内燃机学
内燃机学第六章
所选喷油泵必须保证的循环供
油量Vp = Vb + Vj，且
Vp
π 4
d p2heηf
η为 有 已 =f为1效 配4..喷0行 装50~油程的~6泵h柴1.0e.供2油之，5油机比故。系统为可柱数计m得塞，1值出直，η，柱径根f取m塞d据值p1直与
径dp为
dp
4Vp m1
3
πηf
柱塞直径增大，供油速率增大，
特性及其与主机的匹配
调速器的作用
稳定发动机的工作转速
限制工作转速范围
实现起动加浓、速度特性 的油量校正、海拔高度、 增压下的油量校正工作以 及怠速的稳定运转
一、喷油泵的速度特性及其 校正
当喷油泵油量控制机构（齿杆 或拉杆）位置一定时，喷油系 统每循环喷油量随转速的变化 关系，称为喷油泵的速度特性
消除二次喷射的方法主要有：
1)适当增大等容出油阀的减压容积， 减小高压油路容积。
2)适当增大喷孔总面积
3)增大出油阀弹簧刚度和开启压力。
4)对油管压力峰值较高的喷油系统， 可采用等压出油阀或阻尼出油阀等结 构
二、穴蚀
在喷油过程的一个循环中，油压是变动的。当油 压达 到一定值时，气泡将破裂，气泡连续产生和破裂的过程， 将造成能量的骤变。若气泡破裂过程的能量达一定值，将 对金属表面形成冲击而导致疲劳损坏，称为穴蚀现象。
出油阀在落座过程中，由于减压容积的作用，使高压油路中燃油压力迅 速下降。当盛油槽内的燃油压力小于针阀关闭压力时，针阀落座，喷油 停止
由于燃油的可压缩性与惯性，压力的传播与反射，高压油管内的燃油将 产生压力波，压力波动在出油阀紧帽腔到针阀体的盛油槽内不断衰减，
趋于一压力定值即残余压力pr
随后，柱塞在凸轮驱动下继续上行到最大行程后，在柱塞弹簧力作用下， 沿凸轮下降段下行，在下行过程中，喷油泵不产生泵油作用，至此，完 成了一个泵油循环
高等内燃机学
高等内燃机学一、内燃机工作原理内燃机是一种将燃料在有限空间内燃烧，将化学能转化为热能和机械能的装置。
内燃机通常由曲柄连杆机构、燃烧室、冷却系统、润滑系统等组成。
内燃机根据燃料种类、工作方式、进气方式等可以分为汽油机、柴油机、燃气轮机等。
二、内燃机燃烧与排放内燃机燃烧过程是实现能量转换的关键环节，而排放物则是燃烧过程的副产品。
汽油机和柴油机采用不同的燃烧方式，如点燃式和压燃式。
在燃烧过程中，燃料与空气混合、点燃、燃烧、排放等过程需要经过深入的研究和优化，以实现高效的能量转换和减少环境污染。
三、内燃机传热与热负荷内燃机在工作过程中会产生大量的热量，这些热量需要通过冷却系统进行散发，以防止发动机过热。
传热过程涉及到热传导、热对流和热辐射等三种方式，需要对发动机的散热性能进行深入研究和优化。
热负荷是发动机性能的重要指标之一，需要根据发动机类型、用途和工作条件来确定。
四、内燃机性能优化内燃机性能优化是提高发动机效率、降低油耗、减少污染物排放的重要手段。
性能优化包括多个方面，如进气系统优化、压缩比优化、配气机构优化等。
此外，还可以采用先进的燃烧室设计、新型燃料等手段来提高内燃机的性能。
五、内燃机振动与噪声内燃机在工作过程中会产生振动和噪声，这些因素会影响乘员的舒适性和机器的可靠性。
振动的来源包括燃烧过程的不稳定、曲轴的不平衡等，而噪声则来自于进气、排气和风扇等部位。
减震器和隔音材料是解决这些问题的重要手段，同时还需要对发动机结构进行优化，以减少振动和噪声的产生。
六、内燃机结构强度与疲劳内燃机结构强度和疲劳是影响发动机可靠性和寿命的重要因素。
在发动机工作过程中，各部件会受到周期性的载荷作用，这些载荷会导致部件产生疲劳裂纹和断裂等问题。
为了提高发动机的可靠性和寿命，需要对发动机结构进行优化，采用高强度材料和抗疲劳设计等手段。
七、内燃机材料与制造工艺内燃机所使用的材料和制造工艺对发动机的性能和可靠性有着重要影响。
《内燃机学》第4版课后习题答案
《内燃机学》课后习题答案（第4版）第一章概论1-1.内燃机发明对工业进程的影响。
①内燃机的发明，既给传统的动力机械创造了新的动力源，又推动了一大批新兴工业产业（例如交通运输、发电、工程机械等）落地生根，在一定程度解放了生产力，促进了人类工业文明的发展。
②内燃机的发明，带动了包括石油炼制、钢铁、汽车等一大批上下游企业的产生与发展，给国民经济发展创造了新支柱，并推动很多国家走上了工业化道路。
1-2.内燃机燃料和润滑油对内燃机技术进步的影响。
