第02章、內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)與性能指標(biāo)

1、1電力工程學(xué)院電力工程學(xué)院主講主講 鄒正龍鄒正龍 22-12-1、內(nèi)燃機(jī)的工作過程、內(nèi)燃機(jī)的工作過程 2-22-2、內(nèi)燃機(jī)的理想循環(huán)與實(shí)際循環(huán)、內(nèi)燃機(jī)的理想循環(huán)與實(shí)際循環(huán)2-32-3、內(nèi)燃機(jī)的性能指標(biāo)、內(nèi)燃機(jī)的性能指標(biāo) 2-42-4、內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械損失、內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械損失 3 內(nèi)燃機(jī)的實(shí)際工作過程（實(shí)際循環(huán)）非常復(fù)雜，這是因內(nèi)燃機(jī)的實(shí)際工作過程（實(shí)際循環(huán)）非常復(fù)雜，這是因?yàn)樵趦?nèi)燃機(jī)汽缸中，氣體所進(jìn)行的實(shí)際工作過程受到很多為在內(nèi)燃機(jī)汽缸中，氣體所進(jìn)行的實(shí)際工作過程受到很多因素的影響，如：氣體流動因素、熱交換因素等。因素的影響，如：氣體流動因素、熱交換因素等。 這些因素對內(nèi)燃機(jī)實(shí)際工作過程的影響是不可

2、忽略的，這些因素對內(nèi)燃機(jī)實(shí)際工作過程的影響是不可忽略的，特別是對內(nèi)燃機(jī)的汽缸充氣與燃燒過程有著舉足輕重的影特別是對內(nèi)燃機(jī)的汽缸充氣與燃燒過程有著舉足輕重的影響，它直接影響到內(nèi)燃機(jī)的動力性指標(biāo)與經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。響，它直接影響到內(nèi)燃機(jī)的動力性指標(biāo)與經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。4 進(jìn)氣過程就是向汽缸中充填混合氣（對柴油機(jī)就是充填進(jìn)氣過程就是向汽缸中充填混合氣（對柴油機(jī)就是充填純空氣）的過程。純空氣）的過程。 進(jìn)氣過程是為后面的燃燒過程作準(zhǔn)備的，這個過程進(jìn)行進(jìn)氣過程是為后面的燃燒過程作準(zhǔn)備的，這個過程進(jìn)行得完善與否直接影響燃燒過程質(zhì)量，從而影響到內(nèi)燃機(jī)的得完善與否直接影響燃燒過程質(zhì)量，從而影響到內(nèi)燃機(jī)的動力性能與經(jīng)濟(jì)性能

3、。動力性能與經(jīng)濟(jì)性能。 為了充分利用汽缸工作容積，提高內(nèi)燃機(jī)的升功率，在為了充分利用汽缸工作容積，提高內(nèi)燃機(jī)的升功率，在進(jìn)氣過程中進(jìn)入汽缸的可燃混合氣（或純空氣）的數(shù)量應(yīng)進(jìn)氣過程中進(jìn)入汽缸的可燃混合氣（或純空氣）的數(shù)量應(yīng)該盡可能多些。該盡可能多些。 51 1、進(jìn)氣終了時汽缸中的壓力和溫度、進(jìn)氣終了時汽缸中的壓力和溫度 進(jìn)氣過程中進(jìn)入汽缸的氣體量與進(jìn)氣過程終了時汽缸中進(jìn)氣過程中進(jìn)入汽缸的氣體量與進(jìn)氣過程終了時汽缸中氣體的壓力和溫度有關(guān)，氣體壓力越大，充氣量越多；氣氣體的壓力和溫度有關(guān)，氣體壓力越大，充氣量越多；氣體溫度越高，則充氣量越少。體溫度越高，則充氣量越少。 2 2、充量系數(shù)、充量系數(shù) 充

4、量系數(shù)表征進(jìn)氣過程終了時汽缸中氣體充填的程度：充量系數(shù)表征進(jìn)氣過程終了時汽缸中氣體充填的程度： 充量系數(shù)越高，表明進(jìn)入汽缸內(nèi)的新鮮充量的質(zhì)量越充量系數(shù)越高，表明進(jìn)入汽缸內(nèi)的新鮮充量的質(zhì)量越多，汽缸工作容積利用得越充分，可燃混合氣燃燒可能放多，汽缸工作容積利用得越充分，可燃混合氣燃燒可能放出的熱量越大，發(fā)動機(jī)發(fā)出的功率也就越大。出的熱量越大，發(fā)動機(jī)發(fā)出的功率也就越大。 0/ GGc 63 3、配氣相位、配氣相位 進(jìn)、排氣門開啟和關(guān)閉的時刻，及其開啟的延續(xù)時間以進(jìn)、排氣門開啟和關(guān)閉的時刻，及其開啟的延續(xù)時間以曲軸轉(zhuǎn)角來表示，稱為配氣相位。曲軸轉(zhuǎn)角來表示，稱為配氣相位。 為了增大進(jìn)氣的通道面積，減小

5、進(jìn)氣阻力，進(jìn)氣門提前為了增大進(jìn)氣的通道面積，減小進(jìn)氣阻力，進(jìn)氣門提前開啟；同時利用高速氣流的慣性，進(jìn)氣門延遲關(guān)閉，補(bǔ)充開啟；同時利用高速氣流的慣性，進(jìn)氣門延遲關(guān)閉，補(bǔ)充向汽缸內(nèi)充填一部分氣體，以此來達(dá)到增大進(jìn)氣量的目的。向汽缸內(nèi)充填一部分氣體，以此來達(dá)到增大進(jìn)氣量的目的。 排氣門提前開啟有利于利用汽缸內(nèi)、外壓力差，排出一排氣門提前開啟有利于利用汽缸內(nèi)、外壓力差，排出一部分廢氣；同時排氣門延遲關(guān)閉，利用廢氣高速流動的慣部分廢氣；同時排氣門延遲關(guān)閉，利用廢氣高速流動的慣性，增大排出的廢氣量，而且可以減少排氣所消耗的功。性，增大排出的廢氣量，而且可以減少排氣所消耗的功。 因此，在進(jìn)氣上止點(diǎn)前后的某一

6、區(qū)間，前一循環(huán)的排氣因此，在進(jìn)氣上止點(diǎn)前后的某一區(qū)間，前一循環(huán)的排氣門和后一循環(huán)的進(jìn)氣門存在同時開啟現(xiàn)象，此進(jìn)、排氣門門和后一循環(huán)的進(jìn)氣門存在同時開啟現(xiàn)象，此進(jìn)、排氣門同時開啟所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角稱為氣門重疊角。同時開啟所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角稱為氣門重疊角。7 壓縮過程的作用是為了提高汽缸中氣體的壓力和溫度，壓縮過程的作用是為了提高汽缸中氣體的壓力和溫度，為燃燒過程作準(zhǔn)備，也為膨脹作功提供了條件。為燃燒過程作準(zhǔn)備，也為膨脹作功提供了條件。 對于汽油機(jī)來說，壓縮過程還可使進(jìn)入汽缸中的可燃對于汽油機(jī)來說，壓縮過程還可使進(jìn)入汽缸中的可燃混合氣進(jìn)一步地蒸發(fā)和混合?；旌蠚膺M(jìn)一步地蒸發(fā)和混合。 壓縮過程終了時汽缸中

7、氣體的壓力和溫度取決于壓縮壓縮過程終了時汽缸中氣體的壓力和溫度取決于壓縮比，但壓縮比的提高受到一些條件的制約。比，但壓縮比的提高受到一些條件的制約。8 燃燒過程是內(nèi)燃機(jī)實(shí)際工作循環(huán)中最重要的一個過程。燃燒過程是內(nèi)燃機(jī)實(shí)際工作循環(huán)中最重要的一個過程。在這個過程中，燃料燃燒釋放出熱能，并將其中的一部分在這個過程中，燃料燃燒釋放出熱能，并將其中的一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功。轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功。 燃燒過程進(jìn)行的完善程度，不僅影響內(nèi)燃機(jī)的動力性指燃燒過程進(jìn)行的完善程度，不僅影響內(nèi)燃機(jī)的動力性指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，而且還直接影響到內(nèi)燃機(jī)主要零件（曲標(biāo)和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，而且還直接影響到內(nèi)燃機(jī)主要零件（曲柄連桿機(jī)構(gòu)）的工作壽命、內(nèi)

