发动机原理第四章 内燃机的燃料与燃烧
内燃机车的基本工作原理-概述说明以及解释
内燃机车的基本工作原理-概述说明以及解释1.引言1.1 概述内燃机车作为一种重要的交通工具，在现代社会中扮演着至关重要的角色。
它利用内燃机的工作原理，将化学能转化为机械能，驱动车辆行驶。
本文将重点介绍内燃机车的基本工作原理，帮助读者更好地理解这一关键的交通工具。
通过对内燃机车的工作原理和关键部件进行剖析，我们可以深入了解其运行机理，从而更好地理解其在现代交通中的重要性和未来发展方向。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将首先介绍内燃机车的概念和历史背景，然后深入探讨内燃机车的工作原理，包括燃烧过程、动力传递机制等方面。
接着将详细介绍内燃机车的关键部件，如发动机、传动系统等。
最后，通过总结内燃机车的基本工作原理和在现代交通中的重要性，展望其未来发展趋势。
通过本文的讲解，读者将对内燃机车的运行原理有一个清晰的认识，并了解其在现代社会中的重要作用和发展前景。
1.3 目的:本文旨在深入探讨内燃机车的基本工作原理，帮助读者了解内燃机车是如何运作的。
通过对内燃机车的简介、工作原理和关键部件的介绍，读者可以更好地了解内燃机车在现代交通中的重要性。
同时，通过展望内燃机车未来的发展，我们希望读者能够对内燃机车技术的进步和发展方向有更深入的认识。
最终，本文旨在帮助读者对内燃机车有一个全面而清晰的了解，为其在相关领域的学习和工作提供参考和指导。
2.正文2.1 内燃机车简介内燃机车是一种通过内燃机产生动力来驱动车辆的机车。
内燃机车被广泛应用于铁路运输和工业领域，在汽车、飞机和船舶等交通工具中也有广泛的应用。
内燃机车与蒸汽机车相比具有结构简单、操作方便、效率高等优点。
内燃机车使用内燃机燃烧燃料产生热能，通过发动机的工作循环将热能转化为机械能，从而驱动车轮转动，推动车辆前进。
内燃机车的运作原理是利用内燃机的燃烧过程产生的高压气体推动活塞运动，通过连杆和曲轴将往复运动转化为旋转运动传递给车轮，从而使车辆前进。
内燃机车的类型多样，包括柴油机车、汽油机车和天然气机车等。
内燃机原理内燃机的燃烧
曲轴
将活塞的直线运动转化为旋转 运动，并输出功率。
内燃机的应用和发展趋势
内燃机广泛应用于汽车、飞机、船舶等交通工具，同时也在发电和工业领域 中发挥着重要作用。未来的发展趋势包括电动化、节能技术和可再生能源的 应用。
总结和展望
内燃机作为一种高效、可靠的动力装置，在社会发展中起着重要作用。随着 技术的不断进步，内燃机将继续适应新的需求，并为我们的生活创造更多可 能。
循环过程和效率
四冲程循环
进气、压缩、爆发、排气的四个过程交替进行，形成循环。
热效率
内燃机的热效率是指输出的有用功与燃料输入的热能之间的比值。
提高效率
使用先进的喷射技术、增压系统和废气回收技术可以提高内燃机的效率。
Байду номын сангаас
主要部件的功能和结构
活塞
将高温高压气体的能量转化为 直线运动功。
缸盖
密闭燃烧室，承受燃烧过程的 高温高压。
3
点燃过程
燃料与空气混合后，在火花塞点火的 作用下燃烧，产生爆发力推动活塞。
高温高压气体
燃烧产生的高温高压气体通过扩容和 排气过程释放能量。
点燃方式和燃料种类
火花塞点火
使用火花塞将点火能量传递到 燃料混合物，引发燃烧反应。
燃料喷射系统
通过喷射器将燃料雾化并喷入 燃烧室，提高燃烧效率。
柴油喷嘴
使用高压喷嘴将柴油喷射到压 缩空气中，在高温高压下点燃。
内燃机原理内燃机的燃烧
