發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)課件

技術(shù)培訓(xùn)內(nèi)容

（一）技術(shù)培訓(xùn)內(nèi)容

（一）1

緒論第一章動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)與影響因素第二章燃料與工質(zhì)第三章循環(huán)分析與能量平衡第四章?lián)Q氣過(guò)程與循環(huán)充量第五章燃燒的基礎(chǔ)知識(shí)第六章汽油機(jī)燃燒過(guò)程及混合氣的形成第七章柴油機(jī)燃燒過(guò)程及混合氣的形成第八章燃燒與有害物的生成與排放緒論2緒論一、發(fā)動(dòng)機(jī)的分類(lèi)1、按所用燃料分汽油機(jī)、柴油機(jī)、天然氣（CNG、LNG）、液化石油氣（LPG）、酒精（甲醇、乙醇）、氫等2、按缸內(nèi)著火方式分壓燃式（柴）、點(diǎn)燃式（汽）3、按沖程數(shù)分四沖程、二沖程4、按活塞運(yùn)動(dòng)方式分往復(fù)活塞式、旋轉(zhuǎn)活塞式緒論一、發(fā)動(dòng)機(jī)的分類(lèi)3

5、按氣缸冷卻方式分液體冷卻（水冷）、空氣冷卻（風(fēng)冷）6、按氣缸數(shù)目分單缸、多缸（2、3、4、5、6、8）7、按轉(zhuǎn)速分低速（n＜300rpm）、中速（300rpm＜n＜1000rpm）、高速（1000rpm＜n）8、按增壓程度分增壓比πb：空氣經(jīng)過(guò)一個(gè)專(zhuān)用的壓氣機(jī)（增壓器）壓縮后的壓力Pk與壓縮前的壓力P0之比。非增壓（自然吸氣式）、低增壓（πb＜1.8）、中增壓（1.8＜πb＜2.5）、高增壓（2.5＜πb＜3.6）、超高增壓（3.6＜πb）5、按氣缸冷卻方式分4

9、按氣缸排列方式分立式、臥式、直列式、V型、W型對(duì)置氣缸或?qū)χ没钊紿型、王字型、X型、星型10、按混合氣形成方式分進(jìn)氣管或進(jìn)氣道噴射（0.2~0.35MPa）、缸內(nèi)直接噴射（3.0~12MPa）、分層充量、化油器式11、按燃燒室設(shè)計(jì)分開(kāi)式燃燒室（浴盆形、楔形、半球形、碗形、ω形分隔式燃燒室（渦流室、預(yù)燃室）9、按氣缸排列方式分5

12、按進(jìn)、排氣門(mén)凸輪軸設(shè)計(jì)和布置分二氣門(mén)、三氣門(mén)、四氣門(mén)（多氣門(mén)）頂置（上置）或側(cè)置（下置）氣門(mén)頂置或側(cè)置凸輪軸13、按用途分農(nóng)用、船用、汽車(chē)用、工程機(jī)械用、拖拉機(jī)用、發(fā)電用、內(nèi)燃機(jī)車(chē)用12、按進(jìn)、排氣門(mén)凸輪軸設(shè)計(jì)和布置分6

三、發(fā)動(dòng)機(jī)總體構(gòu)造1、汽油機(jī)兩大機(jī)構(gòu)：曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)五大系：燃料供給系、點(diǎn)火系、冷卻系、潤(rùn)滑系、起動(dòng)系2、柴油機(jī)兩大機(jī)構(gòu)：曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)四大系：燃料供給系、冷卻系、潤(rùn)滑系、起動(dòng)系緒論end三、發(fā)動(dòng)機(jī)總體構(gòu)造緒論end7第一章動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)與影響因素性能：動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠耐久性、排放、振動(dòng)、噪聲、使用維修性、加工工藝性等以性能為研究對(duì)象，深入到工作過(guò)程的各個(gè)階段，分析影響這些性能的各種因素，從中找出提高性能的一般規(guī)律

