第2章 内燃机的工作指标
《内燃机》 知识清单
《内燃机》知识清单一、内燃机的定义与工作原理内燃机是一种通过燃料在气缸内燃烧产生热能，并将热能转化为机械能的动力机械。
其工作原理基于热力学的基本定律。
首先，燃料和空气的混合物被吸入气缸，然后在压缩冲程中被压缩，使得混合物的温度和压力升高。
接下来，火花塞点火（对于汽油机）或者在高温高压下自行燃烧（对于柴油机），产生高温高压的气体。
这些气体膨胀推动活塞做功，通过连杆和曲轴将直线运动转化为旋转运动，最终输出机械能。
二、内燃机的分类1、按燃料类型分汽油机：以汽油为燃料，通常应用于小型汽车、摩托车等。
柴油机：以柴油为燃料，多用于卡车、大型客车、工程机械等。
2、按气缸排列方式分直列式：气缸呈直线排列，结构简单，制造成本低。
V 型：气缸呈 V 形排列，缩短了发动机的长度，常用于中高级轿车。
W 型：可以看作两个 V 型发动机的组合，结构更加紧凑，但制造工艺复杂。
3、按冷却方式分水冷式：通过冷却液在气缸周围的水道中循环来散热。
风冷式：利用空气直接冷却气缸。
三、内燃机的主要部件1、气缸体与气缸盖气缸体是内燃机的基本框架，容纳活塞和气缸。
气缸盖则封闭气缸顶部，上面安装有气门、火花塞或喷油嘴等部件。
2、活塞与连杆活塞在气缸内做往复运动，通过连杆与曲轴相连。
3、曲轴将活塞的往复运动转化为旋转运动，输出动力。
4、气门机构控制进气和排气，包括气门、气门弹簧、凸轮轴等。
5、燃油系统汽油机：包括油箱、油泵、喷油嘴等，将汽油雾化喷入气缸。
柴油机：由油箱、高压油泵、喷油器等组成，以高压喷射柴油。
6、点火系统（汽油机）产生高压电火花，点燃汽油与空气的混合物。
7、润滑系统减少零件之间的摩擦和磨损，保证发动机正常运转。
8、冷却系统防止发动机过热，保持在适宜的工作温度。
四、内燃机的性能指标1、功率表示发动机做功的快慢，单位为千瓦（kW）或马力（hp）。
2、扭矩反映发动机输出的转矩大小，单位为牛·米（N·m）。
3、燃油消耗率衡量发动机的经济性，通常以每千瓦小时消耗的燃料量来表示。
内燃机的工作指标
内燃机的工作指标一、柴油机工作指标1、柴油机效率柴油机效率指柴油机在外加功率下所得到的有效输出功率占有功率的百分比，是考量判断柴油机机械效率状况的主要指标。
通常，在标准条件下，常见柴油机的效率范围可在34%~42% 。
2、柴油机比功率比功率，指柴油机在标准工况（100%满负荷运转）下的输出功率，单位时间内负荷变动情况下，柴油机为了保证输出功率的平稳、连续而所需的增加的内部机械耗能的百分数，一般比功率（在柴油机操作过程中，由于无负荷时的转速变化，比功率也会随之相应变化）。
3、柴油机的排放柴油机的排放指的是柴油机排放出的污染物，主要是二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOX）和悬浮颗粒物（PM10），这些污染物会造成气象环境污染，并影响人们的健康，因此柴油机的排放物一般要求符合国家环保法规，其中对污染物有对应的标准限值要求。
4、柴油机的缸压柴油机缸压是衡量柴油机机械效率和柴油机能量损耗的重要参数，反映了柴油机内燃瞬时过程。
缸压具有节能指示、压缩比汽缸损失校核等功用，也作为故障诊断的参考指标，一般要求缸压超过国家能耗标准的额定值。
5、柴油机热效率柴油机热效率是柴油机运行效果的重要指标，是衡量柴油机效率得到的比值。
一般热效率的范围在0.36～0.5之间，属于正常范围，只要热效率数值在这个范围之内，就可以比较满意。
二、内燃机工作指标1、内燃机机械效率内燃机的机械效率是指把输出的有效功率占总消耗能量的比例，是衡量内燃机运行性能的一个主要参数，目前实际现象中，内燃机的机械效率一般较低，只有20%～35%，而机械效率越低，能量消耗越大，机械效率高则节约能源，提高工作效率。
2、内燃机发动机比功率发动机比功率是指内燃机所需要进行回低转速等实现调节的有效输出功率。
高比功率可以使发动机的性能更加可靠和稳定，也是内燃机整体性能的重要指标，并且比功率越高，内燃机的可靠性也越高。
3、内燃机燃油消耗率燃油消耗率是指对比100公里行驶时所耗用柴油，这里说的柴油是指每公里路程所消耗的单位汽油即可换算为升数。
热工基础与发动机原理第2章
• 5）发动机工作温度 • 发动机的工作温度直接影响润滑油的工作温度，而随润滑油温度的提
高，其黏度减小。发动机的工作温度过高或过低，就会使润滑油的黏 度过小或过大，均会导致机械损失增加，机械效率下降。同时，温度 过高有时使润滑油变质。因此，使用中应尽量保持发动机正常的工作 温度，一般为80℃~95℃。此外，发动机的工作温度也直接影响混合 气的形成及燃烧过程。发动机工作温度过低，燃料不易蒸发，混合气 形成不良，不完全燃烧损失增加，指示功率减小，使机械效率下降。 而温度过高，则会导致燃烧过程不正常，汽油机易发生爆燃，也会使 指示功率减少，机械效率下降。
，每小时耗油量为 GT （kg/h），则指示燃油消耗率为
Pi （kW）
gi
GT Pi
10 3
指示燃油消耗率是评定发动机实际循环经济 性的重要指标之一
