第五节 发动机的热平衡
内燃机热平衡
内燃机热平衡内燃机热平衡是指内燃机在工作过程中，各种热量的流动和转化达到平衡状态。
内燃机是一种将化学能转化为机械能的装置，其工作过程中会产生大量的热能。
为了提高内燃机的效率和性能，需要对内燃机的热平衡进行控制和优化。
内燃机的热平衡主要包括热输入、热输出和热损失三个方面。
热输入是指内燃机吸收的燃料的热量，热输出是指内燃机输出的有效功和废热的总和，热损失是指内燃机在工作过程中由于各种原因而损失的热量。
热输入是内燃机的热平衡的基础，也是内燃机输出功的来源。
热输入主要取决于燃料的热值和燃料的消耗量。
燃料的热值是指单位质量燃料所释放出的热量，燃料的消耗量是指单位时间内燃料的消耗量。
燃料的热值越高，单位时间内燃料的消耗量越大，热输入就越高。
热输出是内燃机的热平衡的重要指标之一，也是内燃机性能的重要指标之一。
热输出主要包括有效功和废热两部分。
有效功是指内燃机输出的机械功，废热是指内燃机输出的除有效功以外的其他热量。
有效功的大小取决于内燃机的工作参数和工作状态，废热的大小取决于内燃机的热机制和热损失。
热损失是内燃机热平衡的主要影响因素之一，也是内燃机效率的主要影响因素之一。
热损失主要包括三个方面：机械损失、冷却损失和放热损失。
机械损失是指内燃机在工作过程中由于摩擦、密封等原因而损失的热量，冷却损失是指内燃机在工作过程中由于冷却介质的流动而损失的热量，放热损失是指内燃机在工作过程中由于传热和辐射而损失的热量。
降低热损失是提高内燃机效率的重要途径之一。
为了实现内燃机的热平衡，需要采取一系列的措施。
首先，要优化内燃机的工作参数和工作状态，使其在最佳工作区域内工作，提高有效功的输出。
其次，要改进内燃机的热机制和热传递方式，减小热损失。
例如，可以采用先进的燃烧技术和高效的冷却系统，提高燃料的利用率和冷却效果。
此外，还可以采用余热回收技术，将废热转化为有效热能，提高热输出。
最后，要进行严格的热平衡测试和分析，及时发现和解决热平衡不良的问题，保证内燃机的正常工作和高效运行。
第五节、热量 热力学第一定律 能量守恒
第五节、热量热力学第一定律能量守恒教学目标：1、了解内能改变的两种方式2、知道内能变化可以由功和热量来量度3、知道做功和热传递对改变物体内能是等效的4、理解热力学第一定律，会用ΔU=Q+W分析和计算问题5、掌握能量守恒定律，会用来分析物理现象，计算、解决有关问题6、了解第一类永动机不可能造成的原因重点：改变内能的两种方式，能量转化和守恒定律难点：对做功和热传递等效性的理解，热力学第一定律的理解和正确应用课时：1课时教学方法：解释说明、分析讨论、练习巩固教学过程：复习内能的相关知识一、改变内能的两种方式1.做功：外界对物体做功，物体内能增加；物体对外界做功，物体内能减少。
仅做功使内能改变，内能的改变量用功的数值来量度2. 热传递：热传递的条件：两个物体存在温度差(温高向温低，分子平均动能大向分子平均动能小)热传递的方式：传导、对流、辐射物体吸热，内能增加；放热，内能减少。
（热平衡状态指温度不改变，热平衡方程：Q吸=Q放）仅热传递使物体内能改变，内能的改变量用热量来量度。
热量——热传递过程中内能的转移量，是过程量3. 热传递与做功的区别热传递与做功在改变内能上是等效的热功当量：J=4.2J/kal（其它效果不一定相同）本质上不同：做功——内能与其他能之间的转化热传递——物体间内能的转移例1、《教与学》P98/例2关于物体的内能，下列说法正确的是（BC）A、相同质量的两种物体，升高相同的温度，内能的增量一定相同B、一定量00C的水结成00C的冰，内能一定减少（既放热，又对外做功）C、一定量的绝热气体体积增大，内能一定减少D、一定量的气体吸收热量而保持体积不变，内能一定减少转入：内能多少难以计算，实际有意义的是内能的改变。