①内燃机的燃料众多，常见的有汽油、柴油、煤油、气体燃料等，不同的燃料物理化学性质不同，对内燃机的要求也不同，根据内燃机的实际工作情况合理选择不同的燃料，不仅可以提高内燃机的动力性、经济性，降低排放，还能带动内燃机新型燃烧技术的发展与完善。
②内燃机内部的摩擦副众多，工作时的摩擦损失不仅会降低内燃机的机械效率，还会加剧零部件的摩擦，降低内燃机寿命。
采用润滑油对关键零部件进行润滑，对于提高内燃机效率、延长寿命极为重要。
1-3.内燃机引进技术消化和吸收存在的问题。
国外内燃机于1901年开始进入中国市场，随后中国的一些工厂开始借鉴仿制，经历了由单缸到双缸，由低速到高速的过程。
新中国成立后，我国通过自主研发、仿制和接受援建，成立了一大批内燃机骨干企业，内燃机工业初具规模。
20世纪60年代，我国的内燃机由仿制转为自主研制生产，由小批量生产转为大批量生产，功率大大提高，并逐渐在农业、发电、船舶等领域得以应用。
20世纪80年代后，内燃机行业进行了一系列调整和改革，技术水平有所提高，很多合资企业出现，新型内燃机的研制受到重视，并逐渐融入了世界内燃机工业体系。
1-4.车用内燃机发展技术分析。
内燃机作为一种热动力装置，发明之初人们更倾向于它的动力性能与热效率，前期的一系列改进与创新也主要围绕效率和动力性能展开，并逐渐对其他方面的性能进行优化。
经历了一个半世纪的发展，在燃烧理论的指导下，通过材料、机械加工、燃料、电控等技术的发展与完善，其动力性、经济性、耐久性等技术指标的强化程度不断提高，满足了绝大部分固定和移动用途的要求，取得了广泛的应用。
中国内燃机学
中国内燃机学
中国内燃机学是研究内燃机原理、设计、制造和应用的学科。
它涉及到内燃机燃烧原理、热力循环、机械结构设计、材料工程、润滑与冷却技术、控制技术以及排放与环保等多个领域。
中国内燃机学始于二十世纪初。
早期的研究主要集中在学习西方内燃机的原理和技术，并进行仿制和模仿。
20世纪50年代后期中国开始了自主研发内燃机的工作，在军工、船舶和农用机械等领域积累了一定的经验和技术。
随着中国经济的快速发展，内燃机作为一种基础动力装置得到了广泛应用。
中国内燃机学在理论研究、产品设计和制造、应用开发等方面取得了不少进展。
特别是在新能源汽车领域，中国内燃机学致力于研究发展替代燃料、节能减排以及电动化技术等关键问题。
中国内燃机学的学科门类包括热能与动力工程、机械工程等专业。
一些高等院校和科研机构设立了相关的内燃机学研究机构和实验室，为学生和研究人员提供了学习和研究的平台。
中国内燃机学的发展受到技术、资源、环保等方面的限制，但中国内燃机学仍在不断努力推进技术创新和应用发展，致力于提高内燃机的效率、减少排放、降低噪音等方面取得更好的成果。
3内燃机学第三章(1-2节)工作循环
Tc / Ta c k 1 ; Tz ' / Ta c k 1 ; Tz / Ta 0 c k 1
11
代入上式，可得：
t mCv pt Ta{( c k 1 c k 1 ) k ( 0 c k 1 c k 1 )} Vs t mCv Ta c k 1{( 1) k ( 0 1)} Vs
k 1 k 1 k 1
k 1
0 c
Tb / Ta Tz / Ta Tb / Tz 0 c Tb / Tz 0 c 0 c 1 k 1 ( ) 0k c / 0
(vz / vb )
k 1
其中， c为绝热压缩过程的压缩比； 为绝热压缩和绝热膨胀过程的绝热指数； p为等容加热过程的压力升高比； o为等压加热过程的容积增加比（预胀比）； =vb/vz为绝热膨胀过程的容积增加比（后胀比）- = c/ o 6 将各温度表达式代入循环热效率t，可得：
17
•机械效率限制 机械效率与缸内最大压力有密切关系，因为， Pmax决定了活塞 连杆机构的质量、其惯性力和主要承压面积大小等。 大幅度提高压缩比和压力升高比，必然会带来机械效率的下降， 从而使由于、提高所获得的循环效率与平均压力的收益，得而复 失。这一点对于柴油机来说，是一个很明显的问题。 国外柴油机最新发展的一个趋势，通过降低压缩比来提高柴油 机整机的经济性，其出发点就是减少摩擦损失。 •燃烧过程限制 若压缩比定得过大，压缩终点的压力和温度就会上升过多，对 于汽油机：容易产生爆震燃烧、表面点火等不正常现象；对于柴油 机：压缩终点时的气缸容积就会变得很小，给燃烧室设计带来困难， 甚至不利于高效率燃烧，造成得不偿失的后果。 •排放方面限制-冒烟、HC、CO、以及NOx等。 由于上述各种限制，目前发动机的参数范围如下： 柴油机 =12-22 =1.3-2.2 pmax=7-14 MPa 18 汽油机 7-12 2.0-4.0 3-8.5