9
• 4．指示热效率
• 指示热效率是指发动机实际循环指示功与所消耗热量之比，即
i
Wi Q1
• Q1 为做 Wi 指示功所消耗的热量，按所消耗的燃料量与燃料的热值 来计算，燃料的热值是指单位质量的燃料燃烧后放出的热量，其数值 取决于燃料本身的性质。
19
• 3．影响机械效率的因素
• （1）点火提前角或供油提前角 • 汽油机的点火提前角和柴油机的供油提前角直接影响实际循环指示功
和缸内最高压力。汽油机的点火提前角和柴油机的供油提前角不易过 大或过小，必须根据发动机的转速和负荷等合理选择。 • （2）发动机转速 • 随发动机转速提高，各摩擦表面间的相对运动速度加大，摩擦损失增 加；同时由于转速上升而引起运动件的惯性力加大，致使活塞侧压力 和轴承负荷增加，也会使汽缸和活塞的摩擦损失增加。此外，转速提 高，还会使泵气损失及驱动附件的机械损失增加。所以，随发动机转 速提高，机械损失功率增加，机械效率下降。根据试验统计，机械损 失功率与转速平方近似成正比，所以转速越高，机械效率下降越快， 如图2-3所示。这也成为通过提高转速来强化发动机动力性的一大障 碍。
内燃机的工作指标
内燃机的工作指标
内燃机是人类工业化进程中非常重要的一项技术，它被广泛应用于船舶、汽车、摩托车等运输和动力设备，也被用于产业领域的发电、农业机械等领域。
内燃机的发动机效率、热效率以及平衡机构的运行性能都是衡量内燃机性能的重要指标。
发动机效率是内燃机工作的主要指标之一，它指的是发动机在一段时间内把燃料的能量转化为机械能的能量的比率。
发动机效率一般是指单程式内燃机的发动机效率，在实际工作状态下，发动机效率受外界影响较大，因此，必须采取合理的参数调整、维护保养措施，才能使其达到理想性能。
热效率是内燃机的另一个重要指标，它表示燃料转化为机械能的能量的比率，它比发动机效率高一些，因为热效率还包括发动机排气出口处所散发的废热能。
热效率随着燃烧室压力和温度的变化而变化，一般情况下，当压力越高，温度越高，热效率越高，但这般情况也有限度，当发动机工作温度、压力超过一定范围时，就会出现热效率降低的情况。
内燃机的平衡机构是调节发动机工作性能的关键，它一般由活塞、连接杆、飞轮以及齿轮等部件组成，它的正确运行是内燃机稳定工作的重要保证，如果平衡机构不正常，发动机的效率和功率将大幅度降低，对整个发动机的使用寿命和可靠性也会造成负面影响。
以上就是内燃机的三大工作指标，它们都有着不同的检测和操作规程，为了保证发动机的正常工作，我们需要通过观察及定期的检查
维护来确保它们的正常运行，从而保证整个发动机的可靠性和可持续性。
内燃机工作过程及性能分析
内燃机工作过程及性能分析内燃机是一种将化学能转化为机械能的热力机。
其工作过程包括进气、压缩、燃烧和排气四个基本过程。
在这个过程中，内燃机通过燃烧燃料使气体膨胀，利用这种膨胀产生的压力做功，最终驱动设备运转。
本文将分析内燃机的工作过程和性能。
一、进气过程进气过程是内燃机工作的第一步。
在汽油机中，进气门开启后，活塞行程朝下，缸内呈大气压，进气门打开后，缸内气压迅速降低，外界大气压迫使空气进入缸内。
而在柴油机中，缸内是高压的，进气门打开后，外界大气压力迫使空气进入缸内。
进气门在活塞行程末尾关闭，进气过程结束。
二、压缩过程压缩过程是内燃机工作的第二步。
活塞行程从下向上运动，气缸内的空气被压缩，气体温度和压力逐渐升高。
这个过程中，汽油机的压缩比较低，一般为8-12，而柴油机的压缩比较高，一般为16-24。
三、燃烧过程燃烧过程是内燃机工作的第三步。
在汽油机中，混合气在压缩过程中被点火火花点燃，形成火焰蔓延，驱动活塞向下运动，同时释放出大量的能量。
而在柴油机中，燃料在很高的压力条件下被喷射进入高温高压的缸内，通过自燃来实现燃烧。
燃烧产生的热量使气体膨胀，推动活塞向下运动。
四、排气过程排气过程是内燃机工作的最后一步。
活塞靠近上死点时，排气门开启，废气在高温高压的情况下被排出气缸。
然后，气缸再次回到进气过程，开始新一轮的工作。
内燃机的性能分析主要包括热效率和机械效率两个方面。
热效率是指内燃机中可被转化为机械功的化学能的比例。
热效率的计算公式为：热效率=输出功/输入热量。
其中，输出功指的是内燃机输出的有效功率，输入热量是燃料燃烧释放的总热量。
一般来说，汽油机的热效率为30%左右，柴油机的热效率可以达到40%以上。
热效率的提高对于节约能源和降低环境污染具有重要意义。
机械效率是指内燃机在转化化学能为机械能时的损失比例。
它包括传动损失、摩擦损失以及各种机械部件的损失等。
机械效率的计算公式为：机械效率=输出功/输入功。
机械效率的提高对于提高内燃机的工作效率和可靠性非常重要。
第二章_内燃机的工作指标
二、合理组织燃烧过程，提高循环指示效率ηit
提高指示效率η不仅改善了内燃机的动力性能，同时也 改善其经济性能，因此，需要从研究内燃机工作循环入 手，深入分析在整个热功转换过程中，各种热力损失的 大小及其分布，掌握各种因素对热力损失的影响程度， 从而寻找减少这些损失的技术措施，而其中最重要的一 个方面就是对内燃机燃烧过程的改进。
