内燃机效率及其潜在技术
内燃机的未来发展趋势
内燃机的未来发展趋势
内燃机的未来发展趋势主要包括以下几个方面：
1. 燃料效率提升：为了减少能源消耗和排放物的产生，内燃机将朝着更高的燃料效率方向发展。
这包括提高热效率、减少摩擦损失和热损失，采用轻量化材料等。
2. 新能源混合应用：随着清洁能源的发展和应用，内燃机将逐渐与新能源技术，如电动汽车、氢能源等进行混合应用。
这就是我们常说的混合动力车。
3. 发动机控制系统智能化：借助先进的传感器和控制系统，内燃机将越来越智能化。
通过实时监测和调整参数，如燃烧过程、气门控制等，可以提高动力输出和燃料效率，减少排放物的产生。
4. 低碳燃料的应用：为了减少温室气体排放，内燃机将应用更多的低碳燃料，如生物燃料、合成燃料等。
这些新型燃料可以减少对有限资源的依赖，并降低对环境的影响。
5. 污染物排放控制：内燃机将继续改进排放控制技术，以满足严格的排放标准。
采用先进的催化剂、颗粒捕集器等装置可以有效减少有害气体和颗粒物的排放。
总的来说，内燃机的未来发展趋势是以提高燃料效率、减少排放物产生和适应新
技术的发展方向，以满足更严格的环境要求。
内燃机及其效率(讲义)(解析版)
浙教版中考科学一轮复习--内燃机及效率内燃机冲程、内燃机效率【知识点分析】一.内燃机1.定义：燃料在机器汽缸内燃烧的热机。
汽油机和柴油机是两种常见的内燃机。
2.常见的内燃机：汽油机和柴油机3.汽油机工作原理：气缸吸入汽油和空气的混合物，经火花塞点火将内能转化为机械能，推动着活塞运动。
4.柴油机工作原理：气缸吸入空气，经喷油嘴把柴油喷进高温的气缸点燃，将内能转化为机械能，推动着活塞运动。
5.内燃机的工作：对于内燃机的活塞上下运动我们把内燃机的工作分为四个冲程，作为一个工作循环，转两圈，做一次功，只有做功冲程是对外做功，其他冲程都是靠惯性完成6.内燃机的工作（以汽油机的图示为例）（1）吸气冲程---进气门打开，排气门关闭，活塞向下，将空气吸入气缸（汽油机吸入的是汽油和空气的混合物）（2）压缩冲程---进气门关闭，排气门关闭，活塞向上，压缩气缸里的气体（将机械能转化为内能）（3）做功冲程---进气门关闭，排气门关闭，活塞向下，气缸里燃料燃烧（将内能转化为机械能，汽油机需要火花塞点火，柴油机压燃）（4）排气冲程---进气门关闭，排气门打开，活塞向上，将气缸里的气体排出7.汽油机与柴油机的区别：（1）缸内吸入的气体：汽油机吸入的是空气与汽油的混合气体，柴油机吸入的是空气（2）点火方式：汽油机在压缩冲程结束通过火花塞电子打火点燃，柴油机是压缩冲程结束通过喷油嘴喷入柴油蒸气后直接压燃（3）结构上：汽油机的火花塞，柴油机有喷油嘴。
（4）效率上：柴油机的效率高于汽油机（5）体积上：柴油机更大，功率也相对大些。
【例题分析】1．如图甲，迅速下压活塞，玻璃筒底部的棉花燃烧，图乙是汽油机的某一冲程，关于这两个过程，下列说法正确的是（）A．图乙是汽油机的压缩冲程B．图甲和图乙的能量转化情况相同C．图乙中是汽油机做功冲程D．随着技术的进步，图乙汽油机的效率能达到100%【答案】C【解析】AC．由图乙可知，进气门、排气门均关闭，活塞向下运动，火花塞点火，所以此冲程是做功冲程，故A错误，不符合题意；故C正确，符合题意；B．图甲是活塞对玻璃筒内的空气做功，空气内能增加，温度升高，从而使棉花燃烧，所以图甲的能量转化是机械能转化成内能；图乙是高温高压燃气对活塞做功，燃气内能减少，温度降低，所以图乙的能量转化是内能转化成机械能，故B错误，不符合题意；D．在热机中，由于摩擦、向外散热等因素，总存在着能量损失，热机的效率不可能达到100%，所以随着技术的改进，图乙汽油机的效率也不能达到100%，故D错误，不符合题意。
内燃机燃烧效率的提高
内燃机燃烧效率的提高一、引言内燃机是利用燃料经过燃烧释放能量驱动活塞运动来产生动力的一种机械设备。
燃烧过程是内燃机能量转换的关键环节，且其效率决定了发动机的性能和燃料利用率。
因此，如何提高内燃机的燃烧效率是一个非常重要的问题。
二、内燃机的燃烧过程内燃机燃烧过程是将空气和燃料混合在一起，在燃烧室中进行高温高压下的燃烧反应，将化学能转化为热能推动活塞运动，从而产生动力。
简而言之，内燃机的燃烧过程包括燃料的氧化和燃烧产物的放出。
燃料主要分为液体燃料和气体燃料，其中，最常用的液体燃料是汽油和柴油，最常用的气体燃料是天然气和液化石油气。
