内燃机特性
汽车发动机烧机油处理方案
汽车发动机烧机油处理方案汽车发动机烧机油处理方案一、内燃机特性内燃机，也称汽车发动机，是利用内燃燃料，比如汽油、柴油、天然气等，在被点燃后，释放的热量的作用下，将容积发展的活塞推动转动，从而把热能转换成机械能的一种光、热运动机械。
内燃机特性：1、内燃机的动力特性紧密联系着影响它运行的要素，其中包括气缸内压力、流量、温度、燃烧效率等；2、内燃机的动力特性主要受到燃料供给系统、进气和排气系统、燃烧室和发动机的构造等因素的影响；3、内燃机的排气特性主要受到发动机容积、压缩比、气缸及油缸的构造及汽缸分隔板的影响；4、内燃机的可靠性主要受到发动机的构造及使用环境影响，存在分动系统、电气系统及润滑系统等几个主要系统。
二、烧机油处理技术1、更换机油旧机油更换：由于汽车使用的机油在长期使用中会积累大量的污垢、碳烟、水分等有害物质，一定时间更换机油是必不可少的。
更换机油前，首先将发动机启动，使机油发生循环，等发动机温度稳定后，停止发动机，放出油滤罐的机油，拧下滤罐，清洗滤材，再把新机油通过滤器滤入滤池。
2、修复机油修复机油：当发现机油出现的油垢过量，积累沉淀及污垢颗粒较多时，建议接受汽车维修店的专业服务，它将采取改良换油的办法，先把旧机油放出，然后让机油经由清洗机清除污垢，最后加入新机油，完成改良换油的任务。
3、除锈锈是汽车发动机中最常见的有害物质，可以在启动发动机的时候看到。
发动机的油窗、活塞环、销轴、曲轴和曲柄等易受到锈的影响。
通常采取碱洗法，以碱强度2-4为准，温度50-80，碱洗一定时间（碱洗次数一般为1-3次），最后清洗发动机表面污渍，并用吸尘机进行吸尘，将锈蚀迹彻底清除。
三、总结汽车发动机在长期使用时，会出现烧机油、积累沉淀物和锈蚀等问题，应采取更换机油、改良换油、修复机油和除锈等技术，以免给发动机带来不良影响。
介绍内燃机
内燃机的特点和应用
内燃机的特点和应用
总之，内燃机作为一种重要的动力设备， 在各个领域中都得到了广泛的应用
随着科技的不断进步和环保要求的提高， 内燃机的性能和排放水平也在不断提高，
为未来的发展提供了更好的保障
4
内燃机的技术参数
01.
内燃机车的技术参数涵盖了动力系统参数、车辆性能参数、底盘参 数和其他参数等多个方面
域
04
此外，内燃机还可以 按照用途和结构进行 分类，如单缸机和多 缸机、立式和卧式等。 不同类型和用途的内 燃机具有不同的特点
和适用范围
3
内燃机的特点和应用
内燃机具有以 下特点
内燃机的特点和应用
内燃机的特点和应用
内燃机的应用非常广泛，包括以下几个方面 交通运输：内燃机是汽车、摩托车、船舶和飞机等交通工具的主要动力源之一 工业领域：内燃机被广泛应用于各种工业设备中，如泵、压缩机、发电机等 农业领域：内燃机是农业机械如拖拉机、收割机等的主要动力源之一 军事领域：内燃机在军事领域中被广泛应用于各种武器和装备中 发电领域：内燃机也可以被用于发电厂中，作为发电的主要动力源之一
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演讲者：23级新能源2班第3组全体成、曲轴等组成。其中， 燃烧室是燃料和空气混合并 点燃的地方，活塞则在气缸 中上下运动，曲轴则将活塞 的直线运动转化为旋转运动
在内燃机中，燃料和空气的 混合比例、燃烧速度、气缸 容积和活塞运动速度等因素
都会影响内燃机的性能
2
内燃机的类型
汽油机是以汽油为燃
料的内燃机，具有体
积小、重量轻、转速
高、启动容易等特点。
汽油机广泛应用于汽
01
车、摩托车和飞机等 交通工具中
03
内燃机特性
扭矩测试仪器 台架上都采用吸收式测功器，常用的有 水力测功器、电力测功器、电涡流测功器。 1）水力测功器 水力测功器是一种典型的吸收型测功器， 它将发动机的输出功率转变为热量消耗掉， 同时在此过程中完成转矩测量。
水力测功器主要有转子和定子（外壳）两部分组成。 它的基本工作原理是利用转子在充满水的定子中旋 转所产生的磨擦阻力来吸收发动机功率，同时通过
测试方法
速度特性也是在内燃机试验台架上测出 的。 测量时，将油量调节机构位置固定不动， 调整测功器的负荷，内燃机的转速相应发生 改变，然后记录有关数据并整理绘制出曲线， 一般是以发动机转速作为横坐标。
部分速度特性与外特性
当油量控制机构在标定位置时，测得的 特性为全负荷速度特性(简称外特性)； 油量低于标定位置时的速度特性，称为 部分负荷速度特性。 由于外特性上反映了内燃机所能达到的 最高性能，确定了最大功率、最大转矩以及 对应的转速，因而是十分重要的，所有发动 机出厂时都必须提供该特性。
左侧边界线为内燃机最低稳定 工作转速nmin限制线，低于此转 速时，由于曲轴飞轮等运动部 件储存能量较小，导致转速波 动大，内燃机无法稳定工作
发动机的工作区域及限制
1) a曲线是各转速时最大功率 (转矩)的限制线， 到标定点A为止。 2) b曲线是各负荷条件下的最高转速限制线。 3) c曲线是发动机最低稳定工作转速限制线 4) d曲线是各个踏板位置下的空转怠速线。 5) 输出功率为负值的 e 曲线是发动机灭火，外 力倒拖时的工况线。
Ne.