4.风阻损失
活塞、连杆、曲轴等零件在曲轴箱内高速运动时， 为克服油雾、空气阻力及曲轴箱通风等将消耗一 部分功，但其数值是很微小的。
5.驱动扫气泵及增压器的损失
在二冲程或机械增压发动机中，还要加上对进 气进行压缩而带来的损失。 上述诸损失中，可将前四项损失之和视作发动 机的内部摩擦损失，并以Pf表示其损耗的功率， 扫气泵或增压器所消耗的功率为PB
图2-4 自然吸气发动机中机械损失各组 成部分随活塞平均速度的变化 a—泵气损失 b—活塞与活塞环的摩擦损失 c—气门机构驱动损失 d—附属机构驱动损失 e—连杆轴承摩擦损失 f—凸轮轴承摩擦损失
二、机械损失的测定
1.示功图法 2.倒拖法 3.灭缸法 4.油耗线法
图2-5 一般发动机的机械损失平 均压力p的范围
2.轴承与气门机构的摩擦损失
轴承与气门机构的摩擦损失包括所有主轴承、连 杆轴承和凸轮轴轴承等的摩擦损失。在这些轴承 里，由于润滑充分，纯液力摩擦因数很低，不过 随着轴承直径的增大和转速的提高，轴颈圆周速 度的增大，运动件惯性力增大，这部分损失也将 增加，但它对气缸中压力的变化不太敏感。至于 消耗在气门驱动机构上的损耗，在额定功率工况 下所占比例是很微小的，在低速小负荷时，它的 比例将增大。
三、改善换气过程，提高气缸的充量系数ϕc
同样大小的气缸容积，在相同的进气状态下若能吸入更 多的新鲜空气，则可容许喷入更多的燃料，在同样的燃 烧条件下可以获得更多的有用功。改善换气过程，不仅 可以提高ϕc，而且可以减少换气损失。为此，必须对 换气过程进行深入研究，分析产生损失的原因，然后从 改善配气机构、凸轮廓线、管道流体动力性能以及采用 多气门、可变气门正时(VVT)与升程及可变进气管长度 (VIM)等方面着手进行研究。关于这方面的详细讨论见 本书第四章。
发动机原理第二章 内燃机的循环及性能评价指标
=1
河
b) 混合循环： Q1 、一定
南
理
，，t
工
大
学
二、理论循环的评价
第二章 内燃机循环及性能评价指标
2.平均循环压力pt 单位气缸工作容积所做的循环功 评定循环的做功能力
pt
Wt Vs
tQ1
Vs
混合
ptm
k k 1
pa
k 1
1
k
1t
河 南
等容
ptv
k k 1
pa
k 1
1t
理
柴油机 pr (1.05 ~ 1.2) p0
Tr 700 ~ 900K
排温取决于燃烧温度
河
燃烧过程迟后或后燃（补燃）增加排温升高，
南
理 排温是检查发动机燃烧状况的重要参数
工
大
学
第二章 内燃机循环及性能评价指标
二、实际循环的评价指标 指示指标：以工质对活塞做功为基础，评价实际循
环的做功能力和经济性。
第二章 内燃机循环及性能评价指标
一、卡诺循环与内燃机的动力循环
卡诺循环:绝热压缩、绝热膨胀做功、等温加热、等 温放热
卡诺效率:
tc
W Q1
1
Q2 Q1
1 T2 T1
提高动力循环热效率 的主要途径温差
河 南
卡诺定理：任何实际循环热效率<卡诺效率
理
工 大
意义：指明热力动力机械装置提高热效率的途径
学
第二章 内燃机循环及性能评价指标
一、卡诺循环与内燃机的动力循环
汽油机 — 通过液体燃料（汽油）实现奥托循环 轻便快速内燃机但热效率受限制
柴油机 — 从卡诺循环，以提高热效率增加压缩比提高温 差 热效率至今最高
内燃机循环及性能评价指标
Wi p mi Vs p mi
D 2
4
S 103
pmi是衡量实际循环动力性能的一个重要指 标 pmi（MPa） 汽油机 柴油机 0.8-1.5 0.7-1.1
以一个假想的、大 小不变的压力作用 在活塞上，使活塞 移动一个行程，其 所做的功等于循环 功，则此假想的压 力即为平均指示压 力 pmi
e
、 bi 、be的大致范围
bi be [g/(kW· h )] [g/(kW· h)] 205-320 170-205 270-325 190-285
η
t
η
i
η
e
汽油机 0.54-0.58 0.3-0.4 0.25-0.3 柴油机 0.64-0.67 0.4-0.5 0.3-0.45
升功率PL、比质量me和强化系数pmeCm的大致范围 PL me pmeCm m／s ） （kW／L） （kg／kW） （MPa· 汽油机 汽车柴油机 30-70 18-30 1.1-4.0 2.5-9.0 8-17 6-11
第三节 内燃机实际循环及其评价指标
一、实际循环 实际循环通常用气缸内的工质压力p随气 缸工作容积V（或曲轴转角φ ）而变化的 图形表示，即示功图p－V图，p－φ 图称 为展开示功图。p－V图上曲线所包围的 面积（积分）表示工质完成一个实际循 环所做的有用功。 发动机实际循环是由进气、压缩、燃烧、 膨胀和排气五个过程（四个行程）所组 成。
指示功率Pi
发动机单位时间所做的指示功。
p m iVs in n 2 Pi Wi i 60 30
指示热效率η i和指示燃料消耗率bi
指示热效率η i是实际循环指示功与所消耗的 燃料热量之比值 。
内燃机的性能指标
定义：单位指示功所消耗旳燃料量。
定义式：
bi