第一章動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)與影響因素性能：動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、可8本章主要內(nèi)容工質(zhì)對(duì)活塞所作功及示功圖動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)影響動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的環(huán)節(jié)與因素本章主要內(nèi)容工質(zhì)對(duì)活塞所作功及示功圖9p-圖示功圖（四沖程）p-V圖EIIETDCTDCTDCBDCBDCw/ocombustion0180360540720°CAppzp0IVCEVOEVCIVOTDC上止點(diǎn)BDC下止點(diǎn)ppzp0VsVcVpAds示功圖(IndicatorDiagram)

：發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)工質(zhì)壓力p隨氣缸容積V（或曲軸轉(zhuǎn)角）的變化曲線。TDC-TopDeadCenter;BDC-BottomDeadCenterIVO-IntakeValveOpen;IVC-IntakeValveCloseEVO-ExhaustValveOpen;EVC-ExhaustValveClose示功圖壓力圖/展開(kāi)示功圖工質(zhì)對(duì)活塞所作功及示功圖p-圖示功圖（四沖程）p-V圖EIIETDCTDCTD10p-?圖示功圖（四沖程）p-V圖ITDC 0BDC 180

TDC360BDC540 E

ppzp0EEVO IVCIVO EVCp pzp0VsVcVpAdsTDC-TopDeadCenterBDC-BottomDeadCenterIVO-IntakeValveOpenIVC-IntakeValveCloseEVO-ExhaustValveOpenEVC-ExhaustValveCloseTDC(上止點(diǎn))BDC(下止點(diǎn))

