内燃机课程设计柴油机热力设计.doc

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1、内燃机课程设计任务书一、题目：柴油机热力设计二、给定参数：1活塞排量： 2.4L2柴油重量成分：0.870， H=0.126，O=0.004。3柴油的低位发热值：Hu=42860kJ/kg。三、设计内容1方案选择及总体设计（确定主要性能参数和结构参数）。2工作循环计算（包括最低转速、最大扭矩、最大功率、最高速度工况）与示功图。3热平衡计算与热平衡图。4外特性计算与外特性曲线图。5绘制曲轴零件图（A1）。四、设计要求1编写设计计算说明书一份，1.2万字左右（2025页）。2用计算机书写文本，用AutoCAD绘图。3公式要有出处，符号要有说明。柴油机热力设计计算说明书1. 文献综述1.1柴油机发展

2、现状1.1.1我国柴油机产业的现状与发展 我国柴油机产业自20世纪80年代以来有了较快的发展，随着一批先进机型与技术的引进，我国柴油机总体技术水平已经达到国外80年代末90年代初的水平，一些国外近几年开始采用的排放控制技术在少数国产柴油机上也有应用。最新开发投产的柴油机产品的排放水平已经达到欧1排放限值要求，一些甚至可以达到欧2排放限值要求。但我国柴油机产业的整体发展仍然面临着许多问题。（1）我国重型柴油车的产量在逐年的增加，中型、轻型车柴油化步伐也在加快，但在微型汽车、轿车领域，柴油车所占比例仍为零。而另一方面，我国中型柴油机市场已呈现供大于求，轻型柴油机市场也趋向饱和，但骨干企业正在生产的

3、多数产品从技术角度已应是淘汰产品，发展潜力不大。 （2）柴油机行业投入不足，严重制约了生产工艺水品、规模发展和自主开发能力的提高。现在，我国柴油机技术基础薄弱，整体技术水平落后国际先进水平10至20年，也落后于国内车用汽油机的发展，还不具备完整的全新柴油机产品和关键零部件开发能力。许多国外普遍采用的技术在我国仍处于研究阶段，有些甚至仍是空白。 （3）我国柴油机技术的落后、产品质量差以及车辆使用中维修保养措施不力，导致低性能、高排放柴油车在使用中对城市环境和大气质量造成不良影响，使社会产生“厌柴”心理。 （4）柴油品质差、柴油标准的制修订严重滞后于汽车工业发展的需要，对柴油机技术的发展以及各种新

4、技术、改善柴油机排放措施的应用造成障碍。 有关专家近日指出，应逐步减少行政干预，加强宏观调控。不同类型的车辆均应以满足法规作为统一标准，鼓励和支持先进柴油车技术的使用；做好车用柴油机发展的全面规划，有步骤、有计划的解决技术水平落后、产品不全、“缺重少轿”等问题，从而提高柴油机的产品质量；加大对柴油机的科技投入，开展重点项目的攻关工作；尽快建立和完善排放及能源法规；尽快实施燃油税，汽油和柴油的燃油税应同时实施，对高品质的燃油实行税收优惠政策；采取切实可行的措施以提高车用柴油的品质，并尽快制定车用柴油标准。1.1.2国外柴油机技术的现状与发展 现代的高性能柴油机由于热效率比汽油机高、污染物排放比汽

5、油机少，作为汽车动力应用日益广泛。西欧国家不但载货汽车和客车使用柴油发动机，而轿车使用柴油机的比例也相当大。最近，美国联邦政府能源部和以美国三大汽车公司为代表的美国汽车研究所理事会正在开发新一代经济型轿车，同样将柴油机作为动力配置。经过多年的研究、大量新技术的应用，柴油机最大的问题烟度和噪声取得重大突破，达到了汽油机的水平。下面是国外柴油机应用的一些新技术： （1）共轨与四气门技术 国外柴油机目前一般采用共轨新技术、四气门技术和涡轮增压中冷技术相结合，使发动机在性能和排放限值方面取得较好的成绩，能满足欧3排放限值法规的要求。四气门结构（二进气二排气）不仅可以提高充气效率，更由于喷油嘴可以剧中布