8、燃機(jī)工作的柔和性、噪聲以柄連桿機(jī)構(gòu)）的工作壽命、內(nèi)燃機(jī)工作的柔和性、噪聲以及廢氣污染等。及廢氣污染等。91 1）汽油的特性）汽油的特性 汽油的性能主要是指蒸發(fā)性、抗爆性、膠質(zhì)含量等項(xiàng)。汽油的性能主要是指蒸發(fā)性、抗爆性、膠質(zhì)含量等項(xiàng)。 2 2）柴油）柴油 柴油按餾分的不同可以分成輕柴油與重柴油，車用高速柴油按餾分的不同可以分成輕柴油與重柴油，車用高速柴油機(jī)采用輕柴油作燃料。柴油機(jī)采用輕柴油作燃料。 柴油的性能指標(biāo)主要指凝點(diǎn)、十六烷值、滿度和閃點(diǎn)等。柴油的性能指標(biāo)主要指凝點(diǎn)、十六烷值、滿度和閃點(diǎn)等。10 一般汽油機(jī)是在汽缸外部形成均勻混合氣進(jìn)入汽缸，在一般汽油機(jī)是在汽缸外部形成均勻混合氣進(jìn)入汽缸，

9、在壓縮上止點(diǎn)前某一時刻火花塞跳火，經(jīng)過短暫的著火延遲壓縮上止點(diǎn)前某一時刻火花塞跳火，經(jīng)過短暫的著火延遲后，形成火焰核心向外傳播，直到全部可燃混合氣燃燒完后，形成火焰核心向外傳播，直到全部可燃混合氣燃燒完畢。這是一個持續(xù)的過程，需要一定的時間。畢。這是一個持續(xù)的過程，需要一定的時間。 研究燃燒過程最簡單并且最常用的方法是測量燃燒過程研究燃燒過程最簡單并且最常用的方法是測量燃燒過程的展開示功圖，它反映了燃燒過程的綜合效應(yīng)。的展開示功圖，它反映了燃燒過程的綜合效應(yīng)。11 柴油機(jī)的混合氣形成是在汽缸內(nèi)進(jìn)行的，在壓縮過程接柴油機(jī)的混合氣形成是在汽缸內(nèi)進(jìn)行的，在壓縮過程接近終了、活塞接近上止點(diǎn)時，噴油器以

10、很高的壓力將柴油近終了、活塞接近上止點(diǎn)時，噴油器以很高的壓力將柴油以很高的速度噴入汽缸內(nèi)的高溫高壓氣體中，使柴油形成以很高的速度噴入汽缸內(nèi)的高溫高壓氣體中，使柴油形成極細(xì)小的微粒，在高溫的空氣中，這些柴油微粒邊蒸發(fā)、極細(xì)小的微粒，在高溫的空氣中，這些柴油微粒邊蒸發(fā)、邊擴(kuò)散、邊與周圍的空氣相混合。邊擴(kuò)散、邊與周圍的空氣相混合。 在某些區(qū)域內(nèi)，由于混合氣的濃度適當(dāng)，溫度也超過柴在某些區(qū)域內(nèi)，由于混合氣的濃度適當(dāng)，溫度也超過柴油的自燃溫度，混合氣才能著火燃燒，形成火焰中心。油的自燃溫度，混合氣才能著火燃燒，形成火焰中心。 柴油機(jī)的火焰中心不像汽油機(jī)那樣以火花塞為中心，而柴油機(jī)的火焰中心不像汽油機(jī)那樣

11、以火花塞為中心，而是自然形成的，其火焰中心在一般情況下可能是多個。是自然形成的，其火焰中心在一般情況下可能是多個。 由于噴油不是瞬間完成而是一個持續(xù)過程，因此，柴油由于噴油不是瞬間完成而是一個持續(xù)過程，因此，柴油機(jī)的燃燒過程是邊噴油、邊混合、邊燃燒，整個燃燒過程機(jī)的燃燒過程是邊噴油、邊混合、邊燃燒，整個燃燒過程的持續(xù)時間較長。的持續(xù)時間較長。121 1、膨脹過程、膨脹過程 。燃料在燃燒過程。燃料在燃燒過程中所釋放的熱能通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)變成機(jī)械功就是在這中所釋放的熱能通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)變成機(jī)械功就是在這一過程中完成的。一過程中完成的。 進(jìn)入汽缸的燃料所釋放的熱能，并不能在膨脹過程中全進(jìn)入汽缸的

12、燃料所釋放的熱能，并不能在膨脹過程中全部變成機(jī)械功，這是因?yàn)椋翰孔兂蓹C(jī)械功，這是因?yàn)椋?1 1）工作過程中的熱交換。）工作過程中的熱交換。 2 2）膨脹過程終了時，汽缸中氣體的壓力和溫度仍比大氣）膨脹過程終了時，汽缸中氣體的壓力和溫度仍比大氣壓力和大氣溫度高出很多，這部分氣體能量在排氣過程中壓力和大氣溫度高出很多，這部分氣體能量在排氣過程中被釋放到大氣中去而沒有得到有效的利用。被釋放到大氣中去而沒有得到有效的利用。 3 3）高溫機(jī)體的熱輻射。）高溫機(jī)體的熱輻射。13 排氣過程就是活塞在膨脹過程之后由下止點(diǎn)向上運(yùn)動時排氣過程就是活塞在膨脹過程之后由下止點(diǎn)向上運(yùn)動時將膨脹以后的廢氣通過氣門排出汽缸

13、外。將膨脹以后的廢氣通過氣門排出汽缸外。 由于存在著燃燒室容積，排氣過程終了時，汽缸內(nèi)的廢由于存在著燃燒室容積，排氣過程終了時，汽缸內(nèi)的廢氣并不能徹底排除干凈。為了盡可能多地排除廢氣，如前氣并不能徹底排除干凈。為了盡可能多地排除廢氣，如前面所述，延長排氣時間，將排氣門提前開啟和延后關(guān)閉面所述，延長排氣時間，將排氣門提前開啟和延后關(guān)閉。14 示功圖表示內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)中汽缸內(nèi)的氣體壓力隨汽缸示功圖表示內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)中汽缸內(nèi)的氣體壓力隨汽缸容積的變化規(guī)律。容積的變化規(guī)律。 由示功圖可以得到許多重要數(shù)據(jù)，如氣缸內(nèi)氣體的瞬時由示功圖可以得到許多重要數(shù)據(jù)，如氣缸內(nèi)氣體的瞬時壓力和溫度，最高爆發(fā)壓力，著火時

14、刻，燃燒終點(diǎn)，燃燒壓力和溫度，最高爆發(fā)壓力，著火時刻，燃燒終點(diǎn)，燃燒規(guī)律等，它們是分析內(nèi)燃機(jī)工作過程好壞的原始數(shù)據(jù)。規(guī)律等，它們是分析內(nèi)燃機(jī)工作過程好壞的原始數(shù)據(jù)。151 1）示功器）示功器 如圖，它由壓力傳感器，電路系統(tǒng)，氣路系統(tǒng)及記錄裝如圖，它由壓力傳感器，電路系統(tǒng)，氣路系統(tǒng)及記錄裝置等四部分組成。置等四部分組成。1-壓力傳感器；壓力傳感器；2-離合器；離合器；3-彈簧機(jī)彈簧機(jī)構(gòu)；構(gòu)；4-彈簧；彈簧；5-導(dǎo)導(dǎo)桿；桿；6-記錄指針；記錄指針；7-記錄裝置圓簡；記錄裝置圓簡；8-閥門；閥門；9-壓縮空壓縮空氣儲氣瓶；氣儲氣瓶；10-閘閘流管繼電器；流管繼電器；11-上止點(diǎn)傳感器上止點(diǎn)傳感器 1

