內(nèi)燃機(jī)學(xué)2、循環(huán)

第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)內(nèi)燃機(jī)的工作循環(huán)內(nèi)燃機(jī)的基本概念內(nèi)燃機(jī)的循環(huán)內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械損失第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)內(nèi)燃機(jī)的基本概念第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)內(nèi)燃機(jī)的基礎(chǔ)概念內(nèi)燃機(jī)的指示指標(biāo)內(nèi)燃機(jī)的有效指標(biāo)平均有效壓力的計(jì)算內(nèi)燃機(jī)的強(qiáng)化指標(biāo)第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)

內(nèi)燃機(jī)的基礎(chǔ)概念工作循環(huán)上止點(diǎn)和下止點(diǎn)曲柄半徑和活塞行程氣缸工作容積和發(fā)動(dòng)機(jī)排量壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工況和特性發(fā)動(dòng)機(jī)示功圖第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)

內(nèi)燃機(jī)的基礎(chǔ)概念工作循環(huán)上止點(diǎn)和下止點(diǎn)曲柄半徑和活塞行程氣缸工作容積和發(fā)動(dòng)機(jī)排量壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工況和特性發(fā)動(dòng)機(jī)示功圖第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)

內(nèi)燃機(jī)的基礎(chǔ)概念發(fā)動(dòng)機(jī)示功圖

要研究?jī)?nèi)燃機(jī)的動(dòng)力性能和經(jīng)濟(jì)性能，應(yīng)首先對(duì)內(nèi)燃機(jī)一個(gè)工作循環(huán)中熱功轉(zhuǎn)換的質(zhì)和量?jī)煞矫婕右苑治觥?/p>

從示功圖可以觀察到內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)的不同階段（壓縮、燃燒、膨脹）以及進(jìn)氣、排氣行程中的壓力變化，通過數(shù)據(jù)處理，運(yùn)用熱力學(xué)知識(shí)，將它們與所積累的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較，可以對(duì)其工作的完善程度進(jìn)行分析。第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)

內(nèi)燃機(jī)的基礎(chǔ)概念發(fā)動(dòng)機(jī)示功圖

要研究?jī)?nèi)燃機(jī)的動(dòng)力性能和經(jīng)濟(jì)性能，應(yīng)首先對(duì)內(nèi)燃機(jī)一個(gè)工作循環(huán)中熱功轉(zhuǎn)換的質(zhì)和量?jī)煞矫婕右苑治觥?/p>

從示功圖可以觀察到內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)的不同階段（壓縮、燃燒、膨脹）以及進(jìn)氣、排氣行程中的壓力變化，通過數(shù)據(jù)處理，運(yùn)用熱力學(xué)知識(shí)，將它們與所積累的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較，可以對(duì)其工作的完善程度進(jìn)行分析。第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)

內(nèi)燃機(jī)的基礎(chǔ)概念溫度圖示例第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)內(nèi)燃機(jī)的性能指標(biāo)動(dòng)力性能指標(biāo)功率轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速燃油和潤(rùn)滑油消耗率冷起動(dòng)性能、噪聲和排氣性能大修或更換零件之間的最長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間無故障長(zhǎng)期工作能力運(yùn)轉(zhuǎn)性能指標(biāo)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)耐久可靠性指標(biāo)第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)

內(nèi)燃機(jī)的指示指標(biāo)指示功：氣缸內(nèi)完成一個(gè)工作循環(huán)而得到的有用功。平均指示壓力：?jiǎn)挝粴飧兹莘e一個(gè)工作循環(huán)而作的

指示功。

指示功率：?jiǎn)挝粫r(shí)間所作的功。指示熱效率：指示功與耗能之比。指示油耗：?jiǎn)挝恢甘竟Φ暮挠土?。第二章?nèi)燃機(jī)工作循環(huán)

