汽車節(jié)能技術第一章

1、緒緒 論論 四、四、 傳熱學知識傳熱學知識 熱力學著重研究在熱力學平衡狀態(tài)下不同形式的能量間的熱力學著重研究在熱力學平衡狀態(tài)下不同形式的能量間的相互轉(zhuǎn)換的規(guī)律。而傳熱學則是研究由于存在溫度差而引起的相互轉(zhuǎn)換的規(guī)律。而傳熱學則是研究由于存在溫度差而引起的熱量傳遞規(guī)律，探討不同條件下熱傳遞系統(tǒng)的溫度分布和有關熱量傳遞規(guī)律，探討不同條件下熱傳遞系統(tǒng)的溫度分布和有關熱流量問題的分析計算實驗。熱傳遞是復雜的現(xiàn)象，可分為三熱流量問題的分析計算實驗。熱傳遞是復雜的現(xiàn)象，可分為三種基本方式：熱傳導、熱對流、熱輻射。種基本方式：熱傳導、熱對流、熱輻射。 1.1.熱傳導（導熱）熱傳導（導熱） 是相互接觸而溫度不同

2、的物體或物體中溫度不同的各部分是相互接觸而溫度不同的物體或物體中溫度不同的各部分之間，當不存在宏觀的相對位移時，由微觀粒子（分子、原子之間，當不存在宏觀的相對位移時，由微觀粒子（分子、原子和它們的組成部分）的移動、轉(zhuǎn)動和振動等熱運動引起的熱傳和它們的組成部分）的移動、轉(zhuǎn)動和振動等熱運動引起的熱傳遞現(xiàn)象。遞現(xiàn)象。tAQmKmSJ2A導熱熱阻導熱熱阻緒緒 論論 四、四、 傳熱學知識傳熱學知識2.2.熱對流熱對流 液體中溫度不同的各部分之間，由于相對的宏觀運動液體中溫度不同的各部分之間，由于相對的宏觀運動而把熱量從一處帶到另一處的現(xiàn)象，稱為熱對流。而把熱量從一處帶到另一處的現(xiàn)象，稱為熱對流。沿用沿用

3、17011701年牛頓提出的冷卻公式年牛頓提出的冷卻公式tAQ對流換熱系數(shù)對流換熱系數(shù)CmSJ23.3.熱輻射熱輻射 凡溫度高于凡溫度高于0開爾文的物體都有向外發(fā)射輻射粒子的能力。開爾文的物體都有向外發(fā)射輻射粒子的能力。物體轉(zhuǎn)化本身的熱能向外輻射能量的現(xiàn)象稱為熱輻射。物體轉(zhuǎn)化本身的熱能向外輻射能量的現(xiàn)象稱為熱輻射。 4ATQbb斯蒂芬斯蒂芬- -波爾茲曼常數(shù)波爾茲曼常數(shù)428/1067. 5KmW第一章發(fā)動機性能一、汽車發(fā)動機的發(fā)展一、汽車發(fā)動機的發(fā)展1.1.汽車發(fā)動機發(fā)展史的回顧汽車發(fā)動機發(fā)展史的回顧 1794 1794年，英國人斯特里特提出從燃料的燃燒中獲取動力，年，英國人斯特里特提出從燃

4、料的燃燒中獲取動力，第一次提出了燃料與空氣混合的概念；第一次提出了燃料與空氣混合的概念； 17991799年提出點燃煤年提出點燃煤氣等氣等 18161816年年R.stirlingR.stirling發(fā)明了熱空氣發(fā)動機發(fā)明了熱空氣發(fā)動機 18171817年年RivazRivaz開發(fā)了第一臺大氣壓下的氫氣發(fā)動機開發(fā)了第一臺大氣壓下的氫氣發(fā)動機 18331833年，英國人賴特提出了直接利用燃燒壓力推動年，英國人賴特提出了直接利用燃燒壓力推動 活塞作功的設計；活塞作功的設計； 18601860年年LenoirLenoir發(fā)明第一臺煤氣發(fā)動機，人們開始意識到發(fā)明第一臺煤氣發(fā)動機，人們開始意識到燃料在密

5、閉室內(nèi)燃燒。燃料在密閉室內(nèi)燃燒。1.1.汽車發(fā)動機發(fā)展史的回顧汽車發(fā)動機發(fā)展史的回顧 1860年，奧拓研制了第一臺四沖程煤氣發(fā)動機。 1876年，德國發(fā)明家奧托，研制成功第一臺往復活塞式、單缸、臥式、3.2千瓦(4.4馬力)的四沖程內(nèi)燃機。 1886年，戴姆勒.奔茨等人研制了汽油發(fā)動機。 1892年，狄塞爾發(fā)明了柴油發(fā)動機。 1897年，德國工程師狄塞爾首創(chuàng)的壓縮點火式內(nèi)燃機(柴油機)研制成功；1898年，柴油機首先用于固定式發(fā)電機組；1903年用作商船動力；1904年裝于艦艇；1913年第一臺以柴油機為動力的內(nèi)燃機車制成；1920年左右開始用于汽車和農(nóng)業(yè)機械。 經(jīng)過100多年的發(fā)展，汽油機和

6、柴油機技術發(fā)生了巨大變化。集各門學科、高科技于一身，無論是自身性能還是與工作機械的匹配，都達到登峰造極的地步。重量大約減輕100倍，油耗下降5倍。汽車發(fā)動機發(fā)展汽車發(fā)動機發(fā)展 1.1.汽車發(fā)動機發(fā)展史的回顧汽車發(fā)動機發(fā)展史的回顧汽車發(fā)動機發(fā)展汽車發(fā)動機發(fā)展 奧拓四沖程煤氣發(fā)動機汽車奧拓四沖程煤氣發(fā)動機汽車本茨設計制造出裝用汽油機的三輪汽車本茨設計制造出裝用汽油機的三輪汽車19531953年第一汽車制造廠在長春奠基，年第一汽車制造廠在長春奠基，19561956年年7 7月月1313日，日，1212輛國產(chǎn)輛國產(chǎn)“解放解放”牌汽車駛下總裝線，開創(chuàng)了我國汽車工業(yè)的新紀元。牌汽車駛下總裝線，開創(chuàng)了我國汽

7、車工業(yè)的新紀元。19891989年確定了三大三小的格局。年確定了三大三小的格局。19941994年汽車工業(yè)被列為國家支柱產(chǎn)業(yè)。年汽車工業(yè)被列為國家支柱產(chǎn)業(yè)。19981998年我國汽車產(chǎn)量超過年我國汽車產(chǎn)量超過160160萬輛，進入世界十強。萬輛，進入世界十強。20032003年成為世界第四大汽車生產(chǎn)國和第三大消費國。年成為世界第四大汽車生產(chǎn)國和第三大消費國。20052005年我國汽車產(chǎn)量達到年我國汽車產(chǎn)量達到570.7570.7萬輛，銷售汽車萬輛，銷售汽車575.82575.82萬輛。萬輛。 20062006年汽車保有量年汽車保有量49854985萬輛。萬輛。20082008年我國汽車銷量年我