《内燃机学》课程试验教学大纲
车辆与交通运输实验中心实验教学大纲《内燃机学》课程试验教学大纲一、制定实验教学的依据本大纲根据《内燃机学》教学大纲对学生实验能力培养要求而制定。
二、本课程实验教学的地位和作用《内燃机学》课程是高等学校本科热能与动力工程专业的一门重要的专业技术基础课程。
实验课是本门课程的重要教学环节，其目的是培养学生分析和解决实际问题的能力，使学生掌握发动机台架结构及其检测原理，掌握发动机负荷特性及速度特性的测试方法，以及内燃机的万有特性的绘制。
使学生掌握内燃机学的基本实验技术，具备分析和整理实验数据的能力，为学好后续课程，从事专业技术工作和科学研究打下必要的基础。
三、本课程实验教学基本理论与技术内容本课程主要讲授内燃机的工作原理。
通过讲授内燃机的基本实验装置的使用方法与基本的测试技术，使学生对内燃机的基本实验达到能独立调试测量等能力。
要求学生课前预习实验指导书，指导教师应概述实验的原理、方法及仪器使用等，并作针对性指导，具体实验步骤和结果分析、处理由学生独立完成。
实验内容要求如下：1）掌握发动机台架测试系统的硬件结构及原理。
2）掌握发动机负荷特性的测试方法及数据处理方法。
3）掌握发动机速度特性的测试方法及数据处理方法。
4）发动机万有特性的绘制。
四、学时安排、教学文件及教学形式学时：本课程总学时为32学时，其中实验4学时，占总学时12.5％。
教学文件：校编《内燃机学实验指导书》。
教学形式：本课程实验为综合性实验。
要求学生课前预习实验指导书，指导教师应概述实验的原理、方法及仪器使用等，并作针对性指导，具体实验步骤和结果分析、处理由学生独立完成。
五、实验成绩评定根据学生的实验预习、实验纪律、实验动手能力及实验报告结果，进行综合评定，车辆与能源学院给出A、B、C。
实验成绩占本课程总成绩20％，对缺实验成绩者，本课程不予通过。
六、实验项目、适用专业及学时分配适用专业及要求序号实验项目学时类型类别车辆工程交通运输1 汽油机速度特性试验2 综合专业必修必修2 汽油机负荷特性试验 2 综合专业必修必修七、本课程实验用到的仪器设备及仪表发动机、测功机、油耗仪、控制柜、发动机试验台架。
内燃机学第三版课程设计
内燃机学第三版课程设计一、课程设计目标及内容1.1 课程设计目标《内燃机学》是机械工程专业的重要课程之一，其主要包括燃烧理论、热力循环、机构运动、气缸和活塞、曲轴系统、气门系统、滑动轮、燃油系统、点火和燃油喷射等内容。
本次课程设计的目标是帮助学生更好地理解内燃机工作原理、热力循环等知识，加深掌握内燃机的结构和特性，培养学生的实际操作和实验分析能力。
1.2 课程设计内容本次课程设计主要包括以下内容：1.内燃机元件测量设计2.制作内燃机曲轴动平衡装置3.燃油系统检测与实验4.点火系统调试与实验5.内燃机基本参数测试与分析二、课程设计方案2.1 实验设备准备1.双缸四冲程内燃机2.曲轴平衡器3.手动油泵装置4.点火灯和高压电缆5.学生实验室仪表2.2 实验流程2.2.1 内燃机元件测量设计1.授课教师向学生介绍实验原理和要求2.学生根据教师要求，选择测量工具和时间，进行内燃机元件测量设计3.学生根据测量数据，进行数据分析和处理2.2.2 制作内燃机曲轴动平衡装置1.授课教师向学生介绍实验原理和要求2.学生根据教师要求，选择工具和材料，进行内燃机曲轴动平衡装置制作3.学生根据制作步骤和要求，进行实验操作和数据分析2.2.3 燃油系统检测与实验1.授课教师向学生介绍实验原理和要求2.学生根据教师要求，进行燃油系统检测和调试3.学生对实验数据进行分析和总结，排除实验误差2.2.4 点火系统调试与实验1.授课教师向学生介绍实验原理和要求2.学生根据教师要求，进行点火系统调试和实验3.对实验数据进行分析和处理2.2.5 内燃机基本参数测试与分析1.授课教师向学生介绍实验原理和要求2.学生根据教师要求，选择实验工具和时间，进行内燃机基本参数测试3.学生根据测量数据，进行数据分析和处理三、课程设计总结本次《内燃机学》第三版课程设计以实际操作为基础，结合理论分析，充分培养和发挥学生的实验分析能力和实际操作能力，使学生更好地掌握和理解内燃机工作原理、特性和性能参数，对内燃机领域的专业知识有更深刻的理解和掌握，为学生未来的学习和工作打下良好的基础。
内燃机学知识点
