第二章 内燃机的性能指标
第2章 内燃机的工作指标
平均指示压力是从实际循环的角度评价发动机气缸工作容 积利用率高低的一个参数。平均指示压力是衡量发动机实 际循环动力性能的一个很重要的指标。
在标定工况下取值范围：
柴油机：
四冲程非增压 0.6～0.95MPa
四冲程增压 0.85～2.6MPa
二冲程
0.35～1.3MPa
汽油机：
四冲程摩托车用 0.9～1.43 MPa 四冲程小客车用 0.65～1.25MPa 四冲程载货车用 0.6～0.85 MPa 二冲程小型风冷 0.4～0.85 Mpa
工质（气体）推动活塞做功定为作正功 “＋” 活塞推动工质（气体）做功定为作负功 “－”
进气过程 正功 “＋” 压缩过程 负功 “－”
膨胀过程 正功 “＋” 排气过程 负功 “－”
11
指示功
指示功的大小可以由p—V图中闭合曲线所占有的面积求得
12
指示功
非增压
增压
四冲程非增压发动机
指示功面积 Fi Fi F1 F2
者致力以求的奋斗目标，因而PL是评定一台发动机整机动力性能和 强化程度的重要指标之一。
29
目前内燃机的pme和PL值一般在下列范围内：
pme/MPa
➢ 农用柴油机 ➢ 汽车用柴油机 ➢ 强化高速柴油机 ➢ 固定船用户速柴油机 ➢ 四冲程摩托车用汽油机 ➢ 四冲程小客车用汽油机 ➢ 四冲程载货汽车用汽油机 ➢ 四冲程小型风冷汽油机
Fi 示功图面积，可以用求积仪或计算方法求得
a:纵坐标比例：Pa/cm N / m2 / cm b:横坐标比例：cm3 / cm 1m3 106cm3
15
2.平均指示压力 pmi
指示功反映了发动机气缸在一个工作循环中所获得的有用功的数量， 它除了和循环中热功转换的有效程度有关外，还和气缸容积的大小有关。 为了能更清楚地对不同工作容积发动机工作循环的热功转换有效程度作比 较，引出了平均指示压力的概念。
#内燃机原理内燃机的工作指标与性能
3、影响ηi的主要因素
从燃料燃烧可以释放出的热量和能够转换成指示功 的有效程度两方面分析：
（1）燃料热能释放的好坏 （2）热量损失的大小 （3）热能转换的有效程度
3.3内燃机的机械损失及机械效率
一、机械损失功率 二、机械损失功率的测定 三、影响机械损失功率及机械效率的因素
一、机械损失功率Nm
在内燃机工作过程中，不可避免地损失一部分功 或功率，这些功或功率的总和称为机械损失功或机械 损失功率。
返回
可见，指示功率与下列四个因素有关： （1）与一个循环内进入气缸的空气量iVsηvρs成正
比； （2）与燃烧时燃料热能利用的完善程度ηi成正比； （3）与单位时间内工作循环的重复频率成正比； （4）与过量空气系数成反比。
3、提高Ni的有效途径
提高指示功率Ni的有效途径: 提高增压度，增加进缸充量； 提高换气质量，减少废气残存量； 完善油气混合； 保证良好的燃烧过程。
说明：
（1）在有电力测功器的条件下，倒拖法是求Nm最迅 速、最简便的方法。
（2）适用于多缸高速小型内燃机的机械损失功率。
（3）不适用于大功率内燃机和涡轮增压内燃机。
（4）不能精确地测定pm或pi，数值比实际高出很多。
原因：内燃机在着火运转和不着火倒拖情况下，其 Nmf和Np二者存在较大差别。
（二）灭缸法（各缸轮流断油法）
摩擦损失功率－内燃机为克服运动部件之间的摩 擦而消耗的功率，约为指示功率Ni的10～15％。 注意：在机械损失中，摩擦损失所占的比例很大。
（1）活塞、活塞环与气缸套之间的摩擦损失功率， 约占全部摩擦损失功率的55～65％；
（2）主轴承、连杆轴承、凸轮轴轴承等的摩擦损失 功率，约占全部摩擦损失功率的35～45％。
热工基础与发动机原理第2章
• 5）发动机工作温度 • 发动机的工作温度直接影响润滑油的工作温度，而随润滑油温度的提
高，其黏度减小。发动机的工作温度过高或过低，就会使润滑油的黏 度过小或过大，均会导致机械损失增加，机械效率下降。同时，温度 过高有时使润滑油变质。因此，使用中应尽量保持发动机正常的工作 温度，一般为80℃~95℃。此外，发动机的工作温度也直接影响混合 气的形成及燃烧过程。发动机工作温度过低，燃料不易蒸发，混合气 形成不良，不完全燃烧损失增加，指示功率减小，使机械效率下降。 而温度过高，则会导致燃烧过程不正常，汽油机易发生爆燃，也会使 指示功率减少，机械效率下降。
，每小时耗油量为 GT （kg/h），则指示燃油消耗率为
Pi （kW）
gi
GT Pi
10 3
指示燃油消耗率是评定发动机实际循环经济 性的重要指标之一