内燃机是一种高效且广泛应用的发动机类型。它的燃烧过程和传热特性、循 环过程和效率都是实现动力转化的关键。
内燃机的工作原理
内燃机利用可燃物质在密闭燃烧室中的燃烧产生的高温高压气体推动活塞运 动，从而产生功率。
活塞式发动机工作原理
活塞式发动机工作原理
活塞式发动机是一种用来提供机械动力的内燃机，它的工作原理可以简单描述如下：
1. 进气冲程：活塞在气门的开启下向下运动，气缸内形成一个低压区域。
同时，进气门打开，燃油和空气混合物通过进气管道进入气缸内。
2. 压缩冲程：活塞开始向上运动，将燃油和空气混合物压缩，使其体积减小，同时压力和温度增加。
3. 点火冲程：当活塞达到最高点时，点火塞发出火花，引燃燃油和空气混合物。
在燃烧过程中，燃料燃烧产生的高温高压气体迅速膨胀，推动活塞向下运动。
4. 排气冲程：当活塞再次向上运动时，排气门打开，将燃烧产生的废气排出气缸。
同时，进气门关闭，准备进行下一轮的进气冲程。
这样，通过不断的循环运动，活塞式发动机可以将燃料中的化学能转化为机械能，驱动车辆或者机器工作。
活塞式发动机有单缸、多缸等不同的结构形式，但其工作原理基本相同。
初中物理之内燃机的工作过程
内燃机的工作过程
内燃机的工作过程
内燃机：燃料直接在汽缸内燃烧产生动力的热机
内燃机
汽油机 柴油机
汽油机
内燃机的工作过程
一个冲程： 活塞从汽缸的一端运动到另一端的过程
汽油在汽缸内燃烧
产生高温高压燃气
推动活塞做功
带动曲轴转动
内燃机的工作过程
吸气冲程
内燃机的工作过程
进气门打开 排气门关闭 活塞向下运动 汽油和空气的混合物进入汽缸
内燃机的工作过程
例题： 某单缸四冲程汽油机的飞轮转速1800r/min，则它10秒钟完成 600 个 冲程，对外做功 150 次
内燃机的工作过程
柴油机
柴油机通过压损空气直接点燃柴油
柴油机的工作过程： 1个工作循环，曲轴转动2周，对外做功1次
喷油嘴
吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程
只有空气 点燃方式：压燃式点火
压缩冲程
内燃机的工作过程
进气门
排气门关闭
活塞向上运动
汽缸内的燃料混合物被压缩
机械能
内能
做功冲程
内燃机的工作过程
进气门
排气门关闭
活塞向下运动
对外做功
内能Βιβλιοθήκη 机械能排气冲程内燃机的工作过程
进气门关闭 排气门打开 活塞向上运动 把废气排出汽缸
内燃机的工作过程
1. 汽油机四个冲程中，只有做功冲程对外做功，将内能转化为机械能，其余三个冲 程依靠飞轮的惯性完成 2. 汽油机1个工作循环有4个冲程，活塞上下往复2次，曲轴转动2周，对外做功1次
炒有机对空气的压缩程度比 汽油机更高
气体的压强大于汽油机
输出更大的功率
热机
柴油机通常会比较笨重，主要应用于大型运输工具
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第一章发动机的性能1.简述发动机的实际工作循环过程。
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，即是进气过程。
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，工质受压缩的程度用压缩比表示。
3）燃烧过程：期间进排气门关闭，活塞在上止点前后。
作用是将燃料的化学能转化为热能，使工质的压力和温度升高，燃烧放热多，靠近上止点，热效率越高。
4)膨胀过程：此时，进排气门均关闭，高温高压的工质推动活塞，由上止点向下至点移动而膨胀做功，气体的压力、温度也随之迅速下降。
