第1章内燃机的工作指标

1、第一章第一章 内燃机的工作指标内燃机的工作指标 第一节第一节 内燃机理论循环内燃机理论循环第二节第二节 内燃机的实际循环内燃机的实际循环第三节第三节 内燃机指示指标内燃机指示指标第四节第四节 内燃机有效指标内燃机有效指标第五节第五节 内燃机其它性能指标内燃机其它性能指标第六节第六节 机械损失与机械效率机械损失与机械效率第七节第七节 提高内燃机动力性与经济性的途径提高内燃机动力性与经济性的途径 第八节第八节 内燃机热平衡内燃机热平衡 第一节第一节 内燃机的理论循环内燃机的理论循环一、研究理论循环的目的一、研究理论循环的目的 1.用简单公式阐明热力学参数间关系，明确提高循环用简单公式阐明热力学参数

2、间关系，明确提高循环效率和平均压力的途径；效率和平均压力的途径；2.确定循环效率的极限，判断实际内燃机经济性改进确定循环效率的极限，判断实际内燃机经济性改进潜力和工作过程进行的完善程度；潜力和工作过程进行的完善程度；3.有利于比较各种热力循环的经济性。有利于比较各种热力循环的经济性。第一节第一节 内燃机的理论循环内燃机的理论循环二、理论循环假设二、理论循环假设1.工质是理想气体，其物理常数与标准状态下的空气工质是理想气体，其物理常数与标准状态下的空气物理常数相同；物理常数相同；2.工质在闭口系统中作封闭循环；工质在闭口系统中作封闭循环；3.工质的压缩及膨胀是绝热等熵过程；工质的压缩及膨胀是绝热

3、等熵过程；4.燃烧是外界无数个高温热源定容或定压向工质加热，燃烧是外界无数个高温热源定容或定压向工质加热，工质放热为定容放热。工质放热为定容放热。第一节第一节 内燃机的理论循环内燃机的理论循环三、理论循环三、理论循环1.定容（定容（Otto）循环：汽油机按等容循环工作，燃烧）循环：汽油机按等容循环工作，燃烧速度高，简化为速度高，简化为Otto循环。循环。2.等压（等压（Diesel）循环：低速柴油机，高增压柴油机，）循环：低速柴油机，高增压柴油机，受缸内最高压力限制，燃料大部分在上止点后燃烧，受缸内最高压力限制，燃料大部分在上止点后燃烧，简化为简化为Diesel循环。循环。3.混合循环：高速柴

4、油机，燃料部分在上止点附近燃混合循环：高速柴油机，燃料部分在上止点附近燃烧，部分在上止点后燃烧，简化为混合循环。烧，部分在上止点后燃烧，简化为混合循环。第一节第一节 内燃机的理论循环内燃机的理论循环第一节第一节 内燃机的理论循环内燃机的理论循环第一节第一节 内燃机的理论循环内燃机的理论循环第一节第一节 内燃机的理论循环内燃机的理论循环第一节第一节 内燃机的理论循环内燃机的理论循环五、理论循环分析五、理论循环分析1.压缩比压缩比压缩比增加，三个循环的热效率增加。压缩比增加，压缩比增加，三个循环的热效率增加。压缩比增加，温差及膨胀比增加，热效率增加；温差及膨胀比增加，热效率增加；由由TS图知，初始

5、点一定，加热量一定，压缩比增图知，初始点一定，加热量一定，压缩比增加，放热量减少，由热效率公式知，热效率增加。加，放热量减少，由热效率公式知，热效率增加。柴油机压缩比增加，主要考虑冷起动，但热效率增柴油机压缩比增加，主要考虑冷起动，但热效率增加已经很少；但汽油机压缩比增加，热效率增加很加已经很少；但汽油机压缩比增加，热效率增加很大。但压缩比大于大。但压缩比大于12后，热效率上升已经很慢。后，热效率上升已经很慢。第一节第一节 内燃机的理论循环内燃机的理论循环五、理论循环分析五、理论循环分析2.等熵指数等熵指数空气的等熵指数为空气的等熵指数为1.4，燃料与空气混合气的等熵指，燃料与空气混合气的等熵

