内燃机学-周龙保-课件第九章_内燃机的使用特性与匹配
内燃机学课件第九章
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性能指标随调整情况变化的特性称为调整特性，如点火提前角调整特性、供油提前角调整特性等；
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性能指标随运行工况变化的特性称为性能特性，如负荷特性、速度特性和调速特性等。
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用来表示特性的曲线称为特性曲线，它是评价内燃机的一种简单、直观、方便的形式。
第二节 内燃机的负荷特性
定义
第九章 内燃机的使用特性与匹配
内燃机的特性是内燃机性能的综合反映。特性的形式有很多，除了前几章已经介绍的内燃机调速特性与调整特性(如点火提前角调整特性、供油提前角调整特性)外，本章将重点介绍内燃饥的基本特性，如负荷特性、速度特性、万有特性等。由于内燃机是为其他动力装置或工作机械提供动力的，相互之间的配合特性不仅涉及到工作机械的性能，也与内燃机本身的特性密切相关，为此，本章将介绍内燃机与工作机械的匹配方法。
面工况：其特点是功率与转速都在很大范围内变化，它们之间没有特定的关系。汽车及其他陆地运输用内燃机，都居于这种工况。此时，内燃机的转速决定于行驶速度、可以从最低稳定转速一直变到最高转速；负荷取决于行驶阻力，在同一转速下，可以从零变到全负荷。内燃机可能的工作区域就是该种类型内燃机的实际工作区域，相应的上况区域称为面工况。
对内燃机的特性及其匹配进行研究，不仅是为了评价内燃机的性能，为正确、合理地选用内燃机提供依据，同时，还可以通过对影响内燃机特性各种因素的分析。提出改进特性以适应匹配要求的各种技术措施，以优化整个动力装置的性能。
主要内容
第一节 内燃机的工况 第二节 内燃机的负荷特性 第三节 内燃机的速度特性 第四节 内燃机的万有特性 第五节 内燃机的功率标定及大气修正 第六节 内燃机与工作机械的匹配
柴油机的燃油消耗率be曲线在整个速度特性的变化范围内比较平坦，两端略有上翘，同样可利用式(8—2)来解释。be在某一中间转速时最低，当转速高于此转速时，因ηm和ηit同时下降而使be上升；而当转速低于此转速时，由于充量系数Φc下降，加上燃油雾化差，涡流减弱，使得ηm的上升弥补不了ηit的下降幅度，be同样上升。在部分负荷速度特性上，燃油消耗率整体水平由于ηm较低而较外特性上的燃油消耗率曲线有所上升，但随转速的变化趋势基本与外特性相似。
第九章_内燃机的使用特性与匹配内燃机学 课件(共27张PPT)
第一节 内燃机的工况
图9-1 内燃机的各种工况和工作(gōngzuò)范围 A—额定点 —额定转速 —最高工作(gōngzuò)转速
—最低工作(gōngzuò)转速 1—等转速工况线 2—螺旋桨工况线 3—外特性功率线
第三页，共27页。
第二节 内燃机的负荷(fùhè)特性
一、柴油机的负荷(fùhè)特性 二、汽油机的负荷(fùhè)特性
第十六页，共27页。
1.汽油机的排放(pái fànɡ)特性
图9-8 车用汽油机的排放(pái fànɡ)特性
a)CO排放(pái fànɡ)特性 b)HC排放(pái fànɡ)特性 c)N
(pái fànɡ)特性
第十七页，共27页。
2.柴油机的排放(pái fànɡ)特性
图9-9 车用柴油机的排放(pái fànɡ)特性
第六页，共27页。
二、汽油机的负荷(fùhè)特性
对于预混合(hùnhé)强制点火的汽油机来说，由于对 应燃烧良好的ϕa在很小的范围内变化，负荷变化是 通过改变进气系统中的节气门的开度，从而改变进入 气缸的可燃混合(hùnhé)气数量来实现的。
第七页，共27页。
第三节 内燃机的速度(sùdù)特性 一、柴油机的速度(sùdù)特性 二、汽油机的速度(sùdù)特性 三、适应性系数
第二十一页，共27页。
第六节 内燃机与工作机械(jīxiè)的匹配
一、车用内燃机的匹配(pǐpèi) 二、发电用内燃机的匹配(pǐpèi) 三、船用柴油机的匹配(pǐpèi)
第二十二页，共27页。
一、车用内燃机的匹配(pǐpèi)
(一) 动力性匹配(pǐpèi) (二) 燃油经济性匹配(pǐpèi)
《内燃机原理》教学日历