6、置，使多孔油束均匀分布，可为燃油和空气的良好混合创造条件；同时，可以在四气门缸盖上将进气道设计成两个独立的具有为同形状的结构，以实现可变涡流。这些因素的协调配合，可大大提高混合气的形成质量（品质），有效降低碳烟颗粒、HC和NOX的排放并提高热效率。（2）高压喷射和电控喷射技术 高压喷射和电控喷射技术是目前国外降低柴油排放的重要措施之一，高压喷射和电控喷射技术的有效采用，可使燃油充分雾化，各缸的燃油和空气混合达到最佳，从而降低排放，提高整机（车）性能。（3）增压中冷技术 采用涡轮增压增加柴油机的空气质量，提高燃烧的过量空气因数是降低大负荷工况排气烟度、PM排放量以及燃油消耗的有效措施。有效的空空

7、气中冷系统，可使增压空气温度下降到50以下，工作循环温度的下降有助于NOX的低排放和的下降，故目前重型车用柴油机都普遍是增压中冷型，不仅有助于低排放而且燃油经济性良好。此外，涡轮前排气旁通阀的应用，不仅能降低和的排放，还可以改善涡轮增压柴油机的瞬态性能和低速扭矩。（）排气再循环（）技术的应用是目前发达国家先进内燃机中普遍采用的技术，其工作原理是将少量废气引入气缸内，这种不可再燃烧的和水蒸汽废气热容量较大，能使燃烧过程的着火延迟期增加，燃烧速率变慢，缸内最高燃烧温度下降，破坏的生成条件。技术可使机动车的排放明显降低，但对重型车用柴油机而言，目前倾向于使用中冷技术，因为其不仅能明显降低的排放，还能

8、保持其它污染物的低水平。（）后处理技术后处理技术柴油机后处理的目标是进一步改善和X的排放。目前主要采用加装氧化型催化转化器和研究开发NOX催化转化器以及具有良好再生能力的微粒捕集器。（6）柴油 柴油的生产和贮存条件，是保证柴油发动机（车）正常运转延长使用寿命和保持低排放的重要保证。例如瑞典的一级柴油使用可减少排放达，和排放达，排放减少。发达国家已普遍使用燃料清净剂，既能节省燃料，又能清除积碳、降低排放。（）乳化柴油的应用柴油加水掺合乳化剂，使其形成较为稳定的含水乳化柴油，这类改进型燃料的使用可明显降低柴油机（车）的排放，尤其是和。目前美国报道这方面的进展较多，我国也在这方面进行研究，且已取得可

9、喜进展。加水乳化柴油（天不分层），在大型柴油机上负载工况下，功率不减，节油明显，动力输出比柴油上升，且烟度和NOX排放明显下降。然而，尽管这项技术对低排放有好处，但其潜在的问题入水结冰、水对发动机的腐蚀等问题尚待解决。（8）降低机油消耗 柴油排放的颗粒物中，有相当一部分来自馏分较重的机油的燃烧。为了满足日益严格的柴油机（车）排放限值标准的要求，必须把来自机油的燃烧降至最低限度，即在保证发动机正常运转的前提下，最大限度的减少机油的消耗。为了降低柴油机的机油消耗，活塞环的优化设计和制造以及缸套间的科学配置非常重要。2方案选择及总体设计 根据不同方案优缺点的比较，确定所设计的柴油机的冲程数、汽缸数，