第三类工况，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， 相应的工况区域称为面工况。
内燃机特性
燃烧过程的要求
• 混合气形成的正时适当，保证及时燃烧； • 混合气形成要先慢后快，使最高压力和压
升率不致太大； • 着火后，混合气要均匀分布。
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可燃混合气形成
• 可燃混合气形成方式
– 空间雾化混合 – 油膜蒸发混合
• 燃油雾化的阶段描述 • 可燃混合气的衡量参数
• 与排放有关的参数，如通过高速采样获得的排放量。 • 缸内最高压力、最高压升率、最大放热率峰值、火
焰发展期、快速燃烧期等参数的循环变动。
汽油机的爆燃
一.爆燃的现象 二.爆燃的燃烧过程 三.爆燃的原因 四.爆燃的危害 五.激爆
着火温度与压力的关系
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燃烧区域的发展
• 汽油机末端混合气被压缩的程度较高，存在 着自然倾向。
峰值压力、压升比与滞燃期
压缩终点与滞燃期
喷油时间与滞燃期
转速与滞燃期
增压压力与滞燃期
增压空气温度与滞燃期
滞燃期对燃烧过程的影响
• a.预混燃烧份额 • b.压升比 • c.最高爆发压力 • d.最高燃烧温度
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燃烧的化学反应描述
• 内燃机所使用的传统燃料是分子量不同的各种碳氢 化合物的混合物，碳氢化合物燃料的燃烧属于链式 反应。在一定条件(压力、温度)下，燃料中参与化 学反应的原始物质形成一定数量的活化中心，如生 成O、H、OH等自由原子和自由基，它们的化学价 都不饱和，这些自由原子和自由基将与原始物质继 续进行反应，形成新的反应链。由于链式反应不断 地分支和扩展，活化中心不断地产生，所以，化学 反应也随之加速进行，一直到参与化学反应的原始 物质的浓度减小到接近于0，反应才逐渐停止。
d
（低压）
0.54
第4-3 内燃机速度特性.
柴 油 机 的 扭 矩 特 性 很 大 程 度 上 决 定 于 循 环 供 油 量 gb （Δg），并不直接依赖于充气效率 ηv。因为每循环充气量的 大小即ηv的大小只不过提供产生多大扭矩的可能性，但各种 转速下，究竟能发出多大的扭矩，主要看循环供油量Δg的多 少。当油量调节机构位置一定时，柱塞泵的循环供油量Δg随 转速的变化由油泵速度特性决定，随着转速的增加，Δg也增 加。
i Ttq=K’2 m v K 2 g i m
图3-3 柴油机速度特性图
指示热效率ηi的变化是某一中间转速时稍有凸起，转速 低时喷射压力低，燃料雾化度、贯穿不够，空气涡流弱，燃 烧不良，传热漏气损失较大，ηi较低，随着转速的升高，ηi 有所增大，但转速过高时，燃烧相对变慢，使大量燃料在后 燃期燃烧，导致ηi下降，一般的柴油机，当转速增加时，由 于Δg和ηi（高速时下降）的上升，常可与ηm的下降相抗衡而 使Ttq曲线很平坦。
一、外特性
汽油机外特性曲线上的每一点表示发动机在此转速下所 能发出的最大功率和最大扭矩，所以代表着发动机的最高动 力性能。外特性根据试验条件的不同可分为两种： （1）试验时发动机不装风扇，空气压缩机，空气滤清器及消 声器等附件，仅带维持运转时所必须的附件时所输出的功率 称为 总功率 ，此时测得的全负荷速度特性称为 外特性 。国产 发动机的特性数据大多是采用这种方法测得的。 （2）试验时，发动机带全套附件时所输出的功率称为有效功 率或 净功率 。此时测得的全负荷速度特性则称为 使用外特性 。 下面对汽油机外特性的几条特性曲线（ Ttq 、 Ne 、 be~n ） 的形状及其影响因素进行简要分析。
汽车发动机的动力储备是指发动机转速下降时（例如外 界阻力的增加），其扭矩自动增加的性能。正是由于这种动 力储备的存在，才能使汽车不换挡的情况下适应道路状况的 变化，得以正常的行驶，因此，车用内燃机必须具备这种扭 矩特性，这也是车用内燃机动力性能的一个重要方面。 一、扭矩储备系数 用外特性扭矩曲线上的若干特征点，可以表达发动机扭 矩的适应性 扭矩适应性系数： 扭矩储备系数：
内燃机的运行特性
3、车用工况
内燃机的功率与转速之间没有一定的 函数关系，且功率与转速都独立的在很大 的范围内变化。
二、内燃机工况的标定
工况的标定，是指制造企业根据内燃 机的性能和用途，人为地规定该产品在标 准大气条件下所输出的有效功率及其对应 的转速，即
规定内燃机的标定功率和标定转速。
根据国家标准GB1105－87《内燃机台 架性能试验方法》的规定，我国内燃机的 标定功率依不同的用途分四级：
2）全负荷速度特性、部分负荷速度特性。
1、柴油机的速度特性
主要性能指标的变
化趋势，可通过转矩公 式分析
Ttq
K3
c a
itm
柴油机各参数随转速的增减而变化趋势：
2、汽油机的速度特性
主要性能指标的变
化趋势，可通过转矩公 式分析