15、62 2）工作原理）工作原理 17 示功圖還可將內(nèi)燃機(jī)的配示功圖還可將內(nèi)燃機(jī)的配氣相位、點(diǎn)火提前角及燃燒氣相位、點(diǎn)火提前角及燃燒過程的幾個階段在曲線圖上過程的幾個階段在曲線圖上表示出來。表示出來。 18 示功圖上的曲線與橫坐標(biāo)之間所包圍的面積就是這個過示功圖上的曲線與橫坐標(biāo)之間所包圍的面積就是這個過程所作的功。在膨脹曲線上，是汽缸中氣體膨脹推動活塞程所作的功。在膨脹曲線上，是汽缸中氣體膨脹推動活塞所作的功，這是正功；而壓縮曲線上，是活塞壓縮氣體所所作的功，這是正功；而壓縮曲線上，是活塞壓縮氣體所消耗的功，這是負(fù)功。消耗的功，這是負(fù)功。 進(jìn)、排氣過程也是消耗功的過程，但這部分的消耗計入進(jìn)、排氣過

16、程也是消耗功的過程，但這部分的消耗計入機(jī)械損失，不計算在實(shí)際循環(huán)的消耗中。機(jī)械損失，不計算在實(shí)際循環(huán)的消耗中。 因此，在內(nèi)燃機(jī)的實(shí)際循環(huán)中所獲得的功就是膨脹所取因此，在內(nèi)燃機(jī)的實(shí)際循環(huán)中所獲得的功就是膨脹所取得的正功與壓縮所消耗的負(fù)功的差值，也就是示功圖上膨得的正功與壓縮所消耗的負(fù)功的差值，也就是示功圖上膨脹過程曲線與壓縮過程曲線所包圍的那部分面積。這部分脹過程曲線與壓縮過程曲線所包圍的那部分面積。這部分面積越大，實(shí)際循環(huán)中所獲得的有用功也就越多。面積越大，實(shí)際循環(huán)中所獲得的有用功也就越多。 19 從熱力學(xué)基本定律可知，熱機(jī)通過工質(zhì)實(shí)現(xiàn)周而復(fù)始的從熱力學(xué)基本定律可知，熱機(jī)通過工質(zhì)實(shí)現(xiàn)周而復(fù)始的

17、循環(huán)，不斷地將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。循環(huán)，不斷地將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。 根據(jù)工程熱力學(xué)的基本定理，在相同的溫度范圍內(nèi)，卡根據(jù)工程熱力學(xué)的基本定理，在相同的溫度范圍內(nèi)，卡諾循環(huán)的熱效率最高，然而內(nèi)燃機(jī)卻不能按卡諾循環(huán)進(jìn)行諾循環(huán)的熱效率最高，然而內(nèi)燃機(jī)卻不能按卡諾循環(huán)進(jìn)行工作。這是因?yàn)楣べ|(zhì)的定溫加熱和定溫放熱不易實(shí)現(xiàn)，且工作。這是因?yàn)楣べ|(zhì)的定溫加熱和定溫放熱不易實(shí)現(xiàn)，且要提高熱效率就必須增大高、低溫?zé)嵩吹臏囟炔睿率箟阂岣邿嵝示捅仨氃龃蟾?、低溫?zé)嵩吹臏囟炔?，致使壓力差和壓縮比很大，使得最高極限壓力增高和氣缸長度增力差和壓縮比很大，使得最高極限壓力增高和氣缸長度增長，結(jié)果是機(jī)器龐大笨重，單位氣缸容積的

18、功率很小。長，結(jié)果是機(jī)器龐大笨重，單位氣缸容積的功率很小。20 內(nèi)燃機(jī)的實(shí)際工作循環(huán)是由進(jìn)氣、壓縮、燃燒、膨脹及內(nèi)燃機(jī)的實(shí)際工作循環(huán)是由進(jìn)氣、壓縮、燃燒、膨脹及排氣等五個過程所組成的，是由一系列非常復(fù)雜的物理化排氣等五個過程所組成的，是由一系列非常復(fù)雜的物理化學(xué)變化過程所組成的；在氣缸內(nèi)進(jìn)行非常復(fù)雜的物理化學(xué)學(xué)變化過程所組成的；在氣缸內(nèi)進(jìn)行非常復(fù)雜的物理化學(xué)變化，其影響因素也很復(fù)雜。變化，其影響因素也很復(fù)雜。 為了掌握內(nèi)燃機(jī)熱功轉(zhuǎn)換的主要規(guī)律，需要對實(shí)際循環(huán)為了掌握內(nèi)燃機(jī)熱功轉(zhuǎn)換的主要規(guī)律，需要對實(shí)際循環(huán)作某些簡化和假定，忽略次要因素的影響，概括為由幾個作某些簡化和假定，忽略次要因素的影響，概

19、括為由幾個基本熱力過程所組成的理想循環(huán)，這樣才有利于分析和研基本熱力過程所組成的理想循環(huán)，這樣才有利于分析和研究這些理想循環(huán)，以指明提高內(nèi)燃機(jī)經(jīng)濟(jì)性和動力性的方究這些理想循環(huán)，以指明提高內(nèi)燃機(jī)經(jīng)濟(jì)性和動力性的方向。向。21 1 1）以空氣作為循環(huán)的工質(zhì)，并假定其為理想氣體，其比）以空氣作為循環(huán)的工質(zhì)，并假定其為理想氣體，其比熱視為定值，不隨溫度變化熱視為定值，不隨溫度變化, ,忽略變比熱的影響。忽略變比熱的影響。 2 2）假設(shè)工質(zhì)是在閉口系統(tǒng)中進(jìn)行熱力循環(huán)，不考慮進(jìn)、）假設(shè)工質(zhì)是在閉口系統(tǒng)中進(jìn)行熱力循環(huán)，不考慮進(jìn)、排氣過程，并忽略氣體流動阻力的影響。排氣過程，并忽略氣體流動阻力的影響。 3 3

20、）以熱源的傳熱代替燃料燃燒的放熱，以向冷源傳熱代）以熱源的傳熱代替燃料燃燒的放熱，以向冷源傳熱代替排氣過程向大氣放熱，工質(zhì)的質(zhì)量和成分自始至終都保替排氣過程向大氣放熱，工質(zhì)的質(zhì)量和成分自始至終都保持不變。持不變。 22 4 4）假設(shè)壓縮與膨脹過程是絕熱過程，忽略氣缸壁傳熱、）假設(shè)壓縮與膨脹過程是絕熱過程，忽略氣缸壁傳熱、摩擦及漏氣等熱損失。摩擦及漏氣等熱損失。 5 5）假設(shè)以等容過程、等壓過程或先等容后等壓過程向工）假設(shè)以等容過程、等壓過程或先等容后等壓過程向工質(zhì)加熱以代替燃燒過程；工質(zhì)的放熱過程則視為等容過程。質(zhì)加熱以代替燃燒過程；工質(zhì)的放熱過程則視為等容過程。 6 6）忽略實(shí)際過程中的各種

21、損失，把構(gòu)成循環(huán)的各個過程）忽略實(shí)際過程中的各種損失，把構(gòu)成循環(huán)的各個過程均假定為可逆過程。均假定為可逆過程。231 1）循環(huán)的熱效率：工質(zhì)的循環(huán)凈功與工質(zhì)在循環(huán)中吸收的）循環(huán)的熱效率：工質(zhì)的循環(huán)凈功與工質(zhì)在循環(huán)中吸收的熱量的比，來評定循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性。熱量的比，來評定循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性。2）循環(huán)平均壓力：表示單位氣缸工作容積所作的循環(huán)功，）循環(huán)平均壓力：表示單位氣缸工作容積所作的循環(huán)功，用來評定循環(huán)的動力性。用來評定循環(huán)的動力性。1212111QQQQQQWt )/(/23mNmJVWpht或或 24 通過對內(nèi)燃機(jī)理想循環(huán)的研究，可以確定出最大可能的通過對內(nèi)燃機(jī)理想循環(huán)的研究，可以確定出最大可能的熱量