B(kg / h) P (kW )
103
i
单位： g/kw·h
i
Wi Q1
Pi
3600 Bhu
Pi 3600 Pibi hu103
3.6 bi hu
106
Hu ：燃料旳低热值（kJ/kg)
第四节 内燃机旳有效指标
定义：以曲轴对外输出功率为基础，用来评估内燃机实 际工作性能旳质量。
b Q2
a
Vs
V
三、理论循环及其分析
1 特征参数：
（1） 压缩比：
P
Va Vs Vc
Vc
Vc
（2） 压力升高比：
p z
p
c
Q``1 z` z Q`1
c
（3） 预胀比：
Vz
Vz'
p0
Vc
Vs
b Q2
a
2 循环热效率
定义：
W 1 Q2
Q t 1
Q1
混合加热计算式： ：
tm
1
1
k1 (
b B(kg / h) 103 e Pe (kW )
单位： g/kw·h
e
We Q1
Pe
3600 Bhu
Pe 3600 Pe be hu 10 3
3.6 be hu
106
Hu ：燃料旳低热值（kJ/kg)
7 升功率
定义：发动机单位汽缸排量所发出旳有效功率。
P
Pl
e
iVS
p3m0en（kw/L ）
动力性指标：平都有效压力、 有效功率、扭矩； 升功率、比质量、强化系数（强化指标）
经济性指标： 指示热效率、指示燃油消耗率
b第二章内燃机的工作指标
此可以引出平均指示压力的第二个概念，即
平均指示压力是一个假想的平均不变的压力，作用在活塞顶上， 使活塞移动一个冲程S所做的功，即为循环的指示功Wi。
平均指示压力是 从实际循环的角度评 价发动机气缸工作容 积利用率高低的一个 参数。
发动机的 PL & pme范围
机型
pme /MPa
农用柴油机 0.5~0.7
汽车用柴油机 0.7~1
强化高速柴油机 1~2.9
固定船用中速柴油机 0.6~2.5
四冲程摩托车用汽油机 0.78~1.2
四冲程小客车用汽油机 0.65~1.25
四冲程载货汽车用汽油机 0.6~0.7
二冲程小型风冷汽油机 0.4~0.65
示压力为pmi （N/m2），转速为n（r/s），根据pmi的定义，每循环
W p V 气体所作的指示功（J）为: i
mi s
具 有 i个 气 缸 的 发 动 机 每 秒 所 作 的 指 示 功 率 （ W ） 为
Pi
2
p m iV s
n
i
(2-3)
式中：为冲程数，对于四冲程内燃机： 4；对于二冲程内燃机： 2。
二冲程柴油机
0.35～1.3MPa
汽油机：
四冲程摩托车用汽油机 0.9～1.43 MPa
四冲程小客车用汽油机 0.65～1.25MPa
四冲程载货车用汽油机 0.6～0.85 MPa
二冲程小型风冷汽油机 0.4～0.85 Mpa
3. 指示功率
内燃机单位时间内所作的指示功称为指示功率Pi。
若一台内燃机的气缸数为i，每缸的工作容积为Vs (m3),平均指
汽车发动机内燃机性能指标
一、内燃机的指示指标
1、指示功 Wi（J）： 气缸内气体完成一个工作循环时，对活塞所作的功。
2、平均指示压力pmi（Pa）： 在每个工作循环中，单位气缸工作容积所作的指示功。 pmi = Wi / Vh 物理意义：
3、指示功率Pi（kW）： 单位时间内所作的指示功 。
4、指示燃油消耗率bi （g/kW•h） ： 单位指示功的耗油量。
bi =1000B/ Pi (B——每小时耗油量,kg/h)
二、内燃机的有效指标
1。有效功率Pe 从输出轴上所获得的功率。
2。机械效率
有效功率与指示功率之比。（m=Pe /Pi）
3。输出转矩
Ttq=9550·Pe /n
注：发动机功率的测定
4。平均有效压力pme
在每个工作循环中，单位气缸工作容积所作的有效功 。
§1-4 内燃机性能指标
动力性能指标：功率、转矩、转速等 经济性能指标：油耗（燃油耗、机油耗等） 使用性能指标：起动性、可靠性等
内燃机指示指标：指气缸内的气体对活塞作功后所获得的性能参数。 内燃机有效指标：从内燃机输出轴上所获得的性能参数。
机械损失：指示指标与有效指标之差。包括运动件的摩擦损失、 驱动附属设备（配气机构、喷油泵、机油泵、扫气泵、风扇）
5。有效燃油消耗率be 单位有效功的耗油量。
be =1000B/ Pe (B——每小时耗油量,kg/h)
平均指示压力物理意义
Hale Waihona Puke
《工程热力学及内燃机原理》教学大纲
《工程热力学及内燃机原理》教学大纲开课单位：汽车工程系课程代号：学分：4 总学时：64 H课程类别：限选考核方式：考试基本面向：车辆工程专业一、本课程的目的、性质及任务本课程为车辆工程专业的一门专业课。
通过本课程的学习，学生掌握热力学的基本概念和内燃机基本原理，能对内燃机的性能进行全面的、系统的分析，具备一定的热力学过程和内燃机主要参数的计算能力，并为以后学习机械方面的专业课程打好基础。
二、本课程的基本要求掌握热力学的基本概念和内燃机基本原理，掌握热力学第一定律和热力学第二定律；了解各种常用工质的热力性质；能根据热力学基本定律，结合工质的热力性质，分析计算实现热能和机械能相互转换的各种热力过程和热力循环；了解提高热效率的正确途径和措施。
