发动机示功图与指示性能指标

第二章内燃机的工作指标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）和耐久可靠性指标（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）。

本章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，它们将在本书的其他各章中分析讨论。

第一节示功图与指示性能指标一、示功图燃料燃烧产生的热量是通过气缸内所进行的工作循环转化为机械能的，即气缸中工质的燃烧压力作用在活塞顶上，通过曲柄连杆机构，在克服了内燃机内部各种损耗后，对外做功。

因此，要研究内燃机的动力性能和经济性能，应首先对内燃机一个工作循环中热功转换的质和量两方面加以分析。

T上点L止点下止点上辽点36Q ，初720图21佃冲程内燃机的於一归图内燃机气缸内部实际进行的工作循环是非常复杂的，为获得正确反映气缸内部实际情况的试验数据，通常利用不同型式的示功器或内燃机数据采集系统来观察或记录相对于不同活塞位置或曲轴转角时气缸内工质压力的变化，所得的结果即为p —V示功图或p —©示功图。

p —V图或p —©图两者可以互相转换。

图2 —1 为四冲程内燃机的p—©图，图2—2为四冲程内燃机实际循环p—V图。

在进排气过程组成的发动机换气过程示功图中，由于气缸压力低，需用放大的压力标尺记录出p —©或p—V图（见第四章），也称为低压示功图从示功图可以观察到内燃机工作循环的不同阶段（压缩、燃烧、膨胀）以及进气排气行程中的压力变化，通过数据处理, 运用热力学知识，将它们与所积累的试验数据进行分析比较，可以对整个工作过程或工作过程的不同阶段进展的完善程度作出正确的判断。

因此，示功图是研究内燃机工作过程的重要试验数据。

二、指示性能指标内燃机的指示性能指标是指以工质对活塞做功为基础的指标。

示功图:利用不同形式的示功器或内燃机数据采集系统来观察或记录相对于不同活塞位置或曲轴转角时气缸内工质压力的变化，所得的结果即为p-V示功图或p-φ示功图。

指示指标: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。

有效指标：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。

指示功：活塞完成一个工作循环所获得有用功（Wi）。

平均指示压力是指单位气缸容积一个循环所做的指示功平均指示压力不仅表示热功转换程度，还表示气缸容积的利用程度，其影响因素：增压比、过量空气系数、换气质量、油气混合的完善程度、燃烧完善程度指示功率：单位时间内所做指示功指示热效率：发动机实际循环指示功与所消耗的燃料热量的比值。

指示燃油消耗率：单位指示功的燃油消耗量。

升功率标定工况下，发动机每升气缸工作容积所发出的有效功率。

排放物的浓度:内燃机排放物的浓度,从广义上讲,是指排放物在总排气量中所占的比例.质量排放量:单位时间或按某排放标准规定,进行一次测试,在实验期内测出的污染物质量,称为质量排放量比排放量:内燃机针对单机进行排放测量时,每单位功排出的污染物质量排放率:排放率定义为燃烧单位质量的燃料所排放的污染物质量充量系数:每循环吸入气缸的空气量换算成进气管状态的体积与活塞排量之比。

过量空气系数:燃烧1kg燃料的实际空气量与理论空气量之比。

将实际循环进行简化、忽略次要因素，简化各过程得到的假想循环，称之为理论循环。

后燃:在实际过程中，经常由于供油系统供油不及时、混合气准备不充分、燃烧后期氧气不足等原因而导致燃烧速度减缓，仍有部分燃油在气缸压力达到最高点后继续进行燃烧，称之为后燃。

残余废气系数：发动机每一循环缸内气体总量为m0，包括本循环吸入的新鲜充量m1和上一循环残余在缸内的废气mr。

排气再循环：发动机每一循环吸入的新鲜充量m1，其中一部分来自发动机的排气，用来稀释可燃混合气和降低发动机最高燃烧速度，减少NOx的生成与排放，称为排气再循环(EGR)气门叠开现象：上止点附近进、排气门同时开启，这一现象称为气门叠开。