《内燃机原理》教学日历一、课程名称：内燃机原理（Principles of Internal Combustion Engines）二、学时与学分：64/4三、授课内容与学时安排1.课内讲授（56学时）模块一绪论（2学时）（1）内燃机当前的技术水平及今后的发展方向（2学时）20世纪的内燃机内燃机面临能源与环境的严峻挑战内燃机当前的技术水平面向21世纪的内燃机模块二内燃机的工作循环（4学时）（2）内燃机的工作循环（2学时）内燃机的理想循环涡轮增压内燃机理想循环内燃机理想循环热效率（3）内燃机实际循环（2学时）内燃机工作循环举例作业：教材第二章思考题2,3,4,6题模块三内燃机的工作指标与性能分析（4学时）（4）内燃机的工作指标与性能分析（2学时）内燃机的工作指标内燃机的指示参数内燃机的机械损失及机械效率（5）内燃机的有效参数（2学时）内燃机的强化指标与强化分析内燃机的热平衡作业：教材第三章思考题1,2,4题模块四内燃机的燃烧（12学时）（6）内燃机燃烧热化学与缸内空气运动（2学时）燃料燃烧反应方程式及所需空气量燃料燃烧产物量及其物质量的改变燃烧热与绝热火焰温度涡流滚流湍流（7）点燃式内燃机的燃烧（2学时）汽油机的燃烧过程汽油机点火滞燃期及其影响因素（8）火焰结构与火焰传播速度（2学时）循环变动各缸充量的不均匀性汽油机的非正常燃烧(9) 点燃式内燃机的燃烧室（2学时）压燃式内燃机的燃烧可燃混合气形成(10) 燃烧过程（燃烧阶段划分，着火延迟与燃烧噪声，预混与扩散燃烧）燃烧放热率（基本原理与方法，放热率阶段划分）（2学时）（11）压燃式内燃机的燃烧室（直喷式燃烧室，分开式或间喷式燃烧室）（2学时）作业：教材第四章思考题1,4,5,7,8,10题模块五内燃机的燃料与燃料供给（8学时）（12）内燃机燃料与燃油喷射系统（2学时）石油及内燃机燃料汽油和柴油的物理化学特性气体燃料和代用燃料（13）柴油机喷射系统工作原理（2学时）柴油机燃油喷射特性喷油系统与柴油机的匹配（14）柴油机电控喷油系统（2学时）柴油机控制系统电控喷油系统的基本组成和工作原理电控喷油系统分类（15）汽油机的燃油供给（2学时）汽油机的油气混合与充量分配汽油机供给系统的类型及特征（化油器供给系统，汽油喷射系统）电控汽油喷射系统的组成和工作原理L型电控汽油喷射系统气体燃料内燃机的类型与特点火花点火式气体燃料内燃机的燃料供给系统双燃料内燃机的燃料系统和控制作业：教材第五章思考题1,2,5,6,7,8题模块六内燃机的换气过程（6学时）（16）四冲程内燃机的换气过程（2学时）换气过程的分析换气过程的损失和泵气功换气过程的评价参数提高充气系数的措施（降低进气系统流通阻力，降低排气系统流通阻力，减少对进气充量的加热，合理利用换气过程中的动态效应）（17）二冲程内燃机的换气及排气可用能（2学时）四冲程与二冲程内燃机换气过程比较换气型式换气过程（18）二冲程内燃机换气质量的评价指标（2学时）基准扫气效率排气可用能缸盖气道稳流试验作业：教材第六章思考题1,2,3,5，6,7,8题模块七内燃机增压（8学时）（19）增压方式和涡轮增压系统（2学时）增压技术增压方式定压涡轮增压系统脉冲涡轮增压系统脉冲与定压涡轮增压系统的比较脉冲涡轮增压系统的演变与发展(20)高压比及超高压比涡轮增压系统（2学时）涡轮增压器与内燃机的配合内燃机选配涡轮增压器的要求增压器参数的确定涡轮增压器的流通特性增压器效率对柴油机性能的影响(21)涡轮增压器与内燃机的配合特性及调整（2学时）车用发动机及特殊工况下的发动机增压涡轮增压发动机的扭矩特性车用增压发动机的加速特性(22)车用汽油机涡轮增压（2学时）涡轮增压器的调节高原条件下的涡轮增压高背压下的涡轮增压特种车辆发动机的涡轮增压作业：教材第七章思考题2,3,4,6,8题模块八内燃机排放与控制（8学时）（23）内燃机排放与环境污染（2学时）排气中的有害成分光化学烟雾大气质量和排放标准有害气相排放物生成机理NOx的生成 CO的生成 HC的生成（24）内燃机颗粒排放物（2学时）汽油机的颗粒排放柴油机的排烟柴油机排气碳粒生成机理光化学反应(25)内燃机的排气净化（2学时）排气净化的基本思路机内净化的主要途径低排放燃油喷射系统气流组织和多气门技术低排放燃烧室增压技术(26)排气再循环EGR（2学时）机后净化的技术措施三效催化转化器氧化催化转化器NOx催化转化器排气颗粒物捕集器作业：教材第八章思考题2,3,5,7题模块九内燃机的运行特性（4学时）（27）内燃机的运行工况调节及运行特性（2学时）运行工况及工况的标定工况的稳定性及调节常用的调速装置内燃机运行特性（速度特性、调速特性、负荷特性和万有特性）（28）内燃机实用运行特性和功率、燃油消耗率的修正（2学时）船用柴油机的推进特性车用发动机的行驶特性机车柴油机的牵引特性大气条件对内燃机性能的影响功率及燃油消耗率的修正方法作业：教材第十章思考题2,3,6,7题2.课外实践环节（64学时）模块十内燃机的实践教学（64学时）第1部分内燃机拆装实习、模型现场教学，参观东风汽车有限公司试验室。