了解内燃机排污、噪声、振动的知识，掌握内燃机台架试验的基本知识和基本技能。
三、本课程与其他课程的关系学习本课程前，应先修“高等数学”、“大学物理学”、“机械原理”、“汽车构造”等课程。
只有在学好上述课程的基础上才能更好的学习本课程。
四、本课程的教学内容第一部分工程热力学部分绪论（一）热能及其利用（二）热力学发展简史（三）工程热力学的主要内容及研究方法第一章基本概念（一）热能在热机中转变成机械能的过程（二）热力系统（三）工质的热力学状态及其基本状态参数（四）平衡状态，状态方程式，坐标图（五）工质的状态变化过程（六）过程功和热量（七）热力循环第二章热力学第一定律（一）热力学第一定律的实质（二）热力学能和总能（三）能量的传递和转化（四）焓（五）热力学第一定律的基本能量方程式（六）开口系统能量方程式（七）能量方程式的应用第三章理想气体的性质（一）理想气体的概念（二）理想气体状态方程式（三）理想气体比热容（四）理想气体的热力学能、焓和熵（五）理想气体混合物第四章理想气体的热力过程（一）研究热力过程的目的及一般方法（二）定容过程（三）定压过程（四）定温过程（五）绝热过程（六）多变过程第五章热力学第二定律（一）热力学第二定律（二）可逆循环分析及其热效率（三）卡诺定理（四）熵参数、热过程方向的判据（五）熵增原理（六）熵方程第六章气体的流动（一）稳定流动基本方程（二）促进速度变化的条件（三）喷管的计算（四）定熵滞止参数第七章压气机的热力过程（一）单级活塞式压气机的工作原理和理论耗功量（二）余隙容积的影响（三）多级压缩和级间冷却（四）叶轮式压气机的工作原理第八章气体动力循环（一）活塞式内燃机动力循环（二）活塞式内燃机各种理想循环的比较（三）斯特林循环（四）燃气轮机装置循环（五）燃气轮机装置的定压加热实际循环（六）提高燃气轮机装置循环热效率的措施第二部分内燃机原理部分第一章绪论（一）20世纪的内燃机（二）内燃机面临能源与环境的严峻挑战（三）内燃机当前的发展水平（四）面向21世纪的内燃机第二章内燃机的工作循环（一）内燃机理想循环（二）涡轮增压内燃机理想循环（三）内燃机理想循环热效率（四）内燃机实际循环（五）内燃机工作循环举例第三章内燃机的工作指标与性能分析（一）内燃机的工作指标（二）内燃机的指示参数（三）内燃机的机械损失及机械效率（四）内燃机的有效参数（五）内燃机的强化指标与强化分析（六）内燃机的热平衡（七）内燃机的热计算第四章内燃机的燃烧（一）内燃机燃烧热化学（二）内燃机缸内的空气运动（三）点燃式内燃机的燃烧（四）点燃式内燃机的燃烧室（五）压燃式内燃机的燃烧（六）压燃式内燃机的燃烧室第五章内燃机的燃料与燃料供给（一）内燃机燃料（二）柴油机的燃油喷射系统（三）柴油机电控喷油系统（四）汽油机的燃油供给系统（五）电控汽油喷射系统（六）气体燃料内燃机的燃料供给第六章内燃机的换气过程（一）四冲程内燃机的换气过程（二）提高充气系数的措施（三）二冲程内燃机的换气过程及其品质评定（四）内燃机的换气可用能与缸盖气道稳流试验第七章内燃机增压（一）增压技术和增压方式（二）涡轮增压系统（三）高压比、超高压比涡轮增压系统（四）涡轮增压器与内燃机的配合（五）车用发动机增压（六）特殊工况下发动机的涡轮增压第八章内燃机的排放与控制（一）内燃机排放与环境污染（二）内燃机中的有害气相排放物（三）内燃机的颗粒物排放（四）光化学反应（五）内燃机的排气净化第九章内燃机工作过程数值计算（一）内燃机的工质及热力系统的划分（二）内燃机气缸内的热力过程（三）内燃机进排气系统内的热力过程（四）内燃机缸内过程计算的边界条件（五）内燃机与涡轮增压器的匹配计算第十章内燃机的运行特性（一）内燃机的运行工况和调节（二）内燃机的基本运行特性（三）内燃机的实用运行特性（四）内燃机功率及燃油消耗率的修正五、本课程重点、难点1、工程热力学部分：重点：热力学第一定律、理想气体的性质、热力学第二定律、理想气体的热力过程、气体动力循环、气体的流动难点：热力学第二定律、气体的流动。
内燃机总体构造与工作原理
内燃机的总体构造与工作原理第一章内燃机的总体构造内燃机是热机的一种,它区别于其它型式的特点,是燃料在机器内部燃烧,燃料燃烧时释放出大量的热量,使燃烧后的气体(燃气)膨胀推动机械做功。
燃气是实现热能向机械能转化的媒介物质，这种媒介物质称工作介质（简称工质）。
往复活塞式发动机是应用最早、最广泛的一种，旋转活塞式是近代在国内处发展起来的一种新型内燃机。
往复活塞式内燃机有许多不同型式：按所用的燃料不同分为汽油机和柴油机；按点火方式不同分为点燃式和压燃式；按实现工作过程的行程数不同分为四冲程和二冲程内燃机。
不同型式的内燃机虽然都有它的特点，但它们都要完成将热能向机械能转化这一根本任务。
在内燃机中热能与机械能转化与反转化这一对矛盾是其本矛盾。
它的存在和发展，规定动着其它矛盾的存在和发展。
为了实现这一转化，内燃机必须由一系列的机构和系统所组成。
二个机构：（一）柄连杆机构：主要零件有：气缸体、曲轴箱、所缸盖、活塞、连杆、曲轴和飞轮等。
活塞通过连杆与曲轴相连。
活塞在气缸中往复运动时，连杆摆动并使曲轴作旋转运动。