二、热力学第一定律意义：反映了做功、热传递与内能改变量之间的定量关系公式：ΔU=Q+W注意：系统吸热，Q>0；系统放热，Q<0外界对系统做功（V减小）,W>0；系统对外界做功（V增大）,W<0内能增加,ΔU>0，内能减少,ΔU<0例2、《课本》P80/方框一定量的气体从外界吸收2.6×105J的热量，内能增加4.2×105J，是系统对外做功还是外界对系统做功？做了多少功？气体的体积如何变化？如果系统放热2.6×105J，系统对外界做功3.0×105J，那么，系统的内能如何变化？变化了多少？三、能量守恒定律1. 能量守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变。
车辆热管理开发基础—发动机热平衡试验
车辆热管理开发基础—发动机热平衡试验发动机热平衡试验对热管理工程师都或多或少了解，尤其是做一维匹配计算冷却系统性能设计时，它是一个必要条件。
发动机热平衡试验对一维仿真分析的基本要素，一维模型的建立，以及散热器选型、冷却模块布置、机舱进气格栅开口大小都离不开发动机散热量这个基本数据，它也是热管理开发的核心参数。
但是在实际过程中，各个整车厂或研究院往往把这部分工作交给动力总成或发动机研发部门负责，因为信息沟通或是发动机试验工程师往往不是特别了解热管理开发，发动机热平衡试验的数据就会出现使用不当的情况，引起严重后果。
如何进行发动机热平衡试验，并且获得有效的试验数据？小编下面介绍下发动机热平衡试验的内容、工况及试验过程中的注意事项。
试验目的通过试验得到某型号发动机的热平衡情况，需要测试动力总成的热源分配比例，为车辆热管理开发及优化设计提供边界条件。
试验内容：先对发动机进行磨合，将管路及换热器接近原车布置好，如图。
然后拉出发动机的外特性曲线（转速、扭矩、功率）。
通过外特性曲线我们可以知道该发动机的状态是否正常，比如出现扭矩上不去等异常情况，这就需要我们及时联系发动机工程师。
另外还需要与标定工程师确定发动机ECU的版本号，叫他刷最新的版本。
否则你辛辛苦苦地做完热平衡试验，标定工程师告诉你ECU版本错了，你会死的很惨。
最后对试验数据进行整理、换算、计算、分析确定各个冷却系统支路流量、发热量及总散热量。
然后就是通过外特性曲线将发动机的扭矩分成几个重要的点。
比如转速1000、1500、1800、2000、3000，对应的扭矩50、90、120、150、180（举例）。
接下来就是测量发动机全工况下的热平衡数据，即不同发动机转速、不同节气门开度、对于的扭矩点工况下，发动机的冷却液发热量.。
发动机热平衡试验方法
计算
％ ｑ 中冷＝（Ｑ 中冷／Ｑ 总）×１００％
计算
％ ｑ 残余＝（Ｑ 残余／Ｑ 总）×１００％
计算
ｋＷ
实测
ｋｇ／ｈ
实测
１４ 燃油质量流量 １５ 燃料低热值 １６ 排气流量 １７ 涡轮出口排气温度 １８ 环境温度 １９ 排气的比定压热容 ２０ 冷却液流量 ２１ 发动机出水温度 ２２ 发动机进水温度 ２３ 冷却液的比定压热容 ２４ 发动机进气质量流量 ２５ 中冷器进口处进气温度 ２６ 中冷器出口处进气温度 ２７ 进气的比定压热容
Ｑｅ
l 进气中冷带走的热量 Ｑ 中冷
Ｑ冷却液
l 残余热量 Ｑ 残余
２．２ 发动机热平衡方程 发动机热平衡方程：
Ｑ 总＝Ｑｅ＋Ｑ 排气＋Ｑ 冷却液＋Ｑ 中冷＋Ｑ 残余 热平衡方程中的各项，用占燃料燃烧产生的总热量 Ｑ 总的百
分比表示，则有： ｑｅ＋ｑ 排气＋ｑ 冷却液＋ｑ 中冷＋ｑ 残余＝１００％
３．１ 需要测量的试验参数和对测量精度的要求
表 2 需要测量的试验参数和对测量精度的要求
序号
参数
符号
单位
１ 燃油消耗量
Ｇｆ
ｋｇ／ｈ
２ 发动机进气质量流量
Ｇ 进气
ｋｇ／ｓ
