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1、第二章 内燃机工作指标内燃机工作指标:动力性能指标：指单位时间内做功能力大小，反映能量转换中数量方面大小。经济性能指标：指单位时间单位功率消耗燃料量多少，反映能量转换中质量好坏。运转性能指标：指内燃机起动性、振动性和排放性等方面指标耐久性能指标：指大修或更换零件之间最长运行时间与无故障长期工作能力。第一节、内燃机指标性能指标：是指气缸内压力随曲轴转角(或气缸容积)而变化关系图形。pV示功图或p示功图。动力性指标：指示功率：内燃机单位时间内所作指示功 指示功：指气缸内完成一个工作循环所得到有用功Wi 平均指示压力：发动机单位气缸工作容积每循环做指示功 经济性指标：指示燃油消耗率：单位指示功率消耗
2、燃料量 指示热效率：发动机实际循环指示功与所消耗燃料热量比值 内燃机指示指标是指工质对活塞做功为根底指标；第二节、有效性能指标 ()是指曲轴输出相关指标；有效功率： 有效功率与指示功率之比称为机械效率 Pe=Pi-Pm 有效功： 转矩Ttq标定工况Ttqn： 升功率：在标定工况下，发动机每升气缸工作容积所发出有效功率 平均有效压力： 是一个假想、平均不变压力作用在活塞顶上，使活塞移动一个行程所做功等于每循环所做有效功 经济性指标：有效燃油消耗率：单位有效功耗油量，g(kWh) 有效热效率；实际循环有效功与为得到此有效功所消耗热量比值 两个重要概念：充量系数fc：内燃机每循环实际进入气缸新鲜充量
3、m1与以进气管内状态充满气缸工作容积理论充量msh之比 过量空气系数fa：燃烧lkg燃料实际空气量与理论空气量之比 第三节、机械损失与机械效率1.两个概念：机械损失功率： 运动件摩擦功率以及驱动风扇、机油泵、燃油泵、发电机等附件所消耗功率，这些消耗功率总和称为机械损失功率Pm 平均机械损失压力： 2.机械损失组成活塞与活塞环摩擦损失(40%65%) 轴承与气门机构摩擦损失(10%15%)驱动附属机构功率消耗(10%20%) 风阻损失 驱动扫气泵及增压器损失(10%20%)3.机械损失测定：示功图法、倒拖法、灭缸法、油耗线法 。每种方法适用范围。倒拖法：只能用于配有电力测功器情况，因而不适用于大
4、功率发动机，而较适用于测定压缩比不高汽油机机械损失。灭缸法：只适用于自然吸气式多缸柴油机。油耗线法： 示功图法： 示功图法一般用于当上止点位置能得到准确标定时第四节、提高内燃机动力性能与经济性能途径 ()1.采用增压技术 2.合理组织燃烧过程，提高循环指示效率3.改善换气过程，提高气缸充量系数 4.提高发动机转速5.提高内燃机机械效率 6.采用二冲程提高升功率第三章 内燃机工作循环第一节、内燃机理论循环提高压缩比，可以提高工质最高温度，从而提高了,但提高率逐渐降低。增大压力升高比可以增加混合加热循环中等容局部加热量，提高了热量利用率，从而提高了循环热效率。压缩比以及压力升高比增加，将导致最高循
5、环压力pz急剧上升。初始膨胀比可以提高循环平均压力，但等压局部加热量增加，导致循环热效率下降。绝热指数k增大，循环热效率上升。2.内燃机三种理论循环: 1混合加热循环；2定容加热循环奥托OTTO循环；3定压加热循环第二节、内燃机实际循环实际循环与理论循环区别1) 工质影响工质成分变化：理论循环：工质是理想双原子气体，并假定其物理化学性质在整个循环过程中是不变实际循环：燃烧前：工质是由新鲜空气、燃料蒸气和上一循环剩余废气等组成混合气体；燃烧过程中及燃烧后：工质成分及数量不断发生着变化，三原子气体占多数，其比热容比两原子气体大，且随着温度上升而增大，在燃烧产物中还存在着一些成分高温分解以及在膨胀过
6、程中复合放热现象。 工质比热变化：比容增大，意味着同样加热量在实际循环中所引起压力和温度升高比理论循环低，循环所作功减少了，循环热效率低。工质高温分解： 工质摩尔数变化： 2) 换气损失理论循环：闭式循环，没有工质更换，也没有任何形式流动阻力损失。实际循环：吸入新鲜空气与燃料，然后在适宜时候排出燃烧废气，这是循环过程得以周而复始进展所必不可少。有流动损失。3) 传热损失：理论循环：假设与工质相接触气缸壁面是绝热，两者间不存在热量交换，因而没有传热损失。实际循环：缸套内壁面、活塞顶面以及气缸盖底面等(统称壁面)与缸内工质直接相接触外表，始终与工质发生着热量交换。4) 燃烧损失理论循环：外界热源向
7、工质在一定条件下加热过程；燃烧(加热)速度在等容加热条件下，热源向工质加热速度极快，在容积不变条件下瞬时完成；在等压加热条件下，加热速度是与活塞运动速度相配合，以保持缸内压力不变。实际循环：实际燃烧过程需要经历着火准备、火焰传播与扩散、后燃等环节，燃烧速度受到多种因素制约，与理论循环有很大差异。第三节、内燃机燃料及燃料热化学柴油与汽油性质不同是造成柴油机与汽油机各种特征不同根本原因之一。：自燃性和低温流动性我国柴油是以凝点来标号。能够使柴油自行着火最低温度称为自燃温度。柴油自燃性用十六烷值 衡量。用两种自燃性能截然不同标准燃料作比拟：一种是正十六烷C16H34，自燃性很好，其十六烷值定义为10
