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内燃机的不同稳定 转/分 输出效率ffice ffice" />
( f: ?7 P+ B; |9 N; r9 M任何一点一滴的技术进步都来源于对客观事物物理性地深入认识.理解是发展的第一步!
' s& K; C6 J9 d5 I P. L% @/ p人们把追求提高传统活塞式内燃机功率的目标盯在提高燃烧效率上,而往往忽视它的物理转换过程.然而客观地分析这一过程,则有助于基础思维、设计结构理性的变革;同时也包括对其功效,传统”功率、扭距”双重标定尺度与否的重新认识.
3 ~- F! ^+ I9 [$ b" \ @& B根据发动机输出形式,以活塞、连杆将化能直线的作用于曲轴转化为旋转动力矩;以及曲轴圆周运动,每角度旋转距离均等特性. ; N M$ ]. H9 F; o1 P$ m! n4 L* A. S5 L8 v
运动加速度: a=dv/dt=f’’ (t)
$ R- z) E+ z- E) n) T& A" S质点动力距”质点的动量对于某一个固定轴之距对于时间的导数,等于作用于质点上的力对于同一轴之距”的定理. ! ?7 n' I- K; r i
设:以”CA10B”配套6102机型基础数据为基础值和推导依据.对该机型稳定 转/分 (惯性力矩相对平衡)状态下.运动加速有效作用功效,采用直线转换力矩与有效加速作用力矩分节方式作以下分析计算:
) ?. E% ?( ?1 p( J/ C一 输出推导数据: 2 ]- J# p$ ?$ y S# S$ W' c3 m
( 一 )主要基础数据 # {* b. [, _. F; i% k8 c
1 、数据及使用代表符号:
, N7 ~9 Y2 l* g) d0 C活塞直径: D = 101.6 mm & o/ @: k n# E$ C7 y1 c5 k1 y# G
主轴和连杆中心点距: R = 57.15 mm
# o6 B# @ n3 F2 a! l连杆两轴中心点距: a = 217.3 mm
3 J9 t8 Y! l, Q" p4 L. t旋转距: n = 8.7489064 转/米
/ ~6 d! j: d( G2 N- r6 P- d5°平均直线距 : v = ffice:smarttags" />3.175 mm ) R6 T8 \+ x s7 }# D) Z
720°平均机械损失 pm = 1.92 kg , l8 F1 {8 B2 C/ h, {9 S
压力 :p 角度 :θ (是未知角度)
; A' N$ V' @2 g# i6 x) e力 : L 速度 :t ' w+ {2 C4 M5 f) Z2 S0 v
活塞行程 : s 指定压 :Pi
" ~# ~% E6 v: X. Y2、基础数据推导计算式:
' {9 H0 Y9 N' r1 z0 c3 H(1) a 距使用角度:
; O' t5 W' e1 H- J: [% raθ1 = R*θsin / a & C9 p8 E' S' t3 Y
aθ2 = R*θsin－偏量力1mm / a , ]9 h, F% l4 Y5 _: n
(2) 活塞角度下行量:
. q" z4 q# {9 c% O1 j" Lθs=a+R – a*sin(Rθ+aθ1)/sinR∠ & W' a& g4 E" B
(3) 连杆作用曲轴角度切向力偶(力臂)
4 l- w# |# b1 r$ u" d θc=R *sinθ / cos aθ2
) z$ L* T$ B$ a+ D: C; D; \(4) 5°单位平均角度直线作用距: B7 x5 U0 B) |7 |, i7 F u# [
γ=行程 Φ / 180°/5°=114.3mm / 36=3.175mm
0 C" h. r$ M( m( [(5) 额定 转/分 活塞角度冲量系数: 5 c* S3 G3 A- G# {: I
t1/t2=θs/v 2800/1500 转/分 m/ (s) 5 N6 o! [" g4 E0 d# g) g
(6) 720°平均机械损失: . G$ m& F9 d {( Z' C
Pm=6kg/25 8%=1.92kg
" x' n" F. ?- |8 i5 d, B6 ^(7) 角度汽缸压力:
. S" L3 N0 E* w/ w5 v依据”机型”燃烧过程出示的数据.P值为5°平均值(中心平均值) 7 H7 g: {& D* s+ @9 i: P' g' k
(8) 高、低转速、速率: 1 O% Z3 e+ K$ a( m9 I+ r* N1 S, c* r( E
2800转/分 /1150 转/分 =2.4347826
: n/ W7 ^9 z+ y* r( J* M# {" u(二)有效作用角度行程主要计算数据: % ~. j" V% s5 w" l
/ q7 v0 c4 ~ }
1 O+ N! }% ~ H. z1 J1 H
" @7 R0 X' A% l* v2 f|
" d4 ~; z6 B" [) r t ∠ | - I* A9 ]4 n- R6 `8 X) S
4 d4 _, e( D8 @: u3 w v KD |
# E7 P9 G, l! W5 {( l; E8 Q- _* _: u8 |6 G0 g0 y4 ~6 t) b
Smm |
: t$ a0 P" J7 ~( n) D
/ B: k( ^7 Q# B Lmm |
1 o6 w+ t8 j5 ~; P& {8 B% Q: l. F8 ^0 M l: f$ X
Tp1 | . x3 E$ s5 t& N. G2 @2 s* v6 ?+ r
9 F2 Z; ^% x; o1 |. ~3 S8 o; p| # J1 _. e; c9 u( `" L$ A
5 |
$ |" J7 }. x! ^6 u& C$ p7 ~& l3 W% T9 w$ z A: ?: H/ C# A% h
2800 |
/ S- Q5 {, Z4 A. e' d
5 M7 R& Q O, T7 G4 s; n. O" P+ K 0.274564 | 6 j6 z0 Z! f' C% f* _& P8 o) t. d
; ~# ?: I/ z' X* b3 K& Z& ?
