哈尔滨工程大学内燃机原理知识点

理想循环：为了了解内燃机热能利用的完善程度，能量相互转换的效率，寻求提高热量利用率的途径，在不是其基本物理、化学过程特征的前提下，将内燃机的实际循环进行若干简化，使其近似乎于所讨论的实际循环，而又简化了实际变化纷繁的物理、化学过程，从而提出一种便于作定量分析的假想循环，称为“理想循环”。

实际循环与理想循环差异主要有：1、工质不同2、气体流动阻力3、涡流与节流损失4、传热损失5、燃烧不及时，后燃及不完全燃烧损失6、漏气损失；

压缩比：压缩比是一个描述工质容积变化和压缩程度的参数，定义为压缩始点容积比上压缩终点容积。

按什么原则取定压缩比：

压缩比的上限：a、对点燃式内燃机（如汽油机，煤气机），在缸内被压缩的是空气与燃料的混合物，上限受到可燃混合气早燃或爆燃的限制。因此，上限取值应考虑到燃料的性质，传热条件及燃烧室结构等因素。 b.对压燃式发动机（如柴油机,上限受到机械负荷Pc、Pz，噪声、排放（温度高,NOX上升；高温下CO2分解形成CO）的限制。当压缩比上升到一定程度时，压缩比上升的程度明显减少，太高反而得不偿失。

压缩比的下限：a、对点燃式内燃机,在满足上限的限制下,尽量使压缩比高些；b、对压燃式发动机（如柴油机），应保证压缩终点的温度不低于燃料着火燃烧的自燃温度。

多变压缩指数影响因素：1、曲轴转速2、气缸尺寸3、周壁散热强度及充量扰动的速度；

多变膨胀指数影响因素：转速、燃烧速度、气缸尺寸、负荷等。

示功图：把内燃机在1个循环中气缸工质状态的变化，表示为压力与容积的关系图（p-V图）或压力与曲轴转角的关系图称为示功图。

示功图作用：示功图直接表示了内燃机作功的大小，除此之外，还包含了许多反映内燃机性能的信息和数据，是评价分析内燃机性能的主要手段。

内燃机的指示参数是用以表征燃料燃烧释放出来的热能转变为机械能完善程度的一组参数，只考虑了气缸内因燃烧不完全和传热等方面所引起的热量损失，而没有考虑各运动副间所存在的摩擦损失、泵气损失和辅助机械损失等。内燃机的指示参数主要包括内燃机的平均指示压力pi、指示功率Ni、指示效率ηi以及指示油耗率gi。

指示压力的影响因素：增压度、过量空气系数、换气质量、油气混合完善程度、燃烧完善程度

机械损失功率：摩擦、泵气、压气机或扫气泵、辅助机械损失功率

指示效率及指示油耗率影响因素：燃料热能释放好坏、热量损失大小、热能转换有效程度

内燃机的有效参数包括平均有效压力pe、有效功率Ne、有效效率ηe及有效油耗率ge。它们与指示参数的不同之处就是除指示参数考虑的热力损失外，还考虑了机械损失。

内燃机性能：动力性、经济性、排放性、可靠性、运转性。

提高内燃机性能的措施：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，提高气缸的充气系数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。

机械效率：在内燃机工作过程中，经曲轴输出的有效功率Ne总小于活塞所获得

的指示功率Ni，其差值为机械损失功率Nm，而有效功率比上指示功率即定义为机械效率。

提高机械效率的措施：1、增压2、转速n及活塞平均速度3、负荷4、润滑油温度与冷却水温度5、气缸尺寸及数目6、工艺水平。

内燃机强化及强化程度：为了评价发动机的承载能力、热负荷和机械负荷的应力水平以及工作容积的利用率，并对各种发动机进行对比，把气缸基本尺寸作为标定发动机承载或强化的基准。正如经济参数和动力参数一样，强化指标也是评价发动机性能的基本特性参数。

内燃机的强化指标包括升功率和活塞功率。单位气缸工作容积(1L)发动机所具有的标定功率就称为发动机的升功率；单位活塞总面积上发动机所具有的标定功率就称为活塞功率。

分析内燃机强化的可行性与措施

按升功率强化内燃机:减轻发动机的质量、减小外形尺寸。

为了提高升功率可以用下列基本方法:

(1)采用二冲程循环；(2)增大压缩比，以提高指示效率(3)减小过量空气系数(4)提高发动机的转速n；(5)在化油器式发动机中改用燃油直接喷射；(6)利用进排气系统中的气动效应提高；(7)采用强制进气的增压措施增大充气效率与进气密度乘积值

按增压强化发动机来分析:

增压是最有效的提高NeL的措施，但增压后需考虑以下儿个因素:

（1）增压压力与机械负荷：降低压缩比、减小喷油提前角、选用适当的喷油特性及混合气形成方式等

（2）热负荷与降低热负荷的措施：限制气缸中最高气体压力及其增长速度、最高温度及零件间壁中的温度梯度（通过完善结构工艺、合理组织增压内燃机工作过程实现）

（3）供油与燃烧过程的组织：降低最高压力（减小压缩比、减小喷油提前角）（4）增压压力的最佳化

增压、提高转速和压缩比是强化内燃机的基本措施，试分析其中的限制因素有哪些?

(1)压缩比增大，指示效率提高。但是，随着压缩比提高，机械损失增大，起动变得困难，并且必须提高燃料的辛烷值，所有这些部决定了把强制点火式发动机的压缩比提高到12以上是不适宜的。为了保证无爆燃的燃烧，在这种类型的增压式发动机中，压缩比不仅不能增大，而且是要减小。在柴油机中，压缩比的数值是以保证可靠起动及其零件所能承受的机械负荷这两个条件为出发点来选定的。进一步提高压缩比，正如经验所表明的那样，不仅不能使升功率增大，而且甚至因为机械效率降低反而会使它减小。

(2)提高发动机的转速n有利也有弊。随着转速提高，充气系数减小.因此，随着发动机高速性的提高，必须相应地选定配气相位，增大进排气系统的流通截面，并改善压气机和燃

气涡轮的效率。提高转速，发动机的摩擦损失及用于换气的功率消耗增大，因而机械效率降

低。提高发动机转速将使活塞的平均速度增大，囚而增加了由惯性力所引起的机城负荷。结

果使摩擦损失、运动件的磨损、曲轴、连杆螺钉及发动机其他零件的应力都增大。