6、指数小于数小于1.4，混合气稀，等熵指数增大，热效率增加。，混合气稀，等熵指数增大，热效率增加。第一节第一节 内燃机的理论循环内燃机的理论循环第一节第一节 内燃机的理论循环内燃机的理论循环五、理论循环分析五、理论循环分析4.预胀比预胀比定压循环：定压循环：等熵指数、压缩比定，预胀比增加，热效率下降，后等熵指数、压缩比定，预胀比增加，热效率下降，后加入热量膨胀不充分，排给冷源损失加入热量膨胀不充分，排给冷源损失 。混合循环：混合循环：初始点一定，压缩比与加热量一定，预胀比增加，循初始点一定，压缩比与加热量一定，预胀比增加，循环热效率下降。环热效率下降。第一节第一节 内燃机的理论循环内燃机的理论循

7、环六、比较六、比较1.加热量、初始点一定，压缩比相同，比较三种循环加热量、初始点一定，压缩比相同，比较三种循环热效率的大小。热效率的大小。放热量等容加热循环最小，混合循环居中，等压循放热量等容加热循环最小，混合循环居中，等压循环最大；环最大；等容热循环热效率最大，混合循环居中，等压循环等容热循环热效率最大，混合循环居中，等压循环最小。最小。2.加热量一定，初始点一定，最高压力一定，比较三加热量一定，初始点一定，最高压力一定，比较三种循环的热效率的大小。种循环的热效率的大小。放热量等容加热循环最大，混合循环居中，等压循放热量等容加热循环最大，混合循环居中，等压循环最小；环最小；等容加热循环热效率

8、最小，混合循环居中，等压循等容加热循环热效率最小，混合循环居中，等压循环最大。环最大。第二节第二节 内燃机的实际循环内燃机的实际循环一、进气过程：一、进气过程：ra1、作用：吸入新气，为加入、作用：吸入新气，为加入Q1作准备。作准备。2、特点：、特点： PaP0 克服进系统阻力克服进系统阻力 TaT0 缸内残余废气加热缸内残余废气加热 进气受热进气受热 高温机件加热高温机件加热 汽油机进气予热汽油机进气予热 燃油蒸发吸热燃油蒸发吸热3、参数：、参数： Pa Ta 汽油机：汽油机：(0.80.9) P0 340380K 柴油机：柴油机：(0.850.95) P0 300340K 汽油机阻力增加，

9、汽油机阻力增加， Pa 下降；汽油机进排气管同侧布置，进气预热下降；汽油机进排气管同侧布置，进气预热增加，增加， Ta 增加增加第二节第二节 内燃机的实际循环内燃机的实际循环二、压缩过程二、压缩过程：ac 1、作用：、作用：扩大温差扩大温差 增加膨胀比增加膨胀比 为燃烧创造有利条件为燃烧创造有利条件: 柴油机压燃，柴油机压燃， Tc 着火温度着火温度 汽油机温度及密度增加汽油机温度及密度增加火焰传播速度火焰传播速度 增加增加压力升高比增加压力升高比增加循环热效率增加循环热效率增加2、压缩比：、压缩比： 汽油机：汽油机：710，压缩比增加，压缩比增加循环热效率增加，受爆震限制循环热效率增加，受爆

10、震限制 柴油机：柴油机：1422，保证着火，保证着火3、特点：多变过程特点：多变过程PVn1=const 为计算方便，为计算方便，n1取平均，取平均， n1的确定，保证在压缩始点和终点的状态的确定，保证在压缩始点和终点的状态与实际相符即可。使工质温度增加的因素都使与实际相符即可。使工质温度增加的因素都使n1增加增加。n1范围：范围： 柴油机：柴油机：1.381.40 柴油机压缩的是空气，两原子气体柴油机压缩的是空气，两原子气体 汽油机：汽油机：1.321.38 汽油机压缩的是混合气，多原子气体汽油机压缩的是混合气，多原子气体第二节第二节 内燃机的实际循环内燃机的实际循环4、压缩终了参数、压缩终