4.9817868 |
6 ]/ M7 s' D9 Y1 _
* F |2 ~ Y( V* r' d# U+ W+ y 0.922535 | - Y3 `! ^. M0 e. C# g
1 I* g6 k) J; M% T/ Y* y a|
, v4 K/ g# a& v# \$ m) e 10 | ) n/ r3 O2 j" _ W
# h4 d( m2 t% F4 H# d 3904.0908 |
1 I9 k! y3 @7 x7 d7 T4 w9 e
# t k% N: L0 A! f z 0.820409 | + g* w: t; _( r5 O' l6 y
; e& E* P0 `4 O+ D4 ]/ _ 9.9323727 |
& y1 U! l0 d9 q1 c9 r/ k/ ~( @6 I! k
2.7565742 |
2 b7 G* Q/ R& I% | N/ s
7 ^$ G. `* m& w% c" q4 ~| 1 L) n9 i. i8 `1 w
15 | " x" c6 H5 r" ?: E
" b0 u6 w& H* M- Q
3741.8181 | 2 u6 P3 E ], P, Z7 q( `: ~$ q4 M
- p# @/ N$ \7 K- E, w- V1 W 0.820409 |
' b! N" i( [0 E, Y: K
% V! D7 b# h" ]8 _ y 14.82139 | 0 L! Z2 a- V+ w4 D
3 F4 d0 D$ X3 g 4.5574402 |
; s7 G# ^4 |* ~6 @# o/ Q1 l7 b# x
/ i) _# Q5 K* d| " \5 {# W! y- c
20 |
" u. \# V; X, Q/ y& [: q7 ^& |
* }$ a1 N* s# n T6 g 3398.1817 |
: S+ M' u, O- V1 U% i3 c7 t1 S: m* ]3 e9 h% w
1.876109 | $ g) t, a2 U+ J
2 y- I, Y) B9 e, c
19.618036 |
; F" P; I, _" v3 x: O: s# G
, O2 L- B* i8 t* Y7 B; ]- R 6.3037642 |
9 g7 w/ _. c( c% K; I" a6 e; j
| 9 L" z" @$ D: ^& H: M" x5 c( B
25 |
$ }. d- T2 v6 d* V2 u' f4 Q3 L, |+ w* v# u1 a% O
3130.909 | ) f6 Z) i& e# [& s% I) ~5 \! ~: ^
. r( F+ j) i4 Q 2.373484 | 6 k8 s/ X/ |! l; b' }
d5 o% H5 c5 W! v/ m1 G& E0 Y8 | 24.290905 |
' F1 A, |. z6 z, S# y1 ?2 k$ U- h5 A' b4 E3 {' ]/ S
7.9749062 |
% l2 h6 W% P( F! @2 w) S( p, K9 X+ o( U' D* q
| 9 g2 E5 W2 K( A N
30 |
7 T6 q V( {+ D ?0 M
2 [" G) a7 T' b% F+ t" K3 J& l 2800 | 9 B5 j. t& A2 @' M+ X; V
( p; t& C! X( c/ c3 j$ B! o, _- ~: } 2.842709 | 5 B$ }" \: z; a! n
