【正文】 機(jī)，燃料的化學(xué)能先通過(guò)燃燒變?yōu)闊崮埽缓笤偻ㄟ^(guò)工質(zhì)的狀態(tài)變化使熱能變?yōu)闄C(jī)械能。以熱源的傳熱代替燃料燃燒的放熱，以向冷源傳熱代替排氣過(guò)程向大氣放熱，工質(zhì)的質(zhì)量和成份自始至終都保持不變；(3) 構(gòu)成循環(huán)的各個(gè)過(guò)程均是可逆的 [3]。因此，在內(nèi)燃機(jī)理論循環(huán)中有三種不同循環(huán)可供考慮，即混合循環(huán)、等容循環(huán)和等壓循環(huán)。1Q到 值；然后燃料以等壓方式自熱源吸入另一部分熱量 ，這一吸熱過(guò)程是沿 zy 線進(jìn)行zp 39。39。 與 及 的關(guān)系CpVk? ?zb/???如下式所示： ??????zcbzV在膨脹行程的終了，燃料中的熱量 排出至冷源，燃料的壓力沿等容積線 ba 變化。循環(huán)的熱效率以 表示，即t? (21)121QAWtt ???循環(huán)熱效率表示在一個(gè)理想發(fā)動(dòng)機(jī)中熱量轉(zhuǎn)換為功的完善程度。圖中所示的熱力過(guò)程說(shuō)明如下：ac 線——?dú)怏w等溫壓縮， ；CpVk?cz 線— —?dú)怏w在等容下由熱源吸入熱量 ；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。2等壓循環(huán)與混合循環(huán)的差別僅在于吸入熱量 的規(guī)律不同。(1) 工質(zhì)變化的影響在理論循環(huán)中，假定工質(zhì)為空氣，而在實(shí)際循環(huán)中，燃燒前的工質(zhì)是新鮮空氣與上一循環(huán)殘留廢氣的混合物，燃燒后的工質(zhì)變?yōu)槿紵a(chǎn)物——廢氣。在換氣過(guò)程中，排氣門必須提前打開，讓廢氣在下止點(diǎn)前便利用本身的壓力排出，這將使有用功面積有所減少；接下去進(jìn)行排氣和進(jìn)氣過(guò)程時(shí)，由于進(jìn)排氣系統(tǒng)的流動(dòng)阻力，又需要消耗一部分功，這倆者之和就是實(shí)際循環(huán)的換氣損失。(4) 燃燒損失燃燒損失包括時(shí)間損失和后燃及不完全燃燒損失兩項(xiàng)： (a)時(shí)間損失在時(shí)間概念上，理論循環(huán)假定活塞以無(wú)限緩慢的速度運(yùn)動(dòng)，以保持汽缸內(nèi)的工質(zhì)始終處于平衡狀態(tài)，并且假定由熱源向工質(zhì)進(jìn)行等容加熱的速度極快，是瞬時(shí)完成的。(b) 后燃及不完全燃燒損失在理論循環(huán)中，全部熱量是在 Z 點(diǎn)以前輸入完畢，然后轉(zhuǎn)入絕熱膨脹過(guò)程。(5) 氣流運(yùn)動(dòng)及泄露損失活塞的高速運(yùn)動(dòng)使工質(zhì)在汽缸內(nèi)產(chǎn)生渦流而造成壓力損失。以上各項(xiàng)損失中，除了工質(zhì)影響這一項(xiàng)人們很難加以改變外，使實(shí)際循環(huán)遭受較大損失的是傳熱損失和燃燒損失。有時(shí)連計(jì)算的示功圖也沒(méi)有畫出來(lái)，這時(shí)分析方法就顯得方便些。?i圖 22 理論示功圖(1) 值的計(jì)算39。 )1(])(1[212 22 ???nbzzzb Vpnp???式中， 為后膨脹比。39。上述的 計(jì)算式是以氣缸的單位工作容積為準(zhǔn)，而與氣缸的幾何尺寸無(wú)關(guān)，所以39。這是由于噴油不是在上止點(diǎn)，而是有一定的噴油提前角；燃燒也不是瞬時(shí)完成，而是需要延續(xù)一定時(shí)間所引起的。miip??式中， 為從理論示功圖求得平均指示壓力。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)及其曲柄連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)力分析12第 3 章 柴油機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性分析 柴油機(jī)的指示參數(shù)柴油機(jī)的指示參數(shù)是表示燃料在氣缸內(nèi)經(jīng)歷的循環(huán)各過(guò)程完善程度的一組參數(shù)。mip = (kPa) （31）mipsiVW式中 Wi —— 指示功（J） —— 氣缸工作容積（L）sV由上式（31）可以看出，平均指示壓力就是柴油機(jī)在一個(gè)工作循環(huán)中每單位氣缸工作容積（即活塞排量）活塞所獲得的指示功 Wi/Vs。在柴油機(jī)額定功率及額定轉(zhuǎn)速下，平均指示壓力的大小，基本上表征了柴油機(jī)的強(qiáng)載程度和工作循環(huán)各階段進(jìn)行的完善程度 [6]。在 α≤2 以前，隨著 α 的增大，混合氣中的氧氣成分增加，可促進(jìn)燃燒的改善，并且 值也隨著 α 的提高而有所提高。