8、國汽車銷量938.05938.05萬輛，萬輛，保有量保有量64676467萬輛。萬輛。我國摩托車工業(yè)，自我國摩托車工業(yè)，自19931993年連續(xù)產(chǎn)量居世界第一年連續(xù)產(chǎn)量居世界第一. .截至截至20112011年底，全國機動車保有量為年底，全國機動車保有量為2.252.25億輛，其中汽車億輛，其中汽車1.061.06億輛億輛。 2.2.我國汽車發(fā)動機產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀我國汽車發(fā)動機產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀我國發(fā)動機發(fā)展主要存在問題：我國發(fā)動機發(fā)展主要存在問題： 自主開發(fā)能力差，自主開發(fā)能力差， 核心技術主要是掌握在國外。核心技術主要是掌握在國外。 企業(yè)數(shù)量眾多，規(guī)模小，重復投資引進。企業(yè)數(shù)量眾多，規(guī)模小，重復投資

9、引進。汽車發(fā)動機發(fā)展汽車發(fā)動機發(fā)展 汽油機產(chǎn)量汽油機產(chǎn)量 上述十家企業(yè)共生產(chǎn)汽油機728.4204萬臺，占汽油機生產(chǎn)累計總量的55.51%。2.2.我國汽車發(fā)動機產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀我國汽車發(fā)動機產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀柴油機產(chǎn)量柴油機產(chǎn)量 十家企業(yè)共銷售柴油機307.0745萬臺，占柴油機累計銷售總量的81.82%。 2.2.我國汽車發(fā)動機產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀我國汽車發(fā)動機產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀國際十佳國際十佳3.3.國內(nèi)外十佳發(fā)動機國內(nèi)外十佳發(fā)動機 Ward年度十佳發(fā)動機獎項是由名為Wards Autoworld（沃德的汽車世界）這本雜志評選出來的。該雜志創(chuàng)刊于1924年，在全世界范圍內(nèi)都頗具影響力。雖然有資格獲得Ward十佳

10、發(fā)動機的只有在北美市場發(fā)售的車型，但實際上能夠贏得北美市場和Ward的認可就可以等同于贏得了全世界的認可。1 1、奧迪、奧迪3.0L TFSI3.0L TFSI機械增壓機械增壓DOHC V-6DOHC V-6 這款3.0LTFSI V6具有驚人的中低速扭矩，同時全鋁構(gòu)造更輕并具有更好的經(jīng)濟性。功率達到333hp/ 5500-7000rpm，扭矩達441Nm/ 2900-5300rpm。奧迪3.0TFSI發(fā)動機采用缸內(nèi)直噴技術，機械增壓裝置完美地融合在90度的V6發(fā)動機中，壓縮比達10.5:1。 國內(nèi)市場中的奧迪A6L、A8、Q7等車型中配備。國際十佳國際十佳 3.3.國內(nèi)外十佳發(fā)動機國內(nèi)外十佳

11、發(fā)動機2 2、寶馬、寶馬 N20 N20 渦輪增壓渦輪增壓 2.0L I-42.0L I-4 3 3、寶馬、寶馬3.0L N55 3.0L N55 渦輪增壓渦輪增壓 I-6I-6120hp/ L，扭力約350Nm左右。國內(nèi)市場中目前只有進口版Z4配備了此款發(fā)動機。產(chǎn)生300hp/ 5800rpm功率以及高達407Nm/ 1200-5000rpm最大扭矩，在目前中國市場的進口335i和國產(chǎn)535i車型上均可見到 國際十佳國際十佳 3.3.國內(nèi)外十佳發(fā)動機國內(nèi)外十佳發(fā)動機4 4、福特、福特EcoBoost EcoBoost 渦輪增壓渦輪增壓2.0L I-42.0L I-4 此款2.0LEcoBoo

12、st渦輪增壓發(fā)動機相比以往福特推出的傳統(tǒng)發(fā)動機，擁有巨大的技術進步，加裝了當下流行的可變正時氣門+缸內(nèi)直噴+渦輪增壓，以高效動力表現(xiàn)以及可觀的燃油經(jīng)濟性贏得評委們的青睞。 采用博格華納的K03低慣量轉(zhuǎn)子渦輪，在進、排氣門可變正時的幫助下，發(fā)動機在1750rpm便可達到最大扭矩輸出，提高了發(fā)動機在低轉(zhuǎn)速時的動力表現(xiàn)。此發(fā)動機最大功率240馬力，扭矩可達340Nm，可謂小排量大輸出。國內(nèi)所搭載此款發(fā)動機的車型包括福特蒙 迪 歐 致 勝 、 沃 爾 沃 S 8 0 L 以 及備受關注的路虎攬勝極光 國際十佳國際十佳 3.3.國內(nèi)外十佳發(fā)動機國內(nèi)外十佳發(fā)動機5 5、馬自達、馬自達Skyactiv-G

13、2.0L I-4Skyactiv-G 2.0L I-4 這款成本不高但科技感十足的自然吸氣4缸2.0LSkyactv發(fā)動機，國內(nèi)被稱為“創(chuàng)馳藍天”技術，重點在于提升動力系統(tǒng)的效率和動力性能，此款發(fā)動機的亮點之一在于其高達14:1的超高壓縮比例，雖然后期經(jīng)過調(diào)整有所降低，但仍然達到了13:1。能夠采用如此高的壓縮比，與發(fā)動機采用獨特設計的燃燒室分不開。效率方面，與目前普通馬自達2.0發(fā)動機相比提高了15%以上。 這款發(fā)動機將主要用于馬自達3 Skyactiv版本以及2013款CX-5中，目前還沒有引入中國市場。國際十佳國際十佳 3.3.國內(nèi)外十佳發(fā)動機國內(nèi)外十佳發(fā)動機6 6、克萊斯勒、克萊斯勒P

14、entastar 3.6L DOHC V-6Pentastar 3.6L DOHC V-6 該發(fā)動機結(jié)構(gòu)簡單、耐久度高、保養(yǎng)維護費用低等特點，可產(chǎn)出286馬力的最大功率以及347Nm的最大扭矩，油耗9.4L/100km左右。JEEP吉普牧馬人、大切諾基等車型均配備了此款發(fā)動機。7 7、福特、福特Coyote, 5.0L V-8Coyote, 5.0L V-8 這款發(fā)動機只出現(xiàn)在美版的福特野馬Boss 302。功率444hp，使用了全新的頂置凸輪和鋁制結(jié)構(gòu)，以及雙獨立可變凸輪軸正時技術，發(fā)動機可以隨時迅速控制節(jié)氣門開閉程度，提升車輛的加速性能以及低轉(zhuǎn)速動力輸出。8 8、通用別克渦輪增壓、通用別克

15、渦輪增壓2.0L I-42.0L I-4 此次獲獎的通用別克2.0高功率渦輪增壓直列四缸發(fā)動機，擁有270馬力、400Nm的動力輸出數(shù)據(jù)，動力水平直逼同平臺的歐寶Insignia OPC搭載的2.8L V6渦輪增壓發(fā)動機 ，而國內(nèi)版均為雖然也使用同樣代號的2.0渦輪增壓發(fā)動機，但功率與海外版的270馬力版本截然不同，國內(nèi)的2.0發(fā)動機只有不到230馬力的最大功率 。1010、英菲尼迪、英菲尼迪VQ, 3.5L V-6 VQ, 3.5L V-6 混合動力混合動力 VQ混合動力發(fā)動機采用一臺可以輸出68馬力（50千瓦）功率、270Nm的HM34電動機作為輔助，可輸出超過360馬力的動力，通過位于電