Ttq
K3
c a
itm
汽油机各参数随转速的增减而变化趋势：
三、转矩特性
3、柴油机的转矩校正
柴油机的转矩特性曲线较平坦，在不 换档的情况下，克服短期超载的能力不强。
措施：柴油机在全负荷工况、短时超 负荷时，喷油泵自动增加每循环的供油量， 以进一步增大转矩，提高内燃机克服超负 荷的能力。
四、调速特性
柴油机的调速特性，就是指在调速器 起作用时，其性能指标随转速或负荷变化 的关系。
1、柴油机的负荷特性
主要性能指标的变
化趋势，可通过燃油消 耗率的定义式分析
be
1
i m
分析：
1）柴油机负荷调节是“变质调节”。 2）燃油消耗量随负荷的增加而增大。 3）排气温度随负荷增加而上升。 4）燃油消耗率曲线的变化趋势。
2、汽油机的负荷特性
主要性能指标的变
化趋势，也可通过燃油 消耗率的定义式分析
内燃机特性(精)
（1）调速——特殊的负荷特性，n稍变。 （2）校正——特殊的速度特性：供油拉杆稍动。 4、万有特性：综合反映动力性和经济性。 【教材267页】
三、内燃机标定功率
铬牌上标定的功率，即内燃机使用中允许 运转的最大功率。 GB1105.1——87规定： 间歇功率（标定功率可定高一些） 1、15min功率——汽车、摩托车。 2、1h功率——拖拉机、工程机械。 以下标定功率可定低一些： 1、12h功率—拖拉机、排灌机、发电机组。 2、持续功率——排灌机、发电机组、船舶、 铁路机车。
图10-1 内燃机的各种工况
（一）调整特性
内燃机性能指标随调整情况而变化的关系。 1、柴油机调整特性（供油提前角、燃油） 2、汽油机调整特性（点火提前角、燃油）
（二）性能特性（工作特性）
内燃机性能指标随运行工况参数而变化的规律。 1、负荷特性：显示各种负荷下的经济性，不同用途发动 机的（标定油量）ge【教材253页】 2、速度特性：确定标定n和常用n范围，分析n对发动机 的影响。汽油机（节气门）或柴油机（供油、拉杆）不 变。 【教材256页】 3、调速特性（柴油机）：带调速器的工作特性。
特性 。
第三节 负荷特性
负荷特性是指内燃机转速一定时，其性能指标 be ）随负荷（如功率或转矩） （主要为经济性指标 G f 、 变化的规律，表示负荷特性的曲线称为内燃机负荷特 性曲线，它在内燃机试验台上试验而测得。 一、汽油机负荷特性 汽油机的负荷调节方法称为 “量调节”。即化油器式内燃机靠改 变节气门开度，改变进入汽缸的混 合气数量来适应负荷变化；汽油喷 射式内燃机所形成的混合气的混合 比按不同工况仍需保持在狭小的范围内，因而在进气管 中由于节气门节流，仍属量调节。
第4-3 内燃机速度特性
二、部分速度特性
汽车大部分时间是在部分负荷下工作的，因此，发动 机的部分负荷速度特性对汽车的经济性有非常重要的影响。 随着节气门关小， 进气节流损失增大，进气 终了时压力pa下降，从而 引起ηv下降，而且随着转 速的提高，节流作用也会 加强，使得充气效率ηv更 快地下降。
图3-2 ηv、ηm随节气门开度和转速的变化关系
Tmax Tn T T 要指标。 Km或μ越大，表明两扭矩之差（Mmax－Mn）值越大，随 着转速的降低，扭矩 Ttq（Me）增加越快，因而在不换挡的 情况下，克服短期超负荷（阻力矩变化增加）的能力就越强。 汽油机的外特性扭矩曲线随转速增加而下降较快，其 μ 值为 10 ～ 30% ， Km值达 1.2 ～ 1.4 ，因而可以满足汽车的使用 要求。 柴油机扭矩曲线较为平坦，μ 值较小， Km值一般不超过 1.05，所以若不予以校正，较难以满足汽车拖拉机工作需要， 如果采用相应的校正措施，则可大大地提高 μ 值，例如用出 油阀校正器，可使μ值达到5%，用斜面校正器，μ值可达12%， 采用弹簧校正器时，μ值可达15～24%，当然这样大的扭矩储 备系数是以牺牲标定功率为前提的。实际应用中应根据需要 来进行扭矩特性的校正。
（3）每循环供油量gb （Δg）：随转速增加而增大， 由油泵供油特性所决定。n↑， 燃油节流↑，（回油时）gb↑。
（4）过量空气系数α：新气 量随转速变化不大。 n↑， gb↑，α ↓ （装有油量校正装 置时，按校正特性变化）。
（5）指示效率ηi：n低，油压低， 雾化度、贯穿度小，散热时间长， ηi降低，ηi随n↑而↑。 但n过高时燃 烧时间相对变慢，后燃加重，导致 ηi ↓ 。 （6）平均指示压力pi：pi∝ηiΔg， 低速时，ηi与Δg↓，n↑，ηi、Δg↑， pi↑。高速时ηi↓，pi缓慢下降 （7）平均有效压力pe：pe=ηmpi，n↑， ηm↓，pi↑, pe变化不明显。低中速时， n↑ ，pi↑快，ηm↓少，pe随n↑而↑；高 n、ηm↓快，pe↓。
内燃机燃油燃烧特性分析
内燃机燃油燃烧特性分析一、燃油的物理性质对燃烧的影响内燃机的燃烧过程主要依赖于燃油的物理性质，因此，燃油的物理性质对内燃机的燃烧特性具有很大的影响。
1.密度：燃油的密度对燃烧过程中的燃油喷射量和空气过量系数等参数产生影响，同时也会影响燃烧时的空气动力学特性。
2.粘度：燃油的粘度对燃油的喷射行为和润滑系统的性能都会产生影响。