三、内燃机燃烧效率的影响因素内燃机燃烧效率受到多种因素的影响，其中最主要的因素包括下列三个方面。
1. 空燃比空燃比是燃油进入燃烧室时，与氧气混合的比例。
理论上，当燃料与氧气的比例为化学计量比时，可以得到最大的燃烧量。
此时的空燃比称为化学计量空燃比。
但是，实际上化学计量空燃比并不一定能够实现最高的燃烧效率。
通常情况下，随着空燃比的升高，燃烧产物中氧化物含量下降，产生的热量也会降低，同时也会增加不完全燃烧产物的生成，燃烧效率反而降低。
2. 点火提前角点火提前角是指点火正时提前于最佳点火正时的角度。
在正时点后适当提前点火可以使燃气在燃烧室内完成燃烧，从而产生更高的压力来推动活塞，提高发动机性能。
但是，点火提前角过大会导致正常燃烧失控，甚至会出现爆震现象；而点火提前角过小则会降低燃烧效率。
3. 发动机排放系统发动机排放系统是控制发动机废气中有害成分排放的装置，包括三元催化剂、再生式净化器、DNOX系统等。
发动机排放系统工作正常对发动机燃烧效率的提高起着至关重要的作用。
如果腐蚀、老化或堵塞阻塞了排放系统中的某些部件，就会影响排气量，限制燃烧室内气流的正常运动，降低燃烧效率。
四、提高内燃机燃烧效率的措施目前，有多种方法可以提高内燃机燃烧效率，包括下列三个方面。
1. 优化进气和排气系统优化进气和排气系统可以加强内燃机的吸气和排气能力，从而加强燃料混合，提高空燃比。
提高内燃机效率的方法
提高内燃机效率的方法
内燃机是现代工业中最常用的动力装置之一，其效率的提高对于节能减排和环保具有重要意义。
以下是提高内燃机效率的几种方法： 1. 提高压缩比：内燃机的压缩比越高，燃料的燃烧效率就越高，能量转化率也就越高。
因此，提高内燃机的压缩比是提高其效率的重要手段之一。
2. 优化燃烧室设计：燃烧室的设计对于内燃机的效率有着重要的影响。
通过优化燃烧室的形状、大小和喷油系统等，可以使燃料更加充分地燃烧，提高内燃机的效率。
3. 采用高效燃料：内燃机的燃料种类也会影响其效率。
采用高效燃料，如天然气、液化石油气等，可以提高内燃机的效率，同时也有利于环保。
4. 采用先进的点火系统：点火系统的先进程度也会影响内燃机的效率。
采用先进的点火系统，如电子点火系统、火花塞等，可以提高内燃机的点火效率，从而提高其效率。
5. 采用涡轮增压系统：涡轮增压系统可以提高内燃机的进气压力，从而提高其效率。
通过采用涡轮增压系统，可以使内燃机在相同的排量下输出更大的功率，同时也可以降低其燃油消耗。
提高内燃机效率是一个复杂的过程，需要从多个方面入手。
通过优
化内燃机的设计、采用高效燃料、先进的点火系统和涡轮增压系统等手段，可以有效地提高内燃机的效率，从而实现节能减排和环保的目标。
现代内燃机实现高热效率的主要技术方案
现代内燃机实现高热效率的主要技术方案下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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提高内燃机效率的方法
提高内燃机效率的方法
1.优化燃油供应：使用高质量的燃油，并确保燃油系统保持良好状态。
2. 提高压缩比：通过增加压缩比来提高燃烧效率，但需注意引擎组件的承受能力。
3. 优化点火系统：使用高能量火花塞、点火线圈等，确保燃烧发生在正确的时机。
4. 优化进气系统：使用空气过滤器、进气道加热、增加进气道长度等措施，可提高燃油燃烧效率。
5. 采用高效率的排气系统：使用高流量的排气管、增加排气道长度等，可减少排气阻力，提高发动机效率。
6. 优化冷却系统：确保引擎工作温度在最佳区间，以提高燃烧效率。
7. 采用先进的控制系统：使用最先进的控制系统，例如电脑控制系统，以优化燃油供应、点火系统和排气系统等。
8. 保养和维护：定期更换机油和滤清器，清洁空气滤清器和进气道，以确保引擎处于最佳状态。
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内燃机效率及其潜在技术共36页
(EC)NO.715/2019） • 2019年低于95g/km • 2019-2019年轻型商用车的CO2排放比2019年降低14%，
2020年进一步减少28%，达到147g/km; • 美国能源部也要求大幅度提高内燃机效率，2020年重型
• △可变进排气门定时和升程
• △可变进排气管长度
• △可变涡轮系统（T,S,2S,Se,....)