内燃机原理课件
•
pb=0.3~0.5MPa；Tb=1500 ~ 1700K
4. 排气过程
• 作用：排出气缸中燃烧后的废气，以便充入可 燃混合气。
• 实现：排气门开启，进气门保持关闭，活塞由 下止点向上止点移动排出废气。
• 主要参数：pr=0.105~0.12MPa；Tr=900 ~ 1100K • 残余废气占进入气缸的新鲜混合气质量比例
• 3．提高内燃机的可靠性和耐久性。 • 4．降低废气中有害排放和噪声。
(二)内燃机技术的发展动向
• 1．电子技术的应用。 • 2 ．采用增压技术。 • 3．汽油机稀燃—速燃技术。 • 4．汽油机缸内喷射分层燃烧技术。 • 5．柴油机采用直喷式燃烧系统。 • 6 ．提高柴油机燃油喷射压力。 • 7．排气后处理技术。 • 8．采用代用燃料。
燃机
• 5．进气状态：非增压式和增压式。 • 6．气缸布置形式：直列式、V形、卧式、对置式。 • 7．用途：汽车用、工程机械用、农用、拖拉机用、
发电用、机车用、船舶用、坦克用等。
• 8．转速：高速、中速和低速； • 9 ．气缸数：有单缸、双缸、多缸内燃机。
二、内燃机的优缺点
• 优点： • 1．热效率高，即燃油消耗率低，经济性好，
2．压缩过程
• 作用：在燃烧前将混合气压缩，使其容积缩小， 密度增大，温度升高，在燃烧过程迅速燃烧以 产生较大的压力，使发动机发出较大的功率。
• 实现：进、排气门都关闭，曲轴继续旋转，活 塞自下止点向上止点移动，将气缸中的混合气 压缩。
• 主要参数：pc=0.85~2MPa；Tc=600 ~ 700K
• 工作条件：受力复杂， 受气体爆发压力、螺栓 预紧力、往复惯性力、 旋转惯性力、倾倒力矩 作用。
• 要求：强度、刚度大， 结构紧凑。
目录(内燃机学)
第六章 内燃机的替代燃料 第一节 替代燃料概述 第二节 含氧燃料 第三节 合成油 第四节 气体替代燃料 第五节 替代燃料的生命周期分析
第七章 内燃机的燃料供给与调节 第一节 概述 第二节 柴油机燃料供给与调节系统 第三节 柴油机喷油泵结构参数的确定 第四节 柴油机喷油器的结构和参数 第五节 柴油机的异常喷射现象 第六节 柴油机的工况调节与调速器 第七节 柴油机燃料供给与调节系统 第八节 点燃式内燃机燃料供给系统 第九节 电控汽油喷射系统 第十节 气体燃料供给系统
第一章 概论 第一节 内燃机简史 第二节 中国内燃机工业发展简史 第三节 内燃机分类 第四机的工作指标 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 提高内燃机动力性能与经济性能
第三章 内燃机的工作循环 第一节 内燃机的理论循环 第二节 内燃机的燃料及燃烧热化学 第三节 内燃机的实际循环 第四节 内燃机的热平衡 第五节 内燃机工作过程的热力学模型
第四章 内燃机的换气过程 第一节 四冲程内燃机的换气过程 第二节 四冲程内燃机的换气损失 第三节 提高内燃机充量系数的措施 第四节 内燃机的增压 第五节 二冲程内燃机的换气
第五章 内燃机混合气的形成 第一节 内燃机缸内的气体流动 第二节 点燃式内燃机的燃烧 第三节 点燃式内燃机的燃烧室 第四节 压燃式内燃机的燃烧 第五节 压燃式内燃机的燃烧室 第六节 均质充量压缩着火燃烧发动机
第八章 内燃机污染物的生成 第一节 概述 第二节 污染物的生成机理和影响因素 第三节 内燃机的排放控制 第四节 内燃机的排气后处理 第五节 排放法规 第六节 OBD技术简介
第九章 内燃机的使用特性与匹配 第一节 内燃机的工况 第二节 内燃机的负荷特性 第三节 内燃机的速度特性 第四节 内燃机的万有特性 第五节 内燃机的功率标定及大气校正 第六节 内燃机与工作机械的匹配
内燃机原理和构造(共57张PPT)
多元化动力总成
未来动力总成将呈现多元化趋势，内燃机将与电动机 、燃料电池等共同存在。
提高效率降低排放策略
涡轮增压技术
提高进气压力，增加发动机功 率和扭矩，同时降低油耗和排 放。