9
• 4．指示热效率
• 指示热效率是指发动机实际循环指示功与所消耗热量之比，即
i
Wi Q1
• Q1 为做 Wi 指示功所消耗的热量，按所消耗的燃料量与燃料的热值 来计算，燃料的热值是指单位质量的燃料燃烧后放出的热量，其数值 取决于燃料本身的性质。
19
• 3．影响机械效率的因素
• （1）点火提前角或供油提前角 • 汽油机的点火提前角和柴油机的供油提前角直接影响实际循环指示功
和缸内最高压力。汽油机的点火提前角和柴油机的供油提前角不易过 大或过小，必须根据发动机的转速和负荷等合理选择。 • （2）发动机转速 • 随发动机转速提高，各摩擦表面间的相对运动速度加大，摩擦损失增 加；同时由于转速上升而引起运动件的惯性力加大，致使活塞侧压力 和轴承负荷增加，也会使汽缸和活塞的摩擦损失增加。此外，转速提 高，还会使泵气损失及驱动附件的机械损失增加。所以，随发动机转 速提高，机械损失功率增加，机械效率下降。根据试验统计，机械损 失功率与转速平方近似成正比，所以转速越高，机械效率下降越快， 如图2-3所示。这也成为通过提高转速来强化发动机动力性的一大障 碍。
内燃机原理复习重点(前四章)
第一章 内燃机工作循环与性能指标内燃机的实际工作循环：由进气、压缩、燃烧—膨胀、排气四个过程组成，它是周期性地将燃料燃烧所产生的热能转变为机械能的往复过程。
基本原理：内燃机通过进气过程向气缸内吸入新鲜空气或空气与燃料的混合气，通过活塞的压缩行程，将新鲜充量的温度、压力提高到一个合适的水平，然后燃料以点燃或压燃的方式开始燃烧释放出热能，气缸内气体工质被加热，温度和压力得到进一步提升，同时膨胀推动活塞做功实现由热能到机械能的转变，最后通过排气过程排除已燃废气。
理论循环提出的假设：（1）以空气作为循环工质，视其为理想气体，物理及化学性质保持不变，工质比热容为常数；（2）循环工质的总质量保持不变（3）将燃烧过程简化为等容或等压的加热过程，将排气过程简化为等容放热过程；（4）将工质的压缩和膨胀过程看成等熵过程，工质与外界不进行热交换。
三种形式的理论循环：（1）定容加热循环，如汽油机（2）定压加热循环，如高增压和低速大型柴油机（3）混合加热循环，如高速柴油机理论循环的评价指标：（1）循环热效率t η：工质所做循环功W 与循环加热量1Q 之比，用来评价循环的经济性，即 12t 11Q Q W Q Q η-== 影响t η的因素有：①压缩比ε（随着ε增大，三种循环的热效率都提高，提高压缩比可以提高循环平均加热温度，降低循环平均放热温度）；②绝热指数k （随着k 值增大，t η将提 高）；③压力升高比λ（定压加热循环与定容循环的t η均与λ无关，对于混合加热循环，当1Q 与ε不变时，λ增大则ρ减小，膨胀过程增加，2Q 减少，t η提高）；④预胀比ρ（ρ值 增加，t η下降）（2）循环平均压力t p ：单位气缸工作容积所做的循环功，用来评价循环的做功能力，即 t ()SW p kPa V = 对于定压和定容加热循环，循环平均压力t p 随压缩起点压力a p 、压缩比ε、压力升高比λ 预胀比ρ、绝热指数K 和热效率t η的增加而增加；对于混合加热循环，若1Q 不变，增加ρ 就是减少λ，t η下降，t p 也降低继续膨胀循环：（1）脉冲涡轮增压（2）定压涡轮增压四行程内燃机的实际循环：（1）进气过程：进气压力终点a p 一般小于环境大气压力0p ，压力差用于克服进气阻力，进气终点的温度a T 高于环境大气温度0T（2）压缩过程：复杂多变过程，压缩终了的压力1n c a p p ε=，温度11n c a T T ε-=，其中，多 变指数1n 主要受工质与缸壁的热交换及工质泄露情况的影响，当转速提高时，热交换时间 缩短，缸壁的传热和气缸泄漏气量减少，1n 会增大，当负荷增加时，气缸壁温度升高，传 热量减少，1n 增大，而当漏气量增加或缸壁温度降低时，1n 减小。
内燃机性能的分析与改进
内燃机性能的分析与改进第一章引言内燃机是一种重要的动力机械，广泛应用于航空、航海、机动车辆等领域。
然而，内燃机的性能直接关系到机械的使用寿命、燃料的消耗和废气排放等问题。
因此，对内燃机的性能进行分析和改进具有重要的实际意义。
本文将从内燃机的工作原理、性能指标、影响因素等方面展开讨论，并提出改进内燃机性能的方法和途径，以期为相关领域的研究和实践提供一定的参考价值。
第二章内燃机的工作原理内燃机是一种在内部燃烧燃料并将产生的热能转化成机械能的机械。