• △电控共轨燃油系统
•
—多脉冲喷射
•
—可变喷油压力
•
—可变喷油规律
• △可变压缩比
• △可变冷却系统
可变气门机构减少泵吸损失
内燃机智能控制技术要素（2）
2.智能控制系统
△发动机电子管理系 统（ECU）
石油问题可以严重 地影响经济；
未来的发展除了受 排放法规影响之外之
外，重要因素是燃料 的供给和价格；
CO2减排和气候变化
1. CO2减排——气候变化； 2. 城市大气污染； 3. 能源安全；
14
7
1850 (280 ppmv) (T = 0 C)
Historical emissions
Projected carbon path
△传感器及信息处理 技术
△基于模型的控制技
内燃机智能控制技术要素（3）
燃烧的控制
缸内温度的动态 变化
缸内混合气的自 燃特性
调整新鲜空气温度 调整喷油时刻 调整喷油压力 变化气门定时 变化压缩比 废气再循环
多种特性的燃料混合 燃料添加剂 调整均质程度(多次喷油) 废气再循环
内燃机的效率最高60%！超高热效率的RCCI发动机技术
内燃机的效率最高60%！超高热效率的RCCI发动机技术
法律顾问：赵建英律师
RCCI，燃油反应活性控制压燃技术，在
HCCI的基础上采用分层燃烧的方式，在汽缸
中形成不同的燃烧层，使每个燃烧层拥有合理
的配比，提升了均质燃烧的可控性，并减少爆
震几率、提升热效率。
据美国威斯康星大学的
论文介绍，该技术支持下，柴油发动机的指示
热效率能够达到60%，汽油机热效率也高达
53%。
友情提示，建议在wifi下欣赏，留着流量学知识！
End
视频翻译：@狗松仔
评论处大家可以补充文章解释不对或欠缺的部分，这样下一个看到的人会学到更多，你知道的正是大家需要的。
《内燃机》内燃机效率,节能先锋
《内燃机》内燃机效率，节能先锋在现代社会，能源的高效利用和环境保护成为了至关重要的议题。
而内燃机，作为驱动众多交通工具和机械设备的核心动力源，其效率的提升对于节能和可持续发展具有举足轻重的意义。
内燃机的工作原理其实并不复杂。
它通过燃料在气缸内的燃烧，产生高温高压气体，推动活塞做功，将化学能转化为机械能。
然而，要实现高效的能量转换并非易事。
影响内燃机效率的因素众多。
首先是燃料的燃烧效率。
如果燃料不能充分燃烧，不仅会浪费能源，还会产生有害的尾气排放。
燃烧的充分程度取决于多种因素，如燃料与空气的混合比例、燃烧的时间和空间分布等。
为了提高燃烧效率，工程师们不断改进喷油系统和进气系统，使燃料和空气能够更均匀、更充分地混合。
其次，热损失也是影响内燃机效率的一个重要因素。
在燃烧过程中，产生的高温气体与气缸壁、活塞等部件接触，会导致大量的热量散失。
此外，废气排出时也会带走一部分热量。
为了减少热损失，采用优质的隔热材料、优化气缸结构以及采用废气再循环等技术手段被广泛应用。
机械摩擦同样不可忽视。
活塞与气缸壁之间、曲轴与轴承之间等部件在运动过程中会产生摩擦，消耗能量。
降低摩擦损失的方法包括选用高性能的润滑油、优化零部件的表面粗糙度以及采用更先进的制造工艺等。
在内燃机的发展历程中，技术的不断进步一直在努力提升其效率。
例如，涡轮增压技术的应用，通过增加进气压力，提高了气缸内的氧气含量，使得燃烧更加充分，从而提升了功率和燃油经济性。
缸内直喷技术则能够更精确地控制燃油喷射量和喷射时间，进一步改善燃烧效果。
还有可变气门正时技术，它可以根据发动机的不同工况，灵活调整气门的开启和关闭时间，优化进气和排气过程，提高燃烧效率。
随着电子技术的飞速发展，内燃机的控制系统也变得越来越智能化。
通过传感器实时监测发动机的运行参数，如转速、负荷、温度等，并由电子控制单元（ECU）进行精确计算和控制，实现对燃油喷射、点火时刻等的精准调节，以达到最佳的工作状态。
内燃机工作效率
内燃机工作效率内燃机是一种热机，其工作效率是指燃料燃烧后转化为有效功的比例，通常以百分比表示。
内燃机的工作效率直接关系到其能源利用的效益，对汽车、船舶、飞机等交通工具，以及工业生产设备都具有重要意义。
本文将从内燃机的工作原理、影响工作效率的因素以及提高工作效率的方法等方面进行详细探讨。
一、内燃机的工作原理内燃机是利用燃料在氧气的作用下，通过燃烧产生的高温高压气体推动活塞，从而驱动机械设备的一种发动机。
常见的内燃机包括汽油发动机和柴油发动机。
汽油发动机是利用汽油在气缸内燃烧产生高温高压气体推动活塞运动，驱动发动机工作；柴油发动机则是利用柴油在气缸内燃烧产生高温高压气体推动活塞运动，驱动发动机工作。
内燃机的工作原理可以简单概括为四个步骤：吸气、压缩、燃烧和排气。
当活塞向下运动时，气缸内产生负压，进气门打开，进气阀通气，使气缸内充满混合气（汽油发动机）或者纯空气（柴油发动机）。
当活塞开始向上运动时，进气阀关闭，气缸内气体被压缩，温度和压力急剧升高。
在活塞快速向上运动的点火装置点火引燃混合气（汽油发动机）或者喷油系统喷射柴油形成点火（柴油发动机），产生高温高压气体，推动活塞向下运动。
排气门打开，气缸内废气排出，活塞回到上止点，完成一个循环。
二、影响内燃机工作效率的因素内燃机的工作效率取决于多方面的因素，主要包括燃烧效率、机械效率和热效率等。
1. 燃烧效率燃烧效率是指燃料在内燃机内燃烧产生高温高压气体的效率。
燃烧效率受到多种因素的影响，包括燃料的化学成分、混合气的稀厚程度、点火系统的性能以及气缸内的温度和压力等。