（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，膨胀过程结束时，活塞由下止点返回上止点，将气缸内废气移除。
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是：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κ可采取的基本措施是：⑴减小燃烧室面积，缩短后燃期能减小传热损失。
⑵. 采用最佳的点火提前角和供油提前角能减小提前燃烧损失或后燃损失。
⑶采用多气门、最佳配气相位和最优的进排气系统能减小换气损失。
⑷加强燃烧室气流运动，改善混合气均匀性，优化混合气浓度能减少不完全燃烧损失。
⑸优化燃烧室结构减少缸内流动损失。
⑹采用合理的配缸间隙，提高各密封面的密封性减少工质泄漏损失。
4.什么是发动机的指示指标？主要有哪些？答：以工质对活塞所作之功为计算基准的指标称为指示性能指标。
它主要有：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。
5.什么是发动机的有效指标？主要有哪些？答:以曲轴输出功为计算基准的指标称为有效性能指标。
主要有：1）发动机动力性指标，包括有效功和有效功率.有效转矩.平均有效压力.转速n和活塞平均速度；2）发动机经济性指标，包括有效热效率.有效燃油消耗率；3）发动机强化指标，包括升功率PL.比质量me。
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第二章发动机的性能指标1.研究理论循环的目的是什么？理论循环与实际循环相比，主要作了哪些简化？答:目的：1.用简单的公式来阐明内燃机工作过程中各基本热力参数间的关系，明确提高以理论循环热效率为代表的经济性和以平均有效压力为代表的动力性的基本途径2.确定循环热效率的理论极限，以判断实际内燃机经济性和工作过程进行的完善程度以及改进潜力3.有利于分析比较发动机不同循环方式的经济性和动力性简化：1.以空气为工质，并视为理想气体，在整个循环中工质的比热容等物理参数为常数，均不随压力、温度等状态参数而变化2.将燃烧过程简化为由外界无数个高温热源向工质进行的等容、等压或混合加热过程，将排气过程即工质的放热视为等容放热过程3.把压缩和膨胀过程简化成理想的绝热等熵过程，忽略工质与外界的热交换及其泄露等的影响4.换气过程简化为在上、下止点瞬间开和关，无节流损失，缸内压力不变的流入流出过程。
2.简述发动机的实际工作循环过程。
四冲程发动机的实际循环由进气、压缩、燃烧、膨胀、排气组成3.排气终了温度偏高的原因可能是什么？有流动阻力，排气压力>大气压力，克服阻力做功，阻力增大排气压力增大,废气温度升高。
负荷增大Tr增大；n升高Tr增大，∈+，膨胀比增大，Tr减小。
4.发动机的实际循环与理论循环相比存在哪些损失？试述各种损失形成的原因。
答：1.传热损失，实际循环中缸套内壁面、活塞顶面、气缸盖底面以及活塞环、气门、喷油器等与缸内工质直接接触的表面始终与工质发生着热交换2.换气损失，实际循环中，排气门在膨胀行程接近下止点前提前开启造成自由排气损失、强制排气的活塞推出功损失和自然吸气行程的吸气功损失3.燃烧损失，实际循环中着火燃烧总要持续一段时间，不存在理想等容燃烧，造成时间损失，同时由于供油不及时、混合气准备不充分、燃烧后期氧不足造成后燃损失以及不完全燃烧损失4.涡流和节流损失实际循环中活塞的高速运动使工质在气缸产生涡流造成压力损失。