其工作原理可以简单概括为：空气经过进气道进入燃烧室与燃料混合并燃烧，燃烧产生的高温高压气体推动活塞运动，活塞运动带动连杆、曲轴等部件旋转，最终输出机械功。
内燃机按照燃料种类不同可以分为汽油机和柴油机。
汽油机使用汽油为燃料，空燃比一般控制在14.7:1左右；柴油机使用柴油为燃料，空气完全压缩后再喷入燃料点火，压缩比一般在15:1以上。
两种内燃机的工作原理略有不同，但其基本原理是相同的。
第三章内燃机性能指标内燃机的性能指标有很多，以下是其中常用的几个指标：1.功率：内燃机输出的机械功率。
其单位是千瓦（kW）或马力（hp）。
2.扭矩：内燃机输出的扭矩大小。
其单位是牛/米（N·m）。
3.热效率：内燃机的燃料利用率，即输入的热能和输出的机械功率之比。
4.机械效率：内燃机输出的机械功率和输入的热能之比。
5.排放：内燃机排放的废气成分和数量，包括一氧化碳、氮氧化物、颗粒物等。
以上指标都是评估内燃机性能的重要参考数据，不同的应用场景和需求对这些指标的要求也不尽相同。
第四章影响内燃机性能的因素内燃机的性能受到很多因素的影响，以下是其中几个重要的因素：1.空燃比：空燃比是指进入燃烧室的空气与燃料的比值。
不同的发动机和应用场景对空燃比的要求也不相同。
2.点火时间：点火时间是指点火器将火花传递到燃烧室内点燃混合气的时间。
点火时间对于燃烧的充分性和效率有重要的影响。
3.曲轴转速：曲轴转速是指活塞和曲轴的旋转速度，对于输出功率和扭矩都有重要的影响。
内燃机的有效性能指标
71
第四节 内燃机的有效性能指标
二、有效功率Pe和平均有效压力pme
2. 平均有效压力pme
对比标定工况（标定转速与标定功率）下的内燃机的平 均有效压力，可以揭示各种类型内燃机工作强度的差异。 内燃机的工作负荷不同时，它的平均有效压力也不同， 这是因为，对于一定气缸总工作容积的内燃机而言，其 平均有效压力反映了内燃机输出扭矩的大小，两者成正 比例关系，也就是说，平均有效压力反映出内燃机单位 气缸工作容积输出扭矩大小。
一、概述
2. 有效性能指标的概念
以内燃机实际输出的净功率为基础的性能指
标。 指示指标与有效指标之间的差值即为机械损 失。 机械损失包括内燃机运动部件的摩擦损失，
驱动附属装置的功率消耗，以及内燃机在进、
排气过程中引起的泵气损失等 。
69
第四节 内燃机的有效性能指标
二、有效功率Pe和平均有效压力pme
二、有效功率Pe和平均有效压力pme
2. 平均有效压力pme
平均有效压力是指折合到每单位气缸工作容 积的每工作循环中的有效功，可看作是一个 作用在活塞顶上假想的平均不变的压力。 30000Pe pme iVsn
式中：pme－平均有效压力，MPa； Pe－有效功率，kW； Vs－ 气缸工作容积，cm3； n－内 燃机转速，r/min。 τ－内燃 机冲程数； i－内燃机气缸 数
平均有效压力是标志内燃机热力循环进行的有效性、结 构合理性和制造完善性的综合指标。
72
第四节 内燃机的有效性能指标
三、有效热效率ηet和燃油消耗率b
1. 有效热效率η et 有效热效率是指燃料中所含的热能转变为有 效功的份额。综合反映了燃料的热量转变为 指示功的指示热效率，与指示功由活塞输送 到曲轴转变为有效的输出功的机械效率对内 燃机工作经济性的影响。
内燃机学周龙保(第三版)期末考试知识点整理教学文案
内燃机学周龙保(第三版)期末考试知识点整理教学文案内燃机学周龙保(第三版)期末考试知识点整理《内燃机学》第二章《内燃机的工作指标》名词解释：1.示功图：指发动机气缸内工质压力P随气缸容积V（或曲轴转角φ）而变化的曲线。
2.指示性能指标：指工质对活塞做工为基础的指标。
1)动力性能指标：a)指示功Wi：指气缸内完成一具工作循环所得到的实用功（J）。
b)指示功率Pi：内燃机单位时刻内所做的指示功称为指示功率。
c)平均指示压力Pmi：单位气缸容积所做的指示功(Pa)。
2)经济性能指标：a)指示热效率：发动机实际循环指示功与所消耗的燃料热量的比值。
b)指示燃油消耗率bi：单位指示功的耗油量。
【g/(kW*h)】3.有效性能指标：指曲轴输出的相关指标。
1)动力性能指标：a)有效功率Pe:发动机轴上所净输出的功率。
b)平均有效压力Pme：单位气缸工作容积所做的有效功。
c)升功率Pl：在标定工况下，发动机每升气缸工作容积所发出的有效功率。
d)有效扭矩：曲轴的输出转矩。