粘度较大的燃油会使喷油器较难产生细小的燃油雾化颗粒，从而影响燃烧的效率和排放的化学物质。
3.挥发性：燃油的挥发特性决定了燃油在燃烧室中的时间和形式，挥发性较强的燃油会产生更为均匀的混合气，有利于提高燃烧的效率和降低污染物排放。
4.点火性能：燃油的点火性能直接影响燃烧的起点和速度，影响着发动机的启动和进气系统的工作效率等关键性能指标。
二、内燃机燃烧特性的影响因素1.空燃比：空燃比是指燃烧室中空气和燃料的体积比，对燃烧效率和污染物排放产生重要的影响。
2.点火时机：点火时机是指在压缩行程后，在最佳时机将电击燃料点燃的时间。
点火时机的准确处置和调整，对于燃烧特性的提高和发动机的输出能力的提高起了重要作用。
3.氧含量：氧含量是指空气中氧气的含量，燃料的燃烧需要氧气参与反应。
正确掌握空气流量，调整发动机的进气量和进气压强，可以调节内燃机的燃烧特性。
三、提高内燃机燃烧效率的技术手段1.优化燃烧室结构：通过调整燃烧室几何结构、缩短喷油孔与气缸焦点之间的距离、增加喷嘴孔径等手段，可以实现更好的燃烧效率和更为充分的燃烧。
2.提高空气流量：燃烧所需的空气量对燃烧效率和排放产生了很大的影响。
加强进气量、改善进气系统和进气的动力参数等手段有助于提高燃烧质量，减少污染物的排放。
3.优化喷油系统：高质量喷油系统能够精确控制燃料的喷射量和喷射速度，可使燃油完全燃烧。
同时，喷油支持系统的优化和升级可增加被喷射物的流量，提高燃油喷射的连贯性和稳定性。
4.调整点火参数：正确掌握点火参数，准确的点火时机可以使燃气集中发生并使燃气在短时间内全面燃烧行程，减少残余物质的排放，提高燃烧效率。
煤气内燃机的动力学特性与代用燃料的相关研究
煤气内燃机的动力学特性与代用燃料的相关研究煤气内燃机是一种利用燃气进行燃烧来产生动力的发动机。
在过去的几十年中，煤气内燃机在工业、农业和交通运输等领域中被广泛应用，因其高效、环保且燃料多样化的特点备受关注。
煤气内燃机的动力学特性是指燃气燃烧和运动学过程中的功率输出、扭矩、排放等参数的变化规律。
了解煤气内燃机的动力学特性对于改善其性能、提高燃烧效率和减少排放具有重要意义。
同时，探索代用燃料对煤气内燃机动力学特性的影响也是当前研究的热点方向。
首先，我们来探讨煤气内燃机的动力学特性。
煤气内燃机在燃烧过程中产生的动力输出可通过功率和扭矩来衡量。
燃气的混合物如何与氧气反应以及燃烧过程中的能量转化效率将直接影响到燃气内燃机的动力特性。
因此，研究燃气混合比、进气温度和压力、点火时间和点火能量的变化对于揭示内燃机的动力学特性至关重要。
其次，我们需要研究煤气内燃机在不同负荷条件下的动力学特性。
在实际应用中，燃气内燃机的负荷往往是变化的，因此了解不同负荷条件下的动力输出变化规律是十分重要的。
通过研究负荷与功率输出、扭矩和燃料消耗之间的关系，可以帮助我们优化燃气内燃机的工作参数，提高其工作效率。
此外，我们需要探索代用燃料对煤气内燃机动力学特性的影响。
代用燃料是指那些可以替代传统燃料使用的能源，例如生物质燃料和合成燃料。
研究代用燃料的特性和燃烧特性对于提高燃气内燃机的使用灵活性和可持续性至关重要。
在这个方面，我们需要关注代用燃料的燃烧效率、燃烧稳定性、碳排放和污染物排放等因素。
通过深入研究代用燃料的适用性和燃烧特性，我们可以为燃气内燃机的推广使用提供科学依据。
此外，在煤气内燃机的动力学特性与代用燃料的相关研究中，还需要考虑燃气内燃机的运动学特性。
研究燃气内燃机的工作过程中活塞的运动规律、气缸压力和温度的变化以及气门的开关时间等因素是十分重要的。
这些动力学参数不仅能够直接反映内燃机的工作状态，还可以为内燃机的设计和优化提供指导。
内燃机特性
第九章 内燃机的使用特性与匹配内燃机的工作特性是内燃机性能的对外反映。
特性的表现形式有很多，除了前面已经介绍过的调整特性(如燃料调整特性和点火正时、供油正时调整特性等)和调速特性外，本章将重点介绍内燃机的基本使用特性，如负荷特性、速度特性、万有特性等。
由于内燃机作为动力机械是为其他工作机械提供动力的，两者之间的匹配不仅涉及工作机械的性能，而且也与内燃机本身的使用特性密切相关。
为此，本章将简要介绍内燃机与常用工作机械的匹配要点。
研究内燃机的使用特性及其与工作机械的匹配，不仅是为了评价内燃机的使用性能，为工作机械正确选用内燃机提供依据，同时，还可以通过对影响内燃机使用特性的各种因素的分析，提出改进内燃机的特性以适应匹配要求的技术措施，来优化整个动力装置的使用性能。
第一节 内燃机的工况内燃机的使用特性表明它在不同工况下的使用性能。
内燃机工况就是指它实际运行的工作状况。
表征内燃机工况的参数有表示工作频率的转速n 以及表示工作负荷的转矩tq T 、功率e P 等。
由于tq T 与内燃机的平均有效压力me P 成正比，所以也经常用me P 表示内燃机的负荷。
用me P 表示的负荷与内燃机的尺寸无关，便于比较不同内燃机真正的负荷水平。