16、動機前后兩套離合器的開閉組合來控制動力的流向，電動機則身兼二職，既做驅(qū)動使用的電動機，又用來做發(fā)電機。車輛的百公里油耗約小于6L/100km新推出的發(fā)動機將主要配備于英菲尼迪M35h車型上，雖然目前還沒有進入國內(nèi)市場，但有消息稱英菲尼迪將有望在今年內(nèi)引進混合動力版本的車輛。國際十佳國際十佳 3.3.國內(nèi)外十佳發(fā)動機國內(nèi)外十佳發(fā)動機9 9、現(xiàn)代、現(xiàn)代 GDiGDi 1.6L I-41.6L I-4 韓系發(fā)動機近年來屢次獲獎。此次上榜的是一臺全新小排量GDi 1.6升 4缸發(fā)動機。這款發(fā)動機應用了缸內(nèi)直噴技術，使燃料燃燒更加充分，輸出更加高效，同時有效降低油耗以及二氧化碳排放量。其最大功率約為10

17、1kW)/6300rpm和166Nm/4850rpm的最大扭矩。 此款發(fā)動機用于現(xiàn)代以及起亞的眾多入門級車型，例如海外版現(xiàn)代雅紳特、飛思、起亞秀爾等。遺憾的是，也許是出于成本以及國內(nèi)油品質(zhì)量考慮，目前這款1.6升高效發(fā)動機沒有被引進到國內(nèi)市場中。 2012年12月11日，由汽車與運動主辦 “中國心”2012年度十佳發(fā)動機，作為國內(nèi)惟一的汽車發(fā)動機評選活動 ， 受 到 各 界 關 注國內(nèi)十佳國內(nèi)十佳 3.3.國內(nèi)外十佳發(fā)動機國內(nèi)外十佳發(fā)動機4.4.汽車發(fā)動機發(fā)展面臨問題汽車發(fā)動機發(fā)展面臨問題石油缺乏：石油缺乏： 根據(jù)英國石油公司根據(jù)英國石油公司世界能源統(tǒng)計評論世界能源統(tǒng)計評論的數(shù)據(jù)，截止的數(shù)據(jù)，

18、截止20032003年底，世年底，世界已探明石油儲量為界已探明石油儲量為1148011480億桶，合計億桶，合計15701570億噸。從現(xiàn)有數(shù)據(jù)來看，如果億噸。從現(xiàn)有數(shù)據(jù)來看，如果石油消費保持現(xiàn)在的速度，世界石油儲備還可以滿足石油消費保持現(xiàn)在的速度，世界石油儲備還可以滿足4040年到年到5050年之需。年之需。 我國石油資源總量較豐富。據(jù)我國石油資源總量較豐富。據(jù)20032003年年BPBP的統(tǒng)計，在世界的統(tǒng)計，在世界103103個產(chǎn)油國中個產(chǎn)油國中我國石油可采資源總量和剩余可采儲量分別居第我國石油可采資源總量和剩余可采儲量分別居第1111位和第位和第1010位。截至位。截至 20032003

19、年底，我國石油可采資源探明率為年底，我國石油可采資源探明率為4343，總體屬于石油勘探中等成熟，總體屬于石油勘探中等成熟階段。綜合分析資源情況和勘探潛力，預計未來階段。綜合分析資源情況和勘探潛力，預計未來15152020年內(nèi)，我國石油儲年內(nèi)，我國石油儲量仍處于高穩(wěn)定增長期，年均新增石油可采儲量在量仍處于高穩(wěn)定增長期，年均新增石油可采儲量在1.41.4億億1.81.8億噸左右，億噸左右，大體保持目前的儲量增長水平。大體保持目前的儲量增長水平。 從從19931993年起成為石油凈進口國，我國進口石油的三分之一用于汽車消年起成為石油凈進口國，我國進口石油的三分之一用于汽車消耗。國內(nèi)石油產(chǎn)量基本維持在

20、耗。國內(nèi)石油產(chǎn)量基本維持在2 2億噸左右水平，每年進口量還在增加。億噸左右水平，每年進口量還在增加。20112011年達到年達到2.72.7億噸，很快將突破億噸，很快將突破3 3億噸，預計億噸，預計20152015年進口依存度達到年進口依存度達到60%60%以上。據(jù)預測將嚴重影響國家能源安全。以上。據(jù)預測將嚴重影響國家能源安全。4.4.汽車發(fā)動機發(fā)展面臨問題汽車發(fā)動機發(fā)展面臨問題 我國的油價在世界范圍內(nèi)處于中游，但收入與油我國的油價在世界范圍內(nèi)處于中游，但收入與油價比排名世界第四，而且我國的高速公路收費；隨著價比排名世界第四，而且我國的高速公路收費；隨著排放標準的更加嚴格，運輸成本會進一步提高

21、。排放標準的更加嚴格，運輸成本會進一步提高。排放排放 汽車排出的污染物質(zhì)主要包括在氣缸內(nèi)燃燒后從排氣汽車排出的污染物質(zhì)主要包括在氣缸內(nèi)燃燒后從排氣管排出的廢氣，以及曲軸箱竄氣、機油蒸氣排放、燃料箱管排出的廢氣，以及曲軸箱竄氣、機油蒸氣排放、燃料箱和化油器的蒸發(fā)排放等。有害物質(zhì)包括和化油器的蒸發(fā)排放等。有害物質(zhì)包括COCO、 COCO2 2、NONOX X、HCHC、碳煙等。碳煙等。噪聲污染噪聲污染 噪聲污染已經(jīng)成為四大公害之一。而城市噪聲污染主噪聲污染已經(jīng)成為四大公害之一。而城市噪聲污染主要來自城市交通噪聲，其中汽車噪聲占據(jù)很大部分。在我要來自城市交通噪聲，其中汽車噪聲占據(jù)很大部分。在我國城市

22、噪聲源中，交通噪聲占國城市噪聲源中，交通噪聲占46.8%46.8%，社會生活噪聲占，社會生活噪聲占28.9%28.9%，工業(yè)噪聲占，工業(yè)噪聲占8.3%8.3%，施工噪聲占，施工噪聲占5.1%5.1%，其它噪聲占，其它噪聲占10.9%10.9%。而且，交通噪聲所占比例有逐年上升的趨勢。而且，交通噪聲所占比例有逐年上升的趨勢。4.4.汽車發(fā)動機發(fā)展面臨問題汽車發(fā)動機發(fā)展面臨問題5.5.汽車動力裝置發(fā)展預測汽車動力裝置發(fā)展預測內(nèi)燃機技術主要體現(xiàn)在以下幾個方面內(nèi)燃機技術主要體現(xiàn)在以下幾個方面（1 1）缸內(nèi)直噴電控汽油機性能的進一步改善）缸內(nèi)直噴電控汽油機性能的進一步改善（2 2）使用共軌式高壓電控直噴

23、柴油機）使用共軌式高壓電控直噴柴油機（3 3）汽柴油品質(zhì)的提高）汽柴油品質(zhì)的提高（4 4）各種高效排放后處理裝置的開發(fā)和使用）各種高效排放后處理裝置的開發(fā)和使用5.5.汽車動力裝置發(fā)展預測汽車動力裝置發(fā)展預測汽車發(fā)動機發(fā)展汽車發(fā)動機發(fā)展 二、二、 發(fā)動機的理論循環(huán)過程發(fā)動機的理論循環(huán)過程1.1.對實際循環(huán)所作的假設條件對實際循環(huán)所作的假設條件 a) a) 假設工質(zhì)是理想氣體，整個循環(huán)工質(zhì)組假設工質(zhì)是理想氣體，整個循環(huán)工質(zhì)組成成分不變。成成分不變。 b) b) 閉口系統(tǒng)作封閉循環(huán)，不考慮換氣損失。閉口系統(tǒng)作封閉循環(huán)，不考慮換氣損失。 c) c) 將壓縮和膨脹過程假定為絕熱等熵過程。將壓縮和膨脹過