轻量化设计
采用高强度材料和先进制造工 艺，减轻发动机重量，提高燃 油经济性。
02
密封材料选择
根据密封部位的工作条件和要求，选择合适的密封材料，如橡胶、塑料
、金属等。
03
密封技术改进
随着技术进步，新型密封材料和结构不断涌现，如高性能橡胶材料、复
合密封结构等，提高了密封效果和耐久性。同时，采用先进的加工工艺
和质量控制手段，确保密封件的精度和质量。
05
性能评价与试验方法
Chapter
应用领域与市场需求
应用领域
内燃机广泛应用于交通运输、工程机械、农业机械、发电机组等领域，为现代社 会提供了强大的动力支持。
市场需求
随着全球经济的不断发展，对于内燃机的需求也在持续增长。特别是在新兴市场 和发展中国家，由于基础设施建设和工业化进程的加速，对于内燃机的需求尤为 旺盛。同时，市场对于更加高效、环保的内燃机的需求也在不断增加。
缸内直喷技术
提高燃油雾化质量，实现更精 确的燃油喷射控制。
可变气门正时技术
根据发动机工况实时调整气门 开度和气门关闭时间，优化燃 烧过程。
余热回收技术
利用发动机余热为车辆提供辅 助热源，提高能源利用效率。
THANKS
感谢观看
润滑、冷却与密封技术
Chapter
润滑系统组成及作用
润滑系统组成
包括机油泵、机油滤清器、机油 冷却器、油道等。
内燃机原理讲义ppt课件
Benz W12 (20/Y)
S195 (20W/Y)
动力性 经济性 排放
使用特性
160kW
197g/kWh（30L/h）
欧V(0.32kg/h) Nox， 2g/kW.h（标定点）
35W（价格）
10kW
250g/kWh（3L/h)
欧-5？(0.15kg/h) 15g/kWh 2.5K
内燃机原理讲义
• 目标：
– 希望大家能了解更多的发动机基本和前沿知识并成为大家的朋友
内燃机原理讲义
3
发动机基本流程
• 能量转换过程（实际）
燃料化学能
换气
空气
可燃混合气
燃烧
燃料
供油
气体热能
传热损失
高压
气体势能
飞轮机械能
压燃
点燃
传递
有效压缩比
相位 速率
机械损失
膨胀
活塞机械能
配气相位
废气能量损失
排气
内燃机原理讲义
4
讲授主线及分值分布
2200～2800
柴油机 4.5～9.0
1800～2200
增压柴9.0～14.0
1900～2100
④ 参数比较：
柴油机ε大 －>Pz↑ 汽油机混合气热值高、燃烧温度高－>Tz↑
内燃机原理讲义
28
$1.2 膨胀过程（Z-B）
①作用：热向功转换。 ②特点：多变过程，比压缩过程更为复 杂，除有热交换和漏气损失外，还有补 燃等现象。 开始，有补燃对工质加热>向缸壁散热， 工质吸热 n2 k ； 某一瞬间工质达到 热平衡， n2 =k； 此后，由于工质向缸壁散热多，n2ˊ＞k。
• 提出发动机的性能指标（t、i、e）、工作循环历 程、各种指标的计算方法（一二章）20-25分；
《内燃机原理》课程教学大纲
《内燃机原理》课程教学大纲课程代码：020232029课程英文名称：Engine Principle课程总学时：40 讲课：34 实验：6 上机：0适用专业：车辆工程、交通运输、装甲车辆工程大纲编写（修订）时间：2017.5一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标该课是车辆工程、交通运输、装甲车辆工程专业的专业基础选修课。
通过对本课程学习,使学生深入了解内燃机工作过程；掌握整机工作性能评定指标及其影响因素，运转特性及调整特性，获得一般的试验方法及操作技能，以便正确合理的选择、运用内燃机，同时为后续课程的学习打下必要基础。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求1．掌握内燃机理论循环；内燃机的实际循环；指示指标、有效指标及其它性能指标；机械损失及其测定；内燃机的环境指标；热平衡。
2．掌握四行程内燃机换气过程；四行程内燃机的充气效率；减少进气系统阻力；合理选择配气定时。
3. 掌握内燃机增压技术的类型及原理；废气涡轮增压器国内外发展现状、基本结构、工作原理及特性，影响废气能量利用的因素；与整机的匹配3．掌握燃料的使用特性及燃烧的基本知识。
4．熟练掌握汽油机的燃烧过程，空气供给、燃油的供给与喷射；燃烧室的结构；汽油机电喷技术。
5．熟练掌握供油系统分类与结构，燃油的喷射与雾化，柴油机的燃烧过程, 油气混合及燃烧室结构，燃烧过程的匹配。
