1、发动机原理实验发动机原理实验GT-Power姓名： 学号： 班级： 日期： 项目一 单缸汽油机的性能模拟一、实验目标 （1）了解GT-Suite v7.3.的软件架构、主要功能，熟悉简单的操作要领。（2）掌握发动机性能仿真的主要原理及方法（3）通过该实验了解发动机压缩比、缸径行程比、进气管长度、排气管长度、喷油提前角等对发动机性能指标平均有效压力BMEP、油耗BSFC的影响。二、实验要求（1）参考上课培训PPT（GT-Power_V7.3_培训教程.ppt）建模步骤进行仿真。（2）模型建模成功后，启动仿真后，按要求输出结果曲线，读取最高BMEP、最高BSFC的坐标值并进行总结分析。如下图：BM
2、EP-SPEED曲线，最高BMEP点坐标值。 图中最高平均有效压力（BMEP）点的坐标为：横坐标（转速）： 5500 r/min,纵坐标（BMEP）：11.11182 bar总结分析：经观察发动机的最大BMEP出现在转速5500转，即高速区；BMEP随转速整体呈现单调递增的趋势，但在4300转及5500转的高速区出现小幅下降。三、实验步骤1建模参考培训PPT的步骤建立仿真模型，注意每个小组成员间仅个别参数存在差别，请各位同学按照实验注意事项中相关的要求。2仿真 启动仿真，打开GT-POST记录最大BMEP，最高BSFC的坐标值。注意在新建模型时另存为其他路径的，则需要手动的在GT-POST窗口
3、中通过菜单栏file open手动导入以.gx为后缀的文件。3总结分析经过仿真实验，汇总5个小组的数据回答以下问题（1） 发动机气缸压缩比对发动机平均有效压力BMEP（单位bar），油耗BSFC（g/kWh）影响。并将仿真结果数据填写在以下表格中并绘制折线图。压缩比最大BMEP最低BSFC8.34500，10.73442500，291.7198.54500，10.80822500，289.2578.74500，10.87972500，288.2888.94500，10.9472500，286.6859.14500，11.01192500，285.1959.34500，11.13182500，2
4、83.7949.54500，11.13182500，282.4699.74500，11.18952500，281.2379.94500，11.24352500，280.28110.14500，11.29572500，278，967观察表格中的数据，总结压缩比对BMEP，BSFC的影响规律，最高BMEP及BSFC点对应的转速为？答：压缩比越大，BMEP逐渐增加，BSFC逐渐减小最高BMEP及BSFC点对应的转速为4500和2500 r/min（2）发动机缸径、行程的比值对发动机平均有效压力BMEP（单位bar），油耗BSFC（g/kWh）影响。并将仿真结果数据填写在以下表格中并绘制折线图。缸径/
5、行程缸径Bore行程Stroke最大BMEP最低BSFC0.9991878686.074500，11.13182500，282.4690.9893186.07874500，10.69782500，291.8410.98863687884500，11.0122500，282.5430.98876488894000，10.981112500，282.5630.98888989904000，10.96772500，282.6360.98901190914000，10.93252500，282.7030.9891391924000，10.87432500，282.8060.98924792933500
6、，10.8312000，282.6050.98936293943500，10.82862000，282.4680.98947494953500，10.80762000，282.225观察表格及折线图的数据，分析缸径、行程的比值对BMEP，BSFC的影响规律，最高BMEP及BSFC点对应的转速为？答：随着发动机缸径、行程的比值的增加，BMEP在0.999187到0.988636之间时达到最低，随着比值的增加BMEP增加后又逐渐减小，BSFC在0.999187到 0.988636在之间时达到最大，随后下降趋于稳定。最高BMEP及BSFC点对应的转速为4500和2500 r/min（2） 发动机进气
7、管长度对发动机平均有效压力BMEP（单位bar），油耗BSFC（g/kWh）影响。并将仿真结果数据填写在以下表格中并绘制折线图。进气管长度最大BMEP最低BSFC275（4500，10.8538）（2500,281.37）285（4500,10.958）（2500,281.6）295（4500,11.0056）（2500,281.836）315（4500,11.1275）（2500,281.874）325（4500,11.1709）（2500,281.833）335（4500,11.1785）（2500,282.042）345（4500,11.1482）（2500,282.327）355（45
8、00,11.1175）（2500,282.572）365（4500,11.0979）（2500,282.603）375（4000,11.1477）（2500,282.534）观察表格及折线图的数据，总结进气管长度对BMEP，BSFC的影响规律，最高BMEP及BSFC点对应的转速为？答：随着进气管长度的增加，BMEP呈先增大后减小趋势，而BSFC逐渐增大后有微弱减小最高BMEP及BSFC点对应的转速为4500和2500 r/min（4）发动机排气管长度对发动机平均有效压力BMEP（单位bar），油耗BSFC（g/kWh）影响。并将仿真结果数据填写在以下表格中并绘制折线图。排气管长度最大BMEP最