示功圖

IndicatorDiagram壓力圖/展開(kāi)示功圖

TDC

?720°CA I

要求會(huì)識(shí)圖 和畫(huà)圖！w/ocombustionp-?圖示功圖（四沖程）p-V圖ITDCBDC TDCB11BDCTDCEPOIPOEPCIPCppzp0VcVsVBDCBDCTDCTDCBDCppzp00180360540720°CAIPO-IntakePortOpenIPC-IntakePortCloseEPO-ExhaustPortOpenEPC-ExhaustPortClose示功圖（二沖程汽油機(jī)）BDCTDCEPOIPOEPCIPCppzp0VcVsVB12示功圖測(cè)取裝置電荷放大器 角標(biāo)器壓電傳感器示功圖測(cè)取裝置電荷放大器壓電傳感器13WpdV=ò功正負(fù)確定原則：◎壓力方向與活塞運(yùn)動(dòng)方向一致，工質(zhì)對(duì)活塞作正功。◎壓力方向與活塞運(yùn)動(dòng)方向相反，工質(zhì)對(duì)活塞作負(fù)功。IVCEVOEVCIVOTDC上止點(diǎn)BDC下止點(diǎn)ppzp0VsVcV示功圖(IndicatorDiagram)四沖程pAds工質(zhì)對(duì)活塞所作功循環(huán)功：動(dòng)力過(guò)程功：壓縮與燃燒膨脹過(guò)程所作功之代數(shù)和。泵氣過(guò)程功：進(jìn)氣與排氣過(guò)程所作功之代數(shù)和?？傊甘竟Γ絼?dòng)力過(guò)程功＋理論泵氣功(不考慮泵氣損失)凈指示功＝動(dòng)力過(guò)程功＋泵氣過(guò)程功(考慮泵氣損失)CompressionW<0PowerW>0IntakeW>0ExhaustW<0WpdV=ò功正負(fù)確定原則：IVCEVOEVCIVOTDC上141.動(dòng)力性能指標(biāo)功率(Power),轉(zhuǎn)矩(Torque),轉(zhuǎn)速(Revolution/Speed),平均有效壓力(BMEP)2.經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)燃油消耗率(Fuelconsumption),機(jī)油消耗率(Lubricantconsumption)3.環(huán)保性能指標(biāo)碳?xì)?HC),一氧化碳(CO),氮氧化物(NOx),顆粒物(PM),二氧化碳(CO2)噪聲振動(dòng)(NVH)4.使用性能指標(biāo)可靠性或耐久性(Robust,reliability),維修方便(I/Mconvenience),冷起動(dòng)(Coldstart),發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)1.動(dòng)力性能指標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)15指示指標(biāo)與有效指標(biāo)1）以工質(zhì)對(duì)活塞作功為計(jì)算基準(zhǔn)的指標(biāo)稱(chēng)為指示指標(biāo)◎基于示功圖算出，直接反映燃燒和熱力循環(huán)組織的好壞◎用于理論分析和科研2）以曲軸輸出功為計(jì)算基準(zhǔn)的指標(biāo)稱(chēng)為有效指標(biāo)◎由試驗(yàn)測(cè)出，直接反映產(chǎn)品最終性能◎用于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)和使用當(dāng)中只有與作功有關(guān)的指標(biāo)，才有“有效”與“指示”之分。其余，如轉(zhuǎn)速、每小時(shí)耗油量等，則無(wú)此區(qū)別。指示指標(biāo)與有效指標(biāo)1）以工質(zhì)對(duì)活塞作功為計(jì)算基準(zhǔn)的指標(biāo)稱(chēng)為指16平均指示壓力（IMEP）IndicatedMeanEffectivePressure動(dòng)力性能指標(biāo)pWVmiis=[]p.VpdVWp1bar10Nm10Nmm0,1kJdmmisimi52533o====ò定義：?jiǎn)挝粴飧坠ぷ魅莘e所作的循環(huán)指示功。循環(huán)指示功可以認(rèn)為是一個(gè)假想不變的壓力pmi作用在活塞上，使活塞移動(dòng)一個(gè)沖程所作的功。平均指示壓力反映發(fā)動(dòng)機(jī)作功能力的大?。▎挝惑w積作功量大小J/m3）和強(qiáng)化程度。注意：這里的壓力事實(shí)上就是物理上所說(shuō)的壓強(qiáng)，N/m2平均指示壓力（IMEP）動(dòng)力性能指標(biāo)pWVmiis=[]p17不同發(fā)動(dòng)機(jī)平均有效壓力pme范圍摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)（四沖程）賽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)（自然吸氣）賽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)（渦輪增壓）轎車(chē)汽油機(jī)（自然吸氣）轎車(chē)汽油機(jī)（渦輪增壓）轎車(chē)柴油機(jī)（渦輪增壓）卡車(chē)柴油機(jī)（渦輪增壓）大型柴油機(jī)中型高速柴油機(jī)十字頭二沖程柴油機(jī)pme[

bar]1216.656914.114201221.21123.51529.415251518.2不同發(fā)動(dòng)機(jī)平均有效壓力pme范圍摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)（四沖程）賽車(chē)發(fā)18轉(zhuǎn)矩：轉(zhuǎn)矩（Torque）角速度（Angularvelocity）E.g.單缸四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)

動(dòng)力性指標(biāo)之間的關(guān)系平均有效壓力：功率：對(duì)于某一發(fā)動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)矩和平均有效壓力都反映負(fù)荷（率）的大小轉(zhuǎn)矩：轉(zhuǎn)矩（Torque）角速度（Angularveloc19有效效率：BSFCEffectiveefficiencyFuelmassflow燃油流量(kg/s)Lowheatvalue低熱值(kJ/kg)Indicatedefficiency經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)有效油耗：指示效率：指示油耗：ISFCE.g.求油耗：有效效率：BSFCEffectiveefficiencyF20比功率PL—單位發(fā)動(dòng)機(jī)排量發(fā)出的功率（評(píng)價(jià)氣缸容積利用程度和緊湊性）PL=Pe/Vs（kW/L)比質(zhì)量me—單位有效功率所占發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量（評(píng)價(jià)輕量化和緊湊性）me=m/Pe（kg/kW）比容積Ve—單位有效功率所占發(fā)動(dòng)機(jī)的體積（評(píng)價(jià)緊湊性）Ve=V/Pe（m3/kW）強(qiáng)化系數(shù)pme

vm—其值愈大，發(fā)動(dòng)機(jī)的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷愈高。