这些工况参数之间有下列关系：n P T P m e tq e ∝=∝ （9-1）可见 e P 、tq T (或 me P )、n 三个参数中，只有两个是独立变量，即当任意两个参数确定后，第三个参数就可通过与式(9—1)类似的关系式求出。
以e P -n 坐标系绘出的内燃机可能运行的工况和工作范围，如图9—1所示。
显然，内燃机可能的工作区域被限定在一定范围内。
上边界线3为内燃机油量控制机构处于最大位置时不同转速下内燃机所能发出的最大功率(外特性功率线)。
左侧边界线为内燃机最低稳定工作转速min n ，低于此转速时，由于飞轮等运动件储存能量较小，导致内燃机转速波动过大，不能稳定运转，或者工作过程恶化，不能高效运转。
内燃机燃烧特性数值模拟研究
内燃机燃烧特性数值模拟研究内燃机是目前主流的动力装置之一，其优点包括结构简单、重量轻、效率高、成本低等。
然而，内燃机在燃烧过程中会释放一些有害气体，对环境造成一定的污染。
为了减轻这种污染，需要对内燃机的燃烧过程进行研究和优化，而数值模拟技术正是一种有效的手段。
1. 燃烧特性的研究意义内燃机的燃烧过程是复杂的，它涉及到燃料的混合、点火、燃烧等多个阶段。
燃烧特性的研究可以揭示这些阶段的物理本质和相关机理，为内燃机的设计和优化提供理论依据。
例如，燃烧特性的研究可以帮助分析燃烧过程中的温度、压力、速度等参数的变化规律，进而优化燃烧室的形状和燃料的喷射方式，提高内燃机的热效率和燃烧效率，降低有害气体排放。
此外，燃烧特性的研究还可以为汽车工程、航空航天等领域的发展提供支持。
例如，在飞机发动机的设计中，燃烧室的形状和喷射方式对发动机的性能和寿命影响很大，需要通过燃烧特性的研究进行优化。
2. 数值模拟的研究方法数值模拟是一种重要的燃烧特性研究方法。
它通过利用计算机软件对内燃机的燃烧过程进行模拟，可以有效地分析燃烧室内的流场、温度场和化学反应过程等因素对燃烧过程的影响。
数值模拟可以分为三个主要阶段：前处理、数值计算和后处理。
其中前处理包括几何建模、网格划分、物理模型的选择和设定等，是数值模拟的基础。
数值计算则是根据所选物理模型和设定的初值、边界条件等参数，通过计算机算法求解相关方程，得到燃烧过程各个阶段的物理量（如速度、温度、压力等）。
后处理则是对计算结果进行分析和处理，获得与燃烧过程相关的各项指标和图形。
目前可用于内燃机燃烧特性数值模拟的软件主要有Fluent、Star-CD、Fire等。
这些软件的使用条件和适用范围不同，需要根据实际需要进行选择和使用。
3. 数值模拟在内燃机燃烧特性研究中的应用数值模拟技术在内燃机燃烧特性研究中得到了广泛的应用。
下面以柴油机燃烧过程的数值模拟为例，介绍其应用情况。
（1）柴油机燃烧室形状的优化燃烧室的形状对柴油机的性能和排放都有着重要的影响。
活塞式内燃机燃烧过程的热力学特性与优化
活塞式内燃机燃烧过程的热力学特性与优化活塞式内燃机是一种重要的动力装置，广泛应用于汽车、机械设备和发电等领域。
燃烧过程是活塞式内燃机能量转换的核心环节，其热力学特性和优化对发动机性能具有重要影响。
本文将深入探讨活塞式内燃机的燃烧过程热力学特性，并提出一些优化策略。
一、活塞式内燃机燃烧过程热力学特性燃烧过程的热力学特性是评价发动机性能的重要指标，主要包括燃烧时间、燃烧效率和热损失等。
活塞式内燃机燃烧过程的热力学特性与燃烧室结构、燃料类型和进气系统直接相关。
1. 燃烧时间燃烧时间是指燃料在燃烧室中完全燃烧所需要的时间。
燃烧时间的长短直接关系到燃烧效率和发动机的功率输出。
通过优化燃烧室形状、喷油系统和点火系统，可以有效控制燃烧时间，提高发动机的效率和性能。
2. 燃烧效率燃烧效率是指燃料在燃烧过程中转化为有效功率的比例。
提高燃烧效率可以降低燃料消耗和排放物排放。
燃煤室的混合气浓度、点火时机和燃烧稳定性都对燃烧效率有重要影响。
通过优化喷油系统、点火系统和控制策略，可以提高燃烧效率。
3. 热损失热损失是指燃烧过程中由于热传导、辐射和机械损失导致的能量损失。
热损失直接降低了发动机的热效率和经济性。
通过优化活塞材料、缸体和缸盖的散热性能，减少热损失，可以提高发动机的效率。
二、活塞式内燃机燃烧过程的优化策略为了提高活塞式内燃机的热力学特性，可以采取以下优化策略：1. 混合气优化合理调节混合气的浓度和空燃比，可以提高燃烧效率。
采用先进的喷油系统和进气控制系统，实现优化的混合气供应，可以在不同工况下实现更好的燃烧效果。
2. 燃烧室优化通过优化燃烧室结构和几何形状，可以改善混合气的流动性和燃烧稳定性。
合理设计活塞顶部形状和喷油策略，可以促进燃烧过程的蔓延和扩散，提高燃烧效率。
3. 点火优化优化点火系统，可以提高燃烧效率和点火性能。
采用先进的点火技术，如高能火花塞和电压升压系统，可以确保可靠的点火，并提高燃烧效率。
4. 循环过程优化通过优化活塞、缸体和活塞环的材料和结构，可以减少摩擦损失和热损失。
内燃机的速度特性
3
循环供油量gb
对于常用的柱塞式喷油泵，当油门位置固定且无特殊 的油量校正装置时，gb随转速的下降而下降。 加装校正装置后，可使gb随转速的增加基本保持不变 或略为下降。