11、了参数Pc=Pan1Tc=Ta n1-1Pc与与Tc范围：范围： 柴油机柴油机 汽油机汽油机Pc （MPa ） 35 0.82Tc （K） 7501000 600750 柴油机柴油机大大第二节第二节 内燃机的实际循环内燃机的实际循环三、燃烧过程：三、燃烧过程：cz1、作用：燃料化学能、作用：燃料化学能工质热能工质热能使压力温度增加，即加入使压力温度增加，即加入Q12、要求：燃烧完全、及时（越靠近上止点，热效率越高）、要求：燃烧完全、及时（越靠近上止点，热效率越高）汽油机：均匀混合气，传播式燃烧，接近等容汽油机：均匀混合气，传播式燃烧，接近等容柴油机：开始燃烧较快，接近等容，后面边喷油、边混合、

12、边燃烧，柴油机：开始燃烧较快，接近等容，后面边喷油、边混合、边燃烧，接近等压，定容接近等压，定容+定压定压3、参数：、参数： Pz（MPa） Tz（K） 汽油机汽油机 36.5 22002800柴油机柴油机 4.59 18002200 柴油机柴油机大大 柴油机柴油机a大大第二节第二节 内燃机的实际循环内燃机的实际循环四、四、膨胀过程膨胀过程：zb1.作用：热向功转换，膨胀比越大，热效率越高作用：热向功转换，膨胀比越大，热效率越高2.特点：多变过程，特点：多变过程，PVn2=const，比压缩过程复杂，除热交换外，还有，比压缩过程复杂，除热交换外，还有补燃，工质高温分解等。补燃，工质高温分解等。

13、一般用平均多变指数一般用平均多变指数n2来代替，只要来代替，只要n2使始点与终点的状态与实际使始点与终点的状态与实际相同即可。相同即可。范围：范围： 汽油机汽油机 柴油机柴油机 1.231.28 1.151.28 柴油机补燃多柴油机补燃多3.参数参数汽油机：汽油机：Pb=Pz/n2 Tb=Tz /n2-1柴油机：柴油机：Pb=Pz/n2 Tb=Tz / n2-1参数：参数： Pb（MPa） Tb（K）柴油机：柴油机： 0.20.5 10001200K汽油机：汽油机： 0.30.6 12001500K 柴油机柴油机大大第二节第二节 内燃机的实际循环内燃机的实际循环五、排气过程：五、排气过程：br

14、1、作用：清除废气，放出、作用：清除废气，放出Q2为下一循环作准备为下一循环作准备2、特点：、特点：PrP0，克服排气系统阻力，克服排气系统阻力Pr ： Pr大，说明留在缸内残气多大，说明留在缸内残气多Tr ：一般为检查内燃机工作状态的参数，：一般为检查内燃机工作状态的参数， Tr下降，工作过程好。下降，工作过程好。3、参数、参数 柴油机柴油机 汽油机汽油机Pr （1.051.2） P0 Tr 700900K 9001100K第二节第二节 内燃机的实际循环内燃机的实际循环六、实际循环与理论循环的差别六、实际循环与理论循环的差别1、工质的质和量不是常数、工质的质和量不是常数 比热容的影响。比热容

15、的影响。2、传热损失、传热损失3、更换工质损失。、更换工质损失。 换气损失。换气损失。4、燃烧损失、燃烧损失 燃烧速度的影响燃烧速度的影响 后燃及不完全燃烧损失后燃及不完全燃烧损失第三节第三节 内燃机指示指标内燃机指示指标性能指标：性能指标：动力性指标：功率、转矩、转速动力性指标：功率、转矩、转速经济性指标：燃料与润滑油消耗率经济性指标：燃料与润滑油消耗率运转性能指标：冷起动性能、噪声和排气品质运转性能指标：冷起动性能、噪声和排气品质耐久可靠性指标：大修、更换零件之间的最长运行耐久可靠性指标：大修、更换零件之间的最长运行时间、无故障长期运行能力时间、无故障长期运行能力一、示功图一、示功图PV图

16、及图图及图 P 图两种图两种可以互相转换。可以互相转换。第三节第三节 内燃机指示指标内燃机指示指标第三节第三节 内燃机指示指标内燃机指示指标二、指示指标二、指示指标指示指标：用来评定实际循环的好坏，以工质在气缸内对指示指标：用来评定实际循环的好坏，以工质在气缸内对活塞作功为基础。活塞作功为基础。1.指示功和平均指示压力指示功和平均指示压力2.指示功率指示功率3.指示效率、指示燃油消耗率指示效率、指示燃油消耗率第三节第三节 内燃机指示指标内燃机指示指标二、指示指标二、指示指标1.指示功和平均指示压力指示功和平均指示压力（1）指示功指示功Wi：一个实际循环工质对活塞所作的有用功。：一个实际循环工质