6．掌握内燃机工况；内燃机的磨合试验与功率标定、相关技术规范；内燃机的可靠性试验、相关技术规范；内燃机的负荷特性与试验方法、相关技术规范；内燃机的速度特性与试验方法、相关技术规范；内燃机万有特性概念及作图方法；内燃机的调整特性与试验方法、相关技术规范。
（三）实施说明1．教学方法：本课程以课堂讲授和自学相结合，辅以课外练习。
讲课讲授着重使学生掌握本课程的基本概念和基本原理，注重培养学生分析问题和解决问题的能力。
课堂讲授中理论与工程实践相结合。
2．教学手段：本课程属于专业基础课，在教学中以传统黑板方式为主，辅以PPT多媒体教学手段。
2024版大学课件内燃机
大学课件内燃机•内燃机基本概念与原理•内燃机结构组成及作用•内燃机工作过程分析•内燃机性能评价与试验方法•内燃机新技术发展趋势•内燃机故障诊断与排除方法内燃机基本概念与原理01内燃机定义及分类内燃机定义内燃机是一种将燃料与空气混合后在机器内部燃烧，将产生的热能转化为机械能的热动力机械。
内燃机分类根据燃料种类、着火方式、冷却方式、冲程数、气缸排列方式等对内燃机进行分类。
工作原理与循环过程工作原理内燃机通过进气、压缩、燃烧和排气四个基本过程完成一个工作循环，实现热能向机械能的转化。
循环过程包括进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程，每个冲程中活塞、气门、点火系统等各部件协同工作，完成内燃机的动力输出。
关键性能指标解析指示功率与有效功率指示功率是单位时间内工质在气缸内所做的指示功，有效功率是经过发动机各部件传递后，最终输出的功率。
热效率与机械效率热效率是评价内燃机热功转换效率的重要指标，机械效率则反映了内燃机运行过程中机械损失的程度。
燃油消耗率与排放性能燃油消耗率是衡量内燃机经济性的重要指标，排放性能则关系到内燃机对环境的污染程度。
内燃机结构组成及作用02汽缸体与汽缸盖汽缸体内燃机的主体部分，用于容纳活塞并提供燃烧室的空间。
它通常由铸铁或铝合金制成，具有良好的刚性和耐热性。
汽缸盖安装在汽缸体顶部，与汽缸体共同构成燃烧室。
汽缸盖上布置有气门、火花塞（或喷油器）等关键部件，用于控制进气和排气过程。
连杆连接活塞和曲轴的部件，将活塞的往复运动转换为曲轴的旋转运动。
连杆的大头与曲轴的曲柄销相连，小头与活塞销相连。
活塞在汽缸内做往复运动的部件，通过与连杆的连接将燃烧产生的压力传递给曲轴。
活塞顶部形状与燃烧室相匹配，以优化燃烧过程。
曲轴内燃机的核心部件之一，负责将活塞的往复运动转换为旋转运动并输出动力。
曲轴通常由高强度钢制成，具有多个曲柄销和平衡块以减小振动。
活塞、连杆与曲轴配气机构与进排气系统配气机构控制内燃机进气和排气过程的机构，包括凸轮轴、气门、气门弹簧等部件。
内燃机内燃机公开课PPT课件
部件检查
对怀疑有故障的部件进 行外观检查、测量和试
验。
故障排除技巧和注意事项
技巧
善于利用故障诊断仪等检测设备，结合维修经验，快速准确地定位故障。
注意事项
在排除故障时，应遵循安全操作规程，确保人身和设备安全；同时，要注意保 护环境和防止污染。
预防性维护和保养建议
定期更换机油和滤清器
保证发动机内部清洁，延长发动机使用寿命 。
01
通过改变气门开闭时机和气门升程，优化发动机进气、排气过
程，提高发动机性能。
优点
02
提高发动机动力性、经济性和排放性能。
应用范围
03
广泛应用于汽油机和柴油机。
轻量化设计趋势
1 2
轻量化设计原理
通过采用高强度轻质材料、优化结构设计等手段 ，降低发动机重量，提高发动机功率密度和燃油 经济性。
优点
降低能耗、减少排放、提升车辆操控性和舒适性 。
排放异常
燃油燃烧不充分、点火系统故 障、三元催化器失效等。
异响和振动
曲轴轴承磨损、气门间隙过大 、点火系统故障等。
故障诊断方法和步骤
初步检查
观察故障现象，了解故 障发生时的环境和条件
。
仪器检测
使用故障诊断仪等检测 设备，读取故障码和数
据流。
系统分析
根据故障现象和检测结 果，分析可能的原因和
故障部位。
首次故障前平均工作时间
内燃机从开始使用到首次发生故障的平均工作 时间。
维修性
内燃机在发生故障后，进行维修的难易程度和时间长短。
03
内燃机类型及其特点
汽油机与柴油机比较
燃料类型
汽油机使用汽油作为燃料，而柴油 机使用柴油。
西安交大周龙保教授《内燃机学(第三版)》期末复习知识点整理
PL
pme n 1 i t H u 1 cm s n 30 30 a l0
2.