22、利用率（循環(huán)熱效率）和氣缸容積利用程度（循環(huán)平熱量利用率（循環(huán)熱效率）和氣缸容積利用程度（循環(huán)平均壓力），由此可以分析出影響內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性均壓力），由此可以分析出影響內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性和動力性的主要因素，從而找到提高內(nèi)燃機(jī)性能指標(biāo)的基和動力性的主要因素，從而找到提高內(nèi)燃機(jī)性能指標(biāo)的基本途徑。本途徑。 在內(nèi)燃機(jī)中，加熱可按定容、定壓和定容在內(nèi)燃機(jī)中，加熱可按定容、定壓和定容定壓三種方定壓三種方式進(jìn)行，故有定容加熱循環(huán)，定壓加熱循環(huán)和混合加熱循式進(jìn)行，故有定容加熱循環(huán)，定壓加熱循環(huán)和混合加熱循環(huán)之分。環(huán)之分。 25 中高速柴油機(jī)可簡化為按混合加熱循環(huán)工作。中高速柴油機(jī)可簡化為按混合加熱

23、循環(huán)工作。 1 12 2為絕熱壓縮過程；為絕熱壓縮過程； 2 23 3為定容加熱過程，吸熱量為為定容加熱過程，吸熱量為QQ1V1V； 3 34 4為定壓加熱過程，吸熱量為為定壓加熱過程，吸熱量為QQ1P1P ； 4 45 5為絕熱膨脹過程；為絕熱膨脹過程； 5 51 1為定容放熱過程，放熱量為為定容放熱過程，放熱量為QQ2 2。261 1）混合加熱循環(huán)的熱效率：）混合加熱循環(huán)的熱效率：1211QQQWt pVQQQ111 )(231TTCmQVV )(341TTCmQpp )(152TTCmQV 27常用術(shù)語：常用術(shù)語：壓縮比：壓縮比：壓力升高比：壓力升高比： 則：則：預(yù)脹比：預(yù)脹比： ，則：

24、，則：表示絕熱膨脹過程前氣體膨脹程度；表示絕熱膨脹過程前氣體膨脹程度；后脹比：后脹比：絕熱指數(shù)：絕熱指數(shù)：21VV 23ppp pppTT 232334VV 3434VVTT45VV VpCCk 28kpkkkkkpkppkkTTVVVVTVVTVVTTTTVVTTTTppTTTVVTT 114121244114415445113343411243231112112)()()()()(29 循環(huán)的熱效率：循環(huán)的熱效率： )1()1()1(1)()(1)()()(111111134231534231512 pkpkkppVVtkTTTTTkTTTTTTCTTCTTCQQ)1()1(1111 pp

25、kpktk302 2）混合加熱循環(huán)的平均壓力）混合加熱循環(huán)的平均壓力 hthtVQVWp 1 )1(1)1(1)()()(11234233423111 ppkVppVVpVpVkTmCkTmCTTkTTmCTTmCTTmCQQQ 1)11()1(1112121 VVVVVVVVhtppktkkpp )1()1(11131 汽油機(jī)燃燒迅速，可簡化為定汽油機(jī)燃燒迅速，可簡化為定容加熱循環(huán)。容加熱循環(huán)。 當(dāng)混合加熱的預(yù)脹比等于一時，當(dāng)混合加熱的預(yù)脹比等于一時，就得到定容加熱循環(huán)。就得到定容加熱循環(huán)。 1 111 kt tpktkpp )1(111)1()1(1111 ppkpktktppktkkpp

26、 )1()1(1111 1）定容加熱循環(huán)熱效率：）定容加熱循環(huán)熱效率：2）定容加熱循環(huán)平均壓力：）定容加熱循環(huán)平均壓力：32 高增壓和低速大型柴油機(jī)中，高增壓和低速大型柴油機(jī)中，其工作循環(huán)可以理想化為定壓加其工作循環(huán)可以理想化為定壓加熱循環(huán)。熱循環(huán)。 當(dāng)混合循環(huán)中壓力升高比等于當(dāng)混合循環(huán)中壓力升高比等于一時，就成為定壓加熱循環(huán)。一時，就成為定壓加熱循環(huán)。)1(1111 kkkt1 p tktkkpp )1(111)1()1(1111 ppkpktktppktkkpp )1()1(1111 1）定壓加熱循環(huán)熱效率：）定壓加熱循環(huán)熱效率：2）定壓加熱循環(huán)平均壓力：）定壓加熱循環(huán)平均壓力：33例例2

27、-12-1、某汽油機(jī)燃燒最高溫度為某汽油機(jī)燃燒最高溫度為T Tmaxmax=2173K=2173K，最低溫度及，最低溫度及壓力為壓力為T T1 1=303K=303K及及p p1 1=0.1MPa=0.1MPa，壓縮比，壓縮比=6=6，試求該汽油，試求該汽油機(jī)的定容循環(huán)熱效率，平均壓力和工質(zhì)所作的循環(huán)凈功。機(jī)的定容循環(huán)熱效率，平均壓力和工質(zhì)所作的循環(huán)凈功。 解：設(shè)工質(zhì)為空氣，比熱解：設(shè)工質(zhì)為空氣，比熱容為定值，其循環(huán)如圖。容為定值，其循環(huán)如圖。)/(004. 1KkgkJcp )/(717. 0/KkgkJkccpV KTTk620630314 . 1112 KTTk1061)61(2173)

28、1(14 . 1134 kgkJTTcQV/5 .1113)6202173(717. 0)(231 kgkJTTcQV/5 .543)3031061(717. 0)(142 查表得：查表得： K=1.434 循環(huán)凈功為：循環(huán)凈功為：kgkJQQw/5705 .5435 .111321 512. 06111114 . 11 kTV 512. 05 .111357011 QWTV MPappk23. 161 . 04 . 112 MPapRTRTRTp3 . 430321731 . 06/113333 5 . 323. 13 . 423 pp MPakppTVkiV786. 0512. 0)15

29、. 3(14 . 11 . 0166)1(114 . 11 或：或：35例例2-22-2、已知混合循環(huán)的初始狀已知混合循環(huán)的初始狀態(tài)態(tài)p p1 1=0.1MPa =0.1MPa ， T T1 1=303K =303K ，壓縮比壓縮比=6 =6 。試分別按（試分別按（l l） ，（2 2） ，求出循環(huán)最高，求出循環(huán)最高壓力、平均壓力及熱效率。設(shè)壓力、平均壓力及熱效率。設(shè)工質(zhì)為空氣，工質(zhì)為空氣，k=1.4k=1.4。4 . 1, 5 . 1 48. 1, 4 . 1 MPapppk28. 7161 . 05 . 14 . 1123 655. 0)14 . 1(5 . 14 . 115 . 114

30、. 15 . 11611)1(11114 . 114 . 11 kkkTcMPakkppTckic71. 0655. 0)14 . 1(5 . 14 . 115 . 1 14 . 11 . 011616)1()1(114 . 11 解：（解：（1 1）36解：（解：（2 2） MPappk79. 6161 . 04 . 14 . 113 597. 0)148. 1(4 . 14 . 114 . 1148. 14 . 11611)1(11114 . 114 . 11 kkkTcMPakkppTckic637. 0597. 0)148. 1(4 . 14 . 114 . 1 14 . 11 . 0

31、11616)1()1(114 . 11 37分析：若由絕熱膨脹計算公式分分析：若由絕熱膨脹計算公式分別求出本例（別求出本例（1 1）、（）、（2 2）兩種情）兩種情況下的循環(huán)加熱量：況下的循環(huán)加熱量： 、 、 ； 、 ；排熱開始；排熱開始溫溫 、 ，以及排熱量以及排熱量 , , 。 則從圖中可見，當(dāng)則從圖中可見，當(dāng)，k k及及QQ1 1相同時，壓力升高比小、預(yù)相同時，壓力升高比小、預(yù)脹比大的循環(huán)在定壓過程中多加入的熱量，因離上止點(diǎn)較遠(yuǎn)，脹比大的循環(huán)在定壓過程中多加入的熱量，因離上止點(diǎn)較遠(yuǎn)，其作功量較少，排熱溫度及排熱量相應(yīng)增加，故循環(huán)熱效率其作功量較少，排熱溫度及排熱量相應(yīng)增加，故循環(huán)熱效率及