24、程假定為絕熱等熵過程。 d) d) 假設燃燒是外界無數(shù)個高溫熱源定容或假設燃燒是外界無數(shù)個高溫熱源定容或定壓加熱。定壓加熱。 根據(jù)加熱方式不同，發(fā)動機有三種基本空氣根據(jù)加熱方式不同，發(fā)動機有三種基本空氣標準循環(huán)標準循環(huán), ,即定容加熱循環(huán)、定壓加熱循環(huán)和混即定容加熱循環(huán)、定壓加熱循環(huán)和混合加熱循環(huán)。合加熱循環(huán)。 a)a)定容加熱循環(huán)定容加熱循環(huán) 由于汽油機的均勻混合氣為爆炸燃燒，燃燒速度由于汽油機的均勻混合氣為爆炸燃燒，燃燒速度很快，而在上止點附近容積變化又較小，因此燃燒過很快，而在上止點附近容積變化又較小，因此燃燒過程相當于定容燃燒。程相當于定容燃燒。PVabcZQ1Q 2abcZQ1Q 2

25、TS2. 三種理論循環(huán)三種理論循環(huán)發(fā)動機的理論循環(huán)過程發(fā)動機的理論循環(huán)過程示功圖示功圖溫熵圖溫熵圖 b)b)定壓加熱循環(huán)定壓加熱循環(huán) 低速柴油機燃油質(zhì)量差，形成可燃混合氣的速度低速柴油機燃油質(zhì)量差，形成可燃混合氣的速度慢，不均勻混合氣的擴散燃燒速度很慢。燃燒持續(xù)慢，不均勻混合氣的擴散燃燒速度很慢。燃燒持續(xù)時間長，接近定壓加熱。時間長，接近定壓加熱。2. 三種理論循環(huán)三種理論循環(huán)發(fā)動機的理論循環(huán)過程發(fā)動機的理論循環(huán)過程示功圖示功圖溫熵圖溫熵圖PVabcZQ1Q 2abcZQ1Q 2TS c)c)混合加熱循環(huán)混合加熱循環(huán) 高速柴油機在燃燒初期，由于部分混合氣已與空氣混合，高速柴油機在燃燒初期，由于

26、部分混合氣已與空氣混合，之后由于邊噴油、邊混合、邊燃燒，燃燒速度受到制約，因此之后由于邊噴油、邊混合、邊燃燒，燃燒速度受到制約，因此燃燒過程兼有逐漸爆炸燃燒和擴散燃燒的特征，對應于氣缸內(nèi)燃燒過程兼有逐漸爆炸燃燒和擴散燃燒的特征，對應于氣缸內(nèi)的容積變化情況，可以將燃燒過程簡化為定容定壓加熱。的容積變化情況，可以將燃燒過程簡化為定容定壓加熱。2. 三種理論循環(huán)三種理論循環(huán)發(fā)動機的理論循環(huán)過程發(fā)動機的理論循環(huán)過程示功圖示功圖溫熵圖溫熵圖PVabcZQ 2Q1VQ1PZVcVaabcZQ 2TSQ1PZQ1V PVabcZQ 2Q1VQ1PZVcVa121QQ11)(kakcaacTVVTT1)(ka

27、czczTPPTT 為壓力升高比1)(kazzzzTVVTTakkbzkzzzkbzzbTVVVVTVVTT111)()()( 為預膨脹比)(1czvvTTmCQ)(1zzpPTTmCQ)(2abvTTmCQ) 1() 1(111kkk) 1(111kkk 111k3. 循環(huán)熱效率循環(huán)熱效率發(fā)動機的理論循環(huán)過程發(fā)動機的理論循環(huán)過程示功圖的制取示功圖的制取發(fā)動機示功圖制取方法發(fā)動機示功圖制取方法上止點位置傳感器上止點位置傳感器曲軸轉(zhuǎn)角傳感器曲軸轉(zhuǎn)角傳感器內(nèi)置壓力傳感器的火花塞內(nèi)置壓力傳感器的火花塞示功圖的制取示功圖的制取發(fā)動機缸壓所需傳感器發(fā)動機缸壓所需傳感器4. 熱效率的影響因素熱效率的影響因

28、素發(fā)動機的理論循環(huán)過程發(fā)動機的理論循環(huán)過程1 1）壓縮比）壓縮比 隨著壓縮比的增大，三種循環(huán)的效率都提高。壓縮比的隨著壓縮比的增大，三種循環(huán)的效率都提高。壓縮比的提高，可以提高循環(huán)平均吸熱溫度，降低循環(huán)平均放熱溫度，提高，可以提高循環(huán)平均吸熱溫度，降低循環(huán)平均放熱溫度，擴大循環(huán)溫差，增大膨脹比，如圖擴大循環(huán)溫差，增大膨脹比，如圖1-21-2所示。圖所示。圖1-31-3表示定容表示定容加熱循環(huán)熱效率隨壓縮比變化的情況。在加熱循環(huán)熱效率隨壓縮比變化的情況。在 較低時，隨著較低時，隨著 的提高，效率增長很快；在的提高，效率增長很快；在 較大時，再增加較大時，再增加 則效果較則效果較小。小。4. 熱效

29、率的影響因素熱效率的影響因素發(fā)動機的理論循環(huán)過程發(fā)動機的理論循環(huán)過程2 2）壓力升高比）壓力升高比 增大時，對于混合加熱循環(huán)來說，若增大時，對于混合加熱循環(huán)來說，若q q1 1不變則不變則q q2 2減少；減少；若若q q2 2不變則不變則q q1 1增大，都會使效率增大。增大，都會使效率增大。3 3）預膨脹比）預膨脹比 在等壓加熱循環(huán)中，隨著加熱量在等壓加熱循環(huán)中，隨著加熱量q q1 1的增加的增加, , 值加大。若值加大。若 保持不變，因平均膨脹比減小，放出的熱量保持不變，因平均膨脹比減小，放出的熱量q q2 2增加，效率增加，效率下降。下降。 在混合加熱循環(huán)中，當循環(huán)總加熱量在混合加熱循

30、環(huán)中，當循環(huán)總加熱量q q1 1和和 保持不變，保持不變， 值增大，意味著等壓加熱部分增大，同樣效率下降。值增大，意味著等壓加熱部分增大，同樣效率下降。5.循環(huán)平均壓力循環(huán)平均壓力發(fā)動機的理論循環(huán)過程發(fā)動機的理論循環(huán)過程)(kPapt是單位氣缸容積所做的循環(huán)功，用來評定循環(huán)的做功能力是單位氣缸容積所做的循環(huán)功，用來評定循環(huán)的做功能力stVWp 式中式中WsV循環(huán)所做的功（循環(huán)所做的功（J J）氣缸工作容積（氣缸工作容積（L L）根據(jù)工程熱力學公式，混合加熱循環(huán)的平均壓力為：根據(jù)工程熱力學公式，混合加熱循環(huán)的平均壓力為：taKtmKKpp) 1() 1(11式中式中ap壓縮始點的壓力（壓縮始點的