內(nèi)燃機(jī)的指示指標(biāo)平均指示壓力：?jiǎn)挝粴飧兹莘e一個(gè)工作循環(huán)而作的

指示功。平均指示壓力不僅表示熱功轉(zhuǎn)換程度，還表示氣缸容積的利用程度。影響因素增壓度過量空氣系數(shù)油氣混合的完善程度換氣質(zhì)量燃燒的完善程度第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)平均指示壓力的范圍柴油機(jī)四沖程非增壓：0.6~0.95MPa增壓：0.85~2.6MPa二沖程：0.6~0.95MPa汽油機(jī)二沖程：0.4~0.85MPa四沖程：0.6~1.4MPa第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)

內(nèi)燃機(jī)的指示指標(biāo)影響因素指示熱效率：指示功與耗能之比。燃料熱能釋放的好壞熱能損失的大小熱能轉(zhuǎn)化的有效程度第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)指示熱效率與指標(biāo)油耗范圍：biηit四沖程柴油機(jī)0.41~0.4 210~175二沖程柴油機(jī)0.4~0.48 218~177四沖程汽油機(jī)0.25~0.4 344~218二沖程汽油機(jī)0.19~0.27 435~305第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)

內(nèi)燃機(jī)的有效指標(biāo)指標(biāo)功率減去機(jī)械損失功率。單位工作容積的有效功。一個(gè)假想的、平均不變的壓力作用在活塞頂上，是活塞移動(dòng)一個(gè)沖程所作的功等于每循環(huán)所作的有效功。有效功率平均有效壓力有效油耗率/有效效率第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)有效熱效率與有效油耗范圍：beηet低速柴油機(jī)0.38~0.45 190~225中速柴油機(jī)0.36~0.43 195~240四沖程汽油機(jī)0.20~0.30 410~274二沖程汽油機(jī)0.15~0.20 545~410高速柴油機(jī)0.30~0.40 215~285第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)進(jìn)氣與燃燒過程的參數(shù)每循環(huán)吸入氣缸的空氣量換算成進(jìn)氣管狀態(tài)的體積與活塞排量之比。

燃燒1kg燃料的實(shí)際空氣量與理論空氣量之比。充量系數(shù)過量空氣系數(shù)第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)平均有效壓力的計(jì)算第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)平均有效壓力的計(jì)算第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)

平均有效壓力與其他參數(shù)的關(guān)系第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)內(nèi)燃機(jī)的強(qiáng)化指標(biāo)升功率在標(biāo)定工況下，發(fā)動(dòng)機(jī)每升氣缸工作容積所發(fā)出的有效功率。單位質(zhì)量功率常用的一種強(qiáng)化指標(biāo)：Pme·Vm第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)內(nèi)燃機(jī)的強(qiáng)化指標(biāo)升功率在標(biāo)定工況下，發(fā)動(dòng)機(jī)每升氣缸工作容積所發(fā)出的有效功率。單位質(zhì)量功率常用的一種強(qiáng)化指標(biāo)：Pme·Vm第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)內(nèi)燃機(jī)的強(qiáng)化指標(biāo)升功率提高方法采用二沖程循環(huán)增大壓縮比減小過量空氣系數(shù)提高發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速利用進(jìn)排氣系統(tǒng)的氣動(dòng)效應(yīng)第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)提高動(dòng)力性能和經(jīng)濟(jì)性能的途徑采用增壓技術(shù)合理組織燃燒過程改善換氣過程提高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高機(jī)械效率提高升功率第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)內(nèi)燃機(jī)的循環(huán)內(nèi)燃機(jī)的循環(huán)過程內(nèi)燃機(jī)理想工作循環(huán)理想循環(huán)與實(shí)際循環(huán)壓縮過程與膨脹過程內(nèi)燃機(jī)的壓縮比第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)