10、气缸排列方式、发火次序，压缩比及增压形式、燃烧室形状、燃油喷射系统，设定额定转速、曲柄半径与连杆长度比、缸径、行程，因此得到活塞平均速度、缸心距。再对发动机的这个布置进行总体设计，包括凸轮轴，水泵，机油泵，齿轮传动机构，进气管的布置。2.1柴油机主要参数的确定 （1）冲程数的选择 二冲程柴油机与四冲程柴油机相比，主要有以下优缺点：二冲程柴油机的热负荷较高，特别是活塞组的热负荷较高（活塞顶的平均温度比四冲程柴油机高约50-60），而且气缸内压力总是大于一个大气压，使活塞环在换槽中活动性较少，积碳不易排除，容易使活塞环失去工作能力；由于在轴承上的负荷是单方向的，这对润滑不利。使二冲程柴油机的可靠性

11、与使用寿命不如四冲程柴油机。换气质量较差，使燃烧条件变差，同时带动换气泵也需要消耗一部分功率，因此燃油经济性比较差。二冲程柴油机热负荷较高，因而对机油质量要求也较高；由于机油容易串入扫气孔和排气孔边缘，随气流进入气缸燃烧或从进气管派出，因此，机油的消耗率较大。高压泵和喷油嘴的工作较繁重，寿命较短。 此外，二冲程柴油机的噪声、排放污染等都比四冲程柴油机严重，而且比较烧机油。市场上车用柴油机绝大多数采用四冲程的设计方式。本设计中选取四冲程柴油机（=4）。（2）气缸数和布置方式的选择 发动机气缸数和气缸布置方式，对其外形尺寸、平衡性和制造成本等都有很大影响。汽车发动机是按发动机排量分等级的，例如1L

12、、2L、25L等指的就是发动机的排量。由于发动机排量等于气缸的排量与气缸数的乘积，而气缸排量又是活塞顶面面积与发动机活塞行程的乘积，所以，在发动机排量相等的条件下，气缸数越多，每一缸的尺寸就越小，零件尺寸也越小。在给定的功率要求下，如果平均有效压力和活塞平均速度不变，则内燃及的升功率将与缸数的平方根成正比。也就是说，多缸发动机比较紧凑轻巧，往复质量平衡性较好，转矩均匀性得到改善，使多缸发动机运转平顺，而且启动容易，加速响应特性好。同时发动机转速也可以搞些，升功率也提高，但是，随着缸数的增加，发动机零件数量增加，结构复杂，可靠度下降，质量和尺寸相对增大，制造成本相应提高。 汽车发动机的气缸数量有

13、2缸、3缸、4缸、5缸、6缸、8缸、12缸等，其中3、4、6、8缸为最多。 对于发动机来说，一般采用两种气缸排列方式，一种是气缸成一字形排列，称为单列式发动机，亦称L型。其特点是结构简单，可以使用一个整体式气缸，单列式发动机是气缸直立的（亦称直列式发动机）；也可以是斜置的（亦称斜置式或卧式发动机）。发动机中气缸直立斜置的用的较多。另外一种气缸排列方式是两列气缸成V形布置的V型发动机i。本次设计采用4缸直列式内燃机。 （3）压缩比 压缩比直接影响柴油机的性能、机械负荷、启动性能以及主要零件的结构尺寸。在一定范围内，汽油机的热效率随压缩比的增加而提高，增大压缩比也可使柴油机的启动性能活得改善。但压

14、缩比的提高将使气缸最高爆发压力相应上升，机械负荷增加，对柴油机的使用寿命有影响。 压缩比是另一个影响燃烧相位较大的因素，改变压缩比可以改变混合气体的密度和压力，从而对其自燃温度产生影响。改变压缩比的主要方法是调整调整燃烧室容积、工作容积和改变配气相位。在利用可变压缩比控制HCCI（均质充量压缩着火）方面，Lund技术学院实验结果表明，压缩比对燃烧效率的影响很大，压缩比增加则热效率增加，而燃烧效率减小，导致热效率增加量的减少，研究还发现，高压缩比可替代进气预热。当压缩比高达17：1时，绝对有效率上升，NOX排放下降，但是因为反应时间缩短，CO排放增加。随着压缩比提高，稳定HCCI燃烧所需的热EG