第四章 柴油机的燃料与燃烧过程
蒸发性好的组成成分其发火性差。90％和95％馏出温度标志柴油
中所含重质成分的数量。90％和95％馏出温度高，说明柴油中重
质成分较多，其挥发性较差，在气缸内不易蒸发，与空气混合不
均匀，导致排气冒烟和积炭增加；因此，应对90％和95％馏出温
度有所控制，要求其值较低。一般要求柴油的50％馏出温度应适
宜，90％馏出温度和95％馏出温度应比较低。
2）中、小型柴油机：除依靠喷雾条件的改进， 还必须依靠强烈的涡流运动—分隔式燃烧室；
2. 油膜蒸发混合
1）大部分燃油 燃燒室壁
蒸发
汽化 混合
进气涡流
油膜
压缩涡流
混合气
热分层效应 有效利用空气
2）少部分燃油以油雾形式分散在燃烧室空间， 完成着火准备，形成火源，点燃油膜蒸发混 合形成的可燃混合气。
控制燃烧室的壁温和油量，可抑制燃烧 前期的反应，控制燃烧过程的进展。
20℃，适合于冬季或寒冷地区使用。
第二节 柴油机混合气的形成
化学能 燃烧 热能 膨胀做功 机械能 一、混合气形成的特点
与汽油机相比，柴油机的混合气形成有如下的特点。首先是柴 油机的混合气形成只能在气缸内部进行；其次是混合气形成所占时 间甚短，一般占15°～35°曲轴转角，在0.0007～0.003秒的时间 内燃油经历破碎雾化、吸热、汽化、扩散与空气混合等过程，因而 混合气成分在燃烧室各处很不均匀，而且随着燃油的不断喷入在不 断改变。这就迫使柴油机的过量空气系数远大于汽油机。柴油机的 过量空气系数一般为1.2～1.5，致使气缸工作容积利用率降低。
3）介质反压力 介质的密度增加，反压力增大，作用在油
束上的空气阻力增加，有利于燃料雾化，喷雾 锥角增加，射程缩短。
4）喷油泵凸轮外形及转速
汽车发动机工作原理：揭示内燃机的运作与能量转化过程
汽车发动机工作原理：揭示内燃机的运作与能量转化过程汽车发动机是汽车的核心部件之一，它的工作原理关系着车辆的性能和能源利用效率。
它通过将燃料和空气混合后在燃烧室内进行燃烧，并将产生的高温高压气体转化为机械能，从而推动车辆前进。
下面将详细揭示汽车发动机的工作原理，包括各个环节的能量转化过程。
首先，汽车发动机需要燃料和空气的混合物才能进行燃烧。
燃料主要是汽油或柴油，而空气通过进气系统进入发动机内。
进气系统包括进气道、空气滤清器和节气门。
空气首先通过空气滤清器进行过滤，去除其中的杂质和颗粒物，然后进入进气道。
进气道连接着节气门，节气门的开度可以调节进入发动机内的空气量，从而控制发动机的输出功率。
接下来，混合气进入燃烧室进行燃烧。
燃烧室通常包括气缸和活塞。
在发动机运转时，活塞在气缸内上下往复运动，形成压缩和排气的循环。
当活塞下行时，进气门打开，汽油或柴油和空气混合物被吸入燃烧室内。
当活塞到达最下点时，进气门关闭，活塞开始上行，同时将混合气进行压缩。
当活塞到达最上点时，点火系统点燃混合气体，发生爆燃，产生高温高压气体。
这个过程被称为膨胀冲程。
膨胀冲程后，发动机需要进行工作气体的排放。
在活塞下行的过程中，排气门打开，将排出的废气排出燃烧室，同时进入下一次的进气冲程。
排气系统包括排气道、排气门和消声器，它们能有效地将废气排放到大气中，并降低排放噪音。
高温高压气体在膨胀冲程中产生的能量转化为机械能。
这是通过曲轴连杆机构来实现的。
曲轴连杆机构将活塞直线运动转化为曲轴转动，而曲轴上的曲柄轴和连杆连接着曲轴与发动机输出的轴。
当曲轴转动时，汽缸内高温高压气体对曲柄轴施加力，由此推动曲柄轴转动，并最终使输出轴旋转，为汽车提供动力。