优化燃烧系统设计、提高点火系统的精度、选择合适的燃料以及保持气缸内清洁等都可以提高燃烧效率。
2. 机械效率机械效率是指内燃机在能量转换过程中的损耗情况，主要包括摩擦力、气缸密封、气缸壁散热和传动系统的损耗等。
提高活塞、曲轴、连杆等运动部件的表面光洁度、减小摩擦阻力、改进气缸密封技术以及采用低摩擦材料都能提高机械效率。
《内燃机》内燃机效率提升,科学挑战
《内燃机》内燃机效率提升，科学挑战内燃机，作为现代工业的重要动力源，在交通运输、工业生产等众多领域发挥着关键作用。
然而，随着能源危机和环境问题的日益严峻，提高内燃机的效率成为了科学界和工程界面临的重大挑战。
要理解内燃机效率提升的重要性，我们首先得清楚内燃机的工作原理。
内燃机通过燃料在气缸内的燃烧，产生高温高压气体，推动活塞做功，从而将化学能转化为机械能。
但在这个过程中，存在着多种能量损失，限制了内燃机的效率。
燃烧不完全是导致效率低下的一个重要原因。
在实际燃烧过程中，由于燃料与空气的混合不均匀、燃烧时间有限等因素，部分燃料无法充分燃烧，不仅浪费了能源，还产生了有害的污染物。
为了改善燃烧过程，科研人员不断探索新的燃烧模式和燃料喷射技术。
例如，采用高压共轨燃油喷射系统，可以更精确地控制燃油喷射量和喷射时间，使燃料与空气更好地混合，提高燃烧效率。
热损失也是不可忽视的。
内燃机在工作时，会通过气缸壁、排气等途径散失大量的热量。
减少这些热损失的方法之一是采用更好的隔热材料和优化发动机的冷却系统。
先进的隔热涂层可以降低热量从气缸传递到外界的速度，而智能冷却系统则可以根据发动机的工作状态实时调整冷却强度，避免过度冷却造成的能量浪费。
机械摩擦同样会消耗一部分能量。
活塞与气缸壁之间、曲轴与轴承之间的摩擦都会降低内燃机的输出功率。
通过改进零部件的加工工艺、使用低摩擦材料以及优化润滑系统，可以有效地减少机械摩擦损失。
除了上述直接的能量损失，内燃机的工作循环也对效率产生影响。
常见的内燃机工作循环有奥托循环和狄塞尔循环等。
奥托循环适用于汽油机，狄塞尔循环适用于柴油机。
研究人员一直在努力寻找更优化的工作循环，或者对现有循环进行改进，以提高内燃机的理论效率上限。
在提升内燃机效率的道路上，材料科学的发展也起到了重要的支撑作用。
高强度、耐高温的新型材料可以使发动机承受更高的压力和温度，从而提高燃烧效率。
同时，这些材料还能减轻发动机的重量，进一步提高整体性能。
内燃机利用效率
内燃机利用效率内燃机利用效率是指内燃机将燃料的化学能转化成机械能的比例，是衡量内燃机工作效果的重要指标之一。
内燃机的利用效率不仅关系到能源的利用效率，也关系到燃料的消耗和环境的污染。
内燃机利用效率的计算公式为：内燃机利用效率 = 输出功 / 输入燃料的热值。
其中，输出功指的是内燃机产生的有效功率，输入燃料的热值是指单位时间内燃料燃烧释放的热能。
提高内燃机的利用效率有多种方法。
首先，可以通过提高内燃机的热机效率来提高利用效率。
通过提高燃烧室的温度和压力，可以增加内燃机的热机效率，从而提高利用效率。
其次，可以通过改进燃料的燃烧过程来提高利用效率。
例如，采用高压直喷技术和喷油系统的改进，可以使燃料在燃烧室中更加充分地燃烧，提高利用效率。
此外，还可以通过优化内燃机的结构和参数，减小摩擦损失和冷却损失，提高利用效率。
在实际应用中，内燃机的利用效率通常不会达到100%，存在一定的能量损失。
这些能量损失主要包括摩擦损失、冷却损失、排气损失和机械损失等。
摩擦损失是指由于内燃机各个部件之间的相互摩擦而产生的能量损失。
冷却损失是指由于内燃机在工作过程中需要冷却而导致的能量损失。
排气损失是指由于内燃机在排出燃烧产物过程中产生的能量损失。
机械损失是指由于内燃机内部机械部件摩擦和振动等原因导致的能量损失。
为了降低这些能量损失，提高内燃机的利用效率，可以采取一系列的措施。
首先，可以采用先进的润滑技术和材料，减小摩擦损失，提高利用效率。
其次，可以采用先进的冷却技术，减小冷却损失，提高利用效率。
此外，还可以通过优化排气系统和减小机械部件的摩擦和振动等措施，减小排气损失和机械损失，提高利用效率。
除了以上措施外，还可以通过提高内燃机的负荷率来提高利用效率。
内燃机的负荷率是指内燃机实际输出功率与额定功率之比。
当内燃机的负荷率较低时，内燃机的利用效率也较低。
因此，可以通过合理调节负荷率，使内燃机在工作时处于高效率区域，提高利用效率。
内燃机利用效率是衡量内燃机工作效果的重要指标。
内燃机技术的进步与前景
内燃机技术的进步与前景随着社会科技的不断进步，汽车产业也在迅速发展。
内燃机是汽车的重要动力源之一，经过多年的研究和开发，内燃机技术取得了巨大的进步。
本文将探讨内燃机技术的进步和前景，包括提高燃油效率、降低排放、增加动力输出和改善可靠性等方面。
提高燃油效率燃油效率是内燃机技术改进的一个重要方向。
随着人们对汽油价值的重新认识，研究人员开始寻求更有效地利用燃油的方法。
目前，许多研究项目正在探索新型材料和设计方式，以减少摩擦、改进发动机结构和提高燃油的使用效率。
其中，一种增加燃油效率的方式是通过提高燃烧效率来降低燃料消耗。
这可以通过改进燃烧室、采用高压喷雾系统和优化点火系统等技术来实现。
还有一种提高燃油效率的方法是使用新型燃料，如氢气、生物燃料和混合动力等。