所以应是两部分面积相加。 平均指示压力平 pmi(单位：Pa/MPa)单位气缸容积一个循环做的指示功；平均不变 的力，作用在活塞顶，推动活塞移动一个行程所做的功等于 Wi；
一个工作循环的指示功 ； ：气缸工作容积 pmi 范围：四冲程增压柴油机： 0.9~2.6MPa；四冲程汽油机： 0.8~1.5MPa 3) 指示功率 Pi：单位时间内做的指示功；
3
2) 3) 4)
增大压力升高比 可以增加混合加热循环中等容部分的加热量， 是循环的最高温度 和压力增加，从而提高燃料热量的利用率，及循环热效率 。 增大初始膨胀比 ， 使等压部分加热量增加， 将导致混合加热循环热效率 的降低， ， 降低进 因为这部分热量是在活塞下行的膨胀过程中加入的，做功能力较低。 所有提高内燃机理论循环热效率的措施， 以及增加循环始点的进气压力 气温度 提高。
， 增加循环供油量(gb， 即循环加热量)等措施， 均有利于循环平均压力 的
循环 名称 等容 加热 等压 加热 混合 加热
循环热效率
循环平均压力
循环特点
加热过程在等容条件下迅速完成，热效 率仅与压缩比有关( 对应于汽油机) 加热过程在等压条件下完成，负荷的增 加(初始膨胀比 )使循环热效率下降
介于上述两者之间
，
4)
指示热效率
：指示功与所消耗的燃料热量的比值；
《内燃机原理》教学大纲
课程教学大纲一.课程名称内燃机原理Principles of Internal Combustion Engines二.课程编码：822181三.学时与学分：64/4四.先修课程工程热力学、流体力学、动力机械基础、涡轮增压器原理等五.课程教学目标本课程属于能源与动力工程专业动力机械专业方向的专业核心课程。
本门课程的教学目标，旨在使学生获得内燃机工作原理、现代内燃机清洁燃料、排放控制及电控应用技术方面的必备知识，掌握提高内燃机动力性、经济性和降低有害排放物的基本方法。
培养学生综合所学知识进行内燃机性能设计与研究的能力。
六.适用学科专业能源与动力工程、车辆、船舶轮机、航空发动机、工程机械、农业机械和林业机械等专业。
七.基本教学内容与学时安排1．课内讲授（56学时）本课程分为十个模块，一个模块一个知识点，课堂理论教学环节56学时，三层次实践教学环节64学时（其中内燃机拆装实习40学时计入认识实习学时，内燃机性能实验8学时计入本课程课内学时，内燃机工作过程数值仿真16 学时计入课程设计学时）。
模块一绪论本模块为 2 学时的课堂教学主讲教师：黄荣华讲授内容：内燃机当前的发展水平及今后的发展方向。
模块二内燃机的工作循环本模块为 4 学时的课堂教学主讲教师：黄荣华讲授内容：内燃机的理想循环及热效率计算，理想循环与实际循环的差异。
模块三内燃机的工作指标与性能分析本模块为 4 学时的课堂教学主讲教师：黄荣华讲授内容：内燃机的工作指标、动力性与经济性的指示参数与有效参数、机械效率、热平衡与内燃机的强化分析。
模块四内燃机的燃烧本模块为 12 学时的课堂教学主讲教师：黄荣华讲授内容：内燃机燃烧热化学、缸内空气运动、压燃式与点燃式发动机的混合气形成、燃烧与燃烧室。
模块五内燃机的燃料与燃料供给本模块为 8 学时的课堂教学主讲教师：黄荣华程伟讲授内容：内燃机燃料、柴油机的燃油喷射系统与电控喷油系统、汽油机的燃油供给系统与电控汽油喷射系统、气体燃料的供给。
2024年大学课件内燃机-(版)
大学课件内燃机-(附件版)大学课件：内燃机一、引言内燃机是一种将燃料在气缸内燃烧产生的高温高压气体直接作用于活塞，将热能转化为机械能的热力发动机。
作为一种重要的动力机械，内燃机在交通运输、农业机械、工业设备等领域具有广泛的应用。
本课件旨在对内燃机的基本原理、分类、工作过程、性能指标及未来发展进行详细阐述，以期为大学生提供全面、系统的内燃机知识。
二、内燃机的基本原理与分类1.基本原理内燃机的基本原理是将燃料和空气混合后在气缸内燃烧，产生高温高压气体推动活塞运动，进而驱动曲轴旋转，完成热能向机械能的转换。
内燃机的工作循环包括进气、压缩、燃烧、排气四个过程。
2.分类内燃机按燃料类型可分为汽油机、柴油机、天然气发动机等；按气缸排列方式可分为直列式、V型、水平对置式等；按冷却方式可分为水冷式和风冷式。
三、内燃机的工作过程1.进气过程进气过程是活塞由上往下运动，气缸内形成负压，吸入新鲜空气和燃油混合物的过程。
进气门开启，排气门关闭。
2.压缩过程压缩过程是活塞由下往上运动，将吸入的混合气压缩，使其温度和压力升高。
此时，进气门和排气门均关闭。