8、0；一种是-甲基萘，自燃性很差，其十六烷值定义为0。十六烷值高柴油，其自燃温度低，滞燃期短，有利于发动机冷起动，适合于高速柴油机使用。过高十六烷值柴油在燃烧过程中容易裂解，造成排气过程中碳烟 。：挥发性和抗爆性燃料对于发动机发生爆燃抵抗能力称为燃料抗爆性。汽油抗爆性以辛烷值来表示。我国生产汽油是按研究法辛烷值RON分级。一般有90#、93#、97#几种规格。汽油不同馏出温度对发动机性能影响。3.燃料燃烧热化学会计算燃料燃烧化学计量空燃比柴油、汽油：0 =1/0.23*(8/3gc+8gH - gO) kg/(1kg燃料)4.废气再循环EGR剩余废气系数： 废气再循环： 第四节、内燃机热平衡第四
9、章 内燃机换气过程第一节四冲程内燃机换气过程配气相位1、排气过程1自由排气阶段：从排气门提前开启到气缸压力接近排气管内压力时期排气门为什么要提前开启？1)由于受配气机构构造限制，气门在开启过程中只能逐渐加大其流通截面。早开启为了增大流通截面积。2)如果排气门刚好在膨胀行程下止点时开启，那么排气门流通截面增加过缓，气缸压力下降缓慢，活塞在向上止点回行时将造成较大反压力，增加排气行程所消耗功。2强制排气阶段：活塞强行将废气推出阶段。排气门为什么要迟关？1随着活塞上行，排气门流通截面开场逐渐减小，气体流经气门节流作用加强，因而在上止点附近，气缸压力再次升高，其直接后果是，排气所消耗功与缸内剩余废气量
10、都增加了，这对于换气与燃烧过程都不利。2排气迟闭期间，可以利用缸内气体流动惯性从气缸内抽吸局部废气，多排气。排气提前角：一般范围30-80度曲轴转角原因：排气门开启需要时间、利用缸内压力排气、减小活塞上行时排气阻力排气迟闭及排气迟闭角：利用排气流动惯性实现过后排气、防止在上止点附近增加排气阻力、迟闭角过大会导致排气倒流2、进气过程：从进气门提前开启到进气门迟后关闭全过程进气提前开启：为了使得在进气过程开场时，进气门有一定流通截面，以减少进气过程阻力，增加进入气缸新鲜充量，进气门一般也在上止点前提前开启，称为进气提前，进气提前角为1040 (CA)。推迟关闭：为利用在吸气过程中形成进气管内气流流
11、动惯性，实现气缸过后充气，进气门不在下止点关闭，而在下止点过后一定角度时延迟关闭，即进气迟闭。这样有可能使得进气过程终了时，缸内压力等于或略高于进气管压力。进气迟闭角一般为2060(CA)但过大进气迟闭角，使发动机冷起动困难。当转速降低时起动时，气流惯性小，进气缺乏。低速时，发生缸内气流倒流进入进气管现象，会影响有效压缩比，从而使压缩终了温度、压力降低，影响起动。3、气门叠开和燃烧室扫气过程1气门叠开现象：进、排气门同时开启，进排气门和燃烧室三者联通2） 气门叠开作用：扫气：有利于扫除缸内剩余废气，增加气缸充量，到达扫气目；冷却：可以降低燃烧室内气缸盖、排气门、活塞顶、缸套温度。3气门叠开角大
12、小：气门叠开角一般都是比拟小。：气门叠开角可稍大些，在2050(CA)范围内。c.增压柴油机：采用比非增压大气门叠开角，一般为80140(CA)。汽油机：新鲜充量是油气混合气，叠开角过大会排出混合气，废气倒流造成回火。 柴油机：叠开角可较大，增强扫气和冷却效果 第二节 、四冲程内燃机换气损失换气损失：理论循环换气功与实际循环换气功之差x+y+w 泵气损失：与理论循环相比，发动机活塞在泵气过程中所造成功损失x+y-u泵气功：缸内气体对活塞在强制排气过程和吸气行程中所做功 1. 非增压内燃机换气损失和增压内燃机换气损失2.排气损失影响参数排气提前角排气提前角增大：w面积增加，x面积减小；排气提前角
13、减少：x面积增加最有利排气提前角应使面积W+X之和最小发动机转速影响转速增高时，发动机膨胀损失增加幅度远远小于推出损失增加幅度，而两者之和在总体上呈现增加趋势。降低排气损失主要方法:合理确定排气提前角，以有效地减少排气过程中损失。3. 进气损失 合理调整配气定时，加大进气门流通截面、正确设计进气管及进气道流动路径以及降低活塞平均速度等，都会使进气损失减少。4.泵气损失与泵气功 一般而言，所有减少换气损失措施以及以后将要讨论到提高充量系数途径，对降低泵气损失都是有利。另由于二冲程内燃机没有单独进、排气活塞行程，故泵气功为零。 第三节、提高内燃机充量系数措施fc：内燃机每循环实际进入气缸新鲜充量m1与以进气管内状态充满气缸工作容积理论充量msh之比 2、提高充量系数措施1)降低进气门处流动损失加大进气门直径，受到缸径限制，进气门直径大于排气门直径 增加进气门数目：采用多气门优缺点2)采用可变配气系统技术V