15、R率降低，因此用冷EGR配合高压缩比可以控制燃烧速度，从而扩大运转工况范围ii。选择最佳压缩比应综合分析燃烧室的形式、热效率、启动性能和机械负荷等各方面的影响。本设计取压缩比值为，涡轮增压中冷。（）发动机额定转速转速对柴油机性能和结构影响很大，且其范围十分宽广（）。各种类型柴油机的使用转速范围亦不同。转速提高可使柴油机体积小、重量轻和功率大。但转速提高后，摩擦功率和噪声急剧增加，运动件惯性力大，给燃烧过程的组织增加困难，从而影响柴油机的经济性、可靠性和使用寿命iii。目前车用汽油机的转速达到，而车用柴油机的转速为。本设计选用的柴油机的额定转速为。（）行程及其与缸径的比值行程及其与缸径的比值是对

16、柴油机结构和性能有重大影响的参数。合理的选择应考虑以下因素：用较小的，可减小柴油机的高度、宽度和重量。减小时，柴油机的转速可增加，提高了柴油机的升功率，但增加了运动件的惯性力和柴油机的噪声。比值过小，特别是对直喷式燃烧室的柴油机，为保持一定的压缩比以及燃烧室容积与压缩容积比值，必将使活塞 与气缸盖需要更小的间隙，这就增加制造上的困难。如间隙不能保证，将使发动机各项性能指标难以达到i。一般汽车用型柴油机大多选用较小的值，直列式采用较大的值；即使柴油机型号相同时，行程比也有长短，以满足不同用途的需要。目前，车用汽油机的值多数在之间，而这用柴油机的值多数在之间iii。本次设计选取行程缸径比。（）缸径

17、和行程由排量，而本设计气缸数为，可知每缸工作容积；而由.得.。由可计算得.，.，圆整得，。（）活塞平均速度活塞平均速度是表征柴油机高速性和强化程度的一项主要指标，对柴油机总体设计和主要零件结构形式影响很大。在功率给定以后，若平均有效压力、活塞行程和缸数维持不变，提高活塞平均速度可使气缸直径减小，柴油机体积减小、重量轻iv。在活塞行程确定之后，活塞平均速度可由公式（），求得，设计活塞平均速度。提高活塞平均速度受到下列因素的限制：提高活塞平均速度后，使运动件的惯性力增大，同时活塞、缸套和汽缸盖的热负荷也相应增加。提高活塞平均速度使柴油机零件的磨损加快，缩短了柴油机的大修期。活塞平均速度的提高，使摩

18、擦功率迅速增加，机械效率降低，燃油消耗率升高。进、排气阻力随活塞平均速度的提高而增加，使充气效率降低。随着活塞平均速度的提高，柴油机的平衡、振动和噪声等问题突出ii。（8）曲柄半径与连杆长度比曲柄半径与连杆长度比，即=,是一项确定连杆长度的重要参数，行程S确定后，选择值主要考虑一下因素：选择较大的值，使连杆短、重量轻，往复和离心质量小，有利于柴油机高速化，并可降低直列式柴油机的高度，减轻了柴油机的重量。较大的值，虽缩短了连杆长度，但增加连杆摆角和活塞侧压力，对缸套磨损不利。在选择连杆长度时，要保证在上止点时不与曲轴平衡块相碰，活塞在上止点时曲柄不与缸套相碰iii。小型高速柴油机值较高，一般为0