机械效率ηm
当柴油机n降低时，pmm将逐渐减小，pme变化幅度小 于pmm的变化。 ηm随转速下降而升高，随转速升高而降低。 指示热效率ηit Φa较大，ηit基本保持不变。 只有循环油量超过一定指后，燃烧恶化，ηit下降，使 接近全负荷的be增加。
第二节 内燃机的速度特性
ENGINE SPEED CHARACTERISTICS
主要学习内容
内燃机的速度特性
ห้องสมุดไป่ตู้
柴油机的速度特性
汽油机的速度特性 发动机适应性系数
1
内燃机的速度特性 DEFINATION
一、速度特性 在油量调节机构位置不变的情况下，内燃机的性 能指标随转速变化的规律。 二、外特性 柴油机的油门固定在标定位置，或汽油机的节 气门全开时的速度特性。 性能指标 转矩Ttq / 功率Pe / 燃料消耗率be / 排气温度tr ……
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自然吸气柴油机的速度特性 Diesel Engine Speed Characteristics
1. be的速度特性 整个转速范围较平坦中 间转速最低，两端略 有上翘。 2. tr的速度特性 随转速升高而升高。 随油门减小而下降。 3. Ttq的速度特性 曲线变化平坦，在中间某一转速有一不很显著的峰值。 部分负荷低速端Ttq下降更多。 曲线形状主要取决于供油系统的速度特性。
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适应性系数
tqn tqn
tq Ttq,max / Ttq,r
汽油机 tq 1.25 ~ 1.35
内燃机燃烧过程的特性分析
内燃机燃烧过程的特性分析内燃机作为现代交通工具的核心部件，是现代工业不可或缺的关键技术之一。
在内燃机中，燃烧是产生能量的最关键的过程之一。
本文将重点分析内燃机燃烧过程的特性。
1. 燃烧反应内燃机中的燃烧反应通常是烷基烃与空气中的氧气进行的反应。
该反应需要涉及三个因素：燃料质量，空气质量和点火点。
当这三个因素被控制在一个特定的范围内时，燃烧反应才能够正常进行。
当点火点到达燃油的点火点时，烷基烃分子将与空气中的氧气结合形成一系列的反应产物，其中主要的产物是二氧化碳和水蒸气。
同时，该反应会释放出大量的热能，从而推动活塞运动。
2. 点火系统内燃机的点火系统采用火花点火方式，该方式采用了几个关键部件：点火塞，高压线圈和电容器等。
点火塞的作用是产生一个火花，该火花能够点燃混合气体。
高压线圈的作用是提供电量，从而产生能够点燃混合气体的高压电流。
电容器的作用是升压产生高压电流，以激发点火塞产生火花。
燃烧反应需要在点火塞产生的火花引导下进行。
不同类型的火花塞适用于不同类型的燃油，因此，内燃机的点火系统必须与所使用的燃油相兼容。
3. 燃油喷射系统内燃机的燃油喷射系统是一个非常重要的部件，它能够准确地控制混合气体的组成和比例。
同时，这个系统可以自动适应不同的驾驶条件，从而保证内燃机的燃烧效率和性能。
燃油喷射系统通常包括多个传感器和控制模块，以确保燃油的喷射量、压力和时间管理得当。
4. 燃烧过程的特性内燃机的燃烧过程的特性主要受到下列因素的影响：（1）混合气体的浓度和比例：混合气体中的燃油和空气的比例对燃烧过程有重要影响。
如果比例不正确，燃烧过程将被质量损失或减速。
（2）燃油的化学组成：不同的燃油具有不同的特性和燃烧产物。
因此，与燃油特性不匹配的点火系统可能会导致燃烧不完全，缩短内燃机的寿命。
（3）点火系统的效率：好的点火系统不仅能够促进燃油的燃烧，而且能够降低排放，并增加燃油的燃烧效率。
（4）燃油喷射和混合气体的压缩：燃油喷射系统和混合气体压缩过程可以影响燃油的混合和燃烧过程。
第二章-内燃机特性
有效燃油消耗率曲线分析
当ηiηm达到最大值，即加浓装置开始工作，负 荷为70%~80%时，出现最低耗油率 bmin。此后 ，随节气门逐渐增至全开，供给最大功率混合 气，燃烧不完全现象增加ηi下降，使耗油率又 有所增加。
二．柴油机负荷特性
柴油机转速一定，每小时耗油量B、有效燃料 消耗率b随负荷（Pe、Ttq或Pme）而变化的关系 称柴油机负荷特性。
当负荷接近冒烟界限点2后，由于燃烧恶化，B 上升得更快一些。 如图
2．有效燃油消耗率曲线
根据公式b=k3/ηiηm，柴油机有效燃油消耗率b 随负荷的变化取决于ηi和ηm 。ηi、ηm随负荷的 变化如图2－3所示。
图2—3 柴油机负荷特性 1—耗油率最低点 2—冒烟界限3—极限功率点
i、m的分析
与汽油机稍有不同，随负 荷增加， Δq增加，过量 空气系数a减小，燃烧不 完全程度增大，使ηi减小 。
大负荷时，混合气过浓， 燃烧恶化，不完全燃烧更 多，使ηi下降更多。
ηm随负荷增加而上升。
柴油机ηi、ηm随 负荷的变化关系
柴油机有效燃油消耗率曲线分析
Pe=0时，b趋于无穷大； 随负荷增加， ηm增加程度远大于 ηi的下降程度，
第二章 内燃机特性