这些都可以减少燃料的消耗，产生更少的废气和更少的排放。
降低排放在内燃机技术的发展过程中，排放已成为一个不可回避的问题。
为了满足越来越严格的排放要求，研究人员已经开始寻找降低排放的方法。
积极的工作已经开始涉及到制造商、政府和民间组织。
其中，一个关键的发展是采用减少有害化合物的装置，例如处理废气系统。
此外，采用新型燃料和温度控制也可以减少排放。
虽然还存在一些技术方面的挑战，但研究活动在这个方向上依然很活跃。
增加动力输出内燃机技术的发展还可以增加动力输出。
有两个主要方向，一个是提高扭矩，另一个是提高额定功率。
现在电动汽车也在逐渐普及，但内燃机技术仍然有其支持者。
在很多情况下，特别是在重载和高速车辆中，内燃机比电动技术更优越。
因此，在这些情况下，内燃机技术的发展可以产生更强大、更高效的发动机。
改善可靠性内燃机技术的发展还可以改善其可靠性。
这是通过减少故障和延长发动机寿命实现的。
一些制造商已经开始研究更加耐用的材料、优化构造和采用全新的温度控制系统。
此外，燃烧调节和管理也可以提高内燃机的可靠性。
特别是为了获得更长的行驶时间和更高的运行效率，内燃机的调整和管理技术在寻求更好的解决方案。
内燃机的工作原理和性能评价
内燃机的工作原理和性能评价内燃机是一种能够将化学能转化为机械能的设备，广泛用于汽车、火车、飞机等交通工具中，以及各种机械设备中。
作为一种核心动力设备，内燃机的工作原理和性能评价备受关注。
本文将从三个方面来阐述内燃机的工作原理和性能评价，分别为内燃机的基本结构和工作原理、内燃机的性能参数、内燃机的优缺点及近年来的技术发展趋势。
一、内燃机的基本结构和工作原理内燃机的基本结构由气缸、活塞、曲轴、连杆、气门、点火系统等组成。
内燃机的工作原理是将混合气体引入气缸内，压缩后点火，燃烧混合气体后释放高温高压气体，驱动活塞工作，同时带动曲轴旋转，最终将热能转化为机械能。
具体来说，内燃机的工作可以分为四个过程：吸气、压缩、爆炸、排气。
吸气阶段，气门打开，汽缸内的压力低于大气压力，混合气进入气缸内。
压缩阶段，活塞向上移动，气门关闭，混合气体被压缩为高压高温气体。
爆炸阶段，点火系统点燃混合气体，气体迅速燃烧并膨胀，驱动活塞下降。
排气阶段，活塞向上移动，气门打开，燃烧后的燃气被排出汽缸外。
这四个阶段单独分析，每个阶段内燃机的性能和状态都不同。
二、内燃机的性能参数内燃机的性能参数是评价内燃机工作性能优劣的重要指标。
主要包括功率、扭矩、转速、热效率、安全性等参数。
其中功率和扭矩是两个最基础的参数。
功率是衡量内燃机工作能力的重要参数，它直接影响车辆的起步、加速及最高车速等。
扭矩是衡量内燃机爬坡能力的重要参数，它主要取决于内燃机的缸径、行程和气门系统的设计。
转速是内燃机的另一个重要参数，它通常用来评价内燃机的转速范围、振动和稳定性。
热效率是衡量内燃机能量利用效率的重要参数，它通常用燃料消耗量来表示。
安全性是评价内燃机可靠性和使用寿命的指标，主要包括冷却系统、点火系统、燃油供应系统等相关方面。
三、内燃机的优缺点及近年来的技术发展趋势内燃机作为一种核心动力设备，其优缺点也备受关注。
相比于电动机和液压设备等动力设备，内燃机的优点之一是所需能源范围广泛，几乎可以使用所有种类的燃料，包括汽油、柴油、天然气等等。
内燃机最新技术及应用领域
内燃机最新技术及应用领域内燃机是一种将燃料燃烧产生的热能转化为机械能的发动机。
它通常使用烃类燃料（如汽油、柴油等）作为燃料，并且在有限空间内进行燃烧以产生高温和高压气体，然后通过汽缸和活塞等部件将热能转化为机械能。
内燃机被广泛应用于汽车、船舶、飞机、发电机等领域。
在过去几十年里，内燃机技术一直在不断发展，主要集中在提高效率、减少排放和提高可靠性等方面。
首先，内燃机在提高效率方面进行了一系列技术创新。
其中最重要的是直喷技术。
传统的内燃机采用间接喷射的方式将燃料喷入进气道，然后与空气混合后进入燃烧室燃烧。
直喷技术将燃料直接喷射到燃烧室中，使得燃烧更加充分，热量损失更少。
这种技术能够提高燃烧效率，减少燃料消耗和减少尾气排放。
其次，内燃机在减少排放方面也取得了重要进展。
传统的内燃机燃烧产生的尾气中含有大量的有害物质，如二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物和颗粒物等。
为了减少这些有害物质的排放，内燃机技术提出了一系列措施。
其中最重要的是采用催化剂和尾气再循环技术。
催化剂能够降低尾气中的有害物质含量，而尾气再循环技术能够将部分排气再循环到进气道中，降低燃烧室温度，减少氮氧化物的生成。
此外，内燃机还在提高可靠性方面进行了一些创新。
例如，采用了电子控制技术来替代传统的机械控制系统，提高控制的精确度和可靠性。
此外，还采用了一些新的材料和制造工艺来提高内燃机的寿命和可靠性。
内燃机的应用领域非常广泛。
首先，汽车是内燃机最主要的应用领域之一。
传统的汽车发动机采用汽油和柴油作为燃料，并使用内燃机将燃料燃烧产生的热能转化为机械能，从而驱动车辆前进。
随着汽车产业的发展，内燃机技术也在不断进步，旨在提高燃油效率和减少尾气排放。
其次，船舶是另一个重要的内燃机应用领域。
内燃机可以驱动船舶的螺旋桨推动船只前进。
由于船舶的特殊工作条件，内燃机的可靠性要求较高。