反之，曲轴转动时，可使活塞在气缸中作往复直线运动。
燃料在气缸中燃烧时，燃气膨胀作用在活塞上的压力，借助于连杆转变为曲轴的旋转力矩，使曲轴带动工作机械做功。
固定在曲轴后端的飞轮，它能储存能量，使曲轴均匀旋转。
（二）配气机构包括：进气门、排气门、凸轮轴及其它驱动件等。
汽油机或柴油机为了连续不断地工作，必须把膨胀做功后的废气从气缸中排出，吸入由汽油或者柴油和空气组成的可燃混合气，即要进行换气。
配气机构是根据工作过程的需要，适时的开启和关闭进气门和排气门，完成换气过程。
由此可见，上述两个机构是内燃机中实现将热能转化为机械能所必须的主要机构。
但是，必须向气缸供给可燃混合气，使之燃烧，不然，内燃机中不可能有热能向机械能转化。
因此，为了使内燃机运转，还要有以下几大系统。
1、燃料供给系：它担负着向气缸内供给可燃混合气的任务。
内燃机的工作指标
内燃机的工作指标内燃机是一种用于产生动力的发动机，它以燃料的燃烧为基础，将热量转变为机械能量。
内燃机的性能受多种因素的影响，例如燃烧过程、发动机尺寸及结构特征等。
因此，确定一种内燃机的性能指标是尤为重要的。
首先，比较热效率。
比较热效率指的是内燃机进行完燃烧后，最终产生的动力占燃料能量的有效百分比，比较热效率的不同，代表内燃机的效率不同。
比较热效率的值越高，表明内燃机的性能越好。
其次，安培效率。
安培效率是指内燃机的有效使用的电动力的百分比，它是用来测量内燃机的能源利用率的一个重要指标，安培效率越高，说明内燃机的性能越好。
此外，还有燃烧室容积比和内燃机加速特性。
燃烧室容积比是用来衡量内燃机运行过程中，燃烧产生的压力大小的一个重要指标，燃烧室容积比越大，表明内燃机的性能越好。
内燃机加速特性是指内燃机在不同转速下产生的动力的大小，内燃机加速特性越好，表明内燃机的性能越好。
最后，内燃机的运行成本。
内燃机的运行成本不仅仅受燃料的影响，而且还受到发动机状态、发动机结构和维护费用的影响。
内燃机的运行成本越低，表明内燃机的性能越好。
总而言之，内燃机的性能受一系列指标的影响，其中包括比较热效率、安培效率、燃烧室容积比、内燃机加速特性以及运行成本等，而这些指标的大小和水平，又会直接影响内燃机的效率和使用寿命。
因此，把握这些指标的变化，对于科学评估内燃机性能至关重要。
评价内燃机性能的指标有很多，这些指标可以分为机械性能指标和经济性能指标。
其中，最重要的是比较热效率、安培效率、燃烧室容积比、内燃机加速特性以及运行成本等。
比较热效率越高，代表内燃机的效率越高；安培效率越高，代表内燃机的能源利用率越高；燃烧室容积比越大，代表内燃机的压力越大；内燃机加速特性越好，代表内燃机的动力越好；运行成本越低，代表内燃机的成本效益越好。
因此，评估内燃机性能需要考虑多种因素，把握各项指标的变化，才能准确地反映出内燃机性能的情况，从而掌握引擎的运行状态，避免发动机出现意外情况。
内燃机的工作指标
内燃机的工作指标
内燃机是世界上应用最广泛的发动机之一，用于各种不同类型的机械设备。
每种类型的发动机都具有特定的工作指标，以确保其正常运行。
在本文中，我们将探讨内燃机的工作指标。
首先，内燃机的性能指标必须符合严格的标准。
其基本特性必须满足机械设备的要求，包括最大功率，最大转速，最大扭矩，最大可运行时间等等。
同时，它的性能必须能满足各种环境条件，如温度，湿度，压力，污染，光照等。
其次，内燃机必须拥有良好的可靠性指标。
可靠性是指一个设备或系统能在特定的测试条件下连续工作的能力。
通常，可靠性直接受到发动机本身质量及其所用零部件质量的影响，受到外界环境因素的影响也很大。
因此，内燃机的可靠性指标必须符合专业的测试标准。
第三，内燃机的燃料消耗必须能够保持合理的水平。
此外，内燃机的排放必须符合专业的标准，其中包括尾气照度，气体排放浓度，液体排放浓度，尾气温度等等。
此外，它还必须有良好的抗噪声性能，以确保机器的正常工作环境。
最后，内燃机的使用寿命也非常重要。
一般来说，内燃机的使用寿命可以达到5000小时以上，且需要进行定期维护，以维持其良好的性能。
总的来说，内燃机的工作指标包括性能，可靠性，燃料消耗，排放和使用寿命等。
这些指标的要求必须符合专业标准，以确保内燃机的正常运行。
此外，为了保持发动机持续正常运转，定期维护也是必
不可少的。
内燃机原理课后题
内燃机原理课后题内燃机学课后题第二章：内燃机的工作指标2-7内燃机的动力性能和经济性能指标为什么要分为指示指标和有效指标两大类？表示动力性能的指标有哪些？它们的物理意义是什么？它们之间的关系是什么？表示经济性能的指标有哪些？它们的物理意义是什么？它们之间的关系是什么？2-8怎样求取发动机的指示功率、有效功率、平均指示压力和平均有效压力？2-9机械效率的定义是什么？2-10平均有效压力和升功率在作为评定发动机的动力性能方面有何区别？2-11充量系数的定义是什么？的高低反映了发动机哪些方面性能的好坏？2-12试推导由吸入的空气量来计算平均有效压力的解析式及升功率的解析式，并分析提高发动机升功率的途径。