然而，发动机内部的能量转化并不是完全高效的。
一部分能量被利用于推动车辆前进，但也有能量会以热量的形式散失掉。
为了提高能源利用效率，汽车发动机通常还会配备冷却系统和润滑系统。
冷却系统通过循环引入冷却液，散热器将冷却液中的热量散发到外部空气中。
汽车发动机工作原理：揭示内燃机的运作与能量转化过程
汽车发动机工作原理：揭示内燃机的运作与能量转化过程汽车发动机是汽车的“心脏”，负责为汽车提供动力。
它的工作原理基于内燃原理，通过燃烧燃料将化学能转化为机械能，从而驱动汽车行驶。
下面将详细揭示汽车发动机工作原理及其中的能量转化过程。
汽车发动机的工作原理可以分为四个基本步骤：吸气、压缩、燃烧和排气。
首先是吸气阶段。
进气阀打开，汽缸内部产生负压，使得气缸内气体从进气歧管进入汽缸内。
同时，燃料喷射系统将适量的燃油雾化喷入进气道，与进入汽缸的空气混合。
接下来是压缩阶段。
进气阀关闭，活塞向上运动，将气缸内的混合气体压缩。
在压缩过程中，混合气体受到高压和高温的作用，使其能量逐渐增加。
这导致了燃料的更充分燃烧。
然后是燃烧阶段。
当活塞达到上死点附近时，火花塞发出火花，引燃混合气体。
燃烧产生的高温和高压气体推动活塞向下运动，从而驱动连杆和曲轴旋转。
同时，喷油系统会根据发动机负荷调整燃油的供应量和喷油时间，以保证燃烧的效果良好。
最后是排气阶段。
排气阀打开，废气通过排气门排出气缸。
在排气过程中，废气中含有一部分仍有能量的废气。
现代车辆根据排气气体的压力和温度，采用涡轮增压器和废气再利用系统将废气能量转化为更多的机械能。
在这个过程中，发动机利用化学能转化为机械能，实现了汽车的运动。
这种能量转化过程涉及多个部件的协同工作。
首先是燃油系统。
燃油系统的主要作用是将燃料供应给发动机。
它包括燃油箱、燃油泵、喷油器等部件。
燃油泵通过将燃料输送到喷油器，喷油器将燃料雾化喷入进气道，与空气混合，形成可燃气体。
第二是点火系统。
点火系统通过供给火花塞高压电流，产生火花，引燃混合气体。
点火系统包括点火线圈、分配器、点火开关等部件。
第三是气缸系统。
气缸系统由活塞、连杆、曲轴等部件组成，实现对混合气体的压缩和燃烧过程。
最后是废气系统。
废气系统包括排气歧管、催化转化器、消声器等部件。
它的主要作用是将燃烧后的废气排出汽缸，同时减少废气对环境的污染。
另外，现代发动机还引入了一些先进的技术来提高效率和降低排放。
内燃机原理内燃机的燃料与燃料供给
内燃机原理内燃机的燃料与燃料供给内燃机是一种将燃料和氧气混合燃烧，通过爆发力来推动活塞运动以达到动力输出的装置。
内燃机的燃料通常指的是化石燃料，如汽油、柴油和天然气等。
燃料供给是指将燃料送入内燃机燃烧室的过程。
内燃机的工作原理可以简述为四个基本过程：进气、压缩、爆发和排气。
进气过程：在内燃机的进气冲程中，活塞向下运动，从进气阀门打开的进气门进入燃烧室。
进气门打开时，汽缸内的压力比大气压力低，使新鲜的燃料通过进气阀门进入气缸。
压缩过程：在进气阀门关闭之后，活塞向上运动，压缩燃料和空气混合物。
此时，进气门和排气门都是关闭的，活塞向上移动，将燃料和空气混合物压缩到非常高的压力和温度。
爆发过程：当活塞向上运动到顶点时，点火系统会引发火花，使燃料和空气混合物点燃。
燃料燃烧产生的高温高压气体使汽缸内压力急剧上升，推动活塞向下运动。
这个过程称为爆发过程，也是内燃机输出动力的关键过程。
排气过程：当活塞向下运动到底部时，排气门打开，燃烧产生的废气通过排气阀门排出。
然后，进气门再次打开，开始下一次进气过程。
排气过程也被称为废气冲程。