３ 冷却液流量 ４ 环境温度 ５ 中冷器进口处进气温度 ６ 中冷器出口处进气温度 ７ 发动机出水温度 ８ 发动机进水温度 ９ 涡轮出口排气温度
ｑ 残余应不超过 ５％。否则，说明测量的参数不准确，或试验条件控制有问题，应解决问题后重新测量、计算。
４ 试验报告
按 ＧＢ／Ｔ １８２９７－２００１《汽车发动机性能试验方法》推荐的内容和格式编制试验报告。
发动机水温热平衡
发动机水温热平衡是指发动机冷却系统中的水温在运行过程中保持恒定的状态，不过热或过冷。
这种平衡状态对发动机的性能和可靠性都非常重要。
保持发动机水温热平衡的关键是合理的冷却系统设计和运行管理：
1.冷却系统设计：冷却系统应根据发动机的热特性进行设计，包括选择合适的水泵、散热器和冷却液等。
冷却系统的管路、散热面积和散热性能要能适应发动机的热负荷和工作环境。
2.冷却液选择：选用合适的冷却液可以提供良好的热传导性能和抗腐蚀性能，同时也要注意冷却液的冰点和沸点范围，以适应不同的气候环境和工况要求。
3.水泵工作：水泵的工作要保持稳定，确保足够的冷却液循环量。
水泵的运转速度和冷却液的流量要合理匹配。
4.散热器清洁：定期清洁散热器，防止散热器受到油渍、尘埃或杂质的堵塞，影响正常散热。
5.温控系统管理：温控系统（如水温表、温度传感器等）的准确性和故障监测是保持水温热平衡的关键。
及时发现故障并采取相应措施，以防止发动机过热或过冷。
保持发动机水温热平衡不仅可以提高发动机的燃烧效率和动力性能，还有助于延长发动机和冷却系统的使用寿命，减少故障率。
同时，合理控制发动机水温也符合节能环保的理念，避免不必要的能源浪费和环境污染。
汽车发动机构造与维修试题 10.doc
单元一发动机工作原理%1.名词解释。
1.热力状态2.热力过程3.定容过程4.循环热效率5.指示指标6.平均机械损失压力7.平均有效压力&有效燃料消耗率9.发动机的热平衡10.燃料的低热值11.升功率12.发动机机械效率13.有效转矩14.自由排气损失15.充气效率16.进气损失17.气门叠开1&过量空气系数19.汽油机燃料调整特性20.着火延迟期21.压力升高率22.爆震燃烧23.表面点火24.喷油提前角25.喷油延续角26.缓燃期27.工作粗暴2&喷油规律29.上止点和下止点30.压缩比31.活塞行程32.气缸工作容积33.发动机排量34.四冲程发动机35.发动机有效转矩36.发动机有效功率37.升功率3&有效燃油消耗率%1.填空题。
1.在工程热力学中，把实现热能与机械能相互转换的工作物质称为_______ 。
2.在工程热力学中，—、______ 、 ___ 是三个可测量的状态参数，称为工质的___________ o3.气体作用在容器壁上的垂直压力称为 ______ ,它是气体的______ 之一。
4.理想气体的状态方程为___________ o5.在气体状态图上，气体的某一状态以—表示，气体的某…热力过程以—表示，而气体的某一循环以_____ 表示。
6.用工质的热力过程方程表示:等容过程为 _______ ，等压过程为_____ ，等温过程为_____ , 绝热过程为__________ 。
7.热力学研究中，将—图常称为示功图,还规定，当dV>0时，工质对外作—功，其值为 _______ - &卡诺循环对提高热机的—从理论上指明了正确的方向。
9.发动机的实际循环可分为—、 ______ 、—、—、________ 五个过程。
10.汽油机因混合气燃烧非常迅速，其实际循环很接近理论的______ 循环，而柴油机很接近理论的 ____ 循环。
11.发动机在每循环中单位气缸工作容积所作的指示功称为_______ ,而发动机曲轴输出的功率称为_________ O12.影响机械损失的主要因素有 _____________ , __________ ，13.发动机性能指标包括指示指标和有效指标。