3.燃烧过程当混合气压缩到一定程度时，火花塞产生电火花点燃混合气，产生高温高压气体推动活塞向下运动。
此时，进气门和排气门均关闭。
4.排气过程排气过程是活塞由上往下运动，将燃烧后的废气排出气缸。
此时，排气门开启，进气门关闭。
四、内燃机的性能指标1.功率功率是内燃机输出的能力，通常用马力（hp）或千瓦（kW）表示。
功率与发动机转速和扭矩有关。
2.扭矩扭矩是内燃机输出的力矩，通常用牛·米（N·m）表示。
扭矩与发动机功率和转速有关。
3.燃油消耗率燃油消耗率是指内燃机在单位时间内消耗的燃油量，通常用克/千瓦时（g/kW·h）表示。
燃油消耗率越低，发动机的经济性越好。
4.排放性能排放性能是指内燃机排放的废气中含有的有害物质浓度，如二氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物等。
第二章-内燃机特性.PPT课件
第1节 内燃机负荷特性 第2节 内燃机速度特性 第3节 柴油机的速度特性 第4节 内燃机的万有特性
车辆运行时，由于行驶速度与阻力不断变化， 则内燃机的转速和负荷亦相应变化，以适应车 辆的需要。
随着转速和负荷的改变，内燃机工作过程也会 发生变化。
因此，内燃机在不同使用条件下具有不同的动 力性与经济性。
柴油机的bmin比汽油机低10％～30％；而且有 效燃油消耗率曲线比较平坦。相比之下，柴油 机部分负荷时低油耗率区比汽油机宽，因而柴 油机比汽油机省油。
第二节 内燃机速度特性
内燃机性能指标随转速变化的关系，称为内 燃机的速度特性。
速度特性包括部分负荷速度特性和外特性。 外特性（满负荷、节气门全开）是内燃机所
当节气门开至加浓装置参加工作后，B曲线变 陡，燃油消耗量上升较快。
图 为某汽油机负荷特性。
加浓装置
作用：大负荷或全负荷工况时，额外供给部分燃 油，以补充主供油装置的不足，得到较浓的混合 气（a=0.8~0.9），使发动机输出最大功率。
俗称“省油器”，使发动机在平时(部分负荷时) 可以节约大量的汽油。
影响充量系数的因素
1.进气门关闭时缸内的压力。 2.进气门关闭时缸内气体温度。 3.残余废气量。 4.进排气相位角。 5.发动机压缩比。 6.进气状态。
提高充量系数的措施
1.降低进气系统的阻力损失，提高气缸内进气终了 时的压力；
2.降低排气系统的阻力损失，以减小气缸内的残余 废气系数；
下面对负荷特性曲线进行分析。
燃油消耗率b
指发动机发出每千瓦时的功率在一个小时内 燃油消耗量，也称为汽车制动油耗率，常有 BSFC(Brake Specific Fuel Consumption)代指； 或者指每小时单位有效功消耗的燃油量，通 常以每千瓦小时的耗油量表示。
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三、适应性系数
图9-5 采用电控燃油喷射和可变气门正时 的汽油机外特性曲线
三、适应性系数
图9-6 内燃机工作阻力变化时 其工作点的过渡情况
第四节 内燃机的万有特性 一、燃油经济性特性 二、排放特性
一、燃油经济性特性
图9-7 内燃机的油耗特性 a)柴油机 b)汽油机
二、排放特性
1.汽油机的排放特性 2.柴油机的排放特性
三、船用柴油机的匹配
运输用船用主机绝大部分时间在稳定工况下运转，负荷 率较高，一般标定为12h功率或持续功率。拖轮和渡轮 由于间歇运转为主，一般标定为 1h功率。为了保险，主 机装船功率是额定功率的 85%左右，即采用“减额输出” 匹配方法。船用柴油机功率范围很宽，可从几十到几万 kW，转速范围从最低的56r/min到2 000r/min左右。因 为一般船用螺旋桨的转速不超过 300r/min，所以低速船 用主机直接驱动螺旋桨，而中、高速柴油机都通过减速 器驱动。减速器应有倒车挡。当采用双机驱动时，要求 装备左、右机型配对。
一、柴油机的速度特性
图9-4 重型电控增压中冷柴油机外特性曲线
二、汽油机的速度特性
1) 柴油机的Ttq曲线都比较平坦，在油门关小后，Ttq甚至随n而升高(因为这时ϕ
a很大，Ttq基本取决于gb)；而汽油机的Ttq曲线基本上是随着n的升高而降低，
节气门开度越小，这种降低的趋势越强烈，导致Pe曲线在高转速段上升趋 缓，甚至开始下降。 2) 柴油机的be曲线都比较平坦，仅在高低速两端略有上翘，而且当节气门关 小时，be迅速增大，特别在高速范围尤其剧烈，经济运行的转速范围越来越 窄。
一、柴油机的负荷特性