19、.28-0.31，以适应高速比的需求i。本设计取用的值为0.31。由活塞行程S可知曲柄半径R=48mm，可知连杆长度l=155mm。（9）气缸中心距及Lo其与缸径的比值气缸中心距及其与缸径的比值，是表征柴油机长度的紧凑性和重量指标的重量参数。它与柴油机的强化程度、气缸排列和机体的刚度有关。选择气缸中心距时应考虑以下因素：确定气缸中心距的大小。首先考虑曲轴的曲柄壁的厚度和主轴颈、曲柄销的长度，使主轴承和连杆轴承有足够的承压面积，并保证曲轴有良好的强度和刚度。汽缸盖的布置。气缸中心距和汽缸盖固定螺栓、进排气道和冷却水道布置密切相关，并将直接影响柴油机的性能、可靠性和寿命。对缸径小的哆的柴油机可采用

20、整体式汽缸盖以缩短气缸中心距v。从增加机体刚度着眼，目前高速柴油机缸心距有减小的趋势。直列式小型高速柴油机的Lo/D,其值一般在1.16-1.22之间，最小可取1.14，推荐1.20。故本设计中Lo/D取1.20iii。所以Lo=1.20D=105.6mm，圆整得Lo=105。（10）发火次序的选择柴油机的发火次序与柴油机运转的均匀性、主轴承和连杆轴承的负荷、轴系的扭振性能有密切关系。选择发火次序时，主要考虑以下因素：使连续做功的两缸尽可能远，以减轻主轴承的的载荷，同时避免进气行程中可能发生的抢气现象。做功间隔应力求均匀，也就是说，在发动机完成一个工作循环的曲轴转角内，每个气缸都都应发火做功一

21、次，而且各缸的间隔时间应力求均匀iv。本设计选择的发火次序为：1-3-4-2。（11）燃油系统和燃油室的选择燃烧室的选型不仅关系到整机的性能指标，而且在很大程度也决定了汽缸盖和活塞顶的结构。燃烧室选型的主要依据是缸径、转速及使用要求，并充分考虑当前的制造和使用维护水平。不同的燃烧室适用不同的缸径和转速，只有在它的适用范围内，其优点才能充分发挥出来。直喷式柴油机具有节约燃油的突出特点，所以直喷式燃油室在高速柴油机上应用日益广泛，并逐渐向小排量的方向发展ii。本设计用高压共轨直喷式有涡流的深坑型燃烧室。2.2柴油机的总体布置（1）柴油机总体布置的一般要求：布置紧凑，外形尺寸小，外观整齐，外接管路尽

22、量较小。经常需要保养的零件，如机油、燃油、空气的滤清器，以及常用的机油加油口、放水阀和机油油尺等。对经常检查调整的气门间隙和喷油提前角等有关零部件应考虑到调整和拆装方便。应满足用户对柴油机配套所提出的各项合理要求。各种用途汽油机的总体布置，首先应满足主要用途的配套要求，还要考虑到变形机型的有关问题。具有良好的加工和装配工艺性。柴油机起吊、存放和安装方便iv。（2）柴油机的总体布置：凸轮轴的布置 直列式柴油机凸轮轴的横向位置，在不与曲柄连杆机构相碰的条件下，应尽可能的靠近气缸中心线，以求得柴油机的最小宽度。本设计采用双顶置式布置方式，凸轮轴在汽缸盖上部，直接驱动气门，其配气结构质量最小，适用于高

23、速柴油机。喷油泵的布置 本设计采用一只整体泵，布置在柴油机的侧面，喷油器和喷油泵布置在同侧，且布置在靠人行道一边，缩短高压油管的长度，也便于保养。齿轮传动机构的布置 由于传动齿轮布置在自由端的优点是曲轴前轴直径小，齿轮尺寸也较小，拆装方便，便于维护保养，多用于中小功率柴油机。故本设计采用此种布置方式。机油泵的位置 机油泵的布置与其传动方式、机油管路布置以及柴油机的用途有关。本设计中机油泵布置在主轴承盖上，由主动齿轮通过惰性齿轮传动，这种布置的优点是机油泵无需油封结构，轴承润滑条件好，机油泵安装位置低，柴油机启动后，瞬时既能吸上机油。水泵的位置 本设计采用离心式水泵。为避免水漏入机体导致机油变质

