【正文】 (46) 式中 jF —— 往復(fù)慣性力； jm —— 往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量； R —— 曲柄半徑； ?? c o s21 RmF jj ?? ； ??? 2c o s22 RmF jj ?? 。1F 大小相等方向平行。 柴油 發(fā)動(dòng)機(jī) 及其曲柄連桿機(jī)構(gòu) 動(dòng)力分析 32 圖 47 額定工況單工作循環(huán)活塞與氣缸間的摩擦力 額定工況點(diǎn)活塞與缸套之間的摩擦力如圖 47 所示，圖中出現(xiàn)階越是因?yàn)榛钊\(yùn)動(dòng)方向改變，摩擦力方向也發(fā)生改變 所致 [24]。 任老 師 為我指點(diǎn)迷津，幫助我開拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì) ，他 淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度 ， 一絲不茍的作風(fēng)，踏踏實(shí)實(shí)的精神 使我終身受益。cF 構(gòu)成的反力矩 kT 與 tF 所產(chǎn)生的指示扭矩 T 大小相等，但方向相反。tF 合成為 39。p 的變化規(guī)律。但實(shí)際上在相同工作容積和轉(zhuǎn)速下，mep 值達(dá)不到四沖程的水平，與此同時(shí)，在結(jié)構(gòu)上不得不予以特殊的考慮，不然的話，若柴油 發(fā)動(dòng)機(jī) 及其曲柄連桿機(jī)構(gòu) 動(dòng)力分析 24 仍用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，其升功率不易超過四沖程，而且燃油消耗率卻顯著上升。 比質(zhì)量表明了金屬材料在發(fā)動(dòng)機(jī)中的利用程度，它與發(fā)動(dòng)機(jī)的用途、壽命、材料性能和工藝水平等因素有關(guān)。若以 l 表示內(nèi)燃機(jī)工作過程中每 千克燃料燃燒實(shí)際供給的空氣量，而 每 千克燃料完全燃燒需要的理論空氣量為 0l ，則 0lla?? （ 322） 混和氣濃稀程度還可以用空燃比表示。h)] （ 320） eb 、 et? 是標(biāo)志整個(gè)內(nèi)燃機(jī)經(jīng)濟(jì)性能的指標(biāo)。 機(jī)械效率 m? 值的一般范圍是： 汽油機(jī) m? =~ 四沖程非增壓柴油機(jī) m? =~ 四 沖程增壓柴油機(jī) m? =~ 平均有效壓力和升功率 (1) 平均有效壓力 mep 內(nèi)燃機(jī)單位氣缸工作容積所作的有效功，稱為平均有效壓力 mep 。h 的熱當(dāng)量 [KJ/(kW額定工況下的 mip 值一般為： 四沖程增壓柴油機(jī) mip =850~2600kPa； 四沖程非增壓柴油機(jī) mip =686~981kPa； 二沖程柴油機(jī) mip =350~1300kPa； 影響柴油機(jī)平均指示壓力 mip 的主要因素一般有如下五個(gè)方面： (1)增壓度 當(dāng)柴油機(jī)的過量空氣系數(shù) α不變時(shí)，提高增壓度即提高進(jìn)缸空氣質(zhì)量，并相應(yīng)地提高柴油 發(fā)動(dòng)機(jī) 及其曲柄連桿機(jī)構(gòu) 動(dòng)力分析 13 每循環(huán)的噴油量，平均指示壓力 mip 將隨著 pk 的提高成正比的提高。 (b) ba 部分圓整損失的面積。mip 值的計(jì)算 在圖 22 的理論示功圖上，一個(gè)循環(huán)的理論指示功 39。但是在實(shí)際循環(huán)中，當(dāng)接近 Z 點(diǎn)時(shí)，由于氧氣濃度的降低而引起燃燒速度下降，因而直到膨脹線以前還在繼續(xù)燃燒著，這就是所謂 的 后燃現(xiàn)象。在等壓循環(huán)中，由于熱量1Q 加入時(shí)壓力不變，即 cz pp ? ，因此其壓力升高比為： 1?? czpp? 將 1?? 代入式（ 22），可得等壓循環(huán)的熱效率為 )1( 111 1 ???? ? ???? kkkt （ 24） 對(duì)上述三種理論循環(huán)的熱效率進(jìn)行比較得知，在當(dāng)壓縮比相同時(shí) ，等容循環(huán)的熱效率大于等壓循環(huán)的，而混合循環(huán)的熱效率界于兩者之間，即 等壓混合等容 ttt ??? ?? 如果三種理論循環(huán)在最大壓力相同、加入熱量相同而不同進(jìn)行比較，則等壓循環(huán)的熱效率將大于等容循環(huán)的，而混合循環(huán)的熱效率居兩者之間，即 柴油 發(fā)動(dòng)機(jī) 及其曲柄連桿機(jī)構(gòu) 動(dòng)力分析 8 等容混合等壓 ttt ??? ?? 這是由于在 溫度 不 變 的情況下等壓循環(huán)的最大而等容循環(huán)的最小的緣故 [5]。沿 cy 等容線的壓力升高以壓力升高比表示，即 cz pp /?? ；而沿 yz 線的容積變化以初膨脹比 ? 表示，即 cz VV /?? 。為了掌握內(nèi)燃機(jī)熱功轉(zhuǎn)換的主要規(guī)律，需要對(duì)實(shí)際循環(huán)作某些簡(jiǎn)化 和假定，抽象成為理論循環(huán)，這樣才有利于分析和研究。 在電子計(jì)算機(jī)用于內(nèi)燃機(jī)研究以前，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(duì)內(nèi)燃機(jī)的 實(shí)際熱力循環(huán) 給 出一些簡(jiǎn)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。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(duì)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)。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。 當(dāng)活塞自 z 點(diǎn)繼續(xù)向外運(yùn)動(dòng)時(shí)，燃料沿 zb 線膨脹至 b 點(diǎn)。 柴油機(jī)的實(shí)際熱循環(huán) 內(nèi)燃機(jī)理論循環(huán)的分析是以各種假定條件為前提的，但在實(shí)際的內(nèi)燃機(jī)循環(huán)中不可避免的有許多方面的損失，使其不能達(dá)到理 論循環(huán)的指標(biāo)。