对于自然吸气柴油机来说，当它按负荷特性运行 时，由于转速不变，其充量系数ϕc基本保持不变。 当负荷变化时，通过燃料量调节机构改变循环供 油量以适应负荷的变化，负荷增大时油量增加， 反之则减少。这样，可燃混合气的过量空气系数 ϕa将随负荷的增加而减小，随负荷的减小而增 大。
二、汽油机的负荷特性
1.汽油机的排放特性
图9-8 车用汽油机的排放特性 a)CO排放特性 b)HC排放特性 c)N排放特性
2.柴油机的排放特性
图9-9 车用柴油机的排放特性 a)CO排放特性 b)HC排放特性 c)N排放特性 d)滤纸烟度排放特性
第五节 内燃机的功率标定及大气校正 一、功率标定 二、大气校正
对于预混合强制点火的汽油机来说，由于对应燃 烧良好的ϕa在很小的范围内变化，负荷变化是 通过改变进气系统中的节气门的开度，从而改变 进入气缸的可燃混合气数量来实现的。
第三节 内燃机的速度特性 一、柴油机的速度特性 二、汽油机的速度特性 三、适应性系数
第三节 内燃机的速度特性
图9-3 内燃机的速度特性 a)柴油机 b)汽油机
第九章 内燃机的使用特性与匹配 第一节 内燃机的工况 第二节 内燃机的负荷特性 第三节 内燃机的速度特性 第四节 内燃机的万有特性 第五节 内燃机的功率标定及大气校正 第六节 内燃机与工作机械的匹配
第一节 内燃机的工况 (1) 点工况 运行过程中转速和负荷均保持不变 (图9-1中的A点)的内 燃机称为点工况内燃机。 (2) 线工况 当内燃机发出的功率与曲轴转速之间有一定的函数关 系时，属于线工况内燃机。 (3) 面工况 当内燃机作为汽车及其他陆地运输和作业机械的动力 时，它的转速取决于车辆的行驶速度，而它的功率则取决于车辆的 行驶阻力，而行驶阻力不仅与车辆的行驶速度有关，更主要地取决 于道路的情况或土壤的条件等，功率 Pe和转速n都独立地在很大的 范围内变化。
第一节 内燃机的工况
图9-1 内燃机的各种工况和工作范围 A—额定点 —额定转速 —最高工作转速 —最低工作转速 1—等转速工况线 2—螺旋桨工况线 3—外特性功率线
第二节 内燃机的负荷特性 一、柴油机的负荷特性 二、汽油机的负荷特性
第二节 内燃机的负荷特性
图9-2 内燃机的负荷特性 a)柴油机 b)汽油机
第六节 内燃机与工作机械的匹配 一、车用内燃机的匹配 二、发电用内燃机的匹配 三、船用柴油机的匹配
一、车用内燃机的匹配
(一) 动力性匹配 (二) 燃油经性匹配
(一) 动力性匹配
图9-10 汽车驱动力与行驶阻力++ (汽车行驶性能曲线)
(二) 燃油经济性匹配
单纯改变传动比，使发动机在p较高而be较低的 工况运行，并不能降低汽车的q。应设法使发动 机万有特性的低油耗区移至中等转速、较低负荷 区，也就是说，设法使发动机的经济区位于常用 挡位、常用车速区。这就要求在选择发动机时， 对其特性提出具体的要求，或者设法改变发动机 的特性，以适应与汽车配套的要求。
二、大气校正
内燃机的功率取决于吸入气缸的空气质量流量， 而后者与运行现场环境大气状态即压力、温度、 湿度等有关。因此，进行功率标定时，必须规定 标准大气状态。为了对在不同大气状态下试验得 出的功率进行比较，需要进行大气校正，换算到 与标准大气状态相对应的标准功率或校正功率。 在对内燃机进行性能考核或鉴定时，应根据考核 试验现场大气状态将实测功率值按规定的校正方 法换算成校正功率值。
一、功率标定
(1) 15min 功率 这一功率为内燃机允许连续运转15min的最大有效功率，适用 于需要较大功率储备或短时间需要发出最大功率的摩托车、轿车、轻型汽车、 快艇等用途的内燃机。 (2) 1h功率 这一功率为内燃机允许连续运转1h的最大有效功率，适用于需要 一定功率储备以克服突增负荷的工程机械、中小型拖拉机和重型汽车等用途 的内燃机。 (3) 12h 功率 这一功率为内燃机允许连续运转12h的最大有效功率，适用于需 要在12h内连续运转而又需要充分发挥功率的重型拖拉机、移动式发电机组、 船舶主机和铁道牵引等用途的内燃机。 (4) 持续功率 这一功率为内燃机允许长期连续运转的最大有效功率，适用于 需要长期连续运转的固定动力、农业排灌、电站、内燃机车、远洋船舶等用 途的内燃机。
二、发电用内燃机的匹配
内燃机类型的选择要根据发电设备的动力要求而定。 10 kW以下的应急发电机组多为便携式，为求结构轻巧， 主要以小型汽油机(四冲程或二冲程)为动力。20～1 500 kW移动式发电站多以四冲程中、高速柴油机为动力， 作为备用、应急或基本电源。固定式基本电源或船用常 备电源以四冲程中速柴油机或二冲程中、低速柴油机为 动力，最大功率可达数万 kW。