内燃机的燃料供给有两种主要方式：化油器供油和燃油喷射系统供油。
化油器供油：在化油器供油系统中，混合燃料通过化油器中的喷孔喷入空气流中，形成可燃气体混合物。
这个混合物在进气阀门打开时被吸入气缸。
化油器的工作原理是基于液体的汽化和气化的原理，其主要部件包括浮子室、喷嘴、油泵和节气门等。
化油器供油的主要缺点是供油精确度相对较低，容易受到环境条件和负荷变化的影响。
燃油喷射系统供油：燃油喷射系统供油是现代内燃机常用的供油方式。
燃油喷射系统通过高压泵和喷油嘴将燃料直接喷射到气缸中。
这种方式可以更精确地控制燃料的供给量和喷射时间，以提高燃烧效率和动力输出。
燃油喷射系统还可以根据发动机速度和负荷要求来动态调整喷油量，以实现更好的燃烧效果。
总结起来，内燃机的工作原理是通过进气、压缩、爆发和排气四个基本过程将燃料和氧气混合燃烧，从而产生推动力。
《内燃机原理》课件
活塞到达上止点后，排气门关 闭，开始下一个冲程
排气过程中，废气通过排气管 排出，同时进气门打开，新鲜 空气进入气缸
排气冲程结束后，进气冲程开 始，为新一轮燃烧做准备
内燃机性能指标
功率：内燃机在单位时间内所做的功 扭矩：内燃机在单位时间内输出的力矩 转速：内燃机在单位时间内的转速 油耗：内燃机在单位时间内消耗的燃料量
节能减排：提高燃油效率，降低排放
技术进步：采用新技术，如混合动力、 电动化等
智能化：内燃机与智能技术的结合，如 自动驾驶、车联网等
替代能源：探索使用替代能源，如氢燃 料、生物燃料等
国际合作：加强国际合作，共同推动内 燃机技术的发展
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汇报人：
气缸是内燃机 的核心部件之 一，负责燃烧 燃料并产生动
力。
气缸主要由缸 体、缸盖、活 塞、活塞环、 气门等部件组
成。
气缸的工作原理 是：燃料在气缸 内燃烧，产生高 温高压气体，推 动活塞向下运动， 从而产生动力。
气缸的种类包括 单缸、双缸、三 缸、四缸、六缸 等，不同种类的 气缸具有不同的
性能和特点。
车型
船舶：内燃机 在船舶领域也 有广泛应用， 如渔船、货船
等
航空：内燃机 在航空领域也 有应用，如小 型飞机、无人
机等
农业：内燃机 在农业领域也 有应用，如拖 拉机、收割机
等
工业：内燃机 在工业领域也 有应用，如发
电机、泵等
军事：内燃机 在军事领域也 有应用，如坦 克、装甲车等
环保要求：内燃机需要满足越来越严格 的环保法规
内燃机应用与发展 趋势
内燃机是汽车的 主要动力来源
内燃机在汽车领 域的应用广泛， 包括乘用车、商 用车、工程机械 等
内燃机工作传递原理
内燃机工作传递原理
内燃机的工作传递原理是指燃料在燃烧室内燃烧释放能量，通过一系列的传递过程将能量转化为机械能的过程。
内燃机的工作传递过程包括如下几个步骤：
1. 进气过程：气缸活塞下行，曲轴转动，进气阀开启，使混合气通过进气道进入气缸。
进气过程中发生的工作为正压做功。
2. 压缩过程：气缸活塞上行，曲轴转动，进气阀关闭，排气阀也关闭，将进气的混合气体压缩。
压缩过程中发生的工作为负压做功。
3. 燃烧过程：在活塞上行至顶点位置时，点火系统点火，点燃混合气体。
燃烧释放出的高温和高压气体驱动活塞下行，曲轴转动，将化学能转化为机械能。
4. 排气过程：气缸活塞下行，曲轴转动，排气阀打开，将燃烧后的废气排出。
排气过程中发生的工作为正压做功。
总结起来，内燃机的工作传递原理是通过进气、压缩、燃烧和排气四个过程，将燃料的化学能转化为机械能。