2-13影响be的因素有哪些？降低be的途径有哪些？2-14过量空气系数的定义是什么？在实际发动机上怎样求得？2-15内燃机的机械损失由哪些部分组成？详细分析内燃机机械损失的测定方法，其优、缺点及适用场合。
2-16要设计一台六缸四冲程高速柴油机，设平均指示压力，平均机械损失压力，希望在2000r/min时能发出的功率为73.5kW。
1）为将活塞平均速度控制在8m/，缸径行程比取多大合适？2）为使缸径行程比为1:1.2，缸径与行程取多大？1）求发动机的pme、Ttq和。
2）当时，试求、、和的值。
3）当、、均未变，由0.75提高到0.8，此时PL、Pe和be的值。
4）若通过提高使Pe提高到160kW，而、均未变化，则、、be值是多大？5）通过以上计算，你可以得出哪些结论？2-17试述机械损失的测定方法。
第三章：内燃机的工作循环3-1研究理论循环的目的是什么？柴油机的理论循规蹈矩环与实际循环有何区别？3-2试推导混合加热理论循环热效率的表达式。
3-3从理论循环中可以得到哪些结论？在指导实际工作时要受到哪些限制？3-4简述发动机实际循环向理想循环的简化条件。
3-5在初态相同、最高压力和温度相同、放热量相同的前提下，在发动机理想循环P-V图上比较混合、定容和定压加热循环的热效率。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
平均指示压力是从实际循环的角度评价发动机气缸工作容 积利用率高低的一个参数。平均指示压力是衡量发动机实 际循环动力性能的一个很重要的指标。
在标定工况下取值范围：
柴油机：
四冲程非增压 0.6～0.95MPa
四冲程增压 0.85～2.6MPa
二冲程
0.35～1.3MPa
汽油机：
四冲程摩托车用 0.9～1.43 MPa 四冲程小客车用 0.65～1.25MPa 四冲程载货车用 0.6～0.85 MPa 二冲程小型风冷 0.4～0.85 Mpa
工质（气体）推动活塞做功定为作正功 “＋” 活塞推动工质（气体）做功定为作负功 “－”
进气过程 正功 “＋” 压缩过程 负功 “－”
膨胀过程 正功 “＋” 排气过程 负功 “－”
11
指示功
指示功的大小可以由p—V图中闭合曲线所占有的面积求得
12
指示功
非增压
增压
四冲程非增压发动机
指示功面积 Fi Fi F1 F2
者致力以求的奋斗目标，因而PL是评定一台发动机整机动力性能和 强化程度的重要指标之一。
29
目前内燃机的pme和PL值一般在下列范围内：
pme/MPa
➢ 农用柴油机 ➢ 汽车用柴油机 ➢ 强化高速柴油机 ➢ 固定船用户速柴油机 ➢ 四冲程摩托车用汽油机 ➢ 四冲程小客车用汽油机 ➢ 四冲程载货汽车用汽油机 ➢ 四冲程小型风冷汽油机
Fi 示功图面积，可以用求积仪或计算方法求得
a:纵坐标比例：Pa/cm N / m2 / cm b:横坐标比例：cm3 / cm 1m3 106cm3
15
2.平均指示压力 pmi
指示功反映了发动机气缸在一个工作循环中所获得的有用功的数量， 它除了和循环中热功转换的有效程度有关外，还和气缸容积的大小有关。 为了能更清楚地对不同工作容积发动机工作循环的热功转换有效程度作比 较，引出了平均指示压力的概念。
面指标
耐久可靠性指标 指大修或更换零件之间的最长运行时间与无故障
长期工作能力。反映设计，加工水平的高低。
2
主要内容
第一节 示功图与指示性能指标 第二节 有效性能指标 第三节 机械损失与机械效率 第四节 排放指标 第五节 提高内燃机动力性和经济性的
途径
3
第一节 示功图与指示性能指标
➢ 一、示功图 ➢ 二、指示性能指标
数。
按照上述定义可以所表示的pmi和Pi之间的关系那 样，列出Pe (kW)和pme(MPa)的关系式
Pi
pmiVs ni
30
Pe
pmeVs ni
30
pme
30 Pe
Vs ni
27
1.平均有效压力
Pe
pmeVs ni
30
Pe
Ttq n 9550
pmeVs ni
30
Ttq
318.3 pmeVsi
因此，对于一定气缸总工作容积(即iVs)的发动机，平均有效压 力pme值反映了发动机输出转矩Ttq的大小:
Q
pme
We VS
Q et
We Q1
pme
et Q1
VS
求pme，先要求Q1，Q1同吸入的空气量和燃料量有关。
在推导前，先出两个重要定义：
充量系数φc
过量空气系数φa
31
三、由吸入空气量计算平均有效压力
1、充量系数φc pms ,Ts , msh
进气始点参数： pms ,Ts , msh
进气终点参数： pma ,Ta , m1
21
（三） 指示热效率和指示燃油消耗率
2.指示燃油消耗率 bi
定义：
单位指示功率消耗的燃料量。bi
B 103[g /(kw h)] Pi
表示实际循环的经济性指标ηit和bi之间存在着以下关系：
Q it
3.6103 Pi BHu
it
3.6 106 bi Hu
it bi
Hu bi
若以柴油的低热值Hu＝ 41868 kJ／kg代入
0.6～0.8 0.65～1 1～2.9 0.6～2.5 0.78～1.2 0.65～1.2 0.6～0.7 0.4～0.65