mip(4)油氣混合的完善程度柴油機(jī)燃油空氣混合完善程度愈高，完全燃燒所需的 α 值愈小，而 值也就愈大；mip反之，油氣混合不好，所需的 α 值就大，則 值小。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)及其曲柄連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)力分析14 指示功率柴油機(jī)單位時(shí)間內(nèi)所作的指示功稱為指示功率的指示功率 。it? （35）QWiit??式中 —— 為得到指示功 所消耗的熱量（kJ） ；Qi —— 指示功(kJ)iW 若一臺(tái)內(nèi)燃機(jī)，當(dāng)測(cè)得其指示功率為 (kW)時(shí)，每小時(shí)燃油消耗量為 B（kg/h ）iP柴油發(fā)動(dòng)機(jī)及其曲柄連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)力分析15時(shí)，根據(jù) 的定義，可得：it? （36）uiitBHP3106.???式中 —— 1kW當(dāng)測(cè)得內(nèi)燃機(jī)的指示功率 （kW）,每小時(shí)燃油消耗量為iP（kg/h）時(shí)，則指示燃油消耗率為：B （g/kWh)]it ib 柴油機(jī)的有效指標(biāo) 有效功率和機(jī)械效率(1) 有效功率 eP內(nèi)燃機(jī)的指示功率 并不能完全對(duì)外輸出。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)及其曲柄連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)力分析16 (kW) （39）mieP??內(nèi)燃機(jī)有效功率 是利用測(cè)功器和轉(zhuǎn)速計(jì)進(jìn)行測(cè)量計(jì)算而得到的。n(2) 機(jī)械效率 m?有效功率與指示功率之比稱為機(jī)械效率 m? （311）imieP??1值越高，表示 接近于 ，說(shuō)明機(jī)械損失功率小。排量一定的內(nèi)燃機(jī)， 值越大，則對(duì)外輸出功越多，轉(zhuǎn)矩me越大。升功率 的大小與平均有效壓力 和轉(zhuǎn)速 n 的乘積成正比。通常以每千瓦小時(shí)的耗油量表示。eWQ (318)mie?t?將公式（35 ）代入得 mitet與前述 一樣，可得it? 6et10b3.??uH?可寫為eb [g/(kWh)]t b 高速柴油機(jī) =～ =215～285 [g/(kW 根據(jù)吸入空氣量計(jì)算平均有效壓力為了導(dǎo)出吸入空氣量計(jì)算平均有效壓力的公式，先給出兩個(gè)重要定義 [16]。 進(jìn)氣狀態(tài)是指進(jìn)氣管內(nèi)的氣體狀態(tài)。因此，為了評(píng)定內(nèi)燃機(jī)工作過(guò)程中混合氣的濃稀程度，常引用過(guò)量空氣系數(shù) 這一概念。在柴油機(jī)中，因燃料難以與空氣均勻混合，所以需要多供給些空氣，往往 〉1。 標(biāo)志柴油機(jī)整機(jī)性能的其他參數(shù)為了從各個(gè)不同的 角度反映柴油機(jī)的整機(jī)性能，還采用其他一些參數(shù)。 強(qiáng)化系數(shù)平均有效壓力 和活塞的平均速度 的乘積通常為強(qiáng)化系數(shù)，如果考慮沖程系數(shù)mepmC的影響，則可寫成 pmeCm/τ 。(kg/kw) (326)ebNGg?式中 G——發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)質(zhì)量（kg） ； ——發(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)定功率（kW） 。 提高柴油機(jī)動(dòng)力性能和經(jīng)濟(jì)性能的主要措施為了分析提高柴油機(jī)動(dòng)力性能和經(jīng)濟(jì)性能的各種措施，可先分析影響單位氣缸工作容積的輸出功率，即升功率 的各種因素 [18]。(2) 合理組織燃燒過(guò)程以提高工作循環(huán)的指示熱效率 ，并求得最大限度利用氣缸內(nèi)的空氣。c?(4) 提高發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速提高發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速即增加單位時(shí)間內(nèi)每個(gè)氣缸作功的次數(shù)，從而提高內(nèi)燃機(jī)的功率輸出。(6) 采用二沖程來(lái)提高升功率由式（328 ）可知，采用二沖程可以提高升功率。 (43)dtxtv???)2sin(i????r活塞平均速度 )/(30smSnCWD175 柴油機(jī)的活塞速度曲線如圖 42 所示。