2 R1 P7 B, |. z0 H/ x 28.807891 |
7 N7 t6 N/ `/ ?
1 \4 `2 z# c" _7 @& H) x9 x 9.5515042 |
, l5 F% Z! a9 u% i- O# w4 s活塞冲量系数t2=t1/速率差 ( X5 L4 k4 M ]$ i2 b: \
9 m. @$ J. o! V2 j% X$ W
二 额定 转/分 有效Pi:
6 d e/ {, R. ?4 r2 p) P) T根据”运动有效”加速 质量/速度 应大于原物体运动速度 ”定律.依据冲量系数计算得出:活塞对曲轴有效加速作用最终角度约33.775°;由于尾值近似零值,为计算方便设使用角度为32.5·. t; P9 p) n- f8 J6 h8 A- s$ {4 z
(一)基础偏移力矩: / E" B6 L; e( j1 i4 p6 n$ y
设式:2800、1500 转/分 θPL = θP*θL*γ/ 98.1 n s / t1/t2
( U- F: ?- z6 ~7 e1．2800转/分 PL f代表力偶米 )
9 f( m5 D" D/ ~: u0 m1 |7 P5 ]347．04665 kg / 114.3mm=3.0362787 kg/f
1 G1 A. ` }+ N" x* ]2. 1150转/分 PL: & Z8 ]- U+ l# y3 [, M* @
844.98315kg / 114.3mm=7.3926785 kg/f
$ u. V8 i. h" ^$ ^' Y. J3 w(二)额定 转/分 有效加速作用pi值 7 Q& q% \; v+ \$ R8 D* C
根据:”质点的动量在任何一段时间内的变化、等于在同一时间内作用力的冲量、质点动量定理”;质点上的力对于一固定轴之距保持不变”质点动量距守恒定律”. 1 l( t) P; T% { [8 L4 R
机械损失”Pm与转速成正比关系”机械定律”
- [4 X9 p* a' V; Q5 e. k1、 曲轴惯性力荷对连杆作用力向的转移与 转/非稳定转速 的增值效率:
1 z" s1 Q( @7 B# i设惯性增值式:
% Y, F; C4 ]$ O" k8 ~% z6 y7 ?' gt * t/缸平均PL 180°/720°
( g. u0 E" n( i5 ~! ~设转/非稳定转速增值式: ) ]. q! }+ h5 |8 O" I
(基础值 +惯性增值 – Pm) * 180°/720° 1 ]) J7 k- X0 l0 }; [: n
(1)2800转/分有效值
# [2 J: p5 F0 [. f9 }① 10.668 *10.668 / 32.32684 *180°/720°=0.8801217kg
7 p; W7 R4 v0 H0 g9 }& @② 3.0362787+0.8801217 – 1.92 / 180°/720°=0.4991001kg 4 m1 K, j6 h6 R
③ Pi=3.0362787+0.8801217 – 1.92+0.49910 =2.4955005 kg
" o- d3 t5 Y8 \' p h+ z6 C. @( e2、1150转/分有效pi值:
/ p4 D" o( ~" n0 v① 4.3815 *4.3815 /32.32684* 180°/720°=0.1484644 kg
& M# ^% i6 c- ^1 b② 7.3926785+0.1484644 – 1.92 /180°/720°=1.4052857 kg 2 W0 J/ n6 n% v3 Y) l) ^) \. Y