17、对活塞所作的有用功。四冲程非增压内燃机：四冲程非增压内燃机：F1-F2 四冲程增压内燃机：四冲程增压内燃机： F1+F2二冲程内燃机：二冲程内燃机：FiF2一般称泵气损失或泵气功，由于实验上测试方便，把一般称泵气损失或泵气功，由于实验上测试方便，把F2包括在发动机的机械损失中，而把包括在发动机的机械损失中，而把F1表示的功称为表示的功称为Wi。第三节第三节 内燃机指示指标内燃机指示指标第三节第三节 内燃机指示指标内燃机指示指标Pmi(MPa):柴油机：柴油机：四冲程非增压柴油机：四冲程非增压柴油机： 0.60.95四冲程增压柴油机：四冲程增压柴油机： 0.852.6二冲程柴油机：二冲程柴油机：

18、 0.351.3汽油机：汽油机：四冲程摩托车用汽油机：四冲程摩托车用汽油机：0.81.3四冲程小客车用汽油机：四冲程小客车用汽油机：0.81.43四冲程载货车用汽油机：四冲程载货车用汽油机：0.70.85二冲程小型风冷汽油机：二冲程小型风冷汽油机：0.40.7第三节第三节 内燃机指示指标内燃机指示指标第三节第三节 内燃机指示指标内燃机指示指标第三节第三节 内燃机指示指标内燃机指示指标 第三节第三节 内燃机指示指标内燃机指示指标范围：范围： 指示热效率指示热效率 big/kWh四冲程柴油机：四冲程柴油机： 0.410.5 210175二冲程柴油机：二冲程柴油机： 0.400.48 218177四

19、冲程汽油机：四冲程汽油机： 0.250.40 344218二冲程汽油机：二冲程汽油机： 0.190.27 435305第四节第四节 内燃机有效指标内燃机有效指标以曲轴上输出的功率为基础，代表了发动机整机的性能。以曲轴上输出的功率为基础，代表了发动机整机的性能。一、内燃机动力性指标一、内燃机动力性指标有效功率有效功率有效转矩有效转矩平均有效压力平均有效压力升功率升功率转速与活塞平均速度转速与活塞平均速度二、二、 经济性指标经济性指标有效热效率有效热效率有效燃油消耗率有效燃油消耗率第四节第四节 内燃机有效指标内燃机有效指标第四节第四节 内燃机有效指标内燃机有效指标第四节第四节 内燃机有效指标内燃机

20、有效指标第四节第四节 内燃机有效指标内燃机有效指标Pme范围：范围： MPa农用柴油机农用柴油机 0.50.7 汽车用柴油机汽车用柴油机 0.71 强化高速柴油机强化高速柴油机 12.9 固定船用中速柴油机固定船用中速柴油机 0.62.5 四冲程摩托车用汽油机四冲程摩托车用汽油机 0.781.2 四冲程小客车用汽油机四冲程小客车用汽油机 0.651.25 四冲程载货汽车用汽油机四冲程载货汽车用汽油机 0.60.7 二冲程小型风冷汽油机二冲程小型风冷汽油机 0.40.65 第四节第四节 内燃机有效指标内燃机有效指标第四节第四节 内燃机有效指标内燃机有效指标PL范围：范围： kW/L农用柴油机农用

21、柴油机 815 汽车用柴油机汽车用柴油机 2045 强化高速柴油机强化高速柴油机 2045 固定船用中速柴油机固定船用中速柴油机 48 四冲程摩托车用汽油机四冲程摩托车用汽油机 5070 四冲程小客车用汽油机四冲程小客车用汽油机 4064 四冲程载货汽车用汽油机四冲程载货汽车用汽油机 2550 二冲程小型风冷汽油机二冲程小型风冷汽油机 2075 第四节第四节 内燃机有效指标内燃机有效指标5、转速与活塞平均速度、转速与活塞平均速度n增加，单位时间内做功次数增加，功率增加，但是：增加，单位时间内做功次数增加，功率增加，但是：n增加，活塞平均速度增加，活塞平均速度Cm也增加，从而：惯性增加，热负也增