内燃机学知识点好嘞，以下是为您创作的关于内燃机学知识点的文案：要说内燃机，这可是个挺有意思的玩意儿！就拿我小时候的一次经历来说吧，那时候跟着老爸去农村亲戚家，正好赶上他们在用一台老旧的拖拉机耕地。
那拖拉机“突突突”地响着，冒着黑烟，声音大得吓人。
我当时就好奇，这东西咋这么有劲儿呢？后来才知道，这就是内燃机在发力！咱们先来说说内燃机的工作原理。
简单来讲，就像一个大力士在不断地吸气、压缩、爆发和排气。
吸气的时候，就像是大力士大口大口地吸气，把燃料和空气都吸进肚子里；压缩的时候呢，就像大力士把吸进去的气使劲儿压缩，越压越紧；爆发的时候可就厉害了，就好比大力士突然发力，把积攒的力量一下子释放出来，产生巨大的能量；最后排气，就像大力士把用完的气呼出去，准备下一轮的工作。
就拿汽油内燃机来说，它主要由气缸、活塞、连杆、曲轴、进气门、排气门这些部件组成。
气缸就像是大力士的房间，活塞在里面上上下下地运动。
进气门负责让燃料和空气进来，排气门则把燃烧后的废气排出去。
再说燃料的燃烧过程。
燃料和空气在气缸里混合得好不好，直接影响燃烧效果。
如果混合得不均匀，就像做菜放盐放得不均匀一样，有的地方太咸，有的地方没味道，燃烧也不充分，动力就不足啦。
而且，内燃机的效率也是个关键。
为啥有的车烧油多，有的车烧油少呢？这就和内燃机的效率有关系。
就好比两个人干同样的活，一个人轻松搞定还不费力，另一个人累得够呛还干不好，效率高的那个自然更厉害。
还有啊，内燃机的冷却和润滑也很重要。
想象一下，大力士一直在用力干活，如果身体不降温，关节不润滑，那不得累坏啦？所以内燃机也得有良好的冷却系统和润滑系统，来保证它能长时间稳定地工作。
说到这，想起我有次坐朋友的车出去玩，开着开着车突然熄火了。
后来一检查，原来是发动机过热，冷却系统出了问题。
这可把我们折腾得不轻，大夏天的在路边等救援，热得汗流浃背。
另外，现在的内燃机技术也在不断发展。
越来越环保、越来越高效是大趋势。
内燃机学 第三版 第四版区别
内燃机学第三版第四版区别摘要：1.内燃机学的概念及发展背景2.第三版与第四版的区别概述3.第四版内燃机学的特点和优势4.针对第四版内燃机学的实用建议5.总结与展望正文：随着科技的不断进步，内燃机技术也在不断发展。
内燃机学是一门研究内燃机工作原理、设计、制造和运行维护等方面的学科。
在这里，我们将探讨第三版与第四版内燃机学的区别，以便读者更好地了解这一领域的最新动态。
首先，我们要了解第三版和第四版的区别。
第三版内燃机学主要侧重于传统的内燃机技术，而第四版则更加关注创新和环保。
第四版内燃机学在继承第三版的基础上，加入了更多关于新能源、节能减排和智能化方面的内容。
这反映了内燃机技术的发展趋势，也为读者提供了更全面的了解。
第四版内燃机学的特点和优势体现在以下几个方面：1.新能源内容丰富：第四版内燃机学增加了关于电动汽车、混合动力汽车等新能源领域的介绍，有助于读者紧跟时代发展。
2.节能减排技术突出：在第四版中，作者重点介绍了内燃机节能减排的技术和方法，如燃烧过程优化、尾气后处理等，为解决环境问题提供了技术支持。
3.智能化方面：随着人工智能、物联网等技术的发展，第四版内燃机学加入了相关内容，让读者了解内燃机与智能技术的结合。
4.实践与应用：第四版内燃机学在理论的基础上，更加注重实际应用。
书中提供了丰富的案例分析，有助于读者将理论知识应用于实际工作中。
针对第四版内燃机学，这里为读者提供一些实用建议：1.深入学习新能源技术，了解行业发展趋势。
2.掌握内燃机节能减排技术，为环保事业作出贡献。
3.学习智能化技术在内燃机领域的应用，提高自身技能。
4.结合实际工作，不断探索和创新，促进内燃机技术的发展。
总之，第四版内燃机学是一部具有时代特色的教材，它为读者提供了丰富的知识储备。
希望通过本文的介绍，读者能够更好地了解第四版内燃机学的特点和优势，并在实际工作中发挥出来。
内燃机学课后习题答案
2-4 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？答平均有效压力是一个假想不变的压力，其作用在活塞顶上使活塞移动一个行程所做的功等于每循环所做的有效功，升功率是在标定的工况下，发动机每升气缸工作容积所发出的有效功率。
区别：前者只反应输出转矩的大小，后者是从发动机有效功率的角度对其气缸容积的利用率作出的总评价，它与 Pme 和 n 的乘积成正比。
