【正文】 ，為了定性估計(jì)內(nèi)燃機(jī)性能，并進(jìn)行有限的定量估算，不得不對內(nèi)燃機(jī)的實(shí)際熱力循環(huán)給出一些簡化的假定，其中認(rèn)為內(nèi)燃機(jī)的正常運(yùn)行工況一般是穩(wěn)態(tài)的，將工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)看成是一個(gè)循環(huán)的算術(shù)平均值等。WD175 型柴油機(jī)是單缸、臥式、四沖程水冷柴油機(jī)，該機(jī)重量輕、體積小、馬力大、耗油省，工作可靠、性能穩(wěn)定、操作維護(hù)方便，適應(yīng)多種用途，可作為小型發(fā)電、排灌、噴灌、收割、脫粒、手扶拖拉機(jī)、小型船舶、機(jī)動(dòng)三輪車等方面的配套動(dòng)力，具有廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)及其曲柄連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)力分析1目錄目錄 ........................................................................1第 1 章 緒 論 ..............................................................3 研究意義 ..............................................................3 發(fā)展現(xiàn)狀 ..............................................................3 研究方法與內(nèi)容 ........................................................4第 2 章 柴油機(jī)的熱力學(xué)分析 ..................................................5 柴油機(jī)的理論熱循環(huán) ....................................................5 柴油機(jī)的實(shí)際熱循環(huán) ....................................................8 熱力學(xué)計(jì)算即求平均指示壓力 ............................................9 小結(jié) ................................................................11第 3 章 柴油機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性分析 .........................................12 柴油機(jī)的指示參數(shù) .....................................................12 平均指示壓力 .....................................................12 指示功率 .........................................................13 指示熱效率與指示燃油油耗 .........................................14 柴油機(jī)的有效指標(biāo) .....................................................15 有效功率和機(jī)械效率 ...............................................15 平均有效壓力和升功率 .............................................16 有效熱效率和有效燃油消耗率 .......................................18 根據(jù)吸入空氣量計(jì)算平均有效壓力 ...................................19 標(biāo)志柴油機(jī)整機(jī)性能的其他參數(shù) .........................................21 活塞的平均速度 ...................................................21 強(qiáng)化系數(shù) .........................................................21 比質(zhì)量 ...........................................................22 提高柴油機(jī)動(dòng)力性能和經(jīng)濟(jì)性能的主要措施 ...............................22 小結(jié) ..................................................................23第 4 章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)與受力分析 .......................................24 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析 ...............................................24 活塞的位移 .......................................................24 活塞速度 .........................................................25 活塞加速度 .......................................................26 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的受力分析 ...............................................26 氣體壓力的作用 ...................................................27 慣性力的作用 .....................................................27 作用在活塞上的合力及其分解 .......................................29 小結(jié) ..................................................................32柴油發(fā)動(dòng)機(jī)及其曲柄連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)力分析2第 5 章 結(jié)論 ...............................................................33謝 辭 ......................................................................34參考文獻(xiàn) ...................................................................35柴油發(fā)動(dòng)機(jī)及其曲柄連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)力分析3第 1 章 緒 論 研究意義柴油機(jī)具備高扭矩、高壽命、低油耗、低排放、熱效率高、功率范圍廣、起動(dòng)迅速、運(yùn)行安全、維修方便、使用壽命較長等特點(diǎn)，成為解決工程機(jī)械能源問題最現(xiàn)實(shí)和最可靠的手段。