功率密度評(píng)價(jià)指標(biāo)（升功率）功率密度評(píng)價(jià)指標(biāo)（升功率）21升功率PL、比質(zhì)量me和強(qiáng)化系數(shù)pmeCm的大致范圍

升功率PL、比質(zhì)量me和強(qiáng)化系數(shù)pmeCm的大致范圍22發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與活塞平均速度主要影響：慣性力引起的機(jī)械應(yīng)力摩擦（磨損）熱負(fù)荷充氣效率噪聲活塞平均速度：（發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)化指標(biāo)之一）注意：發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與活塞速度不完全是一個(gè)概念！平均活塞速度越高，也說(shuō)明發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)化度越高單位：發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與活塞平均速度主要影響：慣性力引起的機(jī)械應(yīng)力摩擦（23最大平均活塞速度vm2221.7279.519.812.314.78.113.17.8[m/s]7.0125.39.55.7摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)（四沖程）賽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)（自然吸氣）賽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)（渦輪增壓）轎車(chē)汽油機(jī)（自然吸氣）轎車(chē)柴油機(jī)卡車(chē)柴油機(jī)（渦輪增壓）大型柴油機(jī)中速柴油機(jī)十字頭二沖程柴油機(jī)動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)end最大平均活塞速度vm2221.7279.519.812.3124決定動(dòng)力輸出的三大環(huán)節(jié)設(shè)單位時(shí)間內(nèi)加入整機(jī)的燃料總量為B(kg/s)，燃料的低熱值為Hu(kJ/kg)，燃料能量轉(zhuǎn)換的總效率為ηet，則有效功率Pe可表示為：

設(shè)單位時(shí)間進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的混合氣總量為Gm(kg/s)，混合氣的低熱值為Hum(kJ/kg)，則有效功率Pe也可表示為：提高功率的三大環(huán)節(jié)：可燃混合氣或燃料的能量密度混合氣熱值Hum或燃料熱值Hu單位時(shí)間實(shí)際吸入內(nèi)燃機(jī)的可燃混合氣總量Gm或燃料總量B可燃混合氣能量或燃料能量轉(zhuǎn)換為有效輸出功的多少工作過(guò)程各環(huán)節(jié)效率或總效率et與燃料熱值和混合氣濃度直接相關(guān)“質(zhì)”的環(huán)節(jié)“量”的環(huán)節(jié)影響動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的環(huán)節(jié)和因素決定動(dòng)力輸出的三大環(huán)節(jié)設(shè)單位時(shí)間內(nèi)加入整機(jī)的燃料總量為B25油/氣混合比（濃度）是影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能的重要參數(shù)：1）過(guò)量空氣系數(shù)a（Excessairratio/Relativeair-fuelratio）設(shè)單位質(zhì)量燃料完全燃燒所需理論空氣量為l0，而實(shí)際供給的空氣量為l，則a定義為：a

