当前课程知识点：汽车发动机原理 > 第三章：工作循环与能量利用 > 3.6 机械损失的构成 > Video
同学们好
这节课我们学习
机械损失的构成及所占比例
发动机是一个运动的机械装置
因此机械损失在发动机
能量转换中是不可避免的
对整机动力经济性有重要影响
机械效率我们在第一章
已经进行了定义也就是机械效率
等于从曲轴输出的有效功
与作用在活塞上的总指示功之比
也等于1减去机械损失功
与总指示功之比
机械损失功是由机械摩擦功
附件消耗功和泵气损失功
三部分组成的
下面我们对这三部分的
机械损失进行详细解析
以便同学们对不同发动机
机械损失的计算有深入的理解
为后续开发降低发动机
机械损失的节能技术打下基础
机械摩擦损失是指
发动机运动件的机械摩擦
搅油及空气动力损失
包括活塞组件的
摩擦损失轴承摩擦损失
气阀机构摩擦损失
和其他损失等等
活塞组件摩擦损失
占摩擦损失中的最大份额
主要是由活塞环面 活塞裙面
以及活塞销三部分的
摩擦损失组成
受活塞环净张力
以及环背面气体压力的作用
紧压在气缸套上的环面
与缸壁产生相对的滑动摩擦
在活塞上止点附近
处于边界润滑状态
成为发动机最大的摩擦损失来源
活塞裙面润滑比环面要充分
与缸套接触的
单位面积压力要较小
所以它的摩擦损失
比活塞环要小
轴承摩擦损失
主要包括曲轴主轴承
凸轮轴轴承 连杆轴承
以及前后主轴承
密封装置的摩擦损失
轴承摩擦损失
受缸内压力影响相对要小一些
主要取决于轴颈直径 转速 材质
和润滑条件
气阀机构的摩擦损失
包括凸轮与挺柱
摇臂与气门杆端
气门杆与气门套管
还有摇臂轴承
等部分的摩擦损失
其中凸轮与挺柱
以及摇臂气门杆的接触面
由于载荷高 面积小 摩擦损失最大
气阀机构摩擦损失
所占总摩擦损失的比例
随转速有较大变化
在低速时明显上升
有时可能达到
全部摩擦损失的20%以上
而在标定工况
所占比例一般不超过7%
其他的一些损失
如齿轮 链轮 皮带轮等传动损失
连杆大头搅油的损失
以及曲轴箱内的空气压缩通风
和各种机件运动的
空气动力损失等等
它们相对所占的比例均比较小
辅助机械有时我们也称之为附件
它的驱动功率消耗
是指发动机运转时
必不可少的辅助机构
比如水泵 机油泵 高压油泵
调速器 点火装置等
所需要的驱动功率消耗
有一些附件
如发电机 空压机 水箱 风扇等
未包括在一些台架试验
和测试机械损失的实验规范中
也就是说在实验的时候
不带这些附件
所以这些附件损失是不算在
我们讲的辅助机械损失里
除风冷发动机风扇等个别情况外
附件消耗的功率一般不大
主要随转速及润滑油的
黏度上升而加大 与负荷关系不大
但小型发动机的附件消耗功率
不可能完全按发动机排量
或功率大小成比例的改变
因此所占比例一般较大
直喷柴油机随着
喷射压力的不断提高
其供油系统消耗功率有较大增加
在二冲程和机械增压发动机中
还分别由扫气泵
机械增压器的驱动功率消耗
我们可以把它们列入附件消耗项
注意对涡轮增压发动机
涡轮机与压气机的消耗功率
是由废气能量来支付的
我们不应该
把它归入到附件消耗项
泵气损失是指
在进排气两个冲程中
由于工质流动节流摩擦
等因素造成的能量损失
也就是气流动能
转为热能消耗掉了
这部分损失
我们定义为泵气损失
在这里要注意我们不要
把泵气损失功和泵气过程功混淆
泵气过程功是指在进排气冲程中
工质对活塞做功的代数和
我们在第一章
已经做了详细的探讨
下面我们看一下
机械损失各部分所占的比例
这幅图所示为1.6升四缸自然吸气
汽、柴油机在几种不同负荷
与转速条件下测得的
各主要机械损失的一个对比
由图我们可以得到以下结论
一、在各种情况下
运动件摩擦损失占有最大份额
所占比例范围为50%-80%
除高速工况外柴油机的运动件
摩擦损失所占比例要大于汽油机
二、附件消耗
所占比例一般不超过10%
柴油机因为有高压油泵
它的附件消耗
所占比例要大于汽油机
三、泵气损失所占比例变化很大
一般在5%-40%之间变动
尤其是汽油机在高速工况
在这个低负荷条件下
它的泵气损失明显加大
负荷对柴油机的泵气损失
影响要小一些
总体上汽油机
低速低负荷下的泵气损失
要比柴油机高得多
有了对机械损失的详细解析
我们再来比较
不同发动机的机械效率
总的来说在标定工况下
自然吸气汽油机的机械效率
大约在90%-80%
而自然吸气柴油机在85%-78%
增压柴油机在92%-80%之间
自然吸气柴油机的机械效率
一般比自然吸气汽油机的要略低
这是因为柴油机压缩比比较高
它的运动件的质量也比较大
使得缸内压力
和运动件的惯性力都比较大
造成摩擦损失增大
但是由于泵气损失随工况变化
并不是所有工况下
柴油机的机械效率
都比汽油机的低
涡轮增压发动机的
机械效率一般比相应的
自然吸气发动机的要高
这可由机械效率的定义式
看出来相同排量的机型
涡轮增压发动机的
指示功要大幅度上升
而机械损失功上升幅度不会太大
机械效率自然
要比非增压发动机的要高一些
而对于机械增压发动机
虽然指示功也会大幅度上升
但是机械增压器的
驱动功率被列入附件损失中
那么它的机械效率变化要具体分析
关于机械损失的组成及所占的比例
我们就介绍到这里
同学们再见
-0.1 总论
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-0.2 车用发动机的种类
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-1.1 示功图及其测取
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-1.2 四冲程发动机示功图分析
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-1.3 二冲程发动机示功图分析
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-1.4 性能指标分类与循环指示功
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-1.5 动力、经济性能指标与测定换算
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-1.6 影响动力、经济性能指标的环节和因素
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-第一章习题(计入课程成绩)--作业
-2.0 导论
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-2.1 燃料的分类
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-2.2 汽油、柴油的炼制
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-2.3 汽油的理化特性
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-2.4 柴油的理化特性
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-2.5 燃料构成与理化特性
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-2.6 汽油、柴油质量标准
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-2.7 燃料与发动机工作模式
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-2.8 工质主要热力参数
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-2.9 燃烧热化学
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-第二章习题(计入课程成绩)--作业
-3.0 导论
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-3.1 热力过程与热机循环的简化
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-3.2 理论循环分类及循环热效率
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-3.3 理论循环热力参数对热效率的影响
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-3.4 工质对循环热效率的影响
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-3.5 真实循环对热效率的影响
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-3.6 机械损失的构成
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-3.7 机械损失的测量方法
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-3.8 机械效率的影响因素
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-3.9 发动机的能量分配与转化效率
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-3.10 发动机的节能途径与技术
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-第三章：工作循环与能量利用--第三章习题(计入课程成绩)
-4.0 导论
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-4.1 四冲程发动机换气系统及换气过程
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-4.2 配气相位对发动机性能的影响
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-4.3 充量系数的解析式