22、加，从而：惯性增加，热负荷增加，摩擦增加；寿命下降。荷增加，摩擦增加；寿命下降。Cm是表征内燃机强化程度的参数，汽油机是表征内燃机强化程度的参数，汽油机Cm小于小于18.5m/s，柴油机，柴油机Cm小于小于13m/s，为提高发动机，为提高发动机n，又不，又不使使Cm过大，采用小过大，采用小S，一般用，一般用S/D表示。表示。S/D下降，可以下降，可以提高提高n，但燃烧室面容比增加，不利燃烧，但燃烧室面容比增加，不利燃烧，HC排放增加，排放增加，传热增加。传热增加。第四节第四节 内燃机有效指标内燃机有效指标第四节第四节 内燃机有效指标内燃机有效指标第四节第四节 内燃机有效指标内燃机有效指标范围：

23、范围： beg/kWh 有效热效率有效热效率 低速柴油机低速柴油机 190225 0.380.46中速柴油机中速柴油机 200240 0.360.43高速柴油机高速柴油机 215285 0.300.40四冲程汽油机四冲程汽油机 280340 0.250.30二冲程汽油机二冲程汽油机 400550 0.130.20第五节第五节 内燃机其它性能评定内燃机其它性能评定第六节第六节 内燃机的机械损失内燃机的机械损失一、机械损失的组成与机械效率一、机械损失的组成与机械效率 1、机械损失的组成机械损失的组成（1）摩擦损失摩擦损失活塞与活塞环的摩擦损失活塞与活塞环的摩擦损失连杆、曲轴轴承摩擦连杆、曲轴轴承摩

24、擦配气机构的摩擦损失配气机构的摩擦损失流体摩擦损失流体摩擦损失（2）驱动附件损失驱动附件损失（3）泵气损失泵气损失第六节第六节 内燃机的机械损失内燃机的机械损失范围：范围：摩擦损失摩擦损失6275%活塞和活塞环的摩擦损失活塞和活塞环的摩擦损失 4565%连杆、曲轴轴承摩擦连杆、曲轴轴承摩擦 1520%配气机构的摩擦损失配气机构的摩擦损失 23%驱动附件损失驱动附件损失 1020%泵气损失泵气损失 1020%第六节第六节 内燃机的机械损失内燃机的机械损失第六节第六节 内燃机的机械损失内燃机的机械损失机械效率的范围：机械效率的范围：非增压柴油机：非增压柴油机：0.780.85增压柴油机：增压柴油机

25、： 0.80.92汽油机：汽油机： 0.80.9第六节第六节 内燃机的机械损失内燃机的机械损失二、机械损失的测定二、机械损失的测定内燃机机械损失的影响因素极为复杂，无法用分内燃机机械损失的影响因素极为复杂，无法用分析法求出确切值，只能用试验测定。析法求出确切值，只能用试验测定。测量方法：示功图法、倒拖法、灭缸法（单缸熄测量方法：示功图法、倒拖法、灭缸法（单缸熄火法）、油耗线法（负荷特性法）火法）、油耗线法（负荷特性法） 第六节第六节 内燃机的机械损失内燃机的机械损失1、示功图法：、示功图法：测量方法：测量方法：（1）用各种示功器测出气缸的示功图，算出）用各种示功器测出气缸的示功图，算出Pmi及

26、及pi;（2）用测功器测出）用测功器测出Pme或或Pe。则：则：Pm=Pi-Pe或或Pmm=Pmi-Pme影响测量精度因素：影响测量精度因素：（1）活塞上止点位置确定精度）活塞上止点位置确定精度（2）多缸机各缸的不均匀性）多缸机各缸的不均匀性第六节第六节 内燃机的机械损失内燃机的机械损失2、倒拖法、倒拖法测量方法：内燃机与电力测功机相连，在稳定工况水温、油温测量方法：内燃机与电力测功机相连，在稳定工况水温、油温正常时，切断点火或供油，测功器作电动机运行，以给正常时，切断点火或供油，测功器作电动机运行，以给定转速反拖发动机，尽量维持水温、油温不变，测出的定转速反拖发动机，尽量维持水温、油温不变，

