动机循环与发动机性能指标第四节发动机机械损失及其测量三、影响的因素m5、发动机技术状况配合间隙；润滑和冷却散热性能；结构设计因素。三、影响的因素第一章发动机循环与发动机性能指标第四节发动机机械损失及其测量一、燃料燃烧热值第一章发动机循环与发动机性能指标第五节发动机的燃烧化学性能单位量的的燃料完全燃烧所发生的热量叫热值。rHHoukg，kjr，kg，kjHkg，kjHou/%;;/;/水蒸汽的汽化潜热的含量单位质量燃烧产物中水低位热值高位热值二、燃料燃烧