31、壓力（KPa）定容加熱循環(huán)的平均壓力為：定容加熱循環(huán)的平均壓力為：taKtVKpp) 1(11定壓加熱循環(huán)的平均壓力為：定壓加熱循環(huán)的平均壓力為：taKtpKKpp) 1(11發(fā)動機的理論循環(huán)過程發(fā)動機的理論循環(huán)過程5.循環(huán)平均壓力循環(huán)平均壓力三、三、 四沖程發(fā)動機的實際循環(huán)四沖程發(fā)動機的實際循環(huán) 四沖程發(fā)動機的實際工作過程是由連續(xù)的循環(huán)組成。 活塞在上止點前打開進氣門，氣缸內(nèi)的殘余廢活塞在上止點前打開進氣門，氣缸內(nèi)的殘余廢氣膨脹，過了上止點后，氣缸真空度不斷吸入新鮮氣膨脹，過了上止點后，氣缸真空度不斷吸入新鮮空氣與燃料的混合氣?？諝馀c燃料的混合氣。1.1.進氣過程進氣過程四沖程發(fā)動機的實際循

32、環(huán)四沖程發(fā)動機的實際循環(huán)由于進氣阻力，氣流受高溫零由于進氣阻力，氣流受高溫零件及殘余廢氣的加熱，有如下件及殘余廢氣的加熱，有如下關系關系汽油機汽油機柴油機柴油機增壓柴油機增壓柴油機增壓壓力增壓壓力0)90. 080. 0(PPa0)95. 085. 0(PPakaPP)0 . 190. 0(0)0 . 23 . 1 (PPkkTa380340kTa340300kTa3803202.2.壓縮過程壓縮過程 四沖程發(fā)動機的實際循環(huán)四沖程發(fā)動機的實際循環(huán)汽油機汽油機 n1=1.321.38柴油機柴油機 n1=1.381.40增壓柴油機增壓柴油機 n1=1.351.37工質(zhì)溫度低，被加熱，多變指數(shù)大于絕

33、熱指數(shù)，工質(zhì)溫工質(zhì)溫度低，被加熱，多變指數(shù)大于絕熱指數(shù)，工質(zhì)溫度高，放熱，多變指數(shù)小于絕熱指數(shù)度高，放熱，多變指數(shù)小于絕熱指數(shù)汽油機汽油機 0.82.0 600750柴油機柴油機 3.05. 0 7501000增壓柴油機增壓柴油機 5.08.0 9001100)(MPaPC)(KTC壓縮比范圍壓縮比范圍 汽油機：汽油機： 7 71010 柴油機：柴油機： 14142222 增壓柴油機：增壓柴油機： 12121515 壓縮比很重要，常用測量壓縮壓力來檢查，當氣缸密封不良時，壓縮比很重要，常用測量壓縮壓力來檢查，當氣缸密封不良時，會出現(xiàn)壓縮終點溫度、壓力下降，起動困難，功率減小等。會出現(xiàn)壓縮終點溫

34、度、壓力下降，起動困難，功率減小等。3.3.燃燒過程燃燒過程 四沖程發(fā)動機的實際循環(huán)四沖程發(fā)動機的實際循環(huán)汽油機汽油機 3.06.5 22002800柴油機柴油機 4.59. 0 18002200增壓柴油機增壓柴油機 9.013.0)(MPaPz)(zKT燃燒放出熱量越多，放熱時越靠近上止點，熱效率越高。燃燒放出熱量越多，放熱時越靠近上止點，熱效率越高。1四沖程發(fā)動機的實際循環(huán)四沖程發(fā)動機的實際循環(huán)4.4.膨脹過程膨脹過程汽油機汽油機 n2=1.231.28柴油機柴油機 n2=1.151.28汽油機汽油機 0.30.6 12001500柴油機柴油機 0.20. 5 10001200)(MPaP

35、b)(bKT 工質(zhì)溫度低，被加熱，多工質(zhì)溫度低，被加熱，多變指數(shù)大于絕熱指數(shù)，工質(zhì)溫變指數(shù)大于絕熱指數(shù)，工質(zhì)溫度高，放熱，多變指數(shù)小于絕度高，放熱，多變指數(shù)小于絕熱指數(shù)熱指數(shù).四沖程發(fā)動機的實際循環(huán)四沖程發(fā)動機的實際循環(huán)5.5.排氣過程排氣過程由于排氣系統(tǒng)阻力，排氣終了的壓力大于大氣壓力由于排氣系統(tǒng)阻力，排氣終了的壓力大于大氣壓力汽油機和柴油機汽油機和柴油機廢氣渦輪增壓柴油機廢氣渦輪增壓柴油機汽油機汽油機柴油機柴油機0)2 . 105. 1 (PPr0)0 . 175. 0(PPrkTr1100900kTr900700 發(fā)動機實際工作循環(huán)由上述五個過程組成，由于存發(fā)動機實際工作循環(huán)由上述五個過

36、程組成，由于存在各種損失與理論循環(huán)相比存在一定偏差。在各種損失與理論循環(huán)相比存在一定偏差。四、實際循環(huán)的評定四、實際循環(huán)的評定指示指標指示指標 指示指標用來評定實際循環(huán)質(zhì)量的好壞，它以工質(zhì)在氣指示指標用來評定實際循環(huán)質(zhì)量的好壞，它以工質(zhì)在氣缸內(nèi)對活塞做功為基礎。用平均指示壓力及指示功率評定循缸內(nèi)對活塞做功為基礎。用平均指示壓力及指示功率評定循環(huán)的動力性環(huán)的動力性做功能力；用循環(huán)熱效率及燃料消耗率評定循做功能力；用循環(huán)熱效率及燃料消耗率評定循環(huán)的經(jīng)濟性。環(huán)的經(jīng)濟性。1.1.平均指示壓力平均指示壓力 一個實際循環(huán)工質(zhì)對活塞所做的有用功稱為指示功，單一個實際循環(huán)工質(zhì)對活塞所做的有用功稱為指示功，單位

37、氣缸工作容積的指示功為平均指示壓力。可根據(jù)測量示功位氣缸工作容積的指示功為平均指示壓力。可根據(jù)測量示功圖面積計算求得。圖面積計算求得。 為了比較不同大小氣缸的做功能力，需要排除尺寸的影響。為了比較不同大小氣缸的做功能力，需要排除尺寸的影響。)(MPaVWPsimiPmi的一般范圍是： 汽油機 0.80.81.5MPa1.5MPa 柴油機 0.70.71.1MPa1.1MPa 增壓柴油機 1 12.5MPa2.5MPa2.2.指示功率指示功率 發(fā)動機單位時間所做的指示功，稱為指示功率發(fā)動機單位時間所做的指示功，稱為指示功率Pi Pi 。30260inVPinWPsmiii行程數(shù)；i-氣缸數(shù)3.3