24、，在水泵体上设有旁泻孔，露出封水圈的水可由旁泻孔排出，以便及时发现漏水并加以检修。通常将水泵布置在柴油机的外部。进排气管的布置 本设计中将直列式柴油机的进排气管分别布置在柴油机的两侧，有利于汽缸盖进排气道的设计，进排气管拆装也方便v。2.3方案选择结果 下表即为柴油机选择方案：表2-1 方案选择结果技术参数选择结果技术参数选择结果冲程数4活塞平均速度C/ms-112.1汽缸数i4曲柄半径与连杆长度比0.31额定转速nN/rpm3800连杆长度l/mm155行程缸径比S/D1.09气缸中心距与缸径比1.20汽缸直径D/mm88气缸中心距LO/mm105活塞行程S/mm96发火次序1-3-4-23

25、计算与热平衡 热计算将从以下几个方面来进行技术分析：燃料、工质参数、周围介质参数和剩余气体、进气过程、压缩过程、燃烧过程、膨胀过程、工作循环指示参数、发动机有效指标、柴油机示功图的绘制、热平衡、柴油机外特性计算等。3.1热计算 将进行下面四个工况的热力计算： 最低转速（怠速）工况，nmin=800rpm 最大扭矩工况，nTqmaz=2000rpm 标定工况，nN=3800rpm 最大功率（速度）工况，umax=4000rpm3.1.1 燃料燃烧及成分确定 燃料的平均元素成分和分子量：C=0.870，H=0.126，O=0.004 燃料低热值：Hu=42860J/kg（1）工质参数 燃烧1kg柴

26、油燃料，理论上所必须的空气量vi： Lo=（+-） (3-1) =（+-） =0.500kmol/kg lo=（8H-O）=14.425kmol/kg 过量空气系数是燃烧1kg燃料时，实际空气量1(或L)与理论必须空气量lo(或L)之比。 降低值是强化发动机工作过程的有效方法之一。对于给定功率的发动机，减小过量空气系数，则可以减小气缸尺寸。但随着的降低，会引起燃料绕少不完全，恶化了经济性，并增大了发动机的热应力。增压柴油机的过量空气系数取值范围为=1.30-2.2,但是增压柴油机在=1.6-1.8时，在标定工况下没有严重过热现象并能稳定工作vii。对于增压柴油机而言，由于随负荷的增大，排气能量

27、加大，增压转速上升，从而使增压压力变大、进气密度提高，所以在高负荷时，其过量空气系数以及指示热效率变化不大。 本设计取额定工况=1.6,怠速工况时=1.38，最大扭矩工况时=1.5，最大功率工况时=1.58。（2）可燃混合气新鲜充量M1 M1=l0 (3-2)(3)可燃产物单独成分数量 MCO2=0.0725(kmol/kg) MH2o=0.063(kmol/kg) Mo2=0.208(-l)Lo(kmol/kg) MN2=0.792L0(kmol/kg)式中：0.208为1kmol容积的空气中氧气所占的比例；0.792为1kmol容积的空气中氮气所占的比例。（4）燃烧产物的总量M2 M2=M

28、CO2+MH2O+MO2+MH2=+（-0.208）L0（kmol/kg） 计算结果求得如下表：表3-1 燃烧产物的成分质量nL0M1MO2MN2MCO2MH2OM28001.380.50.690.039520.546480.07250.0630.721520001.50.50.750.0520.5940.07250.0630.781538001.60.50.80.0640.63360.07250.0630.831540001.580.50.790.060320.625680.07250.0630.82153.1.2 周围介质参数和剩余气体 在增压发动机工作时，参考本机特点及柴油机一般参考资料