2)经济性能指标：a)有效热效率：b)有效燃油消耗率：4.充量系数φc（容积效率）：每缸每循环吸入缸内的新奇空气量与按进气系统前状态计算而得的理论充气量之比。
(75%-90%)5.过量空气系数φa:燃烧单位质量燃料的实际空气量与理论空气量之比。
6.压缩比：气体容积与燃烧室容积之比。
7.燃油消耗率：发动机每输出1kW*h的有效功所消耗的燃油量。
8.平均机械损失压力Pmm：发动机单位气缸工作容积一具循环所损失的功。
9.机械效率:有效功率与指示功率之比。
简答题：1.啥是发动机的机械损失？它由哪些损失组成？答：发动机曲轴输出的功或功率小于其气缸内气体膨胀所做的功或功率，两者之差称为发动机的机械损失。
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损失。
4)风阻损失。
5)驱动扫气泵及增压器的损失。
2.机械损失测定的四种办法？动图法、倒拖法、灭缸法、油耗线法。
第二章_内燃机的工作指标
二、合理组织燃烧过程，提高循环指示效率ηit
提高指示效率η不仅改善了内燃机的动力性能，同时也 改善其经济性能，因此，需要从研究内燃机工作循环入 手，深入分析在整个热功转换过程中，各种热力损失的 大小及其分布，掌握各种因素对热力损失的影响程度， 从而寻找减少这些损失的技术措施，而其中最重要的一 个方面就是对内燃机燃烧过程的改进。
4.风阻损失
活塞、连杆、曲轴等零件在曲轴箱内高速运动时， 为克服油雾、空气阻力及曲轴箱通风等将消耗一 部分功，但其数值是很微小的。
5.驱动扫气泵及增压器的损失
在二冲程或机械增压发动机中，还要加上对进 气进行压缩而带来的损失。 上述诸损失中，可将前四项损失之和视作发动 机的内部摩擦损失，并以Pf表示其损耗的功率， 扫气泵或增压器所消耗的功率为PB
图2-4 自然吸气发动机中机械损失各组 成部分随活塞平均速度的变化 a—泵气损失 b—活塞与活塞环的摩擦损失 c—气门机构驱动损失 d—附属机构驱动损失 e—连杆轴承摩擦损失 f—凸轮轴承摩擦损失
二、机械损失的测定
1.示功图法 2.倒拖法 3.灭缸法 4.油耗线法
图2-5 一般发动机的机械损失平 均压力p的范围
2.轴承与气门机构的摩擦损失
轴承与气门机构的摩擦损失包括所有主轴承、连 杆轴承和凸轮轴轴承等的摩擦损失。在这些轴承 里，由于润滑充分，纯液力摩擦因数很低，不过 随着轴承直径的增大和转速的提高，轴颈圆周速 度的增大，运动件惯性力增大，这部分损失也将 增加，但它对气缸中压力的变化不太敏感。至于 消耗在气门驱动机构上的损耗，在额定功率工况 下所占比例是很微小的，在低速小负荷时，它的 比例将增大。
三、改善换气过程，提高气缸的充量系数ϕc
同样大小的气缸容积，在相同的进气状态下若能吸入更 多的新鲜空气，则可容许喷入更多的燃料，在同样的燃 烧条件下可以获得更多的有用功。改善换气过程，不仅 可以提高ϕc，而且可以减少换气损失。为此，必须对 换气过程进行深入研究，分析产生损失的原因，然后从 改善配气机构、凸轮廓线、管道流体动力性能以及采用 多气门、可变气门正时(VVT)与升程及可变进气管长度 (VIM)等方面着手进行研究。关于这方面的详细讨论见 本书第四章。
发动机原理第二章 内燃机的循环及性能评价指标
=1
河
b) 混合循环： Q1 、一定
南
理
，，t
工
大
学
二、理论循环的评价
第二章 内燃机循环及性能评价指标
2.平均循环压力pt 单位气缸工作容积所做的循环功 评定循环的做功能力
pt
Wt Vs
tQ1
Vs
混合
ptm
k k 1
pa
k 1
1
k
1t
河 南
等容
ptv
k k 1
pa
k 1
1t
理
柴油机 pr (1.05 ~ 1.2) p0
Tr 700 ~ 900K
排温取决于燃烧温度
河
燃烧过程迟后或后燃（补燃）增加排温升高，
南
理 排温是检查发动机燃烧状况的重要参数
工
大
学
第二章 内燃机循环及性能评价指标
二、实际循环的评价指标 指示指标：以工质对活塞做功为基础，评价实际循
环的做功能力和经济性。
第二章 内燃机循环及性能评价指标
一、卡诺循环与内燃机的动力循环
卡诺循环:绝热压缩、绝热膨胀做功、等温加热、等 温放热
卡诺效率:
tc
W Q1
1
Q2 Q1
1 T2 T1
提高动力循环热效率 的主要途径温差
河 南
卡诺定理：任何实际循环热效率<卡诺效率
理
工 大
意义：指明热力动力机械装置提高热效率的途径
学
第二章 内燃机循环及性能评价指标
一、卡诺循环与内燃机的动力循环