>1,稀混合氣;a

<1,濃混合氣;a

=1化學(xué)計(jì)量比（Stoichiometricratio），過(guò)去稱(chēng)理論空燃比。可燃混合氣濃度與熱值燃空當(dāng)量比(equivalentratio)＝1/a，歐美國(guó)家常用油/氣混合比（濃度）是影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能的重要參數(shù)：可燃混合氣濃262）空燃比（Air/Fuelratio）3）燃空比（Fuel/Airratio）4）可燃混合氣熱值Hum（Mixturelowheatvalue）定義：?jiǎn)挝毁|(zhì)量或單位體積可燃混合氣發(fā)出的熱量（kJ/kg或kJ/m3）。Hu表示燃料的能量密度，越高越便于攜帶；Hum代表混合氣的能量密度，越高則相同工作容積時(shí)發(fā)出功率越高（pme也越高）?；蚩扇蓟旌蠚鉂舛扰c熱值2）空燃比（Air/Fuelratio）或可燃混合氣濃27能量轉(zhuǎn)換效率（1）燃燒效率（2）循環(huán)熱效率（3）機(jī)械效率有效效率每缸每循環(huán)燃燒時(shí)發(fā)出的熱量(kJ)單缸循環(huán)油量(kg)指示效率正常燃燒：汽油機(jī)c=95%~98%柴油機(jī)c=98%~99%CombustionEfficiencyThermalEfficiencyMechanicalEfficiencyEffectiveEfficiencyIndicatedEfficiency能量轉(zhuǎn)換效率（1）燃燒效率（2）循環(huán)熱效率（3）機(jī)械效率有效28混合氣充量充量系數(shù)（容積效率）Volumetricefficiency定義：每缸每循環(huán)吸入缸內(nèi)的新鮮空氣量與按進(jìn)氣系統(tǒng)前狀態(tài)計(jì)算而得的理論充氣量之比。(75%-90%)可燃混合氣流量：大氣密度（自然吸氣機(jī)型）增壓后空氣密度（增壓機(jī)型）混合氣充量充量系數(shù)（容積效率）Volumetriceffi29功率和油耗的表達(dá)式:燃燒效率循環(huán)熱效率機(jī)械效率充量效率混合氣熱值功率和油耗的表達(dá)式:燃燒效率循環(huán)熱效率機(jī)械效率充量效率混合氣30技術(shù)培訓(xùn)內(nèi)容

（一）技術(shù)培訓(xùn)內(nèi)容

（一）31

緒論第一章動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)與影響因素第二章燃料與工質(zhì)第三章循環(huán)分析與能量平衡第四章?lián)Q氣過(guò)程與循環(huán)充量第五章燃燒的基礎(chǔ)知識(shí)第六章汽油機(jī)燃燒過(guò)程及混合氣的形成第七章柴油機(jī)燃燒過(guò)程及混合氣的形成第八章燃燒與有害物的生成與排放緒論32緒論一、發(fā)動(dòng)機(jī)的分類(lèi)1、按所用燃料分汽油機(jī)、柴油機(jī)、天然氣（CNG、LNG）、液化石油氣（LPG）、酒精（甲醇、乙醇）、氫等2、按缸內(nèi)著火方式分壓燃式（柴）、點(diǎn)燃式（汽）3、按沖程數(shù)分四沖程、二沖程4、按活塞運(yùn)動(dòng)方式分往復(fù)活塞式、旋轉(zhuǎn)活塞式緒論一、發(fā)動(dòng)機(jī)的分類(lèi)33

5、按氣缸冷卻方式分液體冷卻（水冷）、空氣冷卻（風(fēng)冷）6、按氣缸數(shù)目分單缸、多缸（2、3、4、5、6、8）7、按轉(zhuǎn)速分低速（n＜300rpm）、中速（300rpm＜n＜1000rpm）、高速（1000rpm＜n）8、按增壓程度分增壓比πb：空氣經(jīng)過(guò)一個(gè)專(zhuān)用的壓氣機(jī)（增壓器）壓縮后的壓力Pk與壓縮前的壓力P0之比。非增壓（自然吸氣式）、低增壓（πb＜1.8）、中增壓（1.8＜πb＜2.5）、高增壓（2.5＜πb＜3.6）、超高增壓（3.6＜πb）5、按氣缸冷卻方式分34