浅析发动机的热平衡
浅析发动机的热平衡郝磊;赵萍;王恒一【摘要】从广义上说,发动机是一种热交换和能源转换装置.根据内燃机的工作原理,燃料(燃油及氧气)进入气缸内,只有达到一定的温度才能燃烧和对外做功.但是,发动机的温度并不是越高越好.如果发动机过热,机件容易变形,配合间隙会增大,机油压力将降低,最终导致发动机无法正常运转;如果发动机偏冷,则会增加燃油的消耗量.【期刊名称】《农机使用与维修》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】1页(P69)【关键词】发动机;降温;保温;发展方向【作者】郝磊;赵萍;王恒一【作者单位】黑龙江省农业机械工程科学研究院,哈尔滨150081;黑龙江省农业机械工程科学研究院,哈尔滨150081;黑龙江省农业机械工程科学研究院,哈尔滨150081【正文语种】中文发动机在运转中，其温度是有一定范围规定的。
因此，需要控制到一个适当的“度”。
从表面上看，这个“度”是指冷却液的温度维持在70～95 ℃，但是实际情况远不是这么简单。
关键问题是，无论发动机的负载大还是小，无论在严冬还是酷暑，发动机产生的热量除了用于有效做功以外，散失到空气中的热量必须及时和适量，使冷却液温度始终维持在70～95 ℃，这就是所谓的“热平衡”，只有这样才能达到高效、节能和环保的目的。
人们已经熟知，中医对待病人，“虚”则补之，“火”则泻之。
这种“阴阳平衡”的理论也适合于发动机及其冷却系统。
盛夏高温季节是农业机械从事收获、耕耙和灌溉作业最繁忙的时节，为了防止发生发动机过热现象，需要对农机采取降温措施。
(1)进行一次换季保养，清除发动机冷却系统内的水垢。
冷却系统内表面的水垢不仅占据了冷却液的容积，而且影响冷却液的循环流动。
水垢是一种热阻性物质，其导热率只是钢铁的1/8。
当水垢的厚度超过1 mm时，将明显降低冷却系统的散热能力。
清除冷却系统水垢的方法：可以使用农村容易得到的硝酸铵，配制成0.3%～0.4%的水溶液，然后注入冷却系统，使之与水垢中的碳酸钙、碳酸镁等发生化学反应，生成溶解于水的物质。
发动机的热平衡
发动机的热损失
热损失
指燃料燃烧产生的热量在发动机运行过程中，以各种形式 散失到大气中，无法被有效利用的部分。降低热损失可以 提高发动机效率。
主要形式
热损失的主要形式包括冷却损失、排气损失、机械损失和 辐射损失等。
技术措施
降低热损失的技术措施包括改善散热系统设计、优化燃烧 室和缸内设计、采用轻量化材料、改进润滑和密封技术等。
油冷散热
利用机油循环将发动机热 量传递给机油散热器，再 通过散热器将热量散发到 空气中。
发动机热平衡的调节
调节冷却液流量
通过调节冷却液泵的转速或节流 阀的开度，控制冷却液流量，以
调节发动机的散热量。
调节风扇转速
通过调节风扇的转速，控制散热器 的散热量，以调节发动机的散热。
调节节温器
节温器可以根据发动机水温自动调 节冷却液的流向，以实现发动机温 度的自动调节。
分析
对比不同工况下的数据，分析发动机 热平衡的变化规律，探究影响发动机 热平衡的因素。
实验结论与建议
结论
通过实验研究，得出发动机热平衡的 影响因素及变化规律，为优化发动机 性能提供理论支持。
建议
针对实验结果，提出改进发动机热平 衡的措施，提高发动机效率、降低能 耗和减少排放。
THANKS
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发动机的热平衡
• 发动机热平衡概述 • 发动机的热源与散热 • 发动机的热平衡分析 • 发动机热平衡的优化 • 发动机热平衡的实验研究
01
发动机热平衡概述
发动机热平衡的定义
01