內(nèi)燃機(jī)的循環(huán)過程汽油機(jī)循環(huán)柴油機(jī)循環(huán)四沖程汽油機(jī)二沖程汽油機(jī)四沖程柴油機(jī)二沖程柴油機(jī)第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)汽油機(jī)循環(huán)四沖程汽油機(jī)循環(huán)第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)汽油機(jī)循環(huán)二沖程汽油機(jī)原理第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)柴油機(jī)循環(huán)四沖程柴油機(jī)循環(huán)第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)柴油機(jī)循環(huán)四沖程柴油機(jī)循環(huán)第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)柴油機(jī)循環(huán)四沖程柴油機(jī)循環(huán)單缸第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)柴油機(jī)循環(huán)二沖程柴油機(jī)原理第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)內(nèi)燃機(jī)理想工作循環(huán)建立在熱力學(xué)第二定律基礎(chǔ)上，是以卡諾循環(huán)為基礎(chǔ)的卡諾循環(huán)奧托循環(huán)狄塞爾循環(huán)布雷頓循環(huán)第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)卡諾循環(huán)

卡諾循環(huán)主要有兩種不利的情況：1、峰值壓力高——其結(jié)果增加了機(jī)械負(fù)荷，需要增強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)；2、比輸出功率低——因此需要采用大的氣缸排量(大的發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸和重量)以達(dá)到合用的功率值。對(duì)任何一種循環(huán)。其最大熱效率產(chǎn)生于當(dāng)熱源溫度盡可能最高，而冷源溫度盡可能最低時(shí)。因此，可以看出，卡諾循環(huán)指出了運(yùn)行在溫度T1與T2之間的熱機(jī)可能達(dá)到的最高熱效率。第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)卡諾循環(huán)

卡諾循環(huán)主要有兩種不利的情況：1、峰值壓力高——其結(jié)果增加了機(jī)械負(fù)荷，需要增強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)；2、比輸出功率低——因此需要采用大的氣缸排量(大的發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸和重量)以達(dá)到合用的功率值。對(duì)任何一種循環(huán)。其最大熱效率產(chǎn)生于當(dāng)熱源溫度盡可能最高，而冷源溫度盡可能最低時(shí)。因此，可以看出，卡諾循環(huán)指出了運(yùn)行在溫度T1與T2之間的熱機(jī)可能達(dá)到的最高熱效率。第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)奧托循環(huán)第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)狄塞爾循環(huán)第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)布雷頓循環(huán)第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)工作循環(huán)的劃分1、吸氣2、壓縮3、膨脹4、排氣第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)理想循環(huán)與實(shí)際循環(huán)第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)理想循環(huán)與實(shí)際循環(huán)兩者的區(qū)別1、工質(zhì)不同：實(shí)際工質(zhì)成份會(huì)變化；2、換氣損失：存在進(jìn)排氣提前和延遲

；3、傳熱損失；4、燃燒損失；a.燃燒速度有限b.后燃及不完全燃燒第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)★壓縮過程三個(gè)作用壓縮過程擴(kuò)大了工作循環(huán)的溫度范圍。就是說在壓縮過程終點(diǎn)的溫度能使可燃混合氣著火燃燒，使燃燒過程的最高溫度提高，從而提高了工作循環(huán)的熱效率；壓縮過程使循環(huán)助工質(zhì)得到更大的膨脹比，對(duì)活塞作更多的功；壓縮過程提高了工質(zhì)的溫度和壓力，為冷機(jī)起動(dòng)及著火燃燒創(chuàng)造了條件。第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)★壓縮過程1.壓縮終點(diǎn)的確定；