29、，选取参数如下：周围环境压力 P0=MPa,周围环境温度周围介质压力：采用中度增压，则.周围介质温度即压气机空气后温度为： (3-3)式中，为气压计（增压器）中空气的压缩多变指数，根据文献资料，取值范围.vii。此外.则有，残余废气压力：残余废气压力取值为：（.），曲轴转速高的发动机，取大一些的值。所以本设计额定工况取值为.对于其它转速工况：（） (3-4)式中，（.）（）；为额定工况下的残余废气压力，；为额定工况下的曲轴转速，。带入数据得：.残余废气温度本设计取值为怠速工况时，最大扭矩工况时，额定工况时，最大速度工况时。3.1.3进气过程充气过程中，因为充气受到发动机热零件的预热，所以新鲜充

30、量的温度稍有提升，为T。对于增压柴油机而言，T的取值范围是-5+10。这里取额定工况时T=5。而其它转速工况，T=AT（110-0.0125n） (3-5)式中，T（）（）.；T和分别为发动机在额定工况下的工作时的温升和转速。进气的充量密度（） (3-6)式中：为进气充量密度，；为气体常数，；其余符号如前所述，代入得.（）.进气压损失由努伯利方程求得：（） (3-7)现代汽车柴油机在额定工况下，（）.，及，对于进气系统加工过的内表面，可以取（）.及。这是根据发动机速度工况和增压柴油机的进气系数不大的流体阻力来选取的。这时，v进气终了压力残余废气系数残余废气系数表征了柴油机汽缸中燃烧产物的排净度

31、。 （3-8）采用增压时，残余系数值降低v。进气终了温度Ta Ta=(Tk+T+Tr)/(1+ (3-9)进气终了温度范围为 320400Kiv。充量系数 充量系数是表征进气过程特性的最重要参数，它是进气缸的实际新鲜的充量，与气缸内温度和压力周围介质或吸入气缸前的介质温度和压力相等时，气缸工作容积中可能容纳的充量的数量之比，是衡量内燃机充气性能的一个重要指标。不考虑扫气及过后充气的四冲程柴油机充量系数为: =（） (3-10)式中，新鲜充量温升T，压气机后的空气温度Tk，周围介质压力Pk，进气终了压力Pa，为压缩比vii。 充量系数值的大小，主要取决于柴油机的冲程、高速性及系统的完善程度。计算

32、结果：表3-2 进气过程参数不同工况不同转速n800200038004000残余废气压力Pr/MPa0.1060.120.1630.169进气压力损失Pa/MPa0.00090.00570.02070.023进气终了压力Pa/MPa0.1690.1640.1490.147残余废气温度Tr/K650700800850新鲜充量温升T/K86.854.8残余废气系数0.02110.02290.03040.0303进气终了温度Ta/K374375379380充量系数(%)99.596.486.184.63.1.4压缩过程压缩过程的计算，归结为求解压缩过程的平均多变指数、压缩终了的参数和以及确定压缩终了

33、时工质的比热。（1）压缩绝热指数和多变平均指数在柴油机的标定工况工作时，可以取压缩多变指数近似的等于绝热指数。在=17.5,=374、375、379、380K条件下，查图可得：n=800，=1.3628 n=2000，=1.3627 n=3800，=1.3621 n=4000，=1.3628（2） 压缩终了压力和压缩终了温度压缩终了压力= （3-11）压缩终了温度= （3-12）（3）压缩终点平均摩尔比热 新鲜混合气体 =20.6+2.638 （3-13） 剩余气体由参考资料汽车拖拉机计算【14】表八柴油机在不同时燃烧产物的平均摩尔比热的表，运用插值法得到下列数据所得结果参看表2-3. 工作混

34、合气工作混合气的平均摩尔比热可按下列方程求解：= （3-14）表3-3 压缩过程参数转速800200038004000压缩终了压力/MPa8.35768.11617.36447.2512压缩终了温度/K1058.61059.510681071新鲜混合气体平均摩尔比热22.67322.67522.67922.705剩余气体平均摩尔比热22.716522.716722.749622.7603工作混合气体平均摩尔比热22.716522.716722.749622.76033.1.5燃烧过程（1） 柴油机理论混合气分子变更系数 （3-15）（2） 柴油机实际混合气分子变更系数 （3-16）（3） 柴油