9、按氣缸排列方式分立式、臥式、直列式、V型、W型對(duì)置氣缸或?qū)χ没钊紿型、王字型、X型、星型10、按混合氣形成方式分進(jìn)氣管或進(jìn)氣道噴射（0.2~0.35MPa）、缸內(nèi)直接噴射（3.0~12MPa）、分層充量、化油器式11、按燃燒室設(shè)計(jì)分開(kāi)式燃燒室（浴盆形、楔形、半球形、碗形、ω形分隔式燃燒室（渦流室、預(yù)燃室）9、按氣缸排列方式分35

12、按進(jìn)、排氣門(mén)凸輪軸設(shè)計(jì)和布置分二氣門(mén)、三氣門(mén)、四氣門(mén)（多氣門(mén)）頂置（上置）或側(cè)置（下置）氣門(mén)頂置或側(cè)置凸輪軸13、按用途分農(nóng)用、船用、汽車(chē)用、工程機(jī)械用、拖拉機(jī)用、發(fā)電用、內(nèi)燃機(jī)車(chē)用12、按進(jìn)、排氣門(mén)凸輪軸設(shè)計(jì)和布置分36

三、發(fā)動(dòng)機(jī)總體構(gòu)造1、汽油機(jī)兩大機(jī)構(gòu)：曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)五大系：燃料供給系、點(diǎn)火系、冷卻系、潤(rùn)滑系、起動(dòng)系2、柴油機(jī)兩大機(jī)構(gòu)：曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)四大系：燃料供給系、冷卻系、潤(rùn)滑系、起動(dòng)系緒論end三、發(fā)動(dòng)機(jī)總體構(gòu)造緒論end37第一章動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)與影響因素性能：動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠耐久性、排放、振動(dòng)、噪聲、使用維修性、加工工藝性等以性能為研究對(duì)象，深入到工作過(guò)程的各個(gè)階段，分析影響這些性能的各種因素，從中找出提高性能的一般規(guī)律

第一章動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)與影響因素性能：動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、可38本章主要內(nèi)容工質(zhì)對(duì)活塞所作功及示功圖動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)影響動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的環(huán)節(jié)與因素本章主要內(nèi)容工質(zhì)對(duì)活塞所作功及示功圖39p-圖示功圖（四沖程）p-V圖EIIETDCTDCTDCBDCBDCw/ocombustion0180360540720°CAppzp0IVCEVOEVCIVOTDC上止點(diǎn)BDC下止點(diǎn)ppzp0VsVcVpAds示功圖(IndicatorDiagram)

：發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)工質(zhì)壓力p隨氣缸容積V（或曲軸轉(zhuǎn)角）的變化曲線。TDC-TopDeadCenter;BDC-BottomDeadCenterIVO-IntakeValveOpen;IVC-IntakeValveCloseEVO-ExhaustValveOpen;EVC-ExhaustValveClose示功圖壓力圖/展開(kāi)示功圖工質(zhì)對(duì)活塞所作功及示功圖p-圖示功圖（四沖程）p-V圖EIIETDCTDCTD40p-?圖示功圖（四沖程）p-V圖ITDC 0BDC 180

TDC360BDC540 E

ppzp0EEVO IVCIVO EVCp pzp0VsVcVpAdsTDC-TopDeadCenterBDC-BottomDeadCenterIVO-IntakeValveOpenIVC-IntakeValveCloseEVO-ExhaustValveOpenEVC-ExhaustValveCloseTDC(上止點(diǎn))BDC(下止點(diǎn))