2.壓縮多變指數(shù)（1.28～1.42）。

第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)壓縮多變指數(shù)的特點(diǎn)n1

>1.4:dq

<0n1

=1.4:dq

=0n1

<1.4:dq

>0第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)影響壓縮指數(shù)的因素

氣缸的尺寸；

氣缸壁冷卻程度；

燃燒室形式；

轉(zhuǎn)速；

負(fù)荷；

其他一些因素；第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)★膨脹過程內(nèi)燃機(jī)的做功過程在這一過程中，工質(zhì)的部分熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功。在理想循環(huán)中，膨脹過程為絕熱的等熵過程，而內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)的膨脹過程則是一個(gè)比壓縮過程更為復(fù)雜的熱力過程，除了在壓縮過程中存在工質(zhì)與壁間的熱交換和漏氣損失外，還出現(xiàn)后燃現(xiàn)象和在高溫時(shí)被裂解了的物質(zhì)的復(fù)合現(xiàn)象。第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)膨脹過程特征膨脹過程是燃燒過程的后繼過程，膨脹過程中的后燃或多或少總是存在的。在膨脹過程初期，放熱率急驟增加，以后逐漸降低。在這過程中，不僅放出熱量，也改變了工質(zhì)的成分和數(shù)量。在膨脹過程中還發(fā)生高溫分解產(chǎn)物重新化合。在膨脹過程初期較為強(qiáng)烈，以后逐漸減少。工質(zhì)與周壁的溫度差不斷變化，活塞在膨脹過程中逐步下行時(shí)，散熱面積不斷擴(kuò)大，而且活塞運(yùn)動(dòng)的速度也在不斷變化。周壁傳熱的傳熱系數(shù)也在改變。這些使膨脹過程中工質(zhì)向周壁的傳熱情況變得相當(dāng)復(fù)雜。通過活塞環(huán)及氣缸壁之間的間隙，工質(zhì)有微量泄漏．改變了工質(zhì)數(shù)量。第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)1.膨脹始點(diǎn)的確定；

2.膨脹多變指數(shù)（1.20～1.30）。

★膨脹過程第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)影響膨脹指數(shù)的因素

氣缸的尺寸；

氣缸壁冷卻程度；

燃燒速度與后燃情況；

轉(zhuǎn)速；

負(fù)荷；

膨脹過程是一個(gè)放熱過程：n2<1.4第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)★內(nèi)燃機(jī)的壓縮比

發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比是說明工質(zhì)的容積變化和壓縮程度的一個(gè)參數(shù)。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)所采用的循環(huán)與著火方式的不同，對(duì)不同類型的內(nèi)燃機(jī)應(yīng)有不同的要求。為使柴油機(jī)能正常工作，必須使壓縮終了的空氣溫度不低于燃料著火燃燒的自燃溫度，這個(gè)條件就決定了柴油機(jī)正常工作的最低壓縮比。但是，實(shí)際上壓縮比的取值應(yīng)該遠(yuǎn)高于上面所說的最低壓縮比

。第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)壓縮比對(duì)經(jīng)濟(jì)性的影響對(duì)機(jī)械負(fù)荷的影響對(duì)燃燒和起動(dòng)的影響第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械損失內(nèi)燃機(jī)機(jī)械損失的組成機(jī)械損失的測(cè)量影響機(jī)械損失的因素第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械損失內(nèi)燃機(jī)機(jī)械損失的組成活塞、活塞環(huán)、軸承、氣門；水泵、油泵、噴油泵、發(fā)電機(jī)、空壓機(jī)、風(fēng)扇；

摩擦損失

驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)

其他損失泵氣損失等；第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械損失內(nèi)燃機(jī)機(jī)械損失的組成

摩擦損失活塞、連桿、曲軸的摩擦：60~75%活塞：45~65%；氣門驅(qū)動(dòng)：2~3%；附屬機(jī)構(gòu)：10~20%；泵氣損失：10~20%第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)機(jī)械損失的測(cè)量示功圖法

倒拖法（需電力測(cè)功器）

滅缸法（適用于多缸機(jī)）

油耗線法（適用于柴油機(jī)）第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)機(jī)械損失的測(cè)量示功圖法結(jié)果的正確程度取決于示功圖的測(cè)錄的正確程度，其中，活塞上止點(diǎn)位置不易正確測(cè)定。并且上止點(diǎn)位置誤差對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響很大。第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)機(jī)械損失的測(cè)量倒拖法適用于低壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)。第二章內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)機(jī)械損失的測(cè)量滅缸法適用于多缸機(jī)。排氣管結(jié)構(gòu)：不致因一個(gè)氣缸滅火而引起足以破壞其他氣缸換氣規(guī)律和充量系數(shù)的排氣壓力波的情況下就會(huì)相當(dāng)準(zhǔn)確，其誤差在5％以下。對(duì)于汽油機(jī)，由于進(jìn)氣情況的改變，往往得不到正確的結(jié)果。第