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-4.4 进气阻力对充量系数的影响
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-4.5 其他因素对充量系数的影响
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-4.6 充量系数的速度特性
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-4.7 压力波及其传播特性
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-4.8 单缸机的进排气动态效应
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-4.9 多缸机的进排气动态效应与进气不均匀性
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-4.10 四冲程发动机增压系统及性能
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-4.11 二冲程发动机的换气过程与换气质量
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-第四章习题(计入课程成绩)--作业
-5.0 导论
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-5.1 发动机运行工况
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-5.2 发动机特性曲线分类
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-5.3 发动机速度特性
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-5.4 发动机负荷特性
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-5.5 发动机全特性
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-5.6 发动机外特性与整车动力性
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-5.7 发动机全特性与整车经济性
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-5.8 混合动力专用发动机及其运行特性
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-第五章习题(计入课程成绩)--作业
-期中考试（只有一次答题机会！）--期中测试题（占30%总分）
-6.0 导论
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-6.1 燃烧现象及其分类
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-6.2 可燃混合气的着火与着火理论
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-6.3 湍流及其在燃烧中的作用
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-6.4 均质混合气中的火焰传播
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-6.5 液体燃料的雾化
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-6.6 油滴的蒸发与燃烧
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-6.7 示功图与燃烧放热率
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-第六章习题(计入课程成绩)--作业
-7.1 柴油机燃烧过程分析
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-7.2 柴油机燃烧放热规律
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-7.3 柴油机燃油喷射系统
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-7.4 柴油机喷油过程
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-7.5 柴油机缸内气流运动
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-7.6 柴油机燃烧室的分类及其特性
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-7.7 柴油机混合气形成方式
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-7.8 柴油机粗暴燃烧与燃烧噪声
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-第七章习题(计入课程成绩)--作业
-8.1 汽油机燃烧过程分析
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-8.2 汽油机的不正常燃烧：爆燃和表面点火
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-8.3 汽油机的不规则燃烧：循环波动和各缸不均匀性
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-8.4 汽油机燃油喷射系统及其演变
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-8.5 非直喷汽油机燃烧室及其特性
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-8.6 汽油机进气道喷射与混合气形成
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-8.7 汽油机缸内直喷与混合气形成
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-第八章习题(计入课程成绩)--作业
-9.1 有害排放物种类及其危害
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-9.2.1 NO的生成机理
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-9.2.2 CO和HC的生成机理
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-9.2.3 PM和Soot的生成机理
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-9.3 有害排放物生成的影响因素
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-9.4 汽油机机内净化技术
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-9.5 柴油机机内净化技术
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-9.6 汽油机后处理技术
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-9.7 柴油机后处理技术
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-第九章习题(计入课程成绩)--作业
-10.1 燃烧模式及其分类
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-10.2 汽油机均质混合气压燃（HCCI）模式
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-10.3 柴油机均质混合气压燃（HCCI）模式
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-10.4 内燃机部分预混压燃（PCCI）模式
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-10.5 均质混合气引燃（HCII）模式
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-10.6 天然气发动机
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-10.7 氢燃料发动机
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-10.8 二甲醚发动机
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-10.9 甲醇发动机
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-10.10 乙醇发动机
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-10.11 生物柴油发动机
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-第十章习题(计入课程成绩)--作业
-期末考试--期末测试题（占30%总分）