32、平均壓力均降低。及平均壓力均降低。 kgkJQQ/5 .88211 kgkJQV/3 .2291 kgkJQp/1 .5531 kgkJQV/4 .2631 kgkJQp/5 .6191 KT7285 KT7345 kgkJQ/7 .3042 kgkJQ/5 .3152 381 1、理想循環(huán)影響因素的分析、理想循環(huán)影響因素的分析 根據(jù)三種循環(huán)的循環(huán)熱效率和平均壓力的計算公式，可根據(jù)三種循環(huán)的循環(huán)熱效率和平均壓力的計算公式，可以分析循環(huán)參數(shù)壓縮比、壓力升高比、預(yù)脹比和絕熱指數(shù)以分析循環(huán)參數(shù)壓縮比、壓力升高比、預(yù)脹比和絕熱指數(shù)對循環(huán)熱效率和平均壓力有影響。對循環(huán)熱效率和平均壓力有影響。391 1）

33、壓縮比：）壓縮比： 由三種循環(huán)的熱效率計算由三種循環(huán)的熱效率計算公式可見，隨著壓縮比的增公式可見，隨著壓縮比的增大，循環(huán)熱效率都提高。大，循環(huán)熱效率都提高。 定容加熱循環(huán)熱效率隨定容加熱循環(huán)熱效率隨壓縮比而變的情況壓縮比而變的情況 提高壓縮比，可提高循環(huán)提高壓縮比，可提高循環(huán)平均吸熱溫度，降低循環(huán)平均平均吸熱溫度，降低循環(huán)平均放熱溫度，擴(kuò)大循環(huán)溫差，增放熱溫度，擴(kuò)大循環(huán)溫差，增大膨脹比，如圖大膨脹比，如圖 。402 2）絕熱指數(shù)值的影響：）絕熱指數(shù)值的影響： 絕熱指數(shù)對熱效率的影響如圖所示，隨著絕熱指數(shù)值增大，絕熱指數(shù)對熱效率的影響如圖所示，隨著絕熱指數(shù)值增大，循環(huán)熱效率將提高。循環(huán)熱效率將提

34、高。 絕熱指數(shù)值取決于工質(zhì)性質(zhì)，不同的工質(zhì)有不同的值。當(dāng)絕熱指數(shù)值取決于工質(zhì)性質(zhì)，不同的工質(zhì)有不同的值。當(dāng)燃料與空氣的混合氣加濃時，即混合氣中燃料蒸氣較多，絕燃料與空氣的混合氣加濃時，即混合氣中燃料蒸氣較多，絕熱指數(shù)值將降低，因而循環(huán)熱效率也將降低。反之，當(dāng)燃料熱指數(shù)值將降低，因而循環(huán)熱效率也將降低。反之，當(dāng)燃料與空氣的混合氣變稀時，與空氣的混合氣變稀時，k k值增大，循環(huán)熱效率將提高。值增大，循環(huán)熱效率將提高。413 3）壓力升高比值的影響：）壓力升高比值的影響： 對定容加熱循環(huán)來說，壓對定容加熱循環(huán)來說，壓力升高比值與加熱量有順變力升高比值與加熱量有順變關(guān)系。當(dāng)加熱量增加時，壓關(guān)系。當(dāng)加熱

35、量增加時，壓力升高比增大，由熱效率計力升高比增大，由熱效率計算公式和平均壓力計算公式算公式和平均壓力計算公式可見，當(dāng)可見，當(dāng)保持不變，則循保持不變，則循環(huán)熱效率不變，而平均壓力環(huán)熱效率不變，而平均壓力將增大。將增大。423 3）壓力升高比值的影響：）壓力升高比值的影響： 對混合加熱循環(huán)來說，當(dāng)壓力升對混合加熱循環(huán)來說，當(dāng)壓力升高比增大時，如果保持總加熱量和高比增大時，如果保持總加熱量和不變，則循環(huán)熱效率和平均壓力不變，則循環(huán)熱效率和平均壓力都將隨之增大，如圖所示。都將隨之增大，如圖所示。 當(dāng)壓力升高比值增大時，意味著循環(huán)當(dāng)壓力升高比值增大時，意味著循環(huán)123451中的定容線中的定容線23延長。

36、如果總熱量不變，即循環(huán)包圍的凈熱面積不變，延長。如果總熱量不變，即循環(huán)包圍的凈熱面積不變，則點(diǎn)則點(diǎn)4、點(diǎn)、點(diǎn)5相對點(diǎn)相對點(diǎn)4、點(diǎn)、點(diǎn)5左移，相應(yīng)地將減小，所以熱效左移，相應(yīng)地將減小，所以熱效率增大。率增大。 由于循環(huán)熱效率的提高，則循環(huán)平均壓力也將增大。由于循環(huán)熱效率的提高，則循環(huán)平均壓力也將增大。434 4）預(yù)脹比值的影響：）預(yù)脹比值的影響： 在等壓加熱循環(huán)中，當(dāng)壓縮比、絕在等壓加熱循環(huán)中，當(dāng)壓縮比、絕熱指數(shù)保持不變，預(yù)脹比與加熱量值熱指數(shù)保持不變，預(yù)脹比與加熱量值有順變關(guān)系。由熱效率和平均壓力的有順變關(guān)系。由熱效率和平均壓力的公式可知：熱效率將降低，循環(huán)平均公式可知：熱效率將降低，循環(huán)平均

37、壓力將增大。壓力將增大。 在混合加熱循環(huán)中，當(dāng)壓縮比、絕熱指數(shù)、加熱量保持不在混合加熱循環(huán)中，當(dāng)壓縮比、絕熱指數(shù)、加熱量保持不變時，預(yù)脹比值增大意味著定壓加熱量值增大，則定容加熱變時，預(yù)脹比值增大意味著定壓加熱量值增大，則定容加熱量值將相應(yīng)減少。從熱效率公式可知，熱效率將降低。這是量值將相應(yīng)減少。從熱效率公式可知，熱效率將降低。這是因?yàn)轭A(yù)脹比的增大意味著定壓加熱值增大，而定壓加熱值是因?yàn)轭A(yù)脹比的增大意味著定壓加熱值增大，而定壓加熱值是在工質(zhì)膨脹比不斷下降的過程中加入的，其做功的機(jī)會相應(yīng)在工質(zhì)膨脹比不斷下降的過程中加入的，其做功的機(jī)會相應(yīng)減少，因而熱效率降低。減少，因而熱效率降低。 隨著循環(huán)熱效

38、率的降低，在不變的情況下則循環(huán)功減少，隨著循環(huán)熱效率的降低，在不變的情況下則循環(huán)功減少，因而循環(huán)的平均壓力也將降低。因而循環(huán)的平均壓力也將降低。44 由以上分析可知，壓縮比、壓力升高比愈高，預(yù)脹比愈由以上分析可知，壓縮比、壓力升高比愈高，預(yù)脹比愈低，則三種理想循環(huán)的熱效率就愈高。低，則三種理想循環(huán)的熱效率就愈高。 1 1）當(dāng)初態(tài)相同，加熱量及壓縮比分別相等時：）當(dāng)初態(tài)相同，加熱量及壓縮比分別相等時： VmpQQQ222 tptmtV 45 2 2）當(dāng)吸熱量及循環(huán)最高溫度和循環(huán)最高壓力分別相同）當(dāng)吸熱量及循環(huán)最高溫度和循環(huán)最高壓力分別相同時：時： VmpQQQ222 tptmtV pmVQQQ2

