汽车发动机原理1
2020/8/13
讲课内容
第一篇 动力输出与能量利用
第1章 动力经济性能指标与影响因素 第2章 燃料与工质 第3章 循环分析与能量利用 第4章 换气过程与循环充量
第二篇 燃烧与排放
第5章 燃烧的基础知识 第6章 燃烧过程及混合气形成 第7章 特殊燃烧问题的机理与对策 第8章 有害排放物的生成与控制 第9章 燃烧室与调节参数的优化
自然吸气(natural aspirated)发动机作功分析
缸内进气压力pd 大气压力 p0 缸内排气压力pe 大气压力p0
总指示功＝W1+W3 净指示功＝(W1+W3)-(W2+W3)=W1-W2
与泵气有关的功：
理论泵气功
忽略流动阻力, 进、排气冲 所作功之代数和。自然吸 机进、排气压力相同（等 压力），即理论泵气功为
第二篇 燃烧与排放
第5章 燃烧的基础知识 第6章 燃烧过程及混合气形成 第7章 特殊燃烧问题的机理与对策 第8章 有害排放物的生成与控制 第9章 燃烧室与调节参数的优化
第三篇 运行特性与性能调控
第10章 发动机运行特性与整车匹配 第11章 柴油机调速特性
1. 工质对活塞所作功及示功图 2. 动力经济性指标 3. 影响动力经济性指标的环节与
讲课内容
第一篇 动力输出与能量利用
第1章 动力经济性能指标与影响因素 第2章 燃料与工质 第3章 循环分析与能量利用 第4章 换气过程与循环充量
第二篇 燃烧与排放
第5章 燃烧的基础知识 第6章 燃烧过程及混合气形成 第7章 特殊燃烧问题的机理与对策 第8章 有害排放物的生成与控制 第9章 燃烧室与调节参数的优化
泵气损失功(pumping
由于流动存在阻力，进气 于大气压，排气压力高于 力，造成进气和排气流动 功，两者之和即为泵气损
W2+W3 负功 实际泵气功（泵气过程
理论泵气功减去泵气损失
W2+W3 负功
涡轮增压(turbo-charged)发动机作功分析
缸内进气压力pd＞ 缸内排气压力pe ＞大气压力p0
p0 Vc
EPO IPO
BDC
EPC IPC Vs
p0 V0
TDC 180
BDC 360
TDC
B
540
示功图测取装置
工质对活塞所作功
ds
A
p
循环功： W = pdV
功正负确定原则：
◎压力方向与活塞运动方向一致，工质对活 ◎压力方向与活塞运动方向相反，工质对活
TDC上止点 p
BDC下止点
pz
IVO p0
第三篇 运行特性与性能调控
第10章 发动机运行特性与整车匹配 第11章 柴油机调速特性
1. 动力的获取和输出；能量的消耗
2. 燃料能量转换的“质”环节；加 量总量的“量”环节。
讲课内容
第一篇 动力输出与能量利用
第1章 动力经济性能指标与影响因素 第2章 燃料与工质 第3章 循环分析与能量利用 第4章 换气过程与循环充量
TDC上止点 p
BDC下止点
p
pz
示功图
IVO p0
EVC
Vc
EVO
IVC Vs p-V 图
pz
压力图/ 展开示功图
TDC
p0 V0
EI
BDC 180
w/o combusti
TDC
BDC
360
540
E
p- 图
示功图（二冲程汽油机）
TDC p
pz
BDC p pz
IPO-Intake Port Open IPC-Intake Port Close EPO-Exhaust Port Open EPC-Exhaust Port Close
EVC Vc
示功图 (Indicator Diagram) 四冲程
EVO
IVC Vs
Compression
Power
Exhaust
In
W<0
W>0
W<0
W
动力过程功：压缩与燃烧膨胀过程所作功之 泵气过程功：进气与排气过程所作功之代数
V 总指示功＝动力过程功＋理论泵气功(不考虑 净指示功＝动力过程功＋泵气过程功(考虑泵
示功图（四冲程）
ds
A
示功图(Indicator Diagram) ：
发动机气缸内工质压力p随气缸容积V（ 转角）的变化曲线
p TDC-Top Dead Center; BDC-Bottom Dead Ce
IVO-Intake Valve Open; IVC-Intake Valve Clos
EVO-Exhaust Valve Open; EVC-Exhaust Valv
2. 经济性能指标 燃油消耗率(Fuel consumption), 机油消耗率(Lubricant consumption)
3. 环保性能指标 碳氢(HC), 一氧化碳(CO), 氮氧化物(NOx), 颗粒物(PM), 二氧化碳(CO2) 噪声振动(NVH)
4. 使用性能指标 可靠性或耐久性(Robust, reliability), 维修方便(I/M convenience), 冷起动 (Cold start),
循环指示功、循环有效功与机械损失功
以自然吸气发动机为例：
理论上：
曲轴输出的循环有效功
循环净指示功
测量上：循环总指示功Fra bibliotek摩擦损失＋附件消耗 机械损失＝摩擦损失＋附件消耗＋泵气损失
以后循环功都是指循环总指示功!
第三篇 运行特性与性能调控
第10章 发动机运行特性与整车匹配 第11章 柴油机调速特性
1. 工质对活塞所作功及示功图 2. 动力经济性指标 3. 影响动力经济性指标的环节与
发动机性能指标
1. 动力性能指标 功率(Power), 转矩(Torque), 转速(Revolution/Speed), 平均有效压力(BM
理论泵
(pb – p 正功
泵气损
阴影面积 负功
实际泵
W2 正功
总指示
W1＋(p
净指示
W1+W2
小测验
填空
根据缸内工质对活塞所作功的特点，判断下述各功是正功还是负功：
a）压缩过程功
（ 负）
b）四冲程自然吸气内燃机理论泵气功 （ 零 ）
c）四冲程增压内燃机泵气损失功
（ 负）
d）四冲程自然吸气内燃机泵气过程功 （ 负 ）
指示指标与有效指标
1）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，直接反映燃烧和热力循环组织的好坏 ◎ 用于理论分析和科研
2）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，直接反映产品最终性能 ◎ 用于产品开发、生产和使用当中
只有与作功有关的指标，才有“有效”与“指示”之分。其余，如转速、 每小时耗油量等，则无此区别。