27、测出的功率即为发动机在该工况下的机械损失功率功率即为发动机在该工况下的机械损失功率。与实际差别：与实际差别：（1）没有燃烧、压力低、摩擦损失小）没有燃烧、压力低、摩擦损失小（2）压缩线与膨线不重合（不可逆），负功增加）压缩线与膨线不重合（不可逆），负功增加（3）泵损失增加（强制排气增加）泵损失增加（强制排气增加）综合结果：测出的机械损失偏大。综合结果：测出的机械损失偏大。应用：应用：对柴油机，压缩比大，误差大，达对柴油机，压缩比大，误差大，达1520%左右左右对汽油机，相对小，大体相当，误差在对汽油机，相对小，大体相当，误差在5%左右。左右。有电力测功机的情况下，在测汽油机机械损失中得到广泛应

28、用。有电力测功机的情况下，在测汽油机机械损失中得到广泛应用。第六节第六节 内燃机的机械损失内燃机的机械损失第六节第六节 内燃机的机械损失内燃机的机械损失测量方法：测量方法：首先将内燃机调到给定工况稳定工作，测其有效功率，首先将内燃机调到给定工况稳定工作，测其有效功率，然后停止一个缸，供油（或点火），例如然后停止一个缸，供油（或点火），例如1缸，并调测缸，并调测功器，使转速成恢复到原速度，再测内燃机的有效功率，功器，使转速成恢复到原速度，再测内燃机的有效功率，那么第一缸的指示功率为：那么第一缸的指示功率为： Pi(1)=Pe-Pe(1) 同样依次使各缸熄火，得：同样依次使各缸熄火，得： Pi(2

29、)=Pe-Pe(2) .+ Pi(i)=Pe-Pe(i)_ Pi=iPe-Pe(1)+Pe(2)+Pe(i) Pm=Pi-Pe=(i-1)Pe-Pe(1) +Pe(2)+Pe(i)只有一个缸不工作，比较接近实际情况，适用多缸机。只有一个缸不工作，比较接近实际情况，适用多缸机。 当测功器精度高时，较为可靠，误差在当测功器精度高时，较为可靠，误差在5%以下。以下。对汽油机和涡轮增压机，停止一缸工作会破坏进气均匀对汽油机和涡轮增压机，停止一缸工作会破坏进气均匀性及涡轮机工作状态，故不太适用性及涡轮机工作状态，故不太适用。第六节第六节 内燃机的机械损失内燃机的机械损失第六节第六节 内燃机的机械损失内燃

30、机的机械损失第六节第六节 内燃机的机械损失内燃机的机械损失三、影响机械损失的因素三、影响机械损失的因素1、气缸直径与行程、气缸直径与行程（1）工作容积增加，）工作容积增加，D或或S增加：增加：机械损失增加机械损失增加面容比下降，相对摩擦面积下降，机械损失相对下降，面容比下降，相对摩擦面积下降，机械损失相对下降，机械效率增加机械效率增加（2）工作容积定，）工作容积定，S/D下降，下降，Cm和面容比下降，机械效率增和面容比下降，机械效率增加。加。第六节第六节 内燃机的机械损失内燃机的机械损失2、摩擦损失：摩擦损失下降，机械效率增加。、摩擦损失：摩擦损失下降，机械效率增加。3、转速转速n（Cm）n（

31、Cm）增加时：）增加时：摩擦损失增加。相对运动速度增加；惯性力增加，导致摩擦损失增加。相对运动速度增加；惯性力增加，导致侧压力和轴承负荷增加。侧压力和轴承负荷增加。驱动附件损失增加驱动附件损失增加泵气损失增加泵气损失增加n相同时，柴油机摩擦损失大于汽油机。相同时，柴油机摩擦损失大于汽油机。第六节第六节 内燃机的机械损失内燃机的机械损失4、负荷负荷（1）柴油机）柴油机当当n不变时，机械损失变化很小：泵气损失基本不变，不变时，机械损失变化很小：泵气损失基本不变，驱动附件损失基本不变，混合加热循环，负荷变化只改驱动附件损失基本不变，混合加热循环，负荷变化只改变等压加热量，最高燃烧压力基本不变。变等压