38、.指示熱效率和指示燃油消耗率指示熱效率和指示燃油消耗率 指示熱效率是實際循環(huán)指示功與所消耗的燃料熱量之比。指示熱效率是實際循環(huán)指示功與所消耗的燃料熱量之比。 指示燃油消耗率是指單位指示功的耗油率。指示燃油消耗率是指單位指示功的耗油率。 1QWii310iiPBb6106 . 3hbii四、實際循環(huán)的評定四、實際循環(huán)的評定指示指標指示指標五、發(fā)動機經(jīng)濟性和動力性的評價五、發(fā)動機經(jīng)濟性和動力性的評價 發(fā)動機經(jīng)濟性和動力性指標是以曲軸對外輸出的功率為發(fā)動機經(jīng)濟性和動力性指標是以曲軸對外輸出的功率為基礎，代表了發(fā)動機整機的性能，通常稱它們?yōu)橛行е笜恕；A，代表了發(fā)動機整機的性能，通常稱它們?yōu)橛行е笜恕?/p>

39、 1. 1.發(fā)動機動力性能發(fā)動機動力性能 1 1） 有效功率有效功率 Pi Pi 發(fā)動機的指示功率并不能完全對外輸出，功在發(fā)動機內(nèi)發(fā)動機的指示功率并不能完全對外輸出，功在發(fā)動機內(nèi)部的傳遞過程中，不可避免有損失，這些損失包括：部的傳遞過程中，不可避免有損失，這些損失包括： 1) 1)發(fā)動機內(nèi)部運動零件的摩擦損失；發(fā)動機內(nèi)部運動零件的摩擦損失； 2) 2)驅(qū)動附屬機構(gòu)的損失；驅(qū)動附屬機構(gòu)的損失； 3) 3)泵氣損失，指進排氣過程所消耗的功。泵氣損失，指進排氣過程所消耗的功。2 2）有效扭矩）有效扭矩 發(fā)動機工作時，由功率輸出軸輸出的扭矩稱為有效扭矩發(fā)動機工作時，由功率輸出軸輸出的扭矩稱為有效扭矩T

40、tqTtq。)(95501000602KWnTnTPtqtqe式中：式中：TtqTtq一有效扭矩一有效扭矩(Nm)(Nm)；n n一發(fā)動機轉(zhuǎn)速一發(fā)動機轉(zhuǎn)速(r/min(r/min)。3 3）平均有效壓力）平均有效壓力 p pmeme 平均有效壓力平均有效壓力Pme(MPa)Pme(MPa)，是發(fā)動機單位氣缸工作容積輸出的，是發(fā)動機單位氣缸工作容積輸出的有效功。它與有效功率有效功。它與有效功率(kw)(kw)之間的關系是：之間的關系是：30inVPPsmeeniVPPseme30 Pme的般范圍是： 汽油機 0.71.3 MPa 柴油機 0.61.0 MFa 增壓柴油機 0.92.2 MPa1.

41、1.發(fā)動機動力性能發(fā)動機動力性能發(fā)動機經(jīng)濟性和動力性的評價發(fā)動機經(jīng)濟性和動力性的評價4) 4) 轉(zhuǎn)速和活塞平均速度轉(zhuǎn)速和活塞平均速度 提高發(fā)動機轉(zhuǎn)速，即增加單位時間的做功次數(shù)，從而提高發(fā)動機轉(zhuǎn)速，即增加單位時間的做功次數(shù)，從而使發(fā)動機體積小、重量輕和功率大。使發(fā)動機體積小、重量輕和功率大。式中式中 活塞行程活塞行程(m)(m)。mC/S Dn轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 增加，活塞平均速度增加，活塞平均速度 也增加，也增加， 與與 的關系為的關系為SmCmC30SnCmnn1.1.發(fā)動機動力性能發(fā)動機動力性能發(fā)動機經(jīng)濟性和動力性的評價發(fā)動機經(jīng)濟性和動力性的評價1 1） 有效熱效率有效熱效率 是發(fā)動機的有效功是發(fā)動

42、機的有效功WeWe與所消耗燃料熱量與所消耗燃料熱量Q1Q1之比。之比。ee1QWee2 2） 有效燃料消耗率有效燃料消耗率 bebe1000eePBb式中：式中：BB每小時的耗油量每小時的耗油量(kg/h)(kg/h)；P Pe e有效功率有效功率(kW)(kW)。1升0.2642加侖1公里0.621英里英里/加侖235.21/（L/100km)2.2.發(fā)動機經(jīng)濟性指標發(fā)動機經(jīng)濟性指標)/(hkWgbe是單位有效功的耗油量。是單位有效功的耗油量。發(fā)動機經(jīng)濟性和動力性的評價發(fā)動機經(jīng)濟性和動力性的評價1 1） 升功率和比質(zhì)量升功率和比質(zhì)量 升功率升功率PL(kW/L)PL(kW/L)是發(fā)動機每升工

43、作容積所發(fā)出的有效功率。是發(fā)動機每升工作容積所發(fā)出的有效功率。 比質(zhì)量比質(zhì)量me(kg/kW)me(kg/kW)是發(fā)動機的干質(zhì)量與所給出的標定功率之比。它是發(fā)動機的干質(zhì)量與所給出的標定功率之比。它表征質(zhì)量利用程度和結(jié)構(gòu)緊湊性。表征質(zhì)量利用程度和結(jié)構(gòu)緊湊性。 3030nPiVinVPiVPPmessmeseLeePmm 發(fā)動機經(jīng)濟性和動力性的評價發(fā)動機經(jīng)濟性和動力性的評價3.3.發(fā)動機強化指標發(fā)動機強化指標LPem2 2） 強化系數(shù)強化系數(shù) 平均有效壓力平均有效壓力PmePme與活塞平均速度與活塞平均速度CmCm的乘積稱為強化系數(shù)。的乘積稱為強化系數(shù)。它與活塞單位面積的功率成正比。其值愈大，發(fā)動

44、機的熱它與活塞單位面積的功率成正比。其值愈大，發(fā)動機的熱負荷和機械負荷愈高。由于發(fā)動機的發(fā)展趨勢是強化程度負荷和機械負荷愈高。由于發(fā)動機的發(fā)展趨勢是強化程度不斷提高，所以不斷提高，所以PmeCmPmeCm值增大，也是技術進步的值增大，也是技術進步的個標志。個標志。 PmeCmPmeCm的大致范圍是：的大致范圍是： 汽油機汽油機 8 817MPam17MPams s 小型高速柴油機小型高速柴油機 6 611MPam11MPams s 重型汽車柴油機重型汽車柴油機 9 915MPam15MPam5 5發(fā)動機經(jīng)濟性和動力性的評價發(fā)動機經(jīng)濟性和動力性的評價3.3.發(fā)動機強化指標發(fā)動機強化指標六、發(fā)動機

45、的環(huán)境指標六、發(fā)動機的環(huán)境指標 發(fā)動機的環(huán)境指標主要指排氣品質(zhì)和噪聲。發(fā)動機的環(huán)境指標主要指排氣品質(zhì)和噪聲。 發(fā)動機的發(fā)動機的排放物中含有對人類有害的有毒物質(zhì)，對大氣污染，從而排放物中含有對人類有害的有毒物質(zhì)，對大氣污染，從而形成公害。其排出的有害物分為下述兩類。形成公害。其排出的有害物分為下述兩類。 1.1.排放排放 1 1）有害氣體）有害氣體 目前主要限制一氧化碳目前主要限制一氧化碳(CO)(CO)、各種碳氫化合物、各種碳氫化合物(HC)(HC)及及氮氧化合物氮氧化合物(NO(NOx x) )三種危害最大的氣體排放量。三種危害最大的氣體排放量。 2 2）排氣微粒）排氣微粒 指排氣中除水以外