39、22 tVtmtp 46 為了改善內(nèi)燃機(jī)的實(shí)際循環(huán)，必須分析比較實(shí)際循環(huán)和為了改善內(nèi)燃機(jī)的實(shí)際循環(huán)，必須分析比較實(shí)際循環(huán)和理想循環(huán)之間的差距，以及引起各種損失的原因。理想循環(huán)之間的差距，以及引起各種損失的原因。 研究實(shí)際循環(huán)的目的，就是分析實(shí)際循環(huán)與理想循環(huán)的研究實(shí)際循環(huán)的目的，就是分析實(shí)際循環(huán)與理想循環(huán)的差異和引起各種損失的原因，以求不斷改善實(shí)際循環(huán)，縮差異和引起各種損失的原因，以求不斷改善實(shí)際循環(huán)，縮小其與理想循環(huán)的差距，促進(jìn)內(nèi)燃機(jī)的改進(jìn)與發(fā)展。小其與理想循環(huán)的差距，促進(jìn)內(nèi)燃機(jī)的改進(jìn)與發(fā)展。471 1、工質(zhì)變化的影響、工質(zhì)變化的影響 在理想循環(huán)中，假定在理想循環(huán)中，假定工質(zhì)為空氣；而在實(shí)際

40、工質(zhì)為空氣；而在實(shí)際循環(huán)中，燃燒前的工質(zhì)循環(huán)中，燃燒前的工質(zhì)是新鮮空氣與上一循環(huán)是新鮮空氣與上一循環(huán)殘留廢氣的混合物，燃?xì)埩魪U氣的混合物，燃燒后的工質(zhì)變?yōu)槿紵a(chǎn)燒后的工質(zhì)變?yōu)槿紵a(chǎn)物物燃?xì)?。燃?xì)狻?其結(jié)果是使循環(huán)熱效其結(jié)果是使循環(huán)熱效率和平均壓力有所降低，率和平均壓力有所降低，反映在圖上是其燃燒膨反映在圖上是其燃燒膨脹線（圖中虛線表示）脹線（圖中虛線表示）要低于相應(yīng)的理想循環(huán)要低于相應(yīng)的理想循環(huán)線線黃色部分。黃色部分。 482 2、傳熱損失、傳熱損失 在實(shí)際循環(huán)中，始終存在著熱量在實(shí)際循環(huán)中，始終存在著熱量的交換，特別是在燃燒和膨脹期間的交換，特別是在燃燒和膨脹期間具有強(qiáng)烈的傳熱損失，減少了有

41、用具有強(qiáng)烈的傳熱損失，減少了有用功的面積；功的面積； 另一方面，在壓縮過程初期，由另一方面，在壓縮過程初期，由于氣缸壁溫度較高而使空氣加熱，于氣缸壁溫度較高而使空氣加熱，而在壓縮過程后期，隨著空氣溫度而在壓縮過程后期，隨著空氣溫度超過氣缸壁溫度便發(fā)生了從空氣向超過氣缸壁溫度便發(fā)生了從空氣向氣缸壁相反的熱量傳遞。氣缸壁相反的熱量傳遞。 燃燒和膨脹期間由于傳熱而減少燃燒和膨脹期間由于傳熱而減少的有用面積要大于理想壓縮線底下的有用面積要大于理想壓縮線底下所增加的有用功面積，其差值為實(shí)所增加的有用功面積，其差值為實(shí)際循環(huán)的傳熱損失（圖中蘭色部際循環(huán)的傳熱損失（圖中蘭色部分）。分）。493 3、換氣損失

42、、換氣損失 燃燒廢氣的排出和新鮮空氣燃燒廢氣的排出和新鮮空氣的吸入是維持實(shí)際循環(huán)得以周的吸入是維持實(shí)際循環(huán)得以周而復(fù)始地進(jìn)行所必不可少的。而復(fù)始地進(jìn)行所必不可少的。 在換氣過程中，排氣門必須在換氣過程中，排氣門必須提前開啟，讓廢氣在下止點(diǎn)前提前開啟，讓廢氣在下止點(diǎn)前便利用本身的壓力排出（沿便利用本身的壓力排出（沿b b、d d線），這將使有用功面積有所線），這將使有用功面積有所減少；接下去進(jìn)行排氣和進(jìn)氣減少；接下去進(jìn)行排氣和進(jìn)氣行程時，由于進(jìn)排氣系統(tǒng)的流行程時，由于進(jìn)排氣系統(tǒng)的流動阻力，又需要消耗一部分功，動阻力，又需要消耗一部分功，這兩者之和就是實(shí)際循環(huán)的換這兩者之和就是實(shí)際循環(huán)的換氣損失（

43、圖中用麻點(diǎn)區(qū)氣損失（圖中用麻點(diǎn)區(qū)綠綠色表示）。色表示）。504 4、時間損失、時間損失 理想循環(huán)假定活塞以無限緩理想循環(huán)假定活塞以無限緩慢的速度運(yùn)動，以保持氣缸內(nèi)慢的速度運(yùn)動，以保持氣缸內(nèi)的工質(zhì)始終處于平衡狀態(tài)，并的工質(zhì)始終處于平衡狀態(tài)，并且假定由熱源向工質(zhì)進(jìn)行等容且假定由熱源向工質(zhì)進(jìn)行等容加熱的速度極快，是瞬時完成加熱的速度極快，是瞬時完成的。的。 但是，實(shí)際柴油機(jī)的活塞都但是，實(shí)際柴油機(jī)的活塞都具有相當(dāng)高的運(yùn)動速度，而且具有相當(dāng)高的運(yùn)動速度，而且燃料著火至完全燃燒需要一定燃料著火至完全燃燒需要一定的時間。一般將燃料提前噴入的時間。一般將燃料提前噴入氣缸，以使著火能在活塞到達(dá)氣缸，以使著火能

44、在活塞到達(dá)上止點(diǎn)以前的點(diǎn)開始，其結(jié)果上止點(diǎn)以前的點(diǎn)開始，其結(jié)果增加了壓縮消耗功（圖上）。增加了壓縮消耗功（圖上）。515 5、燃燒損失、燃燒損失 燃燒損失包括后燃損失和不燃燒損失包括后燃損失和不完全燃燒損失。完全燃燒損失。 后燃期間熱功轉(zhuǎn)換的效率，后燃期間熱功轉(zhuǎn)換的效率，由于膨脹比小和傳熱損失大而由于膨脹比小和傳熱損失大而大大下降，造成了燃燒中的后大大下降，造成了燃燒中的后燃損失，使燃燒膨脹線位置下燃損失，使燃燒膨脹線位置下移（圖中紅色部分）。移（圖中紅色部分）。 此外，由于空氣不足，或混此外，由于空氣不足，或混合氣形成不良所引起的不完全合氣形成不良所引起的不完全燃燒，使燃料的熱值未得到充燃燒

45、，使燃料的熱值未得到充分利用，這也促使燃燒膨脹線分利用，這也促使燃燒膨脹線下移，產(chǎn)生不完全燃燒損失下移，產(chǎn)生不完全燃燒損失。526 6、氣流運(yùn)動損失、氣流運(yùn)動損失 活塞的高速運(yùn)動使工質(zhì)在活塞的高速運(yùn)動使工質(zhì)在氣缸內(nèi)產(chǎn)生渦流而造成壓力氣缸內(nèi)產(chǎn)生渦流而造成壓力損失。損失。 當(dāng)采用分開式燃燒室時，當(dāng)采用分開式燃燒室時，工質(zhì)在主、副燃燒室之間的工質(zhì)在主、副燃燒室之間的流入和噴出將會引起強(qiáng)烈的流入和噴出將會引起強(qiáng)烈的節(jié)流損失。節(jié)流損失。 這些損失由于氣流運(yùn)動對這些損失由于氣流運(yùn)動對混合氣形成和燃燒的改善可混合氣形成和燃燒的改善可以部分地彌補(bǔ)過來。以部分地彌補(bǔ)過來。537 7、泄漏損失、泄漏損失 活塞環(huán)在