32、加热量，最高燃烧压力基本不变。负荷增加，负荷增加，Pi增加，增加，Pm基本不变基本不变由机械效率公式，由机械效率公式，Pi 增加，机械效率增加增加，机械效率增加 空转时，空转时，Pi=Pm，Pe=0，机械效率为，机械效率为0第六节第六节 内燃机的机械损失内燃机的机械损失4、负荷、负荷（2）汽油机）汽油机量调节，负荷增加：油门开度增加，泵气损失下降；最量调节，负荷增加：油门开度增加，泵气损失下降；最高燃烧压力增加，摩擦损失增加。从而高燃烧压力增加，摩擦损失增加。从而Pm基本不变。基本不变。负荷增加，负荷增加，Pi增加，增加，Pm基本不变基本不变由机械效率公式，由机械效率公式，Pi 增加，机械效率

33、增加增加，机械效率增加 空转时，空转时，Pi=Pm，Pe=0，机械效率为，机械效率为0第六节第六节 内燃机的机械损失内燃机的机械损失5、润滑油品质与冷却水温度的影响、润滑油品质与冷却水温度的影响粘度大，摩擦损失增加，承载能力增加，保持液体油膜。粘度大，摩擦损失增加，承载能力增加，保持液体油膜。粘度小，摩擦损失下降，承载能力下降，油膜易破，干摩粘度小，摩擦损失下降，承载能力下降，油膜易破，干摩擦，损失增加。擦，损失增加。粘度主要受油的品种和温度影响，一般粘度主要受油的品种和温度影响，一般T增加，粘度下降。增加，粘度下降。选用原则：在保证可靠润滑的条件下，尽量选用粘度小的选用原则：在保证可靠润滑的

34、条件下，尽量选用粘度小的机油。强化程度高，选粘度大的油；转速高，选用粘度小机油。强化程度高，选粘度大的油；转速高，选用粘度小的油；旧机器，间隙大，选粘度大的油。的油；旧机器，间隙大，选粘度大的油。冷却水温主要影响机油温度，保持在冷却水温主要影响机油温度，保持在8590C范围内范围内。第六节第六节 内燃机的机械损失内燃机的机械损失6、缸内最高爆发压力、缸内最高爆发压力最高压力增加，机械损失增加：最高压力增加，机械损失增加：活塞环背压增加、活塞裙部侧压增加、轴承负荷增加，摩擦损活塞环背压增加、活塞裙部侧压增加、轴承负荷增加，摩擦损失增加失增加保证另件刚度、强度：保证另件刚度、强度：重量增加，惯性增

35、加，摩擦损失增加；重量增加，惯性增加，摩擦损失增加；尺寸增加，尺寸增加， 轴承承压面增加和轴承园周速度增加，摩擦损失增加。轴承承压面增加和轴承园周速度增加，摩擦损失增加。 一般压缩比增加，最高压力增加，机械损失增加，机械效率下一般压缩比增加，最高压力增加，机械损失增加，机械效率下降。柴油机机械效率小于汽油机，压缩比不能过高，否则的指降。柴油机机械效率小于汽油机，压缩比不能过高，否则的指示热效率的上升，抵销不了机械效率的下降。示热效率的上升，抵销不了机械效率的下降。第七节第七节 内燃机热平衡内燃机热平衡燃料燃烧放出热量只有燃料燃烧放出热量只有2045%转化为有效功，有效热效率在转化为有效功，有效

36、热效率在0.2至至0.45之间。之间。内燃机热平衡是热量表现为有效功及各项损失的分配情况。内燃机热平衡是热量表现为有效功及各项损失的分配情况。1.所耗燃油的热量所耗燃油的热量QT（kJ/h） QT=BHu 式中：式中： B每小时消耗的燃料量每小时消耗的燃料量 （kg/h） Hu低热值（低热值（kJ/kg）2.转化为有效功的热量转化为有效功的热量QE（kJ/h） 1kWh=3.6103kJ QE =3.6103Pe3.传给冷却介质的热量传给冷却介质的热量 QS（kJ/h） QS =GScS（t2-t1） 式中：式中： GS通过发动机冷却介质每小时的流量（通过发动机冷却介质每小时的流量（kg/h）