发动机热平衡是指发动机在工作 过程中，各部分温度达到相对稳 定的状态，使得发动机能够持续 、稳定地运行。
02
发动机热平衡是发动机性能的重 要指标，它涉及到发动机的效率 、可靠性、寿命和排放等多个方 面。
第2章发动机的性能与性能指标
③泵气损失，占机械损失的10-20%，是指进排气过 程所消耗的功等。
2.机械损失功率和机械损失压力
与pmi和pme类似，机械损失功率Pm为：
Pm
pmmVhin
30
[kW]
pmm与pmi和pme之间的关系为： pmm =pmi-pme
me
m Pe
[kg/kW]
Pl，me 发动机强化程度高。 实际中，汽油机的强化程度要比柴油机高。
强化系数pme • Cm （MPa • m/s
）
汽油机
PL 30-70
汽车柴油机 18-30
拖拉机柴油机 9-15
me 1.1-4.0
2.5-9.0 5.5-16
pmeCm 8-17
e,汽0.20~0.30 ，ge,汽21~8410[g/kW·h]。
由此可见，柴油机的热效率比汽油机高，经济
性比汽油机好。
三、发动机强化指标
1、升功率
——单位气缸工作容积所发出的有效功率。
Pl
P e
iV h
p3[m0kenW/1L0]3
2、比质量
——发动机的质量m与所给出的标定功率 的比值。
则：
Pi
pmi[VkWhin]
300
3、指示燃油消耗率bi（gi）
指示燃油消耗率：单位指示功率的耗油量，也称 指示比油耗。
b i
B P
[g1/k0W3 ·h]
i
式中：B为每小时耗油量[ kg/h ]。
汽车发动机热平衡
第一章 总结
发动机的性能指标
1. 动力性能指标 功率(Power)，转矩(Torque)，转速(Revolution/Speed) 平均有效压力(BMEP)
2. 经济性能指标 燃油消耗率(Fuel consumption) 机油消耗率(Lubricant consumption)
3. 环境性能指标 碳氢(HC), 一氧化碳(CO), 氮氧化物(NOx), 颗粒物(PM), 二氧化碳 (CO2) 噪声振动(NVH)
注意：注意这里所列的性 能指标单位是国标单位
pmm: MMEP 平均机械损失压力
15
动力性指标之间的关系
功率：
Pe Ttq ω Ttq 2n (2in/ τ) pme Vs
角速度（Angular velocity）
转矩：
Ttqi ຫໍສະໝຸດ τpmeVs
转矩（Torque）
Ttq ~ pme
QE
转化为有效 功的热量
25-30
30-40
35-45
QS
传递给冷却介 质的热量
12-27
15-35
10-25
QR
废气带走的 热量
30-50
25-45
25-40
QB
燃料不完全燃 烧热损失
0-45
0-5
0-5
QL
其它 热量损失
3-10
2-5
2-5
说明：
主要由废气带走（ QR ），其次传给冷却水（ QS ）； 在某些汽油机中不完全燃烧损失的热量（ QB ）所占比例较大； 回收QR一直是人们极为关注的问题，如废气涡轮增压；
闭循环
气损失 +提前排气损失W）
Wr
假设工质的压缩及膨胀是绝热 气缸壁和工质间始终存在着热交换，使压缩、膨胀
发动机原理复习提纲!!!!!概要
第一章发动机的性能一.主要内容1.理论循环的定义，理论循环的评定参数。
2.发动机实际循环的定义。
3.示功图的概念。
4.指示指标与有效指标。
5.机械效率的定义，机械损失的测定，影响发动机机械损失的因素。
6.热平衡的基本概念。
二.重点1.对发动机理论循环与实际循环的分析2.发动机的指示指标与有效指标3.发动机的机械损失组成、影响因素三.难点1.理论循环的比较2.循环热效率及其影响因素3.有效指标的分析与提高发动机动力性和经济性的4.汽车发动机机械效率的测定方法5.热平衡（实际循环热平衡、发动机热平衡）1.理论循环的定义，理论循环的评定参数。