（Pl=Pme·n/30T）2-6提升途径：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，提高气缸的充量系数，4）提高发动机的转速，5）提高内燃机的机械效率，6)采用二冲程提高升功率，7）增加排量2-9 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，其优缺点与适用场合。
答（1）机械损失组成：1 活塞与活塞环的摩擦损失。
2 轴承与气门机构的摩擦损失。
3.驱动附属机构的功率消耗。
4 风阻损失。
5 驱动扫气泵与增压器的损失。
（2）机械损失的测定：1 示功图法：由示功图测出指示功率 Pi，从测功器和转速计读数中测出有效功率 Pe，从而求得 Pm,pm 与ηm 的值。
优：在发动机真实工作情况下进行，理论上完全符合机械损失定义。
缺：示功图上活塞上止点位置不易正确确定，多缸发动机中各缸存在一定的不均匀性。
应用：上止点位置能精确标定的场合。
2 倒拖法：发动机以给定工况稳定运行到冷却水，机油温度达正常值时，切断对发动机供油，将电力测功器转换为电动机，以给定转速倒拖发动机，并且维持冷却水和机油温度不变。
这样测得的倒拖功率即为发动机在该工况下的机械损失功率。
缺点：1 倒拖工况与实际运行情况相比有差别 2 求出的摩擦功率中含有不该有的 Pp 这一项。
3 在膨胀，压缩行程中，p-v 图上膨胀线与压缩线不重合。
4 上述因素导致测量值偏高。
应用：汽油机机械损失的测定。
3 灭缸法：在内燃机给定工况下测出有效功率 Pe，然后逐个停止向某一缸供油或点火，并用减少制动力矩的办法恢复其转速。
内燃机学
江苏大学
第一章 概论
内燃机简史 热机——将燃料中化学能转化为机械功 的热力发动机 内燃机：是燃料在机器内部燃烧而将能量释 放做功的，它的工质在燃烧前是燃油与空气 的混合气，在燃烧后则是燃烧产物。 点燃式（汽油机） 压燃式（柴油机） 内燃机的热效率高、结构简单、比质量轻、 移动方便，因而被广泛应用于交通运输、农 业机械、工程机械和发电时作为动力。
大气压力式内燃机
• 1860年，莱诺依尔首先发明了 一种大气压力式内燃机，煤气 和空气在活塞的上半个行程被 吸入气缸，然后被火花点燃； 后半个行程为膨胀行程，燃烧 的煤气推动活塞下行膨胀做功。 活塞上行时开始排气行程，这 种发动机在燃烧前没有压缩行 程，热效率低于5％，最大功 率为4.5kW，共生产了约5000 台。 • P-V dW = pdV
桑塔纳(普通型)轿车用的JV型发动机
桑塔纳2000型轿车发动机
采用德国Motronic电子控制多点顺序喷射系统， 即通过不同的传感器测得的参数确定发动机 的工况，再根据存储器内储存的数据或综合 特性曲线确定该工况下的最佳点火提前角、 闭合角，对喷油时刻和喷油时间进行优化控 制，精确控制空燃比在化学计量空燃比附近 很小范围内，以降低汽油机的有害排放。采 用电控汽油喷射后，直列4缸，1.78L排量发动 机的升功率由37kW/L提高到40kW/L，升转矩 由81.4N· m/L提高到83.3N· m/L。
小型点燃式发动机
• 优点结构简单、零件数少。 • 做功次数为四冲程机的一 倍，升功率比四冲程高。 • 有扫气损失，采用混合油 (将润滑油以一定比例加 入汽油中)或采用润滑油 一次性地润滑活塞、活塞 环与缸套，因此它的燃油、 润滑油消耗量，未燃碳氢 排放比四冲程发动机高。 • 用于小型轻便动力装置上。
内燃机学知识点
内燃机学知识点1．发动机的机械损失（1）活塞和活塞环的摩擦损失（2）轴承和蔼门机构的摩擦损失（3）驱动附属机构的功率消耗（4）风阻损失（5）驱动扫气泵和增压泵的损失2．机械损失的测定办法（1）示功图法（2）倒拖法（3）灭缸法（4）油耗线法3．排放指标（1）排放物的浓度mg/m3（2）质量排放量g/km（3）比排放量g/(kW.h)（4）排放率g/kg 4．提高动力性和经济性的途径（1）采纳增压技术（2）合理组织燃烧过程，提高循环指示效率（3）改善换气过程，提高气缸的充量系数（4）提高发动机转速（5）提高机械效率（6）采纳二冲程提高升功率5．提高理论循环热效率所受的限制结构强度的限制、机械效率的限制、燃烧的限制、排放的限制6．十六烷值定义正十六烷的十六烷值为100，α-甲基萘的十六烷值为0，当柴油的自然性同正十六烷和α-甲基萘混合燃料的自燃性相并且，正十六烷的体积百分比即为十六烷值。
芳烃含量越高，十六烷值越低，排放性能越差。
十六烷值普通在40-55。
7．辛烷值异辛烷的辛烷值定为100，正庚烷为0，所含异辛烷的体积百分比。