示功圖

IndicatorDiagram壓力圖/展開(kāi)示功圖

TDC

?720°CA I

要求會(huì)識(shí)圖 和畫(huà)圖！w/ocombustionp-?圖示功圖（四沖程）p-V圖ITDCBDC TDCB41BDCTDCEPOIPOEPCIPCppzp0VcVsVBDCBDCTDCTDCBDCppzp00180360540720°CAIPO-IntakePortOpenIPC-IntakePortCloseEPO-ExhaustPortOpenEPC-ExhaustPortClose示功圖（二沖程汽油機(jī)）BDCTDCEPOIPOEPCIPCppzp0VcVsVB42示功圖測(cè)取裝置電荷放大器 角標(biāo)器壓電傳感器示功圖測(cè)取裝置電荷放大器壓電傳感器43WpdV=ò功正負(fù)確定原則：◎壓力方向與活塞運(yùn)動(dòng)方向一致，工質(zhì)對(duì)活塞作正功?！驂毫Ψ较蚺c活塞運(yùn)動(dòng)方向相反，工質(zhì)對(duì)活塞作負(fù)功。IVCEVOEVCIVOTDC上止點(diǎn)BDC下止點(diǎn)ppzp0VsVcV示功圖(IndicatorDiagram)四沖程pAds工質(zhì)對(duì)活塞所作功循環(huán)功：動(dòng)力過(guò)程功：壓縮與燃燒膨脹過(guò)程所作功之代數(shù)和。泵氣過(guò)程功：進(jìn)氣與排氣過(guò)程所作功之代數(shù)和。總指示功＝動(dòng)力過(guò)程功＋理論泵氣功(不考慮泵氣損失)凈指示功＝動(dòng)力過(guò)程功＋泵氣過(guò)程功(考慮泵氣損失)CompressionW<0PowerW>0IntakeW>0ExhaustW<0WpdV=ò功正負(fù)確定原則：IVCEVOEVCIVOTDC上441.動(dòng)力性能指標(biāo)功率(Power),轉(zhuǎn)矩(Torque),轉(zhuǎn)速(Revolution/Speed),平均有效壓力(BMEP)2.經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)燃油消耗率(Fuelconsumption),機(jī)油消耗率(Lubricantconsumption)3.環(huán)保性能指標(biāo)碳?xì)?HC),一氧化碳(CO),氮氧化物(NOx),顆粒物(PM),二氧化碳(CO2)噪聲振動(dòng)(NVH)4.使用性能指標(biāo)可靠性或耐久性(Robust,reliability),維修方便(I/Mconvenience),冷起動(dòng)(Coldstart),發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)1.動(dòng)力性能指標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)45指示指標(biāo)與有效指標(biāo)1）以工質(zhì)對(duì)活塞作功為計(jì)算基準(zhǔn)的指標(biāo)稱(chēng)為指示指標(biāo)◎基于示功圖算出，直接反映燃燒和熱力循環(huán)組織的好壞◎用于理論分析和科研2）以曲軸輸出功為計(jì)算基準(zhǔn)的指標(biāo)稱(chēng)為有效指標(biāo)◎由試驗(yàn)測(cè)出，直接反映產(chǎn)品最終性能◎用于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)和使用當(dāng)中只有與作功有關(guān)的指標(biāo)，才有“有效”與“指示”之分。其余，如轉(zhuǎn)速、每小時(shí)耗油量等，則無(wú)此區(qū)別。指示指標(biāo)與有效指標(biāo)1）以工質(zhì)對(duì)活塞作功為計(jì)算基準(zhǔn)的指標(biāo)稱(chēng)為指46平均指示壓力（IMEP）IndicatedMeanEffectivePressure動(dòng)力性能指標(biāo)pWVmiis=[]p.VpdVWp1bar10Nm10Nmm0,1kJdmmisimi52533o====ò定義：?jiǎn)挝粴飧坠ぷ魅莘e所作的循環(huán)指示功。循環(huán)指示功可以認(rèn)為是一個(gè)假想不變的壓力pmi作用在活塞上，使活塞移動(dòng)一個(gè)沖程所作的功。平均指示壓力反映發(fā)動(dòng)機(jī)作功能力的大小（單位體積作功量大小J/m3）和強(qiáng)化程度。注意：這里的壓力事實(shí)上就是物理上所說(shuō)的壓強(qiáng)，N/m2平均指示壓力（IMEP）動(dòng)力性能指標(biāo)pWVmiis=[]p47不同發(fā)動(dòng)機(jī)平均有效壓力pme范圍摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)（四沖程）賽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)（自然吸氣）賽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)（渦輪增壓）轎車(chē)汽油機(jī)（自然吸氣）轎車(chē)汽油機(jī)（渦輪增壓）轎車(chē)柴油機(jī)（渦輪增壓）卡車(chē)柴油機(jī)（渦輪增壓）大型柴油機(jī)中型高速柴油機(jī)十字頭二沖程柴油機(jī)pme[