答：理论循环定义：发动机的理论循环是将非常复杂的实际工作过程加以抽象简化，忽略一些因素，所得出的简化循环。
理论循环评定参数：循环热效率ηt:指热力循环所获得的理论功W t与为获得理论功所加入的总的热量Q1之比,即ηt=W t/Q1=1-Q2/Q1循环热效率是用来评价动力机械设备在能量转换过程中所遵循的理论循环的经济性。
循环平均压力P t：指单位气缸工作容积所做的循环功，即P t=W t/V s=ηt·Q1/ V s循环平均压力是用来评价循环的做功能力。
1.发动机实际循环的定义。
答：发动机实际循环的定义：发动机的实际循环是由进气行程、压缩行程、做功行程以及排气行程4个行程5个过程组成的工作循环。
发动机的热平衡:是指发动机实际工作过程中所加入气缸内的燃料完成燃烧时所能放出的热量的具体分配情况。
发动机理论循环的定义发动机的机械损失组成、影响因素————刘忠俊答：发动机的机械损失组成包括：①发动机内部相对运动件的摩擦损失；②驱动附件的损失；③换气过程中的泵气损失。
影响因素：⑴气缸内最高燃烧压力（凡是导致最高燃烧压力上升的因素都将加大摩擦损失，导致机械损失加大）；⑵转速——转速N上升，机械损失功率增加，机械效率下降；⑶负荷——随负荷减少，机械效率ηm下降，直到空转时，有效功率Pe=0；⑷润滑条件和冷却水温度；⑸发动机技术状况。
发动机原理吴建华版考试重点
《发动机原理》课后习题答案
《发动机原理》课后习题答案第⼀章1简述发动机的实际⼯作循环过程。
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组成的，较理论循环复杂很多。
1) 进⽓过程。
为了使发动机连续运转，必须不断吸⼊新鲜⼯质，此时进⽓门开启，排⽓门关闭，活塞由上⽌点向下⽌点移动。
、2) 压缩过程。
此时进排⽓门均关闭，活塞由下⽌点向上⽌点移动，缸内⼯质受到压缩，温度、压⼒不断上升，增⼤作功过程的温差，获得最⼤限度的膨胀⽐，提⾼热功转化效率，为燃烧过程创造有利条件。
3) 燃烧过程。
此时进排⽓门均关闭，活塞处在上⽌点前后，作⽤是将燃料的化学能转变为热能，使⼯质的压⼒、温度升⾼。
4) 膨胀过程。
也称作功过程，此时进排⽓门均关闭，⾼温、⾼压的⼯质推动活塞，由上⽌点向下⽌点移动⽽膨胀作功，⽓体的压⼒和温度也随即迅速降低。
5) 排⽓过程。
当膨胀过程接近终了时，排⽓门打开，废⽓开始靠⾃⾝压⼒⾃由排⽓，膨胀过程结束后，活塞由下⽌点返回上⽌点，将⽓缸内的废⽓排除。
2画出四冲程发动机实际循环的⽰功图，它与理论⽰功图有什么不同？说明指⽰功的概念和意义。
图a、b分别为柴油机和汽油机实际循环和理论循环的⽰功图⽐较，理论循环中假设⼯质⽐热容是定值，⽽实际⽓体随温度等因素影响会变⼤，⽽且实际循环中还存在泄露损失。
换⽓损失燃烧损失等，这些损失的存在，会导致实际循环放热率低于理论循环。
指⽰功时指⽓缸内完成⼀个⼯作循环所得到的有⽤功Wi，指⽰功Wi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。
3 提⾼发动机实际⼯作循环热效率的基本途径是什么？可采取哪些基本措施？提⾼实际循环热效率的基本途径为：减⼩⼯质传热损失，燃烧损失，换⽓损失，不完全燃烧损失，⼯质流动损失，⼯质泄漏损失，提⾼⼯质的绝热指数。
可采取的基本措施是：1）减⼩燃烧室⾯积，缩短后燃⽓能减⼩传热损失。
2）采⽤最佳点⽕提前⾓和供油提前⾓能减少提前燃烧损失或后燃损失。
3）采⽤多⽓门，最佳配⽓相位和最优进排⽓系统能减少换⽓损失。
第五节发动机的热平衡
发动机热平衡图
1 燃料的热量 2 指示功率 10 有效功率
3 废气带走能量 5 传给汽缸壁的热量