汽油机 — 通过液体燃料（汽油）实现奥托循环 轻便快速内燃机但热效率受限制
柴油机 — 从卡诺循环，以提高热效率增加压缩比提高温 差 热效率至今最高
内燃机循环及性能评价指标
Wi p mi Vs p mi
D 2
4
S 103
pmi是衡量实际循环动力性能的一个重要指 标 pmi（MPa） 汽油机 柴油机 0.8-1.5 0.7-1.1
以一个假想的、大 小不变的压力作用 在活塞上，使活塞 移动一个行程，其 所做的功等于循环 功，则此假想的压 力即为平均指示压 力 pmi
e
、 bi 、be的大致范围
bi be [g/(kW· h )] [g/(kW· h)] 205-320 170-205 270-325 190-285
η
t
η
i
η
e
汽油机 0.54-0.58 0.3-0.4 0.25-0.3 柴油机 0.64-0.67 0.4-0.5 0.3-0.45
升功率PL、比质量me和强化系数pmeCm的大致范围 PL me pmeCm m／s ） （kW／L） （kg／kW） （MPa· 汽油机 汽车柴油机 30-70 18-30 1.1-4.0 2.5-9.0 8-17 6-11
第三节 内燃机实际循环及其评价指标
一、实际循环 实际循环通常用气缸内的工质压力p随气 缸工作容积V（或曲轴转角φ ）而变化的 图形表示，即示功图p－V图，p－φ 图称 为展开示功图。p－V图上曲线所包围的 面积（积分）表示工质完成一个实际循 环所做的有用功。 发动机实际循环是由进气、压缩、燃烧、 膨胀和排气五个过程（四个行程）所组 成。
指示功率Pi
发动机单位时间所做的指示功。
p m iVs in n 2 Pi Wi i 60 30
指示热效率η i和指示燃料消耗率bi
指示热效率η i是实际循环指示功与所消耗的 燃料热量之比值 。
内燃机的性能指标
定义：单位指示功所消耗旳燃料量。
定义式：
bi
B(kg / h) P (kW )
103
i
单位： g/kw·h
i
Wi Q1
Pi
3600 Bhu
Pi 3600 Pibi hu103
3.6 bi hu
106
Hu ：燃料旳低热值（kJ/kg)
第四节 内燃机旳有效指标
定义：以曲轴对外输出功率为基础，用来评估内燃机实 际工作性能旳质量。
b Q2
a
Vs
V
三、理论循环及其分析
1 特征参数：
（1） 压缩比：
P
Va Vs Vc
Vc
Vc
（2） 压力升高比：
p z
p
c
Q``1 z` z Q`1
c
（3） 预胀比：
Vz
Vz'
p0
Vc
Vs
b Q2
a
2 循环热效率
定义：
W 1 Q2
Q t 1
Q1
混合加热计算式： ：
tm
1
1
k1 (
b B(kg / h) 103 e Pe (kW )
单位： g/kw·h
e
We Q1
Pe
3600 Bhu
Pe 3600 Pe be hu 10 3
3.6 be hu
106
Hu ：燃料旳低热值（kJ/kg)
7 升功率
定义：发动机单位汽缸排量所发出旳有效功率。
P
Pl
e
iVS
p3m0en（kw/L ）
动力性指标：平都有效压力、 有效功率、扭矩； 升功率、比质量、强化系数（强化指标）
经济性指标： 指示热效率、指示燃油消耗率
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 ……
2
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。
8
适应性系数
tqn tqn
tq Ttq,max / Ttq,r
汽油机 tq 1.25 ~ 1.35
内燃机的主要技术指标
增压柴油机：0.8～3.2MPa。
3.1.5 转速和活塞平均速度
⒈转速：内燃机曲轴每分钟的转速，用n(r/min)表示。转速
对内燃机性能和结构影响很大，而且其范围十分广泛（ 60～6000r/min）。
①
最高转速n 速。
max－受调速控制时，柴油机所能达到的最高转
和金属材料的利用率。
3.3.1 重量指标
比重量，单位功率重量，内燃机净重与标定功率的比值
。
mw=m/Pe（kg/kW）
净重量不包括滑油，燃油，冷却水及其它未直接装在内
燃机本体上的附属设备与辅助系统的重量。
汽油机：1～3 船用高速机：1.4～3.7 船用中速机：10～19 船用低速机：20～35
vm =2S·n/60=S·n/30 m/s 式中：S—行程（m） 活塞平均速度是表征内燃机高速性的一项主要指标。