46、往復(fù)運(yùn)動中不可活塞環(huán)在往復(fù)運(yùn)動中不可避免地會造成少量工質(zhì)的泄避免地會造成少量工質(zhì)的泄漏，而產(chǎn)生泄漏損失。漏，而產(chǎn)生泄漏損失。54 以上各項(xiàng)損失中，除工質(zhì)的以上各項(xiàng)損失中，除工質(zhì)的影響這一項(xiàng)是人們很難加以改影響這一項(xiàng)是人們很難加以改變外，使實(shí)際循環(huán)遭受較大損變外，使實(shí)際循環(huán)遭受較大損失的是傳熱損失和燃燒損失。失的是傳熱損失和燃燒損失。 因此，對四沖程柴油機(jī)來說，因此，對四沖程柴油機(jī)來說，理想循環(huán)的熱效率一般可達(dá)理想循環(huán)的熱效率一般可達(dá)6060左右，但是，由于各項(xiàng)損失左右，但是，由于各項(xiàng)損失的存在，使實(shí)際循環(huán)的熱效率的存在，使實(shí)際循環(huán)的熱效率一般僅為一般僅為4040左右，即實(shí)際循左右，即實(shí)際循環(huán)的

47、熱效率約為理想循環(huán)的環(huán)的熱效率約為理想循環(huán)的7070。55 內(nèi)燃機(jī)的工作性能，常用性能指標(biāo)來衡量。內(nèi)燃機(jī)的工作性能，常用性能指標(biāo)來衡量。 性能指標(biāo)的內(nèi)容很廣泛，主要有性能指標(biāo)的內(nèi)容很廣泛，主要有（主要指（主要指功率、扭矩和轉(zhuǎn)速）、功率、扭矩和轉(zhuǎn)速）、（主要指燃料和潤滑（主要指燃料和潤滑油的消耗）以及油的消耗）以及（主要指冷起動性能、噪（主要指冷起動性能、噪聲和排氣品質(zhì)）。聲和排氣品質(zhì)）。 56內(nèi)燃機(jī)性能指標(biāo)有兩種：內(nèi)燃機(jī)性能指標(biāo)有兩種： 57 指示指標(biāo)是從示功圖測量計算得出的。指示指標(biāo)是從示功圖測量計算得出的。 指示指標(biāo)主要包括平均指示功、平均指示壓力、指示功指示指標(biāo)主要包括平均指示功、平均指

48、示壓力、指示功率、指示燃油消耗率及指示熱效率。率、指示燃油消耗率及指示熱效率。58 內(nèi)燃機(jī)的循環(huán)指示功是指內(nèi)燃機(jī)一個氣缸內(nèi)的工質(zhì)每一內(nèi)燃機(jī)的循環(huán)指示功是指內(nèi)燃機(jī)一個氣缸內(nèi)的工質(zhì)每一循環(huán)作用于活塞上的功，用循環(huán)作用于活塞上的功，用WWi i表示，可由表示，可由P-VP-V圖上閉合曲圖上閉合曲線所包圍的面積求出。線所包圍的面積求出。 kJAbaWi1 59 指示功雖然反映了氣缸中工指示功雖然反映了氣缸中工作循環(huán)的作功量，但是它受氣作循環(huán)的作功量，但是它受氣缸容積大小的影響。因此，對缸容積大小的影響。因此，對不同尺寸的內(nèi)燃機(jī)，為了比較不同尺寸的內(nèi)燃機(jī)，為了比較它們單位氣缸工作容積作功能它們單位氣缸工

49、作容積作功能力的大小，常用另一指示參力的大小，常用另一指示參數(shù)數(shù)平均指示壓力。平均指示壓力。 kPaVWphimi ，即：，即： 60 內(nèi)燃機(jī)在單位時間內(nèi)所做的指示功，稱為指示功率。內(nèi)燃機(jī)在單位時間內(nèi)所做的指示功，稱為指示功率。kWinVpPhmii 30 61 單位指示功所消耗的燃油量，稱為指示燃油消耗率，單位指示功所消耗的燃油量，稱為指示燃油消耗率，也稱指示比油耗。也稱指示比油耗。)/(1000hkWgPBbii 指示燃油消耗率是評定內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，指示燃油消耗率是評定內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，指示燃油消耗率越小，每千瓦小時的功消耗的燃油越少，指示燃油消耗率越小，每千瓦小時的功消

50、耗的燃油越少，經(jīng)濟(jì)性越好。經(jīng)濟(jì)性越好。62 內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)的指示功與所消耗燃料的熱量之比，內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)的指示功與所消耗燃料的熱量之比，稱指示熱效率。稱指示熱效率。 1QWiit uiuiitHbHb63106 . 3103600 指示燃油消耗率和指示熱效率是評定內(nèi)燃機(jī)實(shí)際工作指示燃油消耗率和指示熱效率是評定內(nèi)燃機(jī)實(shí)際工作循環(huán)經(jīng)濟(jì)性能的重要指標(biāo)。循環(huán)經(jīng)濟(jì)性能的重要指標(biāo)。 63 以內(nèi)燃機(jī)曲軸輸出功率為基礎(chǔ)的性能指標(biāo)，稱為內(nèi)燃以內(nèi)燃機(jī)曲軸輸出功率為基礎(chǔ)的性能指標(biāo)，稱為內(nèi)燃機(jī)的有效指標(biāo)。機(jī)的有效指標(biāo)。 有效指標(biāo)包括動力性指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。動力性指標(biāo)有效指標(biāo)包括動力性指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。動力性指標(biāo)包括有

51、效功率、有效扭矩、平均有效壓力；經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)包括有效功率、有效扭矩、平均有效壓力；經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)包括燃油消耗率和有效熱效率。包括燃油消耗率和有效熱效率。64 1 1）有效功率：內(nèi)燃機(jī)曲軸上輸出的功率叫有效功率。）有效功率：內(nèi)燃機(jī)曲軸上輸出的功率叫有效功率。 指示功率與機(jī)械損失功率之差即為有效功率，即：指示功率與機(jī)械損失功率之差即為有效功率，即： kWPPPmie 2 2）機(jī)械效率：內(nèi)燃機(jī)的有效功率與指示功率之比，稱）機(jī)械效率：內(nèi)燃機(jī)的有效功率與指示功率之比，稱為機(jī)械效率。為機(jī)械效率。imimiiemPPPPPPP 1 65 3 3）標(biāo)定功率）標(biāo)定功率 內(nèi)燃機(jī)出廠時銘牌上寫明廠方標(biāo)定的有效功率。內(nèi)燃機(jī)

52、出廠時銘牌上寫明廠方標(biāo)定的有效功率。 15 15分鐘功率：內(nèi)燃機(jī)允許連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)分鐘功率：內(nèi)燃機(jī)允許連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)1515分鐘的最大有效分鐘的最大有效功率。汽車爬坡功率和軍用車輛及快艇的追擊功率。功率。汽車爬坡功率和軍用車輛及快艇的追擊功率。 1 1小時功率：內(nèi)燃機(jī)允許連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)一小時的最大有效小時功率：內(nèi)燃機(jī)允許連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)一小時的最大有效功率。船用主機(jī)，工程機(jī)械和機(jī)動車的最大使用功率。功率。船用主機(jī)，工程機(jī)械和機(jī)動車的最大使用功率。 12 12小時功率：內(nèi)燃機(jī)允許連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)小時功率：內(nèi)燃機(jī)允許連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)1212小時的最大有效小時的最大有效功率?？勺鳛楣こ虣C(jī)械，機(jī)車和拖拉機(jī)正常使用功率。功率。可作為工程機(jī)械，機(jī)

53、車和拖拉機(jī)正常使用功率。 持續(xù)功率：內(nèi)燃機(jī)允許長期運(yùn)轉(zhuǎn)的最大有效功率。持續(xù)功率：內(nèi)燃機(jī)允許長期運(yùn)轉(zhuǎn)的最大有效功率。66 內(nèi)燃機(jī)曲軸輸出的扭矩稱為有效扭矩，可由測功器測內(nèi)燃機(jī)曲軸輸出的扭矩稱為有效扭矩，可由測功器測得。得。 kWnTnTPtqtqe9550106023 mNnPTetq 955067 和平均指示壓力相仿，平均有效壓力是內(nèi)燃機(jī)在一個循和平均指示壓力相仿，平均有效壓力是內(nèi)燃機(jī)在一個循環(huán)中，每單位氣缸工作容積所輸出的有效功。環(huán)中，每單位氣缸工作容積所輸出的有效功。 對于某特定的內(nèi)燃機(jī)，其沖程數(shù)一定，氣缸工作容積對于某特定的內(nèi)燃機(jī)，其沖程數(shù)一定，氣缸工作容積一定，平均有效壓力與有效扭矩成