所以進(jìn)行柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過程建模與動(dòng)力分析，改進(jìn)其參數(shù)和結(jié)構(gòu)，以使其更好的服務(wù)于應(yīng)用，具有明顯的實(shí)際意義。而在設(shè)計(jì)中則根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和類比，在大量選取參數(shù)的基礎(chǔ)上，對熱力循環(huán)中的幾個(gè)特征點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，以便給出數(shù)量上的估計(jì)。隨著大容量電子計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)在內(nèi)燃機(jī)研究中的應(yīng)用，加上試驗(yàn)技術(shù)和測量儀器以及測試裝備的改進(jìn)，使內(nèi)燃機(jī)在試驗(yàn)和理論研究上有了一個(gè)較大的發(fā)展，使內(nèi)燃機(jī)熱力循環(huán)模擬成為可能，使內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)由過去比較粗糙的經(jīng)驗(yàn)、半經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)向著模擬計(jì)算、優(yōu)化設(shè)計(jì)和內(nèi)燃機(jī) CAD 方面過渡，并取得了令人耳目一新的進(jìn)展。因?yàn)?MATLAB 的語法規(guī)則與結(jié)構(gòu)化高基編程語言如C 語言等大同小異，而且使用更為簡便，具有一般語言基礎(chǔ)的用戶很快就可以掌握。主要研究內(nèi)容有：(1) 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的熱力學(xué)分析；(2) 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)分析，建立發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程的具有氣、固耦合的動(dòng)力學(xué)模型；柴油發(fā)動(dòng)機(jī)及其曲柄連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)力分析5(3) 用 MATLAB 語言編制仿真軟件，對柴油發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程建模與動(dòng)力分析，提出改進(jìn)建議。這些假定條件是：(1) 以空氣作為循環(huán)的工質(zhì)，其比熱容為常數(shù)，不隨溫度變化；(2) 研究的體系是封閉的。在內(nèi)燃機(jī)的理論循環(huán)中，工質(zhì)的放熱過程一般在等容積方式下進(jìn)行，而吸熱過程則有三種不同的方式：一是先在等容后在等壓方式下進(jìn)行；二是在等容積方式下進(jìn)行；三是在等壓方式下進(jìn)行 [4]。sV在壓縮行程后，燃料先以等容積方式沿 cy 線自熱源吸入熱量 ，之燃料氣體壓力達(dá)39。沿 cy 等容線的壓力升高以壓力升高比表示，139。這一膨脹過程可用方程式表示，膨脹的容積比叫做后膨脹比，以 表示，即 。tW tW循環(huán)所做功的熱當(dāng)量等于吸入熱量與排出熱量之差，即 21At??式中，A——單位功的熱當(dāng)量，A=1/427 千卡/。等容循環(huán)的示功圖如圖 21（b） 所示。將 代入式（22）中，可得等容循環(huán)的熱效率為?1?? （23）1?kt??等壓循環(huán)的示功圖如圖 21(c)所示，圖中所示的熱力過程說明如下：ac 線——?dú)怏w等溫壓縮， ；CpVk?cz 線— —?dú)怏w在等壓下由熱源吸入熱量 ；1Qzb 線——?dú)怏w等溫膨脹， ；kba 線——?dú)怏w在等容下排出熱量 至冷源。為了改善內(nèi)燃機(jī)的實(shí)際循環(huán)，必須分析比較實(shí)際循環(huán)和理論循環(huán)之間的差距，以及引起各種差距的原因 [6]。但事實(shí)上，燃燒廢氣的排出和新鮮空氣的吸入是維持實(shí)際循環(huán)得以周而復(fù)始地進(jìn)行所必不可少的。此外，由于工質(zhì)比熱容的變化以及工質(zhì)與汽缸壁之間的熱量交換，是實(shí)際的壓縮過程和膨脹過程不是絕熱的，而是按照平均多變指數(shù)進(jìn)行。為了使整個(gè)燃燒過程能在上止點(diǎn)后不久即結(jié)束，以保證燃料輸入的熱量能充分的膨脹而有效利用，實(shí)際上總是將燃料提前噴入汽缸，以使著火能在上止點(diǎn)以前開始，其結(jié)果增加了柴油發(fā)動(dòng)機(jī)及其曲柄連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)力分析9壓縮消耗功；此外，由于燃燒期間存在著傳熱損失，活塞的高速運(yùn)動(dòng)以及不完全燃燒現(xiàn)象，使循環(huán)最高壓力和初期膨脹比有所降低，減少了膨脹有用功。此外，由于空氣不足，或者混合氣形成不良多引起的不完全燃燒，使燃料的熱值未得到充分利用，這也促使燃燒膨脹線下移，產(chǎn)生不完全燃燒損失。活塞環(huán)在往復(fù)運(yùn)動(dòng)中不可避免地會(huì)造成少量工質(zhì)的泄露，而產(chǎn)生泄露損失。因?yàn)?，進(jìn)行設(shè)計(jì)柴油機(jī)的熱力計(jì)算時(shí)，柴油機(jī)還沒有制造出來，當(dāng)然無法量取示功圖。mip以示功圖的豐滿系數(shù) ，得出近似實(shí)際值 [8]。由熱力學(xué)知 )1()1(???????cczczzy VppVpW式中， 為前膨脹比czzcVp???。 2 ????? ????上式等號兩層各以 相除并以 代 ，得s??sckg/m2 （27）)]1()1()1([ 1239。mip對增壓柴油機(jī)和非增壓柴油機(jī)都是適用的。mi(2) 示功圖的豐滿系數(shù) 及 值?mip柴油發(fā)動(dòng)機(jī)及其曲柄連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)力分析11由圖 22 可以看出，理論示功圖（帶方棱的實(shí)線部分）大于實(shí)際示功圖（圖中虛線部分） ，主要是由于： (a) cyz 部分圓整所損失的面積。實(shí)際示功圖面積 與理論示功圖面積 之比叫做示功圖豐滿系數(shù) ，即pFTF?Tp??在四沖程非增壓柴油機(jī)中， =~，這一豐滿系數(shù)不包括進(jìn)氣排氣行程的泵氣損失，一般，將泵氣損失計(jì)算在機(jī)械損失之內(nèi)，所以非增壓四沖程柴油機(jī)的 pi值為 （28）39。 小結(jié)本章對 WD175 的熱力學(xué)過程進(jìn)行了理論分析，對其實(shí)際循環(huán)與理論循環(huán)作了全面的闡述，為以后動(dòng)力學(xué)過程分析中缸內(nèi)壓力隨曲軸轉(zhuǎn)角(或時(shí)間)變化的計(jì)算提供依據(jù)。ipit?i