根据活塞平均速度，可将柴油机分为高速、中速和低速三 种类型，其具体数值大致如下：
低速机： vm小于等于6.5 m/s; 中速机：6.6< vm <10 m/s; 高速机： vm大于等于10m/s。
3.2 经济性指标
经济性指标一般指内燃机的燃油消耗率和机油消耗率。
3.2.1燃油消耗率
燃油消耗率简称比油消耗，它是内燃机工作时每千瓦小
时所消耗燃油量的克数，单位— g/(kW·h)。
指示燃油消耗率：以指示功率计； 有效燃油消耗率：以有效功率计。
注：内燃机产品说明书中所指的燃油消耗率为有效燃油消耗
3.4.2 外形尺寸指标
3.4.3 排气污染指标
废气污染主要有：
一氧化碳(CO)：一氧化碳是无色无味的气体，空气中含
b第二章内燃机的工作指标
此可以引出平均指示压力的第二个概念，即
平均指示压力是一个假想的平均不变的压力，作用在活塞顶上， 使活塞移动一个冲程S所做的功，即为循环的指示功Wi。
平均指示压力是 从实际循环的角度评 价发动机气缸工作容 积利用率高低的一个 参数。
发动机的 PL & pme范围
机型
pme /MPa
农用柴油机 0.5~0.7
汽车用柴油机 0.7~1
强化高速柴油机 1~2.9
固定船用中速柴油机 0.6~2.5
四冲程摩托车用汽油机 0.78~1.2
四冲程小客车用汽油机 0.65~1.25
四冲程载货汽车用汽油机 0.6~0.7
二冲程小型风冷汽油机 0.4~0.65
示压力为pmi （N/m2），转速为n（r/s），根据pmi的定义，每循环
W p V 气体所作的指示功（J）为: i
mi s
具 有 i个 气 缸 的 发 动 机 每 秒 所 作 的 指 示 功 率 （ W ） 为
Pi
2
p m iV s
n
i
(2-3)
式中：为冲程数，对于四冲程内燃机： 4；对于二冲程内燃机： 2。
二冲程柴油机
0.35～1.3MPa
汽油机：
四冲程摩托车用汽油机 0.9～1.43 MPa
四冲程小客车用汽油机 0.65～1.25MPa
四冲程载货车用汽油机 0.6～0.85 MPa
二冲程小型风冷汽油机 0.4～0.85 Mpa
3. 指示功率
内燃机单位时间内所作的指示功称为指示功率Pi。
若一台内燃机的气缸数为i，每缸的工作容积为Vs (m3),平均指
汽车发动机内燃机性能指标
一、内燃机的指示指标
1、指示功 Wi（J）： 气缸内气体完成一个工作循环时，对活塞所作的功。
2、平均指示压力pmi（Pa）： 在每个工作循环中，单位气缸工作容积所作的指示功。 pmi = Wi / Vh 物理意义：
3、指示功率Pi（kW）： 单位时间内所作的指示功 。
4、指示燃油消耗率bi （g/kW•h） ： 单位指示功的耗油量。
bi =1000B/ Pi (B——每小时耗油量,kg/h)
二、内燃机的有效指标
1。有效功率Pe 从输出轴上所获得的功率。
2。机械效率
有效功率与指示功率之比。（m=Pe /Pi）
3。输出转矩
Ttq=9550·Pe /n
注：发动机功率的测定
4。平均有效压力pme
在每个工作循环中，单位气缸工作容积所作的有效功 。
§1-4 内燃机性能指标
动力性能指标：功率、转矩、转速等 经济性能指标：油耗（燃油耗、机油耗等） 使用性能指标：起动性、可靠性等
内燃机指示指标：指气缸内的气体对活塞作功后所获得的性能参数。 内燃机有效指标：从内燃机输出轴上所获得的性能参数。
机械损失：指示指标与有效指标之差。包括运动件的摩擦损失、 驱动附属设备（配气机构、喷油泵、机油泵、扫气泵、风扇）
5。有效燃油消耗率be 单位有效功的耗油量。
be =1000B/ Pe (B——每小时耗油量,kg/h)
平均指示压力物理意义
Hale Waihona Puke
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。
内燃机原理复习题
内燃机原理课后习题第二章内燃机循环及性能评价指标一、名词解释1.理论循环；2.指示指标；3.有效指标；4.指示热效率；5.有效热效率；6.升功率；7.比质量；8.发动机强化系数；9.机械效率；10.发动机热平衡二、填空题1、从示功图上可以观察到发动机工作循环的各个不同阶段---压缩、燃烧、膨胀以及进气、排气等过程中的压力变化情况。
2、增加ε，可以提高工质的最高温度，扩大了循环的温度梯度，达到了发动机的较大膨胀比，因而提高了ηt，但其提高率随着ε的不断增大而逐渐降低。
3、发动机指示指标用来评定工质在气缸内热功转换的完善程度。