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。
发动机台架实验
一．汽油机负荷特性
点火提前角最佳、燃油喷射系统及进气系统工作正常 ，或化油器调整完好情况下，保持汽油机转速一定， 每小时燃油消耗量B、燃油消耗率b随负荷（Pe、Ttq 或Pme）而变化的关系，称为汽油机负荷特性。
内燃机的万有特性
汽油机NOX 的排放特性 与CO、HC 截然不同
在负荷很小 时，混合气 适当加浓， 导致CO排 放略有上升
a.CO排放特性
b.HC排放特性
HC的变化趋势与 CO有些类似，也是 中等负荷比排放量 较小，大负荷和小
负荷时相对增加
小负荷时HC比排 放随负荷的减小 增加得比CO更快
当负荷一定 时，NOx的 比排放随转
a.柴油机
b.汽油机 2
排放特性 Emission Map
一、汽油机的排放特性
在常用的部分负 荷区，过量空气 系数控制在1.0左 右，CO排放较低
负荷超过全负荷的 95%左右时，混合气 显著加浓， CO的比 排放量开始急剧上升
全负荷时HC 排放增加不 如CO严重
在中等转速以上当转 速一定时，NOx比 排放随负荷增大而下 降，而且当接近全负
✓ 当负荷不变而转速变化时，HC比排放变化不大。
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➢ NOx排放特性
✓ 柴油机在中等偏大负荷时NOx排放量最大。 ✓ 负荷再加大，则含氧相对减少，NOx排放量不再增加
甚至略有减少。 ✓ 在中等负荷区，当负荷不变而转速提高到中高转速时，
NOx比排放不断增大，说明NOx绝对排放量增加更快。 ✓ 在小负荷区域，NOx比排放大致不随转速变化，绝对
排放量基本上与转速成正比。
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➢ 滤纸烟度排放特性
✓ 当转速不变时，SF随负荷提高而增大。 ✓ 当负荷不变时， SF在某一转速达到最小值,这时对应燃
烧过程的最优化，而偏离这一转速均使SF上升。 ✓ 在低速大负荷工况，由于空气相对不足,气流运动减弱,
常导致SF急剧上升, 即柴油机冒烟严重。
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第十二章 内燃机特性
内燃机的各种性能指标（Ne 、g e 、Me 、G ）随工况（n 、负荷）不同而变化的关系，称为内燃机的特性。
目的：根据其特性合理调整，配套，使用内燃机；客观、准确地评价内燃机的动力性和经济性；了解特性曲线的变化规律及其影响因素，寻求改善发动机性能的途径。
特性：负荷特性、速度特性、调速特性、万有特性，燃料调节特性、供油点火提前角调整特性等。
曲线：将各种指标，随工况变化的关系，用曲线在直角坐标系中表示出来，叫内燃机的特性曲线。
第一节 速度特性
当油门固定不变时，内燃机各性能指标，随n 变化而变化的关系，称为速度特性。
目的：研究n 与各指标的变化规律；找出Nemax 、Memax 、g emax 所对应的转速，确定常用转度范围；为调整调速器提供依据。
将油门固定在标定功率位置时，测得的特性，称为外特性或全负荷特性。
外特性确定内燃机的最大功率。
将油门在标定功率以内的任何位置所测得的特性称为部分特性。
部分特性确定车用发动机的经济转速范围。
P 192图12－3
n min ：怠速下的最低稳定转速，称为最低空转转速。
n min ：满负荷下的最低稳定转速。
n Me ：最大扭矩转速。
n ge ：最低燃油消耗转速。
n en ：标定转速。
n r ：调速器起作用转速。
n rmax ：最高空转速。
车用机的稳定范围是：n Me---- n en
中速g e 最低，低速和高速g e 高。
一 汽油机速度特性
1 汽油机的外特性
制作：将油门置于最大位置。
不断增大负荷至满负荷。
测取8－10个点，同时记录，g e 、n 、 Ne 。
Me 曲线：∵e h
kp Pe iV Me =⨯=τ3.318，m i CH c Pe ηα
ηη= 式中：C-常数，充气系数-CH η，指示热效率-i η，
空气过量系数-α，机械效率-m η
最初随着↓↑↑m n ηη,,CH
当以↑CH η为主时，↑Me ，随↑↑CH n η,速度减慢，↓m η加快。
当两作用相等时，Me 最大。
当↑n 到一定，↓↓↓Me m CH ,,ηη
Ne 曲线：∵n Me C Ne **=
当↑n 起主导作用时，↑Ne 。
随↓Me 的加快；↑Ne 减慢，当↓Me 与↑n 作用相等，Ne 最大。
e g 曲线：∵ 310⨯=Ne
G g e 最初↑Ne 快，↓e g 。
随负荷↑G ↑Ne ↑。
当两者作用相等时，e g 最小。
随后Ne ↑减慢，g e 开始↑。
2 汽油机的部分速度特性
由图可见，随↓n 最大Ne 内移，Me ↑。
故光数负荷能力上升。
但注意：不同工油点，Memax 和Nemax 的数值不同。
二柴油机的速度特性
1柴油机的外特性
Me 随n 的变化，决定于Δg,i n ,m η.