7 摩擦损失 8 驱动附件损失 g 辐射热
提高发动机的热量利用率
Q Bh 燃料燃烧产生的热量：
1
u
理论循环热效率： t
指示热效率： i
有效热效率：eBiblioteka im机械效率： m
思考题（小结）
求：平均有效压力，有效扭矩，有效燃料消耗率，有 效热效率，升功率，机械损失功率，平均机械损失压 力，指示功率，平均指示压力，指示燃料消耗率，指 示热效率。
发动机性能指标分为哪几类？各包括哪些参数？ 为何要分析发动机的理想循环？ 做出四冲程非增压柴油机实际循环P-V图。 写出机械效率的定义式， 试述机械损失的测定方法。 说明提高压缩比可以提高发动机热效率和功率的原因。
作业题
已知：某汽油机的气缸数目，冲程数，气缸直径[mm]， 冲程[mm]，转速[r/min]，有效功率[kW]，每小时耗油 量[kg/h]，燃料低热值[kJ/kg]，机械效率。
定义：燃料燃烧释放的热量表现为有效功及其各种损 失的分配情况。
分配情况：
类型 有效功 传给冷却介质热量 废气带走热量 其它
汽油机 25~30%
25~40%
30~45% 5~10%
柴油机 增压 柴油机
30~40% 35~45%
15~35% 10~25%
24~45% 2~10% 25~40% 2~10%
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。
柴油机热力系统热平衡与()平衡分析
（24）
根据计算结果，以ef 为 100％可绘制柴油机的㶲平衡图如 图 1 所示。 以 Q 为 100% 可绘制柴油机的热平衡图如图 2 所示： 比较两图可知，在热量与㶲量的分配上，用于作功的比 例都不到一半，即柴油机的热功转化效率低。排气中热量较 大，且品位较高，应作为能量回收的重点对象，回收方式也 较为广泛。冷却水中能量也不少，但㶲量很低，不能用于作功， 回收方式多为换热、预热燃油或加热成蒸汽。由于系统本身 的不可逆性，其造成的㶲损也很大，我们也应该对引起系统 㶲损的因素以予重视。 参考文献：
测得此柴油机站总指示功率 Ni 为 6152kW，机械效率 η m 约 0.9，油耗率为 1.17t/h 为则有效功率为： （15） 可换算 1kg 燃油应产生的指示功量 Wi 为 18929kJ，有效 功量 We 为 17036kJ。则做工系统功㶲为：
ew = We = 17036kJ/kg
转化为有效功的热当量为：
（13）
（4） 涡轮出口出气体㶲值为：
′ ′ e出 = M h3 − h0 − T0 s3 − s 0
（14）
5 作功系统㶲分析
（5）
根据定义可计算向涡轮输入的㶲值： （6） 柴油机排气中㶲量占总㶲量的百分比λ1为： （7） 排气中热量占总热量百分比ψ 1为： （8）
′ ′ e进 = M h2 − h0 − T0 s2 − s0
（10）
则 1kg 燃油的㶲量中被冷却水带走的㶲量为： （11） 而被冷却水带走的热量： （12） 冷却水带走的㶲量占总㶲量的百分比为： e 990 λ2 = 水 = = 2.4％ ef 40814 冷却水带走的热量占总热量的百分比为：
（21）
图 2 柴油机的热平衡图
现代汽车发动机原理参考答案
第一章习题 参考答案一、名词解释1.理论循环：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。
2.示功图：记录相对于不同活塞位置或不同曲轴转角时气缸内工质压力的变化，有Vp -示功图或ϕ-p 示功图两种。
示功图是研究实际循环的依据，一般是由专门示功器在发动机运转条件下直接测出。
3.指示指标：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。