46、的、單個顆粒大于指排氣中除水以外的、單個顆粒大于0.0020.002微米的任何微米的任何液體或固體微粒。其中，以碳為主要成分的固體顆粒形成液體或固體微粒。其中，以碳為主要成分的固體顆粒形成碳煙，是排氣微粒最主要的成分。碳煙，是排氣微粒最主要的成分。2. 2. 噪聲噪聲 噪聲會刺激神經(jīng)，使人心情煩燥、反應遲鈍、甚至產(chǎn)生耳聾、高噪聲會刺激神經(jīng)，使人心情煩燥、反應遲鈍、甚至產(chǎn)生耳聾、高血壓和神經(jīng)系統(tǒng)疾病。汽車是城市的主要噪聲源之一。發(fā)動機又是汽血壓和神經(jīng)系統(tǒng)疾病。汽車是城市的主要噪聲源之一。發(fā)動機又是汽車的主要噪聲源，故必須給予控制。如我國噪聲標準中規(guī)定，轎車加車的主要噪聲源，故必須給予控制。如我國

47、噪聲標準中規(guī)定，轎車加速噪聲不得大于速噪聲不得大于74dB74dB。六、發(fā)動機的環(huán)境指標六、發(fā)動機的環(huán)境指標 由道路所激發(fā)的車體結(jié)構(gòu)的振動；輪臺觸地所激起的空氣振動；車體穿過大氣所產(chǎn)生的湍流；發(fā)動機的振動和排氣、進氣；傳動系統(tǒng)中的相互運動所激發(fā)的振動；制動器與輪圈的摩擦；空調(diào)風機等。 發(fā)動機的機械損失消耗了一部分指示功率，而使對外輸出的有效發(fā)動機的機械損失消耗了一部分指示功率，而使對外輸出的有效功率減少。不同類型發(fā)動機各部分機械損失所占百分比差別很大，下功率減少。不同類型發(fā)動機各部分機械損失所占百分比差別很大，下表給出機械損失分配的大致情況。表給出機械損失分配的大致情況。 七、機械損失七、機械

48、損失 機械損失的大小可以用機械損失功率機械損失的大小可以用機械損失功率Pm(kW)Pm(kW)和平均和平均機械損失壓力機械損失壓力Pmm(MPa)Pmm(MPa)單位氣缸工作容積的機械損單位氣缸工作容積的機械損失功來表示。它們和有效指標的關系是失功來表示。它們和有效指標的關系是 同樣，為了比較各種不同內(nèi)燃機機械損失所占比例同樣，為了比較各種不同內(nèi)燃機機械損失所占比例的大小，引入機械效率的概念。的大小，引入機械效率的概念。 機械效率是有效功率和指示功率的比。機械效率是有效功率和指示功率的比。30inVPPPPsmmeimmimmimmimeiemPPPPPPPP111.1.機械效率機械效率機械損

49、失機械損失 機械損失功率是通過對實際發(fā)動機試驗來測定。常用的機械損失功率是通過對實際發(fā)動機試驗來測定。常用的測試方法有倒拖法、滅缸法和油耗線法。測試方法有倒拖法、滅缸法和油耗線法。 1 1）倒拖法）倒拖法 發(fā)動機與平衡式電力測功器相連。首先讓發(fā)動機在給發(fā)動機與平衡式電力測功器相連。首先讓發(fā)動機在給定的工況下穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，當冷卻水和機油溫度到達正常值時，立定的工況下穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，當冷卻水和機油溫度到達正常值時，立即切斷供油即切斷供油( (柴油機柴油機) )或停止點火或停止點火( (汽油機汽油機) )，同時將電力測功器，同時將電力測功器轉(zhuǎn)換為電動機，以給定轉(zhuǎn)速倒拖發(fā)動機，并盡可能維持冷卻水轉(zhuǎn)換為電動機，以

50、給定轉(zhuǎn)速倒拖發(fā)動機，并盡可能維持冷卻水和機油溫度不變。電力測功器所測得的倒拖功率，即為發(fā)動機和機油溫度不變。電力測功器所測得的倒拖功率，即為發(fā)動機在該工況下的機械損失功率。在該工況下的機械損失功率。 這種方法的缺點是必須使用平衡式電力測功器，而且由這種方法的缺點是必須使用平衡式電力測功器，而且由于缸內(nèi)壓力、溫度與實際不符，測量結(jié)果往往偏大。我國汽車于缸內(nèi)壓力、溫度與實際不符，測量結(jié)果往往偏大。我國汽車發(fā)動機試驗標準中規(guī)定，應優(yōu)先采用此法測量機械損失功率。發(fā)動機試驗標準中規(guī)定，應優(yōu)先采用此法測量機械損失功率。機械損失機械損失2.2.機械損失的測定機械損失的測定機械損失機械損失發(fā)動機臺架試驗發(fā)動機

51、臺架試驗 發(fā)動機的各項性能指標包括功率、油耗等通常是在發(fā)動機試驗臺上發(fā)動機的各項性能指標包括功率、油耗等通常是在發(fā)動機試驗臺上完成的。試驗臺由測功器及臺架、輔助系統(tǒng)、測試儀器組成。完成的。試驗臺由測功器及臺架、輔助系統(tǒng)、測試儀器組成。發(fā)動機試驗臺架簡圖發(fā)動機試驗臺架簡圖1冷卻水箱2空氣流量計3穩(wěn)壓筒4量油裝置5燃油箱6測功器7轉(zhuǎn)速表8消聲器9墊層10基礎11底板12高壓氣瓶13示功器14混合水箱機械損失機械損失測功器測功器 測功器是用來吸收試驗發(fā)動機發(fā)出的功，改變其負荷及測功器是用來吸收試驗發(fā)動機發(fā)出的功，改變其負荷及轉(zhuǎn)速，模擬實際使用的各種工況，同時測定發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，模擬實際使用的各種

52、工況，同時測定發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩，發(fā)動機轉(zhuǎn)速可測得，功率則由下式求得：矩，發(fā)動機轉(zhuǎn)速可測得，功率則由下式求得：9550nTPtqe式中：式中：TtqTtq一有效扭矩一有效扭矩(Nm)(Nm)；n n一發(fā)動機轉(zhuǎn)速一發(fā)動機轉(zhuǎn)速(r/min(r/min) 常用的測功器有水力測功器、電渦流測功器和平衡式常用的測功器有水力測功器、電渦流測功器和平衡式直流電力測功器三種。直流電力測功器三種。機械損失機械損失水力測功器水力測功器水力測功器是由制動器與測力機構(gòu)組成水力測功器是由制動器與測力機構(gòu)組成111111111轉(zhuǎn)子軸 2外殼 3無接觸密封 4進水孔 5定子 6轉(zhuǎn)子 7進水管 8進水環(huán)室 9分隔室 10聯(lián)軸節(jié)