《内燃机学》第二章《内燃机的工作指标》名词解释：1.示功图：指发动机气缸内工质压力P随气缸容积V（或曲轴转角φ）而变化的曲线。

2.指示性能指标：指工质对活塞做工为基础的指标。

1)动力性能指标：a)指示功Wi：指气缸内完成一个工作循环所得到的有用功（J）。

b)指示功率Pi：内燃机单位时间内所做的指示功称为指示功率。

c)平均指示压力Pmi：单位气缸容积所做的指示功(Pa)。

2)经济性能指标：a)指示热效率：发动机实际循环指示功与所消耗的燃料热量的比值。

b)指示燃油消耗率bi：单位指示功的耗油量。

【g/(kW*h)】3.有效性能指标：指曲轴输出的相关指标。

1)动力性能指标：a)有效功率Pe:发动机轴上所净输出的功率。

b)平均有效压力Pme：单位气缸工作容积所做的有效功。

c)升功率Pl：在标定工况下，发动机每升气缸工作容积所发出的有效功率。

d)有效扭矩：曲轴的输出转矩。

2)经济性能指标：a)有效热效率：b)有效燃油消耗率：4.充量系数φc（容积效率）：每缸每循环吸入缸内的新鲜空气量与按进气系统前状态计算而得的理论充气量之比。

(75%-90%)5.过量空气系数φa:燃烧单位质量燃料的实际空气量与理论空气量之比。

6.压缩比：气体容积与燃烧室容积之比。

7.燃油消耗率：发动机每输出1kW*h的有效功所消耗的燃油量。

8.平均机械损失压力Pmm：发动机单位气缸工作容积一个循环所损失的功。

9.机械效率:有效功率与指示功率之比。

简答题：1.什么是发动机的机械损失？它由哪些损失组成？答：发动机曲轴输出的功或功率小于其气缸内气体膨胀所做的功或功率，两者之差称为发动机的机械损失。

1)活塞与活塞环的摩擦损失。

2)轴承与气门机构的摩擦损失。

3)驱动附属机构的功率损失。

4)风阻损失。

5)驱动扫气泵及增压器的损失。

2.机械损失测定的四种方法？动图法、倒拖法、灭缸法、油耗线法。

使用范围：1)倒拖法:只能用于配有电力测功器的情况，因而不适用于大功率发动机，而较适用于测定压缩比不高的汽油机的机械损失。

汽车发动机原理名词解释123发动机理论循环：将⾮常复杂的实际⼯作过程加以抽象简化，忽略次要因素后建⽴的循环模式。

循环热效率t η：⼯质所做循环功与循环加热量之⽐，⽤以评定循环经济性。

指⽰热效率it η：发动机实际循环指⽰功与所消耗的燃料热量的⽐值。

有效热效率et η：实际循环的有效功与所消耗的热量的⽐值。

指⽰性能指标：以⼯质对活塞所作功为计算基准的指标。

有效性能指标：以曲轴对外输出功为计算基准的指标。

指⽰功率i P ：发动机单位时间内所做的指⽰功。

有效功率e P ：发动机单位时间内所做的有效功。

机械效率m η：有效功率e P 与指⽰功率i P 的⽐值。

平均指⽰压⼒m i p ：单位⽓缸⼯作容积，在⼀个循环中输出的指⽰功。

平均有效压⼒m e p ：单位⽓缸⼯作容积，在⼀个循环中输出的有效功。

有效转矩tqT ：由功率输出轴输出的转矩。

指⽰燃油消耗率i b ：每⼩时单位指⽰功所消耗的燃料。

有效燃油消耗率e b ：每⼩时单位有效功率所消耗的燃料。

指⽰功i W ：⽓缸内每循环活塞得到的有⽤功。

有效功e W ：每循环曲轴输出的单缸功量。

⽰功图：表⽰⽓缸内⼯质压⼒随⽓缸容积或曲轴转⾓的变化关系的图像。

p V -图即为通常所说⽰功图，p ?-图⼜称为展开⽰功图。

换⽓过程：包括排⽓过程（排除缸内残余废⽓）和进⽓过程（冲⼊所需新鲜⼯质，空⽓或者可燃混合⽓）。

配⽓相位：进、排⽓门相对于上、下⽌点早开、晚关的曲轴转⾓，⼜称进排⽓相位。

排⽓早开⾓：排⽓门打开到下⽌点所对应的曲轴转⾓。

排⽓晚关⾓：上⽌点到排⽓门关闭所对应的曲轴转⾓。

进⽓早开⾓：进⽓门打开到上⽌点所对应的曲轴转⾓。

进⽓晚关⾓：下⽌点到进⽓门关闭所对应的曲轴转⾓。

⽓门重叠：上⽌点附近，进、排⽓门同时开启着地现象。

扫⽓作⽤：新鲜⼯质进⼊⽓缸后与缸内残余废⽓混合后直接排⼊排⽓管中。

排⽓损失：从排⽓门提前打开，直到进⽓⾏程开始，缸内压⼒到达⼤⽓压⼒前循环功的损失。

⾃由排⽓损失：因排⽓门提前打开，排⽓压⼒线偏离理想循环膨胀线，引起膨胀功的减少。