（马达法辛烷值MON、研究法辛烷值RON）8．内燃机实际循环工质的妨碍（燃烧过程中，工质的成分和质量别断发生变化）、传热损失（理论循环中，工质和燃烧室壁面是绝热的，没有热交换）、换气损失（膨胀损失、活塞推出功损失、吸气损失）、燃烧损失（燃烧速度的有限性、别彻底燃烧损失） 9．换气过程四冲程：从排气门开启到进气门关闭的整个过程。
（排气、气门叠开、进气）二冲程：从排气口打开到关闭的整个过程。
10．排气提早角：排气门在膨胀行程下止点前的某一曲轴转角位置提早开启，这一角度就叫排气提早角。
普通在30-80°CA。
排气迟闭角：排气门在上止点之后关闭的角度。
普通在10-70°CA。
排气过程分为：自由排气（排气门打开到排气下止点）和强制排气（下止点到上止点）、超临界排气和亚临界排气。
内燃机学教学大纲
内燃机学教学大纲一、课程基本信息1、课程名称：内燃机学2、课程类别：专业核心课3、学分：＿____4、总学时：＿____5、适用专业：＿____二、课程的性质、目的与任务（一）课程性质内燃机学是一门研究内燃机工作原理、结构、性能和设计的专业课程。
通过本课程的学习，使学生掌握内燃机的基本理论和知识，为从事内燃机的设计、研发、制造、运行和维护等工作打下坚实的基础。
（二）课程目的1、使学生了解内燃机的发展历程、现状和未来趋势，培养学生对内燃机领域的兴趣和关注。
2、让学生掌握内燃机的工作循环、热力过程、燃烧过程等基本原理，能够进行内燃机性能的分析和计算。
3、使学生熟悉内燃机的主要结构和零部件的设计方法，具备初步的内燃机结构设计能力。
4、培养学生的工程实践能力和创新思维，能够解决内燃机工程中的实际问题。
（三）课程任务1、掌握内燃机的工作原理和性能特点，包括内燃机的分类、工作循环、示功图、性能指标等。
2、学习内燃机的燃烧过程和排放控制技术，了解燃烧的基本原理和影响因素，掌握降低排放的方法和措施。
3、熟悉内燃机的换气过程和增压技术，理解换气过程的工作原理和评价指标，掌握增压系统的类型和工作特点。
4、掌握内燃机的燃料供给系统和调速系统，了解不同燃料供给系统的工作原理和结构特点，熟悉调速系统的作用和类型。
5、学习内燃机的润滑与冷却系统，理解润滑和冷却的作用和原理，掌握润滑和冷却系统的结构和设计要求。
6、了解内燃机的主要零部件的结构和设计方法，包括气缸、活塞、连杆、曲轴等，能够进行简单的结构设计和强度计算。
7、掌握内燃机的试验和测试技术，能够进行内燃机性能的测试和分析。
三、课程教学基本要求（一）理论教学要求1、教学方法：采用课堂讲授、多媒体教学、案例分析等多种教学方法相结合，注重理论联系实际，引导学生思考和解决问题。
2、教学手段：运用多媒体课件、动画演示、实验视频等教学手段，帮助学生理解和掌握复杂的内燃机工作原理和结构。
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内燃机学第1章—绪论课程内容：内燃机工作过程基础理论+内燃机总体及主要零部件结构学时：64第1章概论热机：（化学能燃烧机械能）外燃机：燃料在气缸外燃烧，加热工质做功。
内燃机：燃料在气缸内燃烧，加热工质做功。
包括：往复式和其它形式。
往复式主要包括：压燃式，如汽油机和点燃式如柴油机，是本课程主要内容。
历史发展：1860年莱诺依尔大气压力式的内燃机（没有压缩行程）1876年奥托 4冲程点燃式内燃机1890年本茨 2冲程点燃式内燃机1892年狄塞尔 4冲程压燃式内燃机1902年雷诺机械增压1915年波希涡轮增压器内燃机相对其它动力的优点：a. 结构简单；b. 效率较高；c. 重量体积比小；d. 成本低，使用方便，技术成熟。
内燃机分类：图1-01典型内燃机结构：点燃式发动机：图1-02、图1-03、图1-04、图1-05压燃式发动机：图1-06、图1-07内燃机学第2章—内燃机工作指标内燃机工作指标包括：动力性（功率、转速、扭距）、运转性（冷启动、噪声、排气品质）、耐久可靠性（大修时间）、经济性（燃料和润滑油消耗率）。
2．1 示功图指示性能指标示功图4冲程内燃机p-φ示功图—图2-014冲程内燃机p-V示功图—图2-02p-φ和p-V有一一对应关系，可以相互转换。
方法：用途：指示性能指标：以工质对活塞做功为基础的指标，反映燃烧过程的特征。
1．指示功和平均指示压力指示功W i：气缸内完成一个工作循环得到的有用功发动机的p-V图—图2-03平均指示压力p mi：单位气缸容积一个工作循环所做的指示功；或一个假象的作用在活塞上的不变的压力，使活塞在一个冲程的位移中做的功为循环指示功。