54、正比，即平均有效壓一定，平均有效壓力與有效扭矩成正比，即平均有效壓力越大，對外輸出的功越多，扭矩越大。力越大，對外輸出的功越多，扭矩越大。kWniVpPhmee 30kPaniVPpheme 30kPaiVTiVTphtqhtqme31014. 3955030 68 有效燃油消耗率是指單位有效功所消耗的燃油量。有效燃油消耗率是指單位有效功所消耗的燃油量。 有效油耗率越小內(nèi)燃機(jī)的經(jīng)濟(jì)性越好。有效油耗率越小內(nèi)燃機(jī)的經(jīng)濟(jì)性越好。)/(1000hkWgPBbee 69 有效熱效率是指內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)的有效功與消耗的燃有效熱效率是指內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)的有效功與消耗的燃油相應(yīng)的熱量之比。油相應(yīng)的熱量之比。1QW

55、eet 6106 . 3 ueetHb 70 內(nèi)燃機(jī)在標(biāo)定工況時，每千瓦時所消耗潤滑油量的克數(shù)，內(nèi)燃機(jī)在標(biāo)定工況時，每千瓦時所消耗潤滑油量的克數(shù)，稱為潤滑油消耗率，單位為稱為潤滑油消耗率，單位為g/kWhg/kWh。方式有：方式有： 潤滑油經(jīng)活塞環(huán)竄入燃燒室或由氣閥導(dǎo)管流入缸內(nèi)燒潤滑油經(jīng)活塞環(huán)竄入燃燒室或由氣閥導(dǎo)管流入缸內(nèi)燒掉，未燒掉的則隨廢氣排出。掉，未燒掉的則隨廢氣排出。 有一部分燃油在曲軸箱內(nèi)霧化或蒸發(fā)，而由曲軸箱通有一部分燃油在曲軸箱內(nèi)霧化或蒸發(fā)，而由曲軸箱通風(fēng)口排出。風(fēng)口排出。71 車用內(nèi)燃機(jī)的緊湊性指標(biāo)，一般是指內(nèi)燃機(jī)的比質(zhì)量、車用內(nèi)燃機(jī)的緊湊性指標(biāo)，一般是指內(nèi)燃機(jī)的比質(zhì)量、升功率

56、和單位體積功率。升功率和單位體積功率。72 在標(biāo)定工況下（標(biāo)定轉(zhuǎn)速、標(biāo)定功率），內(nèi)燃機(jī)每升氣在標(biāo)定工況下（標(biāo)定轉(zhuǎn)速、標(biāo)定功率），內(nèi)燃機(jī)每升氣缸工作容積所發(fā)出的有效功率稱為升功率，即：缸工作容積所發(fā)出的有效功率稱為升功率，即： 升功率是表示內(nèi)燃機(jī)汽缸工作容積有效利用程度的指升功率是表示內(nèi)燃機(jī)汽缸工作容積有效利用程度的指標(biāo)，它綜合反映了平均有效壓力、轉(zhuǎn)速及沖程數(shù)的影響，標(biāo)，它綜合反映了平均有效壓力、轉(zhuǎn)速及沖程數(shù)的影響，表征了內(nèi)燃機(jī)的強(qiáng)化程度，是個重要的性能指標(biāo)。表征了內(nèi)燃機(jī)的強(qiáng)化程度，是個重要的性能指標(biāo)。 提高升功率的主要措施就是提高平均有效壓力和轉(zhuǎn)速。提高升功率的主要措施就是提高平均有效壓力和轉(zhuǎn)

57、速。 LkWViPPhebL/ LkWnpPmeL/10303 73 比質(zhì)量是內(nèi)燃機(jī)凈重與標(biāo)定功率之比：比質(zhì)量是內(nèi)燃機(jī)凈重與標(biāo)定功率之比： 它是表征內(nèi)燃機(jī)總體布置的緊湊性、制造技術(shù)和材料它是表征內(nèi)燃機(jī)總體布置的緊湊性、制造技術(shù)和材料利用程度等綜合參數(shù)的指標(biāo)。利用程度等綜合參數(shù)的指標(biāo)。 轉(zhuǎn)速越高，比質(zhì)量越小。轉(zhuǎn)速越高，比質(zhì)量越小。 升功率及比質(zhì)量是從內(nèi)燃機(jī)有效功率的角度來衡量氣升功率及比質(zhì)量是從內(nèi)燃機(jī)有效功率的角度來衡量氣缸工作容積和內(nèi)燃機(jī)質(zhì)量利用的有效程度以及結(jié)構(gòu)的緊缸工作容積和內(nèi)燃機(jī)質(zhì)量利用的有效程度以及結(jié)構(gòu)的緊湊性，都是重要的動力性指標(biāo)。湊性，都是重要的動力性指標(biāo)。 汽車內(nèi)燃機(jī)要求質(zhì)量小、

58、功率大，所以其升功率大、汽車內(nèi)燃機(jī)要求質(zhì)量小、功率大，所以其升功率大、比質(zhì)量小。比質(zhì)量小。kWkgPGGebe/ 74 單位體積功率是指內(nèi)燃機(jī)的標(biāo)定功率對其外廓體積之比。單位體積功率是指內(nèi)燃機(jī)的標(biāo)定功率對其外廓體積之比。外廓體積是指內(nèi)燃機(jī)外廓尺寸長、寬、高的乘積。外廓體積是指內(nèi)燃機(jī)外廓尺寸長、寬、高的乘積。 要提高內(nèi)燃機(jī)的單位體積功率，不僅必須提高升功率，要提高內(nèi)燃機(jī)的單位體積功率，不僅必須提高升功率，而且還要提高總體布置的緊湊性。而且還要提高總體布置的緊湊性。 KPVVVPVPBHLPPLHHebebebv 75廢氣污染主要有：廢氣污染主要有： 一氧化碳（一氧化碳（COCO）：一氧化碳是無色

59、無味的氣體，空氣）：一氧化碳是無色無味的氣體，空氣中含量超過中含量超過0.1%0.1%就會中毒。就會中毒。 碳?xì)浠衔铮ㄌ細(xì)浠衔铮℉CHC）：成分復(fù)雜，對人體有麻痹、致癌）：成分復(fù)雜，對人體有麻痹、致癌作用，是造成煙霧的因素之一。作用，是造成煙霧的因素之一。 氮氧化和物（氮氧化和物（NoxNox）: :有強(qiáng)烈的刺激味，對心臟和肺造有強(qiáng)烈的刺激味，對心臟和肺造成損壞，是大氣形成臭氧的主要因素。成損壞，是大氣形成臭氧的主要因素。 二氧化硫（二氧化硫（SOSO）: :有強(qiáng)烈的刺激味，與灰塵一起危害更有強(qiáng)烈的刺激味，與灰塵一起危害更大。大。 微粒（微粒（PTPT）: :微粒的主要成分是碳，大多小于微

60、粒的主要成分是碳，大多小于0.30.3微米，微米，微粒碳核子吸附其他有毒物質(zhì)被吸入肺葉對人體造成損害。微粒碳核子吸附其他有毒物質(zhì)被吸入肺葉對人體造成損害。76廢氣污染主要有：廢氣污染主要有： CO:CO:過量空氣系數(shù)：過量空氣系數(shù)： 1 1 汽油機(jī)達(dá)容積的汽油機(jī)達(dá)容積的6%6% 1 1 一氧化碳一氧化碳 0.20.20.3% 0.3% HC HC：與燃燒的緩慢甚至停止有關(guān)，惰轉(zhuǎn)和減速時生成。：與燃燒的緩慢甚至停止有關(guān)，惰轉(zhuǎn)和減速時生成。 NOxNOx：取決于火焰溫度、火焰前鋒中是否富氧以及高：取決于火焰溫度、火焰前鋒中是否富氧以及高溫持續(xù)時間。溫持續(xù)時間。77內(nèi)燃機(jī)排放內(nèi)燃機(jī)排放歐洲指標(biāo)歐洲指