③Pi=7.3926785+0.1484644 – 1.92+1.4052857 =7.0264287 kg
' ?; X9 E" i; a" _- N5 T u3、客观上由于惯性力距对偏移力势的极大影响.因此新型发动机都依次适当提高了转速和输出角度以求获得更大的效率. : |9 U; B/ t* E9 ~, @4 q& P+ s
(三)转/分 有效输出功率:
7 ?4 W8 l4 |' D! s# A式 : Ni=Pi ЛD2 * 3n* 6 /4* 2* 60* 75 ) U1 A: W! F( D: M' {
1. 2800转/分 输出功率: ps (马力)
. A* d6 z: B" ]2.4955005 * 3.1416 * 10.16 2 * 0.1143 * 2800 * 6 /4* 2* 60* 75 =43.166713(ps)
" z- D3 e, T9 n, c0 }. Y2. 1150 转/分 输出功率 . Y. Y4 J, l3 _, h
7.0264287 * 3.1416 * 10.16* 10.16 * 0.1143 * 1150 * 6 /4* 2* 60* 75 =49.918987(ps)
% R; ]/ y( z5 o 三 简要分析 . h7 V- j7 m$ a1 R
根据”功率就是在单位时间内所作的功”效率定律;效率:”p/2 *s=p *s/2”可平衡定义;”运动加速度”定律及客观实践中不同 转/分 条件下实际有效负荷状态分析,基本可以证实:该活塞对曲轴有效作用力矩计算结果,即是发动机稳定 转/分 条件下,最大有效输出功率! 5 H9 E Y) M$ D" b7 g3 c4 [
客观上高转速条件下地惯性质量动能,是低至高转速过程中负载剩余PL驱动运动质量累积之”和”,当驱动力以负载平衡、饱和,即动量距守恒状态;惯性力矩以不具继续增长的因素,因此该转/分有效输出作用能力,只等于该稳定转/分条件下地”原发动量距”;(惯性动能地参加作用只能以牺牲质量/速度为代价.因此,在力、载守恒状态后,只能保持短时间内”相似稳定动力势”)
8 W0 A- @$ P6 c x0 E3 n任何一种必称的度量单位,只要其品类相同、不管其称谓为何都应该能够相互等量换算.功效单位也理应如此!所谓的发动机功率与扭距的双重标准方式,实在有违”公理”约定?功效单位:重量、速度、时间.1ps=75kgm/n=750kg *0.1m/n=7.5kg *10m/n可换可算:何来扭距之说?
2 ?) {5 [5 O+ N/ D6 Q$ @6 ]客观地分析这一物理转换过程,将有助于解释和评定:汽油机与柴油机,低速机和高速机,大排量与小排量机型同等标定功率而所谓扭距不等之间的实际作用效率问题!解释所谓发动机实际作用效率只能达到50%－60%不达标问题!其更主要是微观地认识,将有助于设计理性地开阔 、相对思考如何来解决和改善发动机汽缸有效容积压力以输出力偶(曲轴角度动力臂)之间的反差问题!传统理念只能是一级台阶
2 n0 s# r. ^$ y
1 f) y& f" G4 L7 k5 c
$ R( o. o6 i7 m8 Y0 ?' k(由于技术和时间等若干问题，作者本人短时间内不能与您在网上对话和讨论，，在此谨表歉意。) 9 k9 s& M! A. a2 d K* }, }
, Q0 z, S+ }5 T0 P; b
6 v9 |2 T4 R. ?$ V$ S0 J作者：韩佩义 | 
发表于 2007-9-15 20:41:19