37、 cS冷却介质的比热冷却介质的比热kJ/（kg） t1 、 t2冷却介质入口和出口温度（冷却介质入口和出口温度（）第七节第七节 内燃机热平衡内燃机热平衡4.废气带走的热量废气带走的热量QR（kJ/h） QR=（B+Gk）（）（Cprt2-Cpkt1） 式中：式中： B、Gk每小时消耗的燃料与空气量每小时消耗的燃料与空气量 （kg/h） Cpr 、Cpk 废气和空气的定压比热废气和空气的定压比热 kJ/（kg） t2靠近排气门处的废气温度（靠近排气门处的废气温度（） t1进气管入口处工质的温度（进气管入口处工质的温度（）5.燃料不完全燃烧热量损失燃料不完全燃烧热量损失 QB（kJ/h） QB=Q

38、T（1-r ） 式中：式中： r燃烧效率燃烧效率 6.其它热量损失其它热量损失QL（kJ/h） QL=QT-（ QE + QS + QR +QB）第七节第七节 内燃机热平衡内燃机热平衡第七节第七节 内燃机热平衡内燃机热平衡热平衡中各项数值范围：热平衡中各项数值范围： 汽油机汽油机 柴油机柴油机 增压柴油机增压柴油机qe 2530 3040 3545 qs 1227 1535 1025 qr 3050 2545 2540 qb 05 05 05 ql 310 25 25 第八节第八节 提高内燃机动力性和经济性的主要途径提高内燃机动力性和经济性的主要途径第八节第八节 提高内燃机动力性和经济性的主要

39、途径提高内燃机动力性和经济性的主要途径第八节第八节 提高内燃机动力性和经济性的主要途径提高内燃机动力性和经济性的主要途径第八节第八节 提高内燃机动力性和经济性的主要途径提高内燃机动力性和经济性的主要途径三、提高动力性经济性的途径三、提高动力性经济性的途径1.采用增压：保持过量空气系数不变，而增加进气密度，可使采用增压：保持过量空气系数不变，而增加进气密度，可使PL增加。增压是增加动力性、改善经济性、节约材料的重要途径。增加。增压是增加动力性、改善经济性、节约材料的重要途径。2.合理组织燃烧，提高指示热效率，指示热效率增加，合理组织燃烧，提高指示热效率，指示热效率增加， PL增加、增加、be下降

40、。下降。3.改善换气过程，提高充量系数，改善换气过程，提高充量系数， PL增加。增加。4.提高提高n。但增加受充气效率降低、燃烧恶化、机械效率降低、零。但增加受充气效率降低、燃烧恶化、机械效率降低、零部件使用寿命和可靠性降低、发动机振动及噪声增加等限制。部件使用寿命和可靠性降低、发动机振动及噪声增加等限制。5.提高内燃机的机械效率。减少摩擦、泵气损失和附件驱动损失。提高内燃机的机械效率。减少摩擦、泵气损失和附件驱动损失。6.采用二冲程，提高采用二冲程，提高PL 。理论上，四冲程变二冲程，。理论上，四冲程变二冲程， Pe可增加可增加一倍。但由于组织工作过程和设计问题，只能提高一倍。但由于组织工作

41、过程和设计问题，只能提高5070%。概念概念循环热效率 循环平均压力Pt压缩比 指示功平均指示压力 指示功率指示热效率指示燃料消耗率有效功率 有效扭矩平均有效压力 有效热效率有效燃料消耗率 升功率机械效率平均机械损失压力充量系数残余废气系数过量空气系数 燃料的低热值发动机排量 理论空气量 简答题内燃机有哪三种理论循环，汽油机、高速柴油机和高增压柴油机各简化为何种循环？为什么？ 根据加热方式不同，发动机有三种理论循环，即定容加热循环，定压加热循环和混合加热循环。汽油机混合气燃烧迅速近似为定容加热循环。高速柴油机部分燃料在上止点前燃烧，部分燃料在上止点后燃烧，近似混合加热循环。高增压和低速大型柴油机，由于受燃烧最高压力的限制，大部分燃料在上止点后燃烧，燃烧时气缸内压力变化不明显，所以近似为定压加热循环。何谓理论循环热效率 ？写出 其表达式。理论循环热效率是工质所做循环功 与循环加热量 之比，用以评定循环经济性。当初始点、压缩比和加热量相同时，用 TS图比较定三种理论循环热效率的大小。用 TS图说明定容加