随n ↑,∵泵油速度特性，Δg ↑;涡流增强，燃烧好↑i η慢。
但↑n ,摩擦损失↓↑m η,故Me 变化较小。
Ne ：n Me C Ne **=起初Me,↑n ,↑Ne 。
当Me 开始↓，↑Ne 减慢。
当Me ↓与↑n 作用相等时，Ne 最大。
g e 起初↑Ne 快，g e ↓
当↑↑G 与Ne 作用相等时，g e 最小，后↑Ne 减慢，↑e g 。
2 柴油机部分速度特性
可见：随Δg ↑↓↓↓e g Ne ,Memax max ,和;
n 变化范围较大时，Me 变化较小。
满负荷下g e 最低。
第二节 负荷特性
内燃机的转速保持不变，各性能指标随负荷变化而变化的关系，称为负荷特性。
目的：确定内燃机各种负荷的经济性，从而标定其功率和油耗。
制作：在改变负荷的同时，改变供油量（油门大小），使转速保持不变。
测8－10点，记录 n ,Ne,g e
一 柴油机的负荷特性
∵ 怠速Ne ＝0 =e g ∝
随负荷增加，Δg ↑,↑m η,↑Ne ,↓e g
在1点min e g ，再增加负荷Δg ↑，1〈α，燃烧恶化↑↓e i g ,η。
2点，排气冒烟，再Δg ↑，冒烟严重，3点出现最大功率。
1点为经济功率，2点为冒烟功率点，3点为极限功率点。
二 汽油机负荷特性
g e : 随负荷增加，节气门开大，↓↑e g Ne ,。
当80－90％负荷g emin 。
接近满负荷时。
因加浓↑↑〈G g e ,,1α。
小负荷下g e 高，
选车时，在动力满足的情况下，应选小马力发动机，使其在80－90％负荷下工作经济，即小马拉小车，比大马拉小车经济。
结论：
1，内燃机在满负荷下工作，比部分负荷工作经济。
2 柴油机因质调节，曲线变化大，e g α慢，范围广，经济性好。
柴油机因量调节，近满负荷加浓曲线变化快，范围小，经济性差。
汽油机比柴油机多20－30％，∴车用柴油机经济性好。
3 汽油机部分负荷的经济范围小，↑e g 快，而车用发动机常在部分负荷较大的范围内工作，为提高负荷程度，用加拖车，高档行驶和滑行、节油。
第三节 万有特性（综合特性或参数特性）
以n 为横坐标，以Pe 为纵坐标，以g e 、Ne 为参数在坐标系中所画出的特性曲线，为万有特性。
有万有特性曲线可知，全面观察各工况下的指标变化，选择有利工况范围。
P199图2－12－17为奥迪5缸万有特性。
可见：bar Pe g g e 5.13max ,198min ==低于250克油耗的范围广，在1000－4000r/min ；Pemax 在2250 r/min 时为13.5bar 。
第四节 调速特性
在调速器作用下，柴油机各性能指标，随转速或负荷变化而变化的关系，称为调速特性。
目的：了解发动机在调速器作用下各性能指标之间关系，变化规律及调速器和校u
m i u e e H H Ne G g ηηη663106.3106.310⨯=⨯=⨯=
正器的工作质量。
制作：将调速器手柄置于最大供油位置，从最高空转开始，逐渐增大负荷，测8－10点。
同时测取ge,n,Ne。
调速器特性曲线可分为两端：
Ⅰ段是AB段，是在调速器作用下测取的，为调速器工作段，∵n变化较小，可粗略地看作为一段特殊的负荷特性。
Ⅱ段是BC段，是超负荷时负荷油门不动，调速器不起作用测取的，为一段特殊的外特性曲线。
（校正时起作用有时油量变化）。
∴调速器特性，可以看作一段特殊的负荷特性和一段特殊的速度特性的组合，可间接分析负荷特性和速度特性。
第五节：内燃机功率的标定
柴油机的功率标定有四级
15分钟功率，1小时功率，12小时功率，持续功率
15分钟功率：允许在最大功率下，连续运转15分钟，如车用在1点。
1小时功率：允许在最大功率下，连续运转1小时，如船用，履带车4－1点。
12小时功率：允许在最大功率下，连续运转12小时，如拖拉机，切点功率4点。
持续功率：允许在最大功率下，连续运转，如船用，固定式发动机在A点。