4.有效指标：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。
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.升功率：在标定工况下，发动机单位气缸工作容积所发出的有效功率。
8.比质量：发动机的净质量m 与它所发出的额定功率e P 之比。
9.发动机强化系数：发动机平均有效压力me p 与活塞平均速度m v 的乘积称为强化系数，是评价发动机强化程度的指标。
10.机械效率：机械效率是有效功率与指示功率的比值。
是为了比较各种不同的发动机机械损失所占比例的大小，引入机械效率的概念。
11.发动机热平衡：发动机的热平衡，就是给出燃料的总发热量转换为有效功和其他各项热损失的分配比例。
从这些热量分配中，可以了解到热损失的情况，以作为判断发动机零件的热负荷和设计冷却系统的依据，并为改善发动机的性能指标指明了方向。
二、填空题1．示功2. 提高率3. 工质的影响 换气损失 传热损失 时间损失 燃烧损失 （涡流和节流损失、泄漏损失）4. 实际5. 发动机输出轴上所得到的6. 实际循环指示7. 实际循环有效8．9550/n T P tq e =9．平均有效压力me p 活塞平均速度m v10．下降11. 可靠润滑12. 有效功 其他各项热损失三、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。
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Q = Bhu 1
思考题（小结） 思考题（小结）
发动机性能指标分为哪几类？各包括哪些参数？ 发动机性能指标分为哪几类？各包括哪些参数？ 为何要分析发动机的理想循环？ 为何要分析发动机的理想循环？ 做出四冲程非增压柴油机实际循环P-V图。 做出四冲程非增压柴油机实际循环 图 写出机械效率的定义式， 试述机械损失的测定方法。 写出机械效率的定义式， 试述机械损失的测定方法。 说明提高压缩比可以提高发动机热效率和功率的原因。 说明提高压缩比可以提高发动机热效率和功率的原因。
第五节 发动机的热平衡
定义： 定义：燃料燃烧释放的热量表现为有效功及其各种损 失的分配情况。 失的分配情况。 分配情况： 分配情况：
类型 汽油机 柴油机 增压 柴油机 有效功 25~30% 30~40% 35~45% 传给冷却介质热量 25~40% 15~35% 10~25% 废气带走热量 30~45% 其它 5~10%
作业题
已知：某汽油机的气缸数目，冲程数，气缸直径[mm]， 已知：某汽油机的气缸数目，冲程数，气缸直径[mm]， [mm] 冲程[mm]，转速[r/min]，有效功率[kW]， 冲程[mm]，转速[r/min]，有效功率[kW]，每小时耗油 [mm] [r/min] [kW] 量[kg/h]，燃料低热值[kJ/kg]，机械效率。 [kg/h]，燃料低热值[kJ/kg]，机械效率。 [kJ/kg] 求：平均有效压力，有效扭矩，有效燃料消耗率，有 平均有效压力，有效扭矩，有效燃料消耗率， 效热效率，升功率，机械损失功率， 效热效率，升功率，机械损失功率，平均机械损失压 力，指示功率，平均指示压力，指示燃料消耗率，指 指示功率，平均指示压力，指示燃料消耗率， 示热效率。 示热效率。
24~45% 2~10% 25~40% 2~10%
发动机热平衡图
1 燃料的热量 2 指示功率 10 有效功率 3 废气带走能量 5 传给汽缸壁的热量 7 摩擦损失 8 驱动附件损失 g 辐射热烧产生的热量： 理论循环热效率： 理论循环热效率：
ηt 指示热效率： 指示热效率： η i 有效热效率： 有效热效率： η =ηη e i m 机械效率： 机械效率： ηm