因此，在船舶领域内发展了各类适用于船舶的专用内燃机，并不断改进技术以提高效率和降低排放。
内燃机利用效率
内燃机利用效率内燃机是一种将燃料燃烧转化为机械能的设备，常见的内燃机有汽油机和柴油机。
内燃机的利用效率是指燃料能量转化成机械能的比例，也可以理解为能源利用的有效性。
下面我们将讨论内燃机利用效率的相关内容。
首先，内燃机的利用效率受到热力循环的影响。
热力循环是内燃机工作的基本过程，常用的循环有奥托循环和迪塞尔循环。
内燃机在这两个循环中进行燃烧工作，通过一系列的燃烧和排放过程完成热能转换为机械能的过程。
选择合适的热力循环和优化燃烧过程可以提高内燃机的利用效率。
其次，内燃机的压缩比对利用效率的影响很大。
压缩比是指内燃机中气体在工作过程中的压缩程度。
较高的压缩比可以提高内燃机的热效率，因为它可以将更多的热能转化为机械能。
压缩比像是内燃机的“加力器”，它能够提供更高的效能。
另外，内燃机的进气温度和排气温度也会对利用效率产生影响。
通过降低进气温度和提高排气温度，可以提高内燃机的利用效率。
这可以通过采用冷却系统和排气再循环技术来实现。
此外，内燃机的摩擦损失也是影响利用效率的因素之一。
内燃机的工作过程中，活塞和气缸壁之间以及其他机械部件之间的摩擦会产生能量损失。
减小摩擦损失可以提高内燃机的利用效率。
采用优质的材料，改善润滑系统以及精确的加工工艺都可以减小摩擦损失。
最后，内燃机的负荷率也会影响利用效率。
当负荷较低时，内燃机的利用效率会下降。
因此，在设计和使用内燃机时，应尽量使其在负荷较高的情况下运行，以提高内燃机的利用效率。
综上所述，内燃机的利用效率受到多种因素的影响。
选择合适的热力循环、优化燃烧过程、提高压缩比、降低进气温度和提高排气温度、减小摩擦损失以及保持较高的负荷率都可以提高内燃机的利用效率。
内燃机技术在不断进步和发展中，未来还有更多的潜力可以探索和挖掘，以提高内燃机的能源利用效率。
内燃机利用效率
内燃机利用效率内燃机是一种将化学能转化为机械能的热能转换装置。
它利用燃烧产生的热能使工作物质进行膨胀推动活塞，从而产生动力。
然而，内燃机的燃料能源利用效率并不是很高。
本文将讨论内燃机利用效率的概念、影响因素以及提高效率的方法。
内燃机的利用效率是指燃料能源转化为输出功率的比例。
通常用热效率和机械效率来描述内燃机的利用效率。
热效率是指内燃机从燃料中释放燃烧产生的热量转化为有用功的比例。
机械效率是指内燃机将燃料的热能转化为有用功的比例。
总效率则是热效率与机械效率的乘积。
内燃机的利用效率受多种因素影响。
首先，燃料的选择是影响内燃机利用效率的重要因素。
不同燃料的能量密度和燃烧特性不同，会对内燃机的热效率产生影响。
其次，内燃机的工作循环也会影响其利用效率。
常见的内燃机工作循环有四冲程循环和两冲程循环，它们的效率不同。
此外，内燃机的设计、压缩比、点火时机等参数也会影响其利用效率。
提高内燃机利用效率的方法有很多。
首先是优化燃烧过程。
通过改进燃烧室设计、喷油系统以及提高燃料的雾化、混合和燃烧效果，可以提高燃料的利用率，从而提高热效率。
其次是提高机械效率。
优化内燃机的气缸直径、行程比以及减小摩擦力等措施可以减少能量的损失，提高机械效率。
另外，采用热回收技术也是提高利用效率的重要手段。
例如，通过余热回收系统将内燃机废气产生的高温废热转化为蒸汽或电能，再利用这些能量进行其他工作，可以进一步提高总效率。
此外，航空航天、汽车等领域也在研究开发更高效的内燃机。
例如，航空发动机正在研究采用超高压缩比和高温材料，以提高燃料的利用率和整机的总效率。
汽车发动机则研究采用混合动力、电动机辅助驱动以及热管理系统等技术来提高车辆的燃油经济性和环保性能。
综上所述，内燃机的利用效率是一个综合考量燃料能源转化为有用功的比例的指标。
燃料的选择、工作循环、设计参数等因素都会影响内燃机的利用效率。
提高内燃机利用效率的方法包括优化燃烧过程、提高机械效率以及采用热回收技术等。
内燃机的热效率和发展方向
内燃机的热效率和发展方向内燃机的可变气门和升程控制技术是根据内燃机转速和供油量，优化进气量，组织气流，调整点火时间，使燃烧充分，使热能充分利用提供热效率。
涡轮增压，提供了平均压力，变相提高压缩比，提高热效率。
增压在单位时间，温差，散热面积一定，就是增加排量，散热不变就是增加绝热指数，提高热效率。
喷油调整角，是随转速调整喷油提前角，调整点火时间，使燃烧充分进行，提高热效率。
直喷，提供良好的雾化，缩短燃烧时间，提高热效率。
高压共轨，提供一致的油压，精确供油，使油量进气量和转速匹配，达到节油提高热效率的目的。
上述各项措施都为了降低油耗，提高热效率减少大气污染。
然而热效率的提高有个门槛不可逾越，那就是由最高燃烧温度和排气温度决定的理想状态下的热效率。
此排气温度指排气阀打开时的气体温度。
汽油机最高燃烧温度1600K，排气温度1000K，由卡诺循环公式可知，η=﹙T1-T2﹚／T1。
代入得出热效率等于0.375，汽油机的排气温度可能还高于1000K，就是现在的汽油机很难以降低排气温度，那么汽油机的热效率只能止步于0.375，现在的汽油机热效率已达0.3，已没有多少提高余地。
柴油机的最高燃烧温度2200K，排气温度1000K，代入卡诺循环公式可知，η=﹙T1-T2﹚／T1。