用途：2．指示功率指示功率P i：单位时间做的指示功W i3．指示热效率和指示燃油消耗率指示热效率ηit：发动机指示功与消耗燃料热量的比值指示燃油消耗率b i：单位指示功的耗油量2．2 有效性能指标有效性能指标：指示性能指标扣除摩擦及附件消耗。
反映的是发动机的真正做功能力。
1. 机械效率和有效功率有效功率：P e =P i-P m机械效率：ηm= P e/ P i内燃机有效功率：推导：2. 平均有效压力和升功率平均指示压力p me：单位气缸容积一个工作循环所做的有效功, 或一个假象的作用在活塞上的不变的压力，使活塞在一个冲程的位移中做的功为循环有效功。
升功率3．冲量系数和过量空气系数冲量系数：实际循环进气量与进气管状态下充满气缸的空气量比值。
过量空气系数φa：燃烧单位燃料的实际供给空气量与理论空气量之比。
柴油机：φa=1.2 – 2.2 汽油机φa=0.85 – 1.1空燃比：空气与燃料的比值。
4．有效热效率和有效燃油消耗率有效热效率：ηet=W e / Q1有效燃油消耗率：单位有效功的耗油量。
2．3 机械损失与机械效率平均机械损失压力：p m =p i-p e机械损失的主要组成：1．活塞和活塞环的摩擦损失：45-65%2．轴承与气门机构的摩擦损失：2-3%3．附件的功率消耗：10-20%。
只包括必不可少的附件：油水泵等，不包括：水箱风扇，空气压缩机、空调等。
4．驱动扫气泵和增压器的损失：10-20%机械损失的测定1．示功图法上止点位置不容易精确得到（<0.5°）。
2．倒拖法需要电力测功机。
误差有：气缸不能燃烧带来的压力、温度变化，影响到摩擦功。
3．灭缸法必须是多缸机。
分别对某一气缸停机，减少制动力矩直到转速恢复，得到此时的功率，则摩擦功率为：P-P’。
叠加各缸，得到整机的摩擦功。
4．油耗线法多用于柴油机或喷射式汽油机。
在固定转速下进行负荷特性试验，得燃油消耗量与平均有效压力的关系曲线：图2-04P me为0时所消耗的油量B为克服摩擦功所用。
延长油耗曲线，得到摩擦功。
2．4 提高内燃机动力性与经济性的途径1．采用增压技术：2．合理组织燃烧过程，提高指使效率：3．改善换气过程，提高气缸冲量系数：4．提高发动机转速：5．提高机械效率：内燃机学第3章—内燃机的工作循环3．1 内燃机的理论循环内燃机的实际热力循环：燃料的热能转变为机械能的过程内燃机的理论循环：将实际循环简化，忽略次要因素，得到便于进行定量分析的假想简化循环理论循环的简化假设：1．空气为工质，为理想气体。
其物理化学性能不变，比热为定值；2．工质总量不变，忽略旧动损失及影响；3．工作过程绝热；4．用假想的加热放热代替实际的燃烧与排气过程，排气过程视为等容放热过程。
研究理论循环的目的：1．阐明热力循环参数间的关系；2．确定驯化热效率的极限；3．分析比较不同循环方式的经济性和动力性。
根据不同的燃烧方式，典型的内燃机理论循环有3种：等容加热、等压加热、混合加热。
典型的理论示功图—图3-01压缩比：V a/V c，压力升高比p z/p c各种理论循环的特点：等容加热：加热在等容条件下很快完成，点燃式发动机；等压加热：加热在等压条件下缓慢完成，燃气轮机、早期压燃式发动机；混合加热：先在等压条件下很快加热，然后在等压条件下缓慢完成压燃式发动机。
初始状态及加热量一致，当压缩比相同时，等容加热效率最高；当循环最高压力相同时，等压加热效率最高。
各种理论循环比较的结论：1．提高压缩比，可以提高工质最高温度，从而提高了热效率；2．提高压力升高比可以提高混合加热中等容部分的比例，从而提高了热效率；3．绝热指数k增加，热效率增加。
内燃机实际工作条件的约束和限制：1．结构条件：强度及可靠性。
2．机械效率：摩擦功增加。
3．燃烧：爆燃；余隙太小，燃烧室设计困难。
3．2 内燃机的燃料1．石油燃料成分：碳-氢化合物占97-98%炼制方法：直接蒸馏法：质量较好热裂解法：质量较差催化裂解法：质量最好柴油和汽油的理化性质：柴油：1.自燃温度：十六烷值2.低温流动性：柴油标号（凝点）0号、-20号等汽油：1.挥发性2.抗爆性：辛烷值：马达法、研究法2. 气体燃料1．天然气：热值较低2．液化石油气排放较好，可替代汽油3. 代用燃料1．醇类（甲、乙）2．植物油排放较好，可替代柴油3.3 内燃机的实际循环非增压柴油机理论循环和实际循环p-V图—图3-02与理论循环的差异：1．不同工质影响：非理想的双原子气体、成分不断变化，影响到比热（增加），从而降低了最高循环温度。