4、发动机的有效指标是以曲轴飞轮端对外输出有效功为研究基础的，它能够评定发动机的整机性能的好坏。
5、指示热效率是实际循环指示功与所消耗的燃料热量之比值。
6、有效热效率是实际循环有效功与所消耗的燃料热量之比值。
7、发动机有效指标中的功率、转矩以及转速之间的关系为 Pe =Ttq*n/9550 。
8、平均有效压力与转速的乘积称为发动机强化系数。
三、思考题1、什么是发动机的理论循环？什么是发动机的实际循环？答题要点发动机的理论循环是将发动机的实际循环进行若干简化，使其既近似于所讨论的实际循环，而又简化了实际循环变化纷繁的物理、化学过程，从而提出一种便于作定量分析的假想循环。
发动机的实际循环是由进气、压缩、燃烧、膨胀和排气五个过程所组成，较之理论循环复杂得多，存在必不可免的许多损失，它不可能达到理论循环那样高的循环效率。
2、什么是发动机的指示指标？主要有哪些？答题要点指示指标是以工质对活塞做功为基础的性能指标，主要是衡量发动机工作过程的好坏。
指示指标主要有：指示功和平均指示压力、指示功率、指示热效率和指示燃油消耗率等。
3、什么是发动机的有效指标？主要有哪些？答题要点有效指标是以发动机输出轴上所得到的功率为基础的性能指标。
主要是考虑到发动机自身所消耗的机械能，用来综合评价发动机整机性能的。
内燃机原理课后题
内燃机原理课后题内燃机学课后题第二章：内燃机的工作指标2-7内燃机的动力性能和经济性能指标为什么要分为指示指标和有效指标两大类？表示动力性能的指标有哪些？它们的物理意义是什么？它们之间的关系是什么？表示经济性能的指标有哪些？它们的物理意义是什么？它们之间的关系是什么？2-8怎样求取发动机的指示功率、有效功率、平均指示压力和平均有效压力？2-9机械效率的定义是什么？2-10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？2-11充量系数的定义是什么？的高低反映了发动机哪些方面性能的好坏？2-12试推导由吸入的空气量来计算平均有效压力的解析式及升功率的解析式，并分析提高发动机升功率的途径。
2-13影响be的因素有哪些？降低be的途径有哪些？2-14过量空气系数的定义是什么？在实际发动机上怎样求得？2-15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、缺点及适用场合。
2-16要设计一台六缸四冲程高速柴油机，设平均指示压力，平均机械损失压力，希望在2000r/min时能发出的功率为73.5kW。
1）为将活塞平均速度控制在8m/，缸径行程比取多大合适？2）为使缸径行程比为1:1.2，缸径与行程取多大？1）求发动机的pme、Ttq和。
2）当时，试求、、和的值。
3）当、、均未变，由0.75提高到0.8，此时PL、Pe和be的值。
4）若通过提高使Pe提高到160kW，而、均未变化，则、、be值是多大？5）通过以上计算，你可以得出哪些结论？2-17试述机械损失的测定方法。
第三章：内燃机的工作循环3-1研究理论循环的目的是什么？柴油机的理论循规蹈矩环与实际循环有何区别？3-2试推导混合加热理论循环热效率的表达式。
3-3从理论循环中可以得到哪些结论？在指导实际工作时要受到哪些限制？3-4简述发动机实际循环向理想循环的简化条件。
3-5在初态相同、最高压力和温度相同、放热量相同的前提下，在发动机理想循环P-V图上比较混合、定容和定压加热循环的热效率。
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发动机负荷 发动机在某一转速下的负荷，就是当时发动机发出的功率与同 一转速下所可能发出的最大功率之比。 注意，不要把负荷与功率 混淆，50%负荷不是指油门开启一半开度，而是指此转速下发动机 输出功率是油门全开时发动机输出功率的一半。
汽油机与柴油机速度特性的区别
汽油机速度特性曲线表明：发动机输出的有效转矩随转速增加 而逐渐下降，原因是节气门的节流作用使发动机的充气效率下降， 气缸内进气量减少，尤其是部分节气门开度时。因此，发动机输出 功率随转速增加而增大到极值后迅速下降，不会发生“飞车”现象。
Q
结 构 特 征 符 号
用 途 特 征 符 号
含义 水冷 风冷 增压
换 代 标 志 符 号
含 义 V型 平卧型
缸 数 符 号
同一系列产 品区分符号
符号 V P
行程符号， E表示二冲 程，无符号 表示四冲程
பைடு நூலகம்
符号 无符号 F Z