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)及其曲柄連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)力分析28當(dāng)內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)，在曲柄連桿機(jī)構(gòu)中的作用力有：（1） 氣缸中氣體壓力；（2） 運(yùn)動(dòng)質(zhì)量的慣性力；（3） 外界負(fù)荷對(duì)內(nèi)燃機(jī)的阻力；（4） 相對(duì)運(yùn)動(dòng)件表面的摩擦力等。 氣體壓力的作用作用在活塞上總的氣體壓力 等于活塞上下倆側(cè)空間內(nèi)的氣體壓力差與活塞頂面積gF的乘積： （45）??639。gp39。 為集中到活塞銷中心處并作往復(fù)jm直線運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量，它等于活塞組質(zhì)量與簡(jiǎn)化到連桿小端的連桿組質(zhì)量之和。j稱為一級(jí)往復(fù)慣性力（簡(jiǎn)稱一級(jí)慣性力） ，它是曲軸轉(zhuǎn)角的余弦函數(shù)，曲軸旋轉(zhuǎn)一周，1jF它變化一個(gè)周期； 稱為二級(jí)往復(fù)慣性力（簡(jiǎn)稱二級(jí)慣性力） ，它是曲軸轉(zhuǎn)角二倍的曲2jF線函數(shù)，曲軸旋轉(zhuǎn)一周，它變化兩個(gè)周期。(2) 合力 的分解F由于連桿的擺動(dòng)， 除了對(duì)連桿產(chǎn)生拉壓力 以外，還對(duì)氣缸壁產(chǎn)生側(cè)向力 ，這1 cF時(shí)可得 （49）?cos/1F? （410）tanc力 使氣缸在連桿傾斜時(shí)受到活塞的側(cè)向推壓，故稱為側(cè)向力。從圖（48）中可以看出 和 與 大小相等方向39。1F39。 39。39。 kTt T也就是說(shuō)當(dāng)內(nèi)燃機(jī)曲軸向外輸出力矩 時(shí)也受到一個(gè)與外界輸出力矩大小相同的反作用力矩 。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)及其曲柄連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)力分析33額定工況點(diǎn) R175 單循環(huán)輸出扭矩如圖 48 所示。圖 410 為兩力的合力曲線關(guān)系。油門開度為 30%～100%，轉(zhuǎn)速為 1200r/min～3400r/min 的工況內(nèi)，運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻度為%～,平均為 %；燃油消耗率為 ～；機(jī)械效率為%～81%；輸出功率為 ～，絕大多數(shù)工況下的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性較好。在畢業(yè)設(shè)計(jì)完成之際，謹(jǐn)向任老師致以最崇高的敬意和衷心的感謝！ 謹(jǐn)向其他幫助和關(guān)心我的老師和同學(xué)表示誠(chéng)摯的謝意！最后，感謝惠民電大為我的畢業(yè)設(shè)計(jì)提供優(yōu)越的條件！對(duì)辛勤培養(yǎng)我的各位老師表示最誠(chéng)懇的敬意和感激之情！柴油發(fā)動(dòng)機(jī)及其曲柄連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)力分析36參考文獻(xiàn)[1] 周龍保，劉巽俊，：機(jī)械工業(yè)出版社，2022，7：36～38.[2] ：機(jī)械工業(yè)出版社，2022：53～58.[3] .北京：北京理工大學(xué)出版社，1990：75～76.[4] .北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1988：4951.[5] 陸耀祖，田維鐸主編. 內(nèi)燃機(jī)構(gòu)造與原理. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1986：134～139.[6] ：中國(guó)鐵道出版社，1992，4：18～20.[7] .武昌：華中工學(xué)院出版社，1984：43～45.[8] 鎮(zhèn)江農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)院編 .：中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)出版社，1981：138～142.[9] 宋守信主編 . 內(nèi)燃機(jī)增壓技術(shù). 上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，1993：116～124.[10] （1~5 ）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991：63～64. 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