后燃期間熱功轉(zhuǎn)換的效率，由于膨脹比小和柴油 發(fā)動(dòng)機(jī) 及其曲柄連桿機(jī)構(gòu) 動(dòng)力分析 9 傳熱損失大而大大下降，造成了燃燒中的后燃損失，使燃燒膨脹線位置下移。iW 為 aczbyzi WWWW ???39。這是由于排氣閥開啟不是 在下止點(diǎn)，而是在下止點(diǎn)前提前開啟所引起的。 (2)過量空氣系數(shù) 當(dāng)每循環(huán)噴油量不變而增壓度提高時(shí)，隨著 pk 的提高， α 也隨著 pk 的提高而增大。h)]； uH —— 所用燃料的低熱值（ kJ/kg） 指示燃油消耗率 ib （簡(jiǎn)稱指示油耗率）是指單位指示功的耗油量。與平均指示壓力一樣， mep 與有效功率 eP 之間的關(guān)系式為： 31030 ??? ? inVpP smee（ kW） (312) 式中 eP —— 有效功率（ kW）； mep —— 平均有效壓力 (kPa)； sV —— 氣缸工作容積（ L）。 eb 、 et? 可根據(jù)實(shí)測(cè) eP 、 B 計(jì)算出來，其大致范圍： 低速柴油機(jī) et? =～ eb =190～ 225 [g/(kW混合氣中空氣質(zhì)量與燃油質(zhì) 量之比稱為空燃比? ，即 燃油質(zhì)量空氣質(zhì)量?? 按照化學(xué)反應(yīng)方程式的當(dāng)量關(guān)系，可求出 1kg 汽油完全燃燒所需空氣質(zhì)量約為 ，按此比例的混合氣的空燃比 ? =，稱為理論混合氣。 Ng 值小，表明發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量輕、而功率大。 用 MATLAB 語言編制系統(tǒng)仿真軟件，計(jì)算得到 柴油發(fā)動(dòng)機(jī) 額定工況 n=2600r/min、α=100%下的 數(shù)據(jù)為： 發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械效率： 發(fā)動(dòng)機(jī)指示熱效率： 44% 發(fā)動(dòng)機(jī)燃油率： % 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)不均勻度： % 發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率： WD175 曲軸與軸瓦之間摩擦系數(shù)為 μc= WD175 活塞與缸套之間摩擦系數(shù)為 μp=[20] 小結(jié) 本章 經(jīng)對(duì)影響柴油機(jī)動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析，有利于今后在維修、保養(yǎng)、調(diào)整和使用中，揚(yáng)長(zhǎng)避短，盡可能的提高其動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，提高工作效率和效益，使其優(yōu)質(zhì)、高效、低耗地 發(fā)揮作用。 慣性力的作用 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的慣性力有兩種：一種是由往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量 jm 所產(chǎn)生的慣性力，簡(jiǎn)稱往復(fù)慣性力，以 jF 表示；二是由旋轉(zhuǎn)質(zhì)量 rm 所產(chǎn)生的慣性力，簡(jiǎn)稱旋轉(zhuǎn)慣性力或離心力，以 rF表示，如圖 44 表示 [22]。1F 。也就是說當(dāng)內(nèi)燃機(jī)曲軸向外輸出力矩 T 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 kT 。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，高宗英 .內(nèi)燃機(jī)學(xué) .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 20xx， 7： 36～ 38. 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WD175 柴油機(jī)的活塞速度曲線如圖 42 所示。 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 LP 的各種因素 [18]。 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 a? 〉 1。h)] 高速柴油機(jī) et? =～ eb =215～ 285 [g/(kW排量一定的內(nèi)燃機(jī)， mep 值越大，則對(duì)外輸出功越多，轉(zhuǎn)矩越大。當(dāng)測(cè)得內(nèi)燃機(jī)的指示功率 iP （ kW） ,每小時(shí)燃油消耗量為 B （ kg/h）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)，則指示燃油消耗率為： 310??ii PBb （ g/kW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 mip 值也隨著 α 的提高而有所提高。mimi pp ?? （ 28） 式中， /mip 為從理論示功圖求得平均指示壓力。 為前膨脹比 )11(1])(1[1 1212 22 ?? ?????? ncbzzzzb nVpVVn VpW ??? 式中，zbVV?? 為后膨脹比。 (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。 (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。 ? 與 ? 及 ? 的關(guān)系如下式所示： ??? ???? zccbzb VVVVVV 在膨脹行程的終了，燃料中的熱量 2Q 排出至冷源，燃料的壓力沿等容 積 線 ba 變化。 理論循環(huán)和實(shí)際循環(huán)雖然存在一定的差別，但這種從實(shí)際到理論的抽象、概括和簡(jiǎn)化是合理的，并接近實(shí)際，這樣對(duì)理論循環(huán)的分析和計(jì)算結(jié)果不僅具有一般的理論指導(dǎo)意義，而