bar]1216.656914.114201221.21123.51529.415251518.2不同發(fā)動(dòng)機(jī)平均有效壓力pme范圍摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)（四沖程）賽車(chē)發(fā)48轉(zhuǎn)矩：轉(zhuǎn)矩（Torque）角速度（Angularvelocity）E.g.單缸四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)

動(dòng)力性指標(biāo)之間的關(guān)系平均有效壓力：功率：對(duì)于某一發(fā)動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)矩和平均有效壓力都反映負(fù)荷（率）的大小轉(zhuǎn)矩：轉(zhuǎn)矩（Torque）角速度（Angularveloc49有效效率：BSFCEffectiveefficiencyFuelmassflow燃油流量(kg/s)Lowheatvalue低熱值(kJ/kg)Indicatedefficiency經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)有效油耗：指示效率：指示油耗：ISFCE.g.求油耗：有效效率：BSFCEffectiveefficiencyF50比功率PL—單位發(fā)動(dòng)機(jī)排量發(fā)出的功率（評(píng)價(jià)氣缸容積利用程度和緊湊性）PL=Pe/Vs（kW/L)比質(zhì)量me—單位有效功率所占發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量（評(píng)價(jià)輕量化和緊湊性）me=m/Pe（kg/kW）比容積Ve—單位有效功率所占發(fā)動(dòng)機(jī)的體積（評(píng)價(jià)緊湊性）Ve=V/Pe（m3/kW）強(qiáng)化系數(shù)pme

vm—其值愈大，發(fā)動(dòng)機(jī)的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷愈高。

功率密度評(píng)價(jià)指標(biāo)（升功率）功率密度評(píng)價(jià)指標(biāo)（升功率）51升功率PL、比質(zhì)量me和強(qiáng)化系數(shù)pmeCm的大致范圍

升功率PL、比質(zhì)量me和強(qiáng)化系數(shù)pmeCm的大致范圍52發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與活塞平均速度主要影響：慣性力引起的機(jī)械應(yīng)力摩擦（磨損）熱負(fù)荷充氣效率噪聲活塞平均速度：（發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)化指標(biāo)之一）注意：發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與活塞速度不完全是一個(gè)概念！平均活塞速度越高，也說(shuō)明發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)化度越高單位：發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與活塞平均速度主要影響：慣性力引起的機(jī)械應(yīng)力摩擦（53最大平均活塞速度vm2221.7279.519.812.314.78.113.17.8[m/s]7.0125.39.55.7摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)（四沖程）賽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)（自然吸氣）賽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)（渦輪增壓）轎車(chē)汽油機(jī)（自然吸氣）轎車(chē)柴油機(jī)卡車(chē)柴油機(jī)（渦輪增壓）大型柴油機(jī)中速柴油機(jī)十字頭二沖程柴油機(jī)動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)end最大平均活塞速度vm2221.7279.519.812.3154決定動(dòng)力輸出的三大環(huán)節(jié)設(shè)單位時(shí)間內(nèi)加入整機(jī)的燃料總量為B(kg/s)，燃料的低熱值為Hu(kJ/kg)，燃料能量轉(zhuǎn)換的總效率為ηet，則有效功率Pe可表示為：

設(shè)單位時(shí)間進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的混合