9、低BSFC110 （4500,10.9962）（2500,282.481）120 （4500,11.0046）（2500,282.436）130 （4500,11.1153）（2500,282.41）140 (3500,10.8168 )(2500,282.781)150 (4500,11.022)（2500,282.543）160 （4500,11.0297）（2500,282.533）170 180 （4500,11.1576）（2500,282.555）190 （4500,11.0452）（2500,282.7）200 （4500,11.1679）（2500,282.823）观察表格及折
10、线图的数据，总结排气管长度对BMEP，BSFC的影响规律，最高BMEP及BSFC点对应的转速为？答：排气管长度在110-130在之间时，BMEP达到最小，而BSFC在110-130和190以上时数值较大最高BMEP及BSFC点对应的转速为4500和2500 r/min（5）发动机喷油器喷油角度比对发动机平均有效压力BMEP（单位bar），油耗BSFC（g/kWh）影响。并将仿真结果数据填写在以下表格中并绘制折线图。喷油器喷油角度最大BMEP最低BSFC275（4500.0,11.1335） (2500.0,282.624)278 (4500.0,11.134)（2500.0,282.619）2
11、81（4500.0,11.1338）（2500.0,282.515）283（4500.0,11.1339）（2500.0,282.566）285（4500.0,11.1338）（2500.0,282.556）287（4500.0,11.1338）（2500.0,282.529）289（4500.0,11.1337）（2500.0,282.537）291（4500.0,11.1338）（250.0,282.515）293（4500.0,11.1325）（2500.0,282.503）295（4500.0,11.1322）（2500.0,282.495）298（4500.0,11.132）（250
12、0.0,282.466）301（4500.0,11.1315）（2500.0,282.485）303观察表格及折线图的数据，总结喷油器喷油角度对BMEP，BSFC的影响规律，最高BMEP及BSFC点对应的转速为？答：随着喷油器喷油角度的增加BMEP呈逐渐减小趋势，BSFC也呈逐渐减小趋势。最高BMEP及BSFC点对应的转速为4500和2500 r/min（6）思考：根据发动机原理相关理论知识，影响发动机BMEP，BSFC除了上述实验中的发动机结构指标参数主要还有哪些因素，它们是如何影响发动机的BMEP和BSFC的？答：1) 气缸内最高燃烧压力。气缸压力高，活塞环背压按比例增加，活塞裙部对气缸壁
13、的侧压力和轴承负荷增大，活塞环和活塞的摩擦损失也相应增大；另一方面，最高燃烧压力高，为保证各承载零件的强度、刚度和工作耐久性，也有必要加大活塞、连杆、曲轴尺寸和质量，这就随之而增加了运动零件的惯性力，从而导致摩擦损失的增大。 2) 转速或活塞平均速度。转速或活塞平均速度增大，各摩擦副之间的相对速度增加，摩擦损失增大；与此同时，曲柄连杆机构的惯性力增大，活塞的侧压力和轴承负荷增大，摩擦损失也增大。转速n增大，泵气损失、驱动附件消耗的功随之增加，所以机械效率下降。 3) 负荷。在转速不变的情况下，当负荷减小，缸内的指示功率下降，机械损失功率亦略有下降，但基本不变。4) 润滑油品质和冷却液温度。润滑
14、油的粘度对摩擦损失有很大影响。润滑油粘度大，则流动性差，内摩擦力大，摩擦损失增加，但其承载能力强，易于保持液体润滑状态；反之，流动性好，机械损失减少，但承载能力差，油膜易于破裂而失去润滑作用。润滑油的粘度主要受润滑油的品质和温度的影响。 冷却液温度的高低直接影响润滑油温度的高低，继而影响润滑油的粘度和机械损失。 5) 发动机技术状况。发动机技术状况的好坏，对机械效率的影响很大。这是由于长期使用的发动机，技术状况变差，活塞环与气缸磨损后，间隙增大，漏气增多，指示功率下降；尤其是漏气还会稀释润滑油，使润滑条件变坏，气缸的磨损加快；轴颈与轴承间的磨损还使机油的泄漏增加，油压下降，运动件工作表面的润滑
15、不良。（7）思考：参考汽油机的仿真过程进行单缸柴油机的性能模拟，柴油机和汽油机的动力性及经济性指标主要影响因素有何异同？答：单缸柴油机的性能模拟：1)经济性较高，耗油率比蒸汽、燃气动力装置低得多，高速机比中、低速机耗油多。这一优点使柴油机船的续航力大大提高，换句话说，一定续航力下所需之燃油贮备量较少。2)重量轻，柴油机动力装置中除主机和传动机组外，不需要主锅炉、燃烧器以及工质输送管道等，所以辅助机械设备相应较少，布置简单，因此单位重量指标较小。3)具有良好的机动性，操作简单，启动方便，正倒车迅速，一般正常启动到全负荷只需1030min，紧急时需310min。虽然比燃气轮机装置差些，但它不需要像
16、燃气轮机装置那样一套复杂的启动和倒车设备。柴油机装置停车只需25min，主机本身停机只需几秒钟即可。柴油机和汽油机的动力性及经济性指标主要影响因素有何异同：相同点：都是内燃机，通常是四冲程吸气，压缩，做功，排气。不同点：所用燃料不同；吸气冲程吸入的气体不同（汽油机吸入空气与汽油的混合气体，柴油机吸入空气）；压缩比不同（汽油机约为8：112：1，柴油机为16：122：1，）；燃烧方式不同（汽油机利用高压产生电火花点火，而柴油机利用高压缩高温的热空气自燃）；汽油机需要点火塞，而柴油机由于高温空气自燃需要喷嘴；每产生一马力动力，汽油机消耗的汽油比柴油机消耗的柴油要多，且汽油较柴油贵，因此，不如柴油机经济；功率相当的汽油机较柴油机轻便且价格较便宜，但是维护所需费用却比柴油机多。另外，柴油机采用喷入式，混合气体不均匀，燃烧不充分，排气有较多的黑烟，汽油机相比而言要好得多。