53、11轉(zhuǎn)速傳感器 12排水室 13固定軸承 14回水孔 15隔板 16浮動活塞閥 17活塞座 18控制閥 19伺服電機 20 排水孔DYNABAR水力測功器機構(gòu)圖1111DYNABAR水力測功器功率范圍圖a a為最大功率線（滿水線）為最大功率線（滿水線）b b為最大轉(zhuǎn)矩線（轉(zhuǎn)子強度）為最大轉(zhuǎn)矩線（轉(zhuǎn)子強度）c c為額定功率線（進出孔截面）為額定功率線（進出孔截面）d d為最大轉(zhuǎn)速線（軸承及潤滑）為最大轉(zhuǎn)速線（軸承及潤滑）e e為空載特性線（出水閥全開）為空載特性線（出水閥全開）abcdeaabcdea所圍面積表示測功器可所圍面積表示測功器可以吸收功率范圍以吸收功率范圍水力測功器優(yōu)點：價格低、結(jié)構(gòu)

54、簡單、可靠、體積小；缺點：精度低、操控復雜。電渦流測功器電渦流測功器 是利用渦電流效是利用渦電流效應將發(fā)動機的機械能應將發(fā)動機的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，繼而變轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，繼而變?yōu)闊崮艿倪^程。為熱能的過程。 調(diào)整勵磁電流，調(diào)整勵磁電流，可調(diào)整吸收功率的大可調(diào)整吸收功率的大小。小。1鐵殼 2勵磁線圈 3渦流環(huán) 4轉(zhuǎn)子電渦流測功器電渦流測功器電渦流測功器連接圖電渦流測功器連接圖電渦流測功器控制柜電渦流測功器控制柜優(yōu)點：操作簡便、結(jié)構(gòu)優(yōu)點：操作簡便、結(jié)構(gòu)緊湊、精度較高、運轉(zhuǎn)緊湊、精度較高、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)平穩(wěn)缺點：成本較高，不能缺點：成本較高，不能反拖，能量不能回收反拖，能量不能回收平衡式電力測功器平衡式電力測功器

55、 1-轉(zhuǎn)子 2、6-滾動軸承 3、5-滑動軸承 4-定子外殼 7-基座由平衡電機、測力由平衡電機、測力機構(gòu)、負載電阻、機構(gòu)、負載電阻、勵磁機組、交流機勵磁機組、交流機組和操縱臺組成。組和操縱臺組成。優(yōu)點：可回收電能、優(yōu)點：可回收電能、反拖發(fā)動機，工作靈反拖發(fā)動機，工作靈敏、測量精度高；敏、測量精度高；缺點：結(jié)構(gòu)復雜、價缺點：結(jié)構(gòu)復雜、價格昂貴。格昂貴。 質(zhì)量法測量燃油消耗量質(zhì)量法測量燃油消耗量1-油箱 2-開關 3-濾油器 4-三通閥 5-油杯 6-天平發(fā)動機油耗的測量發(fā)動機油耗的測量 發(fā)動機臺架上主發(fā)動機臺架上主要使用油耗儀來測量要使用油耗儀來測量油耗，主要是基于兩油耗，主要是基于兩種方法：

56、質(zhì)量法和容種方法：質(zhì)量法和容積法。積法。容積法測量燃油消耗量容積法測量燃油消耗量 1-油箱 2-開關 3-濾油器 4-三通閥 5-量瓶容積法測量燃油消耗量容積法測量燃油消耗量發(fā)動機油耗的測量發(fā)動機油耗的測量 2) 2) 滅缸法滅缸法 滅缸法僅適用于多缸發(fā)動機。首先將發(fā)動機調(diào)整到滅缸法僅適用于多缸發(fā)動機。首先將發(fā)動機調(diào)整到給定工況穩(wěn)定工作，測定其有效功率給定工況穩(wěn)定工作，測定其有效功率Pe Pe ，然后停止向一，然后停止向一個氣缸個氣缸( (例如第一缸例如第一缸) )供油，并調(diào)整測功器，使內(nèi)燃機恢供油，并調(diào)整測功器，使內(nèi)燃機恢復到原來的轉(zhuǎn)速，再測定發(fā)動機的有效功率復到原來的轉(zhuǎn)速，再測定發(fā)動機的有

57、效功率Pe(i)Pe(i)由于有由于有一個氣缸不工作，第二次測得的有效功率比第一次測得一個氣缸不工作，第二次測得的有效功率比第一次測得的小，兩者之差即為停油氣缸的指示功率。的小，兩者之差即為停油氣缸的指示功率。 此法的測量誤差，對于柴油機，在較好情況下可以此法的測量誤差，對于柴油機，在較好情況下可以達到達到5%5%；但對汽油機，由于停缸會使進氣情況改變，往；但對汽油機，由于停缸會使進氣情況改變，往往得不到正確結(jié)果。同樣，它也不能用于廢氣渦輪增壓往得不到正確結(jié)果。同樣，它也不能用于廢氣渦輪增壓發(fā)動機及單缸機。發(fā)動機及單缸機。 機械損失機械損失2.2.機械損失的測定機械損失的測定機械損失機械損失2

58、.2.機械損失的測定機械損失的測定 3 3） 油耗線法油耗線法 又稱負荷特性法，保證又稱負荷特性法，保證發(fā)動機轉(zhuǎn)速不變，逐漸改發(fā)動機轉(zhuǎn)速不變，逐漸改變柴油機供油齒條的位置變柴油機供油齒條的位置，測出每小時耗油量，測出每小時耗油量B B隨負隨負荷荷PmePme變化的關系，繪制成變化的關系，繪制成如圖的曲線。此方法的基如圖的曲線。此方法的基礎是，假設轉(zhuǎn)速不變時礎是，假設轉(zhuǎn)速不變時PmmPmm和指示熱效率都不隨負荷和指示熱效率都不隨負荷增減而變增減而變 化?；?。 柴油機工作接近這個假柴油機工作接近這個假設，故此法適用于柴油機設，故此法適用于柴油機， 但 不 適 用 于 汽 油 機 。， 但 不 適

59、用 于 汽 油 機 。機械損失機械損失3.3.影響機械損失的因素影響機械損失的因素 1 1） 氣缸直徑及行程氣缸直徑及行程 根據(jù)試驗，機械損失功率與缸徑、行程的大致關系為根據(jù)試驗，機械損失功率與缸徑、行程的大致關系為 式中：式中：D-D-氣缸直徑；氣缸直徑；S-S-活塞行程；活塞行程；D Dm m- -曲軸的平均直徑；曲軸的平均直徑；K-K-與氣缸數(shù)和轉(zhuǎn)速有關的常數(shù)。與氣缸數(shù)和轉(zhuǎn)速有關的常數(shù)。 可見，當發(fā)動機工作容積增加，即加大缸徑或行程時可見，當發(fā)動機工作容積增加，即加大缸徑或行程時，機械損失功率增加、但因氣缸的面積與容積之比值，機械損失功率增加、但因氣缸的面積與容積之比值(A/V)(A/V

60、)減少，相對摩擦面積減少，故相對的機械損失少，機械效減少，相對摩擦面積減少，故相對的機械損失少，機械效率提高。率提高。 當氣缸工作容積一定，而行程、缸徑比當氣缸工作容積一定，而行程、缸徑比(S/D)(S/D)減小時，減小時，則因活塞平均速度則因活塞平均速度CmCm值和值和A/VA/V值均有所下降，所以機械效率值均有所下降，所以機械效率提高。提高。DSDKPmm機械損失機械損失2 2）摩擦損失）摩擦損失3.3.影響機械損失的因素影響機械損失的因素 在機械損失中，摩擦損失所占比例最大，達在機械損失中，摩擦損失所占比例最大，達7070左右，故左右，故降低摩擦損失一直是人們極為關注的問題。降低摩擦損失