符号 无符号 Q M
含义 通用型 汽车用 摩托车用
无符号 直列及单缸卧式
发动机编号规则
内燃机型号的排列顺序及符号所代表意义
内燃机型号的排列顺序及符号所代表的意义规定如下
型号编制举例
汽油机
1E65F： 表示单缸，二行程，缸径65mm，风冷通用型 4100Q： 表示四缸，四行程，缸径100mm，水冷车用 4100Q-4： 表示四缸，四行程，缸径100mm，水冷车用， 第四种变型产品 CA6102： 表示六缸，四行程，缸径102mm，水冷通用型， CA表示系列符号 8V100： 表示八缸，四行程、缸径100mm，V型，水冷通 用型 TJ376Q： 表示三缸，四行程，缸径76mm，水冷车用， TJ表示系列符号 CA488： 表示四缸，四行程，缸径88mm，水冷通用型， CA表示系列符号
柴油机没有节气门的进气节流作用，转速一定时，气缸内进气 质量就一定，改变负荷的大小靠改变每循环喷油量的多少，柴油机 速度特性曲线表明：发动机输出的有效转矩随转速增加而变化平缓。 因此，发动机输出功率随转速增加一直在增大，只是前面增加迅速， 后面平缓，因此，一旦喷油泵柱塞卡滞在大油门位置而发动机外界 负载卸去时，发动机转速将大幅度上升，直到发动机冒黑烟，排气 管烧红，飞轮飞出伤人等严重事故发生，此谓柴油机的“飞车”现 象。
第二章 发动机主要性能指标与特性 发 动 机 主 要 性 能 指 标
• 有效转矩 • 有效功率 • 转速
动力性指标
经济性指标
• 燃油和润滑油消耗率
运转性能指标：冷启动性能、噪声和排气品质 可靠性与耐久性指标
有效转矩Te 有效功率Pe
发动机通过飞轮对外输出的功率。以Pe表示，单位为kW
有效燃油消耗率be
发动机单位有效功率的耗油量，单位为g/kW·h。四冲程 汽油机一般为270~325 g/（kW·h） ，四冲程柴油机一般为 190~238 g/（kW·h）。
发动机主要性能指标可在发动机测功器台架上试验测定
试验时保持一定油门开度，同时用测功器对发动 机施加一定的阻力矩，用转速表测出发动机转速，低于 所需转速则减小阻力矩，反之则加大阻力矩，当发动机 转速稳定在所需转速时，即阻力矩与发动机输出有效转 矩相等时，测量发动机转速和发动机有效转矩，用油耗 仪测出发动机单位时间内的耗油质量B，根据式（1-1） 换算出发动机有效功率Pe ，根据式（1-2）换算出发动 机有效燃油消耗率be 。
柴油机
195：表示单缸，四行程，缸径95mm，水冷通用型 165F：表示单缸，四行程，缸径65mm，风冷通用型 495Q：表示四缸，四行程，缸径95mm，水冷车用 6135Q：表示六缸，四行程，缸径135mm，水冷车用 X4105：表示四缸，四行程，缸径105mm，水冷通用型， X表示系列代号
发动机速度特性
油门开度一定时，发动机的有效功率、有效转矩和有效燃油消 耗率三者随发动机转速变化的规律。 发动机全负荷速度特性（又称为发动机外特性） 指油门全开时，发动机的有效功率、有效转矩和有效燃油消耗 率三者随发动机转速变化的规律。发动机最高工作转速时的全负荷 有效功率为额定功率，相应转速为额定转速，为发动机铭牌功率和 转速。 发动机部分负荷速度特性 指油门部分开启时，发动机的有效功率、有效转矩和有效燃油 消耗率三者随发动机转速变化的规律。 发动机工况 一般是用它的功率与曲轴转速来表征，有时也用负荷和曲轴转 速来表征。
为了便于内燃机的生产管理和使用，国家标准(GB725－82)《内燃机产品名 称和型号编制规则》中对内燃机的名称和型号作了统一规定。
内燃机的名称 内燃机名称均按所使用的主要燃料命名，例如汽油机、柴油机、 煤气机等。 内燃机的型号 内燃机型号由阿拉伯数字和汉语拼音字母组成。 内燃机型号由以下四部分组成： 首部：为产品系列符号和换代标志符号，由制造厂根据需要自选相 应字母表示，但需主管部门核准。 中部：由缸数符号、冲程符号、气缸排列形式符号和缸径符号等组 成。 后部：结构特征和用途特征符号，以字母表示。 尾部：区分符号。同一系列产品因改进等原因需要区分时，由制造 厂选用适当符号表示。
内燃机产品名称和编号规则
国标GB725-82规定如下
1、按所用燃料命名，如柴油机、汽油机等 2、型号由阿拉伯数字和汉语拼音字母组成 3、型号由四部分组成
首部
中部
举例 1、6135Q柴油机 2、1E65FM汽油机
后部 尾部
6
系 列 代 号
135
气 缸 排 列 形 式 符 号
缸径符号 （以气缸直径 的mm数表示）