35、机工作混合气燃烧的热量 （3-17）（4） 柴油机燃烧产物平均摩尔比热 =(1/)+ （3-18）=+8.315 （3-19）全负荷工作时。取=0.9。汽油机压力升高比主要取决于燃料循环供给量和燃烧室形状等因素，燃烧最高压力最高不超过1112MPa。汽油机的压力升高比。本设计取=3.6。（5） 燃烧过程终了温度 燃烧过程终了温度计算公式为: +8.315+2270(+)= (3-20)统一式燃烧室的高速柴油机的发动机在全负荷工作时热量利用系数在0.700.88范围内变动。对于改直喷式增压发动机可取怠速工况时=0.78，最大扭矩工况时=0.82，额定工况时=0.88，最大速度工况=0.86超有机

36、压力升高比主要取决于燃料循环供给量和燃烧室形状等因素，燃烧最高压力不超过1112MPa。对于采用统一式燃烧室并采用容积式混合气形成方式的柴油机，压力升高比=1.62.5。这里对增压柴油机取=1.6。得到方程如下表：表3-4 燃烧过程终了温度方程及解转速n代入公式得到的方程解（）(K)8000.780.001913+32.5006=73713.62026229920000.820.001879+32.3574=72435.52005227838000.880.001855+32.2538=72905.62025229840000.860.001859+32.2735=72533.82014228

37、7（6） 柴机最高燃烧压力= (3-21)（7） 柴机初期膨胀比= (3-22)表3-5燃烧过程参数n800200038004000混合气分子变更系数1.04571.0421.03941.0399实际混合分子变更系数1.04471.0411.03821.0387工作混合气燃烧的热量/J/kg60831558685199252656燃烧过程终了温度/K2299227822982287最高燃烧压力/MPa13.3712.9811.7811.6初期膨胀比1.4181.3991.3961.3863.1.6 膨胀过程（1）柴油机过后膨胀比= （3-23）式中，压缩比，初期膨胀比柴油机平均膨胀绝热膨胀指数

38、和膨胀多变指数用以下方式选取。在标定工况下，考虑到足够大的气缸尺寸可以取膨胀多变指数稍小于膨胀绝热指数，在确定柴油机膨胀过程绝热指数的诺莫图上查得膨胀绝热指数，具体数据参看参考资料14，表4-5（2） 柴油机膨胀终了压力和温度 柴油机膨胀终了压力：= (3-24)式中，最高燃烧压力，膨胀多变指数，过后膨胀比柴油机膨胀终了温度：= （3-25）柴油机剩余气体温度进行校核：= (3-26)式中，膨胀终了压力，残余废气压力，膨胀终了温度得到，n 800时，校核值=677K,设计值=650K，误差3.9%， n 2000时，校核值=703K，设计值=700K，误差0.4%， n 3800时，校核值=8

39、06K，设计值=800K，误差0.7%， n 4000时，校核值=820K, 设计值=850K, 误差3.6%；误差值均在允许吾侪范围内，设计值符合条件。表3-6 膨胀过程参数n800200038004000过后膨胀比12.33912.50712.53512.625膨胀绝热指数1.27321.27511.27731.2768膨胀多变指数1.2681.2711.2751.273膨胀终了压力/MPa0.5530.5240.4690.460膨胀终了温度/K117311491146114532 工作循环参数3.2.1 发动机指示指标(1) 理论平均指示压力= （3-27）(2) 柴油机平均指示压力由文献【14】取丰满系数=0.95，则：= （3-27）(3) 柴油机指示效率= （3-28）(4) 柴油机指示燃料消耗率= （3-29）代入数据得标3-7：表3-7 发动机指示参数n800200038004000理论平均指示压力/MPa1.5551.4681.3191.286平均只是压力/MPa1.4771.3951.2531.