2．换气损失：包括排气门提前打开、流动阻力损失。
3．传热损失：非绝热过程。
4．燃烧损失：包括燃烧的速度限制（引起压缩负功增加、最高压力下降）、后燃及不完全燃烧。
3．4 内燃机循环的热力学模型燃烧模型：1．热力学模型（0维模型）2．现象学模型（准维模型、分区模型）3．多维模型热力学模型的假定：1．气缸内为单区过程；2．工质为理想气体；3．气体流动为稳定流动，不计动能；4．进、排气系统的压力和温度波动不计；5．工质无泄露。
热力过程计算图—图3-03控制方程：公式相应项计算：1．气缸工作容积：4．放热率：热力过程计算中的简化：1．闭式阶段：无质量、能量交换2．开式阶段：进排气过程计算进排气过程的计算：1．容积法2．特征线法3．差分法（高维）内燃机循环模拟计算结果：图3-04内燃机学第4章—内燃机的冲量转换第4章内燃机的冲量转换冲量转换：排气门（排气口）开启到进气门（进气口）关闭的整个过程。
冲量转换的状态与系统设计和运行状态有关。
4．1 4冲程内燃机的换气过程1．自由排气阶段超临界状态：气缸压力远大于排气管压力，流速为当地声速，流量取决于缸内状态和气门开启有效截面，与排气管内状态无关。
亚临界状态：气缸压力和排气管压力比较接近，流量与有效截面和缸内与排气管内压差有关。
排气提前：减少废气推出功自由排气阶段排出的废气量与内燃机的转速无关，但在高速时相同的排气时间对应着更大的曲轴转角。
2．强制排气阶段活塞上行推动排气排气迟闭：非增压-利用废气引射；增压-安排扫气过程3．进气阶段进气提前：保证进气过程开始时有适当的进气流通截面进气迟闭：非增压-利用惯性进一步充气；增压-安排扫气过程换气损失：1．排气损失包括：膨胀损失（由于排气门提前开启）和推出损失（活塞推出废气）与排气提前角的关系：排气提前角增大，膨胀损失增大，推出损失减小与转速的关系：转速增加，膨胀损失略有增加，推出损失有较大增加转速对排气损失的影响—图4-012．进气损失包括：进气消耗的功和进气量的损失（均由于流阻）泵气损失：由排气损失和进气损失组成提高冲量系数的措施：1．降低进气阻力包括：降低进气门阻力：增加进气门数量、增加进气门直径（进、排气门不等径）等图4-02采用可变进气系统：可变凸轮机构、可变气门定时2．降低排气阻力采用适当的排气系统3．减少冲量温度中冷4．2 内燃机增压增压的目的：得到更多的空气，从而可以提供更多燃料，得到更大功率。
包括：增压器、增压器与内燃机的匹配、内燃机增压后的调整1．增压对经济性和动力性的影响增压效果直接取决于增压比和压气机绝热效率增压性能估算：根据压气机绝热效率的计算公式，得增压前后温度的变化：T b/T0且压气机绝热效率越高，温升越小。
根据气体状态方程，得增压前后密度的变化：ρb/ρ0和冲量系数的变化（也可以省略）：φb/φ0则有增压前后平均指示压力的变化：p b/p0和机械效率的变化：ηb/η0于是得有效功率和燃油消耗率的变化：P b/P0 b b/ b 0增压对经济性和动力性都有较大的益处。
增压优势与代价优势：1．大幅度提高功率2．节省制造材料3．降低排气噪声4．有利于高原恢复功率5．排放总体下降6．适用范围广泛代价：1．机械及热负荷增加2．低速扭矩受影响3．响应性差2．增压方式增压方式包括：机械、涡轮、气波、复合等。
图4-03排气涡轮增压排气涡轮增压器（涡轮）包括：径流式增压器和轴流式增压器，压气机通常为离心式。
径流式增压器用于高转速及响应性好的场合，如车用发动机；轴流式增压器用于大流量、高效率的场合，如大型发动机。
图4-03-2离心式压气机工作过程图4-04压气机的主要作用是提高气体压力，即增加气体密度。
其工作过程见上图，为：压气机特性曲线主要特性参数包括绝热效率、压比、流量、转速。
见图4-05。
各特性参数分析：喘振与阻塞喘振：当压气机工作在喘振线左侧时，压气机工作不稳定甚至强烈振动，发生危险。
原因：当流量太小、压比太大时，工作轮进口处的气流与壁面发生分离现象。
阻塞：压气机工作在特性线右下侧时，流量太小、压比太大。
当压比继续降低时，流量也不增加，即阻塞现象。
压气机通用特性曲线（去除大气环境的影响）折合流量：折合转速：径流式涡轮工作过程径流式涡轮工作简图—图4-05-2径流式涡轮的结构设计的核心是将压力和温度降低，转化为动能并将其传递给涡轮。
4．3涡轮增压系统定压系统与脉冲系统—图4-06定压系统：系统介绍。
优点：涡轮在定压下全周进气，效率高，系统结构简单。