柴油机最高热效率0.545，现在柴油机的平均热效率是0.42，最高热效率有报道是0.49，在现在曲轴活塞内燃机的燃烧膨胀工作方式的基础上，热效率已没有多少提高的空间。
上述数据是大众数据作为参考。
这两种状态都是在理想绝热，没摩擦的情况下的热效率，考虑现实的摩擦散热，热效率达不到这两个热效率数值。
要降低油耗减少大气污染就要提高热效率，现在的技术结构已到达完美的高度，要大幅提高热效率就要采用新的技术方案。
内燃机的理想状态下的热效率是多少，我们要清楚这个目标，明白有多少路可以走，还可以提高多少热效率，方能有的放矢。
根据门捷列夫—克拉铂龙绝热曲线方程，T2／T1＝( 1 / 2) 1 V V r ? 以柴油机为例，T1 燃烧温度2200K，压缩比20，空气以氮气为主r 取为1.4，把指标参数代入，计算得出膨胀结束排气温度是663.8K，就是在理想绝热状态下应该是663.8K，由最高温度和最低温度决定的理想状态下的内燃机热效率是多少，根据卡诺循环热效率η=﹙T1－T2﹚／T1，可以得出最高热效率是0.698，再跟据等容加热循环热效率公式η＝1－﹙1／ ?k ?1﹚还以压缩比20 的柴油机为例，绝热指数分别取1.35 和1.4，得出热效率分别是0.65 和0.699，在绝热指数1.4 时，其热效率与卡诺的理想状态非常近似。
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0.36 0.32
HC(Kw/h)
20 2.2
29.1% 63.8kg/m3
3.5deg 2.5deg 22.5% 17.8%
2.0
HC(g/kWh)
HC (g/kWh)
2.0 1.8 1.6 1.4 1.2
RIVCT SOI; -65,-50,-35 RIVCT SOI: -65,-48,-30
0.28
减少摩擦损失 灵活高压喷射
结构轻量化
可变压比
优化动力传动系统
全可变气门
增加压缩比，燃烧室
代用燃料 (CH4,H2,SynFuels) 增压，小型化
优化气体交换过程 均质稀燃
3.典型技术路线
3.典型技术路线
内燃机智能控制技术
发展智能型内燃机是节能减排的重要技术。 智能控制是把先进燃烧技术与现代计算机技 术、信息技术，控制技术紧密结合的新技术。 先进燃烧技术是核心和基础。 计算机技术、信息技术和控制技术像神经中 枢一样，将燃烧控制的“思想”通过控制内 燃机的可变附件系统，实现内燃机燃烧过程 保持最优的运行状态。 现代内燃机可变附件系统，包括可变进排气
42
=0.69
• 在柴油机中燃 烧纯汽油，仍 然需要高的喷 油压力！ • 高喷油压力带 来高效率。
120 140
ITEg (%)
40 100
Pcr (MPa) 不同当量比下，ITEg随喷射压力的变化关系
• 相同循环喷油量和燃烧相位时，随着喷射 压力增大，指示热效率增大。
CI发动机混合和化学反应率的协同控制
“化学反应率与混合率协同 控制技术”： 一方面开发混合率促进技术； 同时开发化学反应率抑制技 术；
浓度（化学当量比）
4
15%
3
传统柴油机燃烧 10%
5% 1%
碳烟 生成区
2
500 ppm
1
混合率与化学反应率 协同控制
5000 ppm
混合率促进技术：
增压，燃油喷射系统，燃 烧室等
3.典型技术路线 （美国交通能源技术计划）
3.典型技术路线 （美国交通能源技术计划）
先进燃烧技术，排放控制，余热回收
电动，混合动力系统（内燃机，电池技术）
生物燃料、燃料混合燃 料 1升乙醇可代替 0.7升汽油
先进材料 车重每减少10% （50% 以内），油 耗减少6%-8%
典型的节能技术
PPC部分预混压燃燃烧 传统柴油机
47.0 46.5 46.0 45.5 45.0
63.8kg/m3
29.1%
22.5%
54
Soot(g/kwh)
51
ITEg(%)
0.030 0.028 50 0.026
48 46
SOI: -65,-48,-30
48
EGR: 69% EGR: 50%
Wh)
45 单次早喷预混燃烧策略 0.010 42 -45 平均指示压力 ~0.5MPa -45 0.008
Billions of Tons of Carbon Emitted per Year
3. 能源安全；
pa th
14
ed ct e j
rb ca
on
Pr
o
7 Historical emissions
Period of petroleum depletion
1850 (280 ppmv) (T = 0 C)
48kg/m3
1.5 1.0 0.5 0.0
2.14bar 0.24 EGR:65%
0.20 0.16
54 1.0
ITEg (%)
2.23bar EGR:65%
48.0 47.5
3.5deg
2.5deg 17.8%
RIVCT 52 SOI; -65,-50,-35
RIVCT
ITEg(%)
2.23bar
Pin:2.4bar EGR:39% CA50=13.5~15.5CA ATDC
48
fuel mass:119mg fuel mass:129mg fuel mass:138mg fuel mass:148mg fuel mass:158mg
46
=0.54 =0.57 =0.61
44
=0.65
2.关于柴油机/内燃机热效率的极限 的讨论