PL/(kW.L-1)
8.8～14.7 11～25.8 15～40 3.7～7.35 51.8～88 40～70 22～25.8 18.4～73.5
30
三、由吸入空气量计算平均有效压力
i
2
3.实际应用的公式
在实际应用时，一般采用pmi (MPa)，Vs (L), n(r/min), Pi (kW) 代入可得
103
Pi
2 106
pmi
Vs 103
n
60
i
Pi
pmiVs ni
30
对四冲程发动机
对二冲程发动机
Pi
pmiVs ni 120
(kW )
Pi
pmiVs ni 60
(kW )
20
17
(二) 指示功率 Pi
1.定义： 内燃机单位时间内所作的指示功。
2.公式推导： 若一台内燃机的气缸数为i，每缸的工作容积为Vs
（m3），平均指示压力为pmi （N／m2），转速 为n（r／s），根据pmi的定义，每循环气体所作的 指示功（J）为:
Wi pmi Vs
18
若一台内燃机的气缸数为i，每缸的工作容积为Vs （m3）， 平均指示压力为pmi （N／m2），转速为n（r／s），根据 pmi的定义，每循环气体所作的指示功（J）为:
23
第二节 有效性能指标
一、机械效率和有效功率 二、平均有效压力和升功率 三、由吸入空气量计算平均有效压力 四、有效热效率和有效燃油消耗率
24
一、机械效率和有效功率
1.有效功率和机械效率
上面所讨论的指示性能指标只能评定工作循环进行的好坏，发动机发出 的指示功率需扣除运动件的摩擦功率以及驱动气门机构、风扇、机油泵、 发电机等附件所消耗的功率后才能变为曲轴的有效输出，所有这些消耗
60
Ttq n
30
Ttq n (kw) 9550
n
n
式中，Ttq为发动机转矩，N.m 26
二、平均有效压力和升功率
1.平均有效压力 pme
与平均指示压力相似，可看作是一个假想的、平 均不变的压力作用在活塞顶上，使活塞移动一个 冲程所做的功等于每循环所做的有效功。平均有 效压力是衡量发动机动力性能的一个很重要的参
计算时一般5～10度为一点，在压缩终点和燃烧始点阶段要密一点，此处压力变化
大、点太稀误差大。
9
二、指示性能指标
内燃机的整个工作进行中由两部分组成
第一部分：完成能量的转换。 化学能
热能
机械功
（即缸内燃料燃烧到缸内气体膨胀推动活塞做功）
以工质在气缸内对活塞所做的功为基础的性能指标。 指示性能指标 i
意义： 用来评价实际工作循环的好坏，研究发动机的工作过程。
定义： 发动机单位气缸工作容积每循环做的指示功。
pmi
Wi VS
Wi D2 S
4
平均指示压力是一个假想的平均不
变的压力，以这个压力作用在活塞 顶上，使活塞移动一个冲程S所做 的功，即为循环的指示功Wi。
当 VS 一定时， pmi Wi
说明热量转换功多，气缸工作容积的利用程度 16
平均指示压力 pmi
4
一、示功图
1.定义
是指气缸内压力随曲轴转角(或气缸容积)而变化 的关系的图形。p—V示功图或p—φ示功图。
2.研究原因
内燃机气缸内部实际进行的工作循环是非常复杂的，从示功 图可以观察到内燃机工作循环的不同阶段(压缩、燃烧、膨胀) 以及进气、排气行程中的压力变化，通过数据处理，运用热力 学知识，将它们与所积累的试验数据进行分析比较，可以对整 个工作过程或工作过程的不同阶段进展的完善程度作出正确的 判断。因此，示功图是研究内燃机工作过程的重要试验数据。
m1
pmsV1 RTs
,
msh
pmsVs RTs
V1 Vs
将m1换算到进气口状态时，体积为V1,则V1也减少来了，则V1 Vs
为表征换气过程中实际进入气缸空气量多少引入充量系数
c
m1 msh
it 86 bi
22
一般内燃机的ηit和bi的统计范围如下：
四冲程柴油机 二冲程柴油机 四冲程汽油机 二冲程汽油机
ηit 0.41～0.50 0.40～0.50 0.25～0.40 0.20～0.278
bi[g／(kW·h) ] 210～170 215～170 340～215 430～300
从统计范围可以看出：柴油机的指示热q pme , pme反映了发动机单位气缸工作容积输出转矩的大小
28
二、平均有效压力和升功率
2.升功率 PL
定义
在标定工况下，发动机每升气缸工作容积所发出的有效功率。
PL
Pe iVs
pmen
30
升功率是从发动机有效功率的角度对其气缸工作容积的利用率作总
的评价。它与pme和n的乘积成正比。PL值越大，发动机的强化程度 越高，发出一定有效功率的发动机尺寸越小。因此，不断提高pme和 n的水平以获得更强化，更轻巧和紧凑的发动机，一直是内燃机工作
第二章 内燃机的工作指标
1
内燃机的工作指标
动力性能指标
指单位时间内做功能力的大小，反映能量
转换中数量方面的大小。主要指标有：
功率 Pe
n 转矩 Ttq 转速
经济性能指标
指单位时间单位功率消耗燃料量多少，反 映能量转换中质量的好坏。主要指标有：
燃油消耗率 be
热效率 t
运转性能指标 指内燃机的起动性、振动性和排放性等方
pma ,Ta , m1