• 2010年3月，在美国能源部要求下召开的 美国汽车研究委员会（USCAR）学术会议 综合了29位权威专家的意见，形成了“关 于车用内燃机效率的总结报告”，其结论 是： • 活塞式内燃机最大有效热效率，不考虑摩 擦损失可以达到60%（当前是40%或略 高）； • 现在的内燃机由于非约束（非平衡）的燃 烧过程造成损失约为20-25%；内燃机经过 根本性改造，最大热效率可望超过60%，
减少
– CO2是最主要排放物
CO2减排将是内燃机技术未来发展的主要影响因素
石油资源可提供50100年？ 政治冲突的根源； 石油问题可以严重 地影响经济； 未来的发展除了受 排放法规影响之外之 外，重要因素是燃料 的供给和价格； CO2减排和气候变化
1. CO2减排——气候变化；效 率的强制规定
• 2007年欧盟颁布了强制性汽车CO2排放法规: • 2012年轿车的CO2平均排放低于130g/km（Regulation’ (EC)NO.715/2007） • 2015年低于95g/km • 2014-2017年轻型商用车的CO2排放比2007年降低14%， 2020年进一步减少28%，达到147g/km; • 美国能源部也要求大幅度提高内燃机效率，2020年重型 柴油机热效率由当前的40% 提高到55%; • 我国也在进一步完善车辆燃油消耗法规，但与上述国际 先进内燃机油耗法规存在很大差距。
3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0
High Density-LTC
48kg/m3 29.1%
CO(Kw/h)
Speed:1600rpm Pcr:160 MPa IVCT:-60 deg.ATDC IMEPg:~2.2MPa
63.8kg/m3 3.5deg 22.5% 2.5deg 17.8%
2.关于柴油机/内燃机热效率的极限 的讨论
卡诺循环： 内燃机循环
• 闭口循环 • 必须将工质的热量释放至环境
• 开口系统，有化学过程，气体 交换过程 • 没有把热量排给环境实现热力 学循环的要求 • 理论上： • 实际上：摩擦、燃烧的不可逆 损失；材料；成本等限制
引自：
2.关于柴油机/内燃机热效率的极限 的讨论
2012中国商用车柴 油机技术发展研讨会
内燃机效率及其潜在技术
苏万华教授/院士 天津大学内燃机国家重点实验室 2012.05.23
主要内容
1. 2. 3. 4. 提高内燃机热效率的重要意义 关于柴油机/内燃机热效率的极限的讨论 典型的技术和技术路线 结论
1.提高内燃机效率的重要意义
• 内燃机在未来几十年仍将是移动式动力装 置的主要原动机[1,2]。
• 提高内燃机效率可以有效减少石油供应紧 张的压力，缓解由于CO2排放带来的环境压 力。 • 近几年CO2排放带来的气候变化问题受到广 泛关注。提高内燃机效率已经替代内燃机 排放控制成为内燃机技术最具挑战的课题。
提高柴油机的经济性成为新的挑战
– 有害气体排放物已经减 少98%以上：
• 发动机排出的NOx、PM、 uHC、CO污染物大幅度
柴油机燃烧过程混合率与化学反应率协同控制 的工程化技术：
4.0 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 -100 -80 -60 20 0 100 80 60 40
曲轴转角（°CA）
-40
-20
0
20
40
5.多脉冲灵活燃油 喷射技术和高压共 轨燃油系统技术
3 喷油速率（mm /ms）
控制信号 （V）
3.5
控制信号 喷油规律
120
4.多尺度高混合率燃 烧室技术
6.发动机智能“协同”控 制系统（硬件和软件，控 制策略）
50 Single early injection 40
CO(g/kWh)
CO(g/kwh)
Speed:1600rpm
30
Pcr:160 MPa
20 Pb:1.59bar 10 IVCT:-146 deg.ATDC IMEPg:~0.5MPa 0
柴油机燃烧过程混合率与化学反应率协同控制 的工程化技术：
气门摇臂 内阀 下端盖回油1孔 底座回油1孔 底座 弹簧 缸头 下端盖 推杆 凸轮轴 底座回油2孔 活塞 下端盖进油孔 底座进油孔 进油管
下端盖回油2孔
1.进气门推迟关闭系统
3.两级涡轮高增压系统匹 配和控制技术
2.高、低压尾气再循环 （氧浓度控制）系统
内燃机智能控制技术要素（2）
2.智能控制系统
△发动机电子管理系 统（ECU） △传感器及信息处理 技术
△基于模型的控制技
内燃机智能控制技术要素（3）
燃烧的控制
缸内温度的动态 变化
缸内混合气的自 燃特性
调整新鲜空气温度 调整喷油时刻 调整喷油压力 变化气门定时 变化压缩比 废气再循环
多种特性的燃料混合 燃料添加剂 调整均质程度(多次喷油) 废气再循环
• 美国橡树国家重点实验室的C. S. Daw[8]等人在 2010年美国汽车研究委员会（USCAR）举办的 讨论会议中指出：现在的内燃机因“非约束燃 烧”损失20~25%的化学能 ，而通过对现有内 燃机循环、内燃机机构以及燃烧过程进行“根 本性”的改造，热效率可达到85%。 • 美国橡树国家重点实验室的David L. Greene以及 美国田纳西大学的Howard H. Baker[9]在2011年 美国能源部举办的DEER年会上预测，2050年汽 车效率可能提高到70%。