其中进气和排气过程为正压做功，压缩过程为负压做功，而燃烧过程将释放出的高温和高压气体驱动活塞下行，转动曲轴，实现工作传递。
发动机原理复习参考资料
绪论一、提高经济性的措施①采用高效率的内燃机工作循环。
②改进进气系统，减小进气阻力，采用低涡流的进气道。
③采用多气门内燃机。
④改进燃烧室及燃烧过程。
⑤改进燃油供给系。
在提高喷射压力的同时，燃油的喷油正时和喷油速率也可实现控制与调节。
另一方面，可改变喷射规律。
6）采用稀薄燃烧，高能点火。
⑦采用能量再生系统。
⑧降低运动机件的摩擦损失。
⑨降低内燃机与汽车质量。
二、低公害其主要技术特征是：①降低油耗。
所有降低油耗的一切措施可降低汽车有害气的排放和总排放量。
②采用三效催化转换器及闭环控制。
③在燃烧室内安装电热塞。
④开发废气在起动和怠速运转时停止排出的排气装置。
⑤开展NO生成和排放计算模型研究，采用动态废气再循环(EGR)控制技术。
⑥柴油机微粒过滤器及再生的试验研究和计算机仿真，以达到实用化。
⑦采用增压、中冷的内燃机技术。
⑧研究和采用含氧燃油。
⑨对内燃机曲轴转速变化进行监控，以探明内燃机内可能出现的失火。
⑩使用内燃机与电动机的混合动力。
12）使用新型动力及新能源。
如太阳能汽车，燃用液化气和天然气等。
13）采取各种降噪声、隔噪声措施。
14）资源的回收、再利用。
（四）性能指标1 动力性指标（功率、扭矩、转速）2 经济性指标（燃料和润滑油的消耗量及消耗率）3 运转性指标（冷起动性、噪声和排气品质）衡量发动机的质量，还要考虑可靠性，耐久性，加工容易，操纵维修方便，成本核算等，全面综合评定第一章、发动机性能1发动机排量：多缸发动机各气缸工作容积的总和（L），称为发动机排量。
2压缩比：气体压缩前的容积与气体压缩后的容积之比值，即气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比。
一般用ε表示。
3示功图：表示活塞在不同位置时气缸内气体压力的变化情况。
4．循环平均压力p t:循环平均压力表示单位气缸工作容积所作的循环功，用来评定循环的动力性。
5、影响热效率和平均指示压力的因素有：ηt=f（k，ε，λ，ρ）pt= f1（pa，k，ε，λ，ρ）6、比热（单位质量物体改变单位温度时的吸收或释放的内能）7、热平衡：按照热能在有效功和各项损失方面的数量分配来研究燃料中总热量的利用情况，称为内燃机的热平衡。
内燃机的燃烧原理
内燃机的燃烧原理内燃机是将燃料通过燃烧的方式转化为能量的机械装置。
它的燃烧原理是通过内燃机的燃烧室中的燃料与空气混合，并在燃烧室内进行燃烧，产生高温和高压气体，并将其转化为机械能。
下面将详细介绍内燃机的燃烧原理。
内燃机的燃烧过程可以分为四个阶段：吸气、压缩、燃烧和排气。
首先是吸气阶段。
当活塞向下运动，活塞内下方的汽缸容积增大，通过活塞的下行运动，汽缸内的压力降低，外界空气会通过进气阀进入汽缸，充满整个气缸。
然后是压缩阶段。
当活塞向上运动时，汽缸内的容积变小，这使得空气被压缩，由于活塞上方的活塞顶部设有火花塞，当活塞向上移动到一定位置时，火花塞会产生火花，引燃燃料和空气混合物。
接下来是燃烧阶段。
当点火芯充满燃烧室时，火花点燃了混合物，燃烧产生的高温高压气体迅速膨胀，推动活塞向下运动，转化为机械能。
在燃烧过程中，燃料和空气混合物被完全燃烧，产生的废气通过排气阀排出。
最后是排气阶段。
当活塞再次向上运动时，废气从汽缸排出，同时进气阀打开，使得新的混合物进入汽缸，完成了一个循环。
内燃机的燃烧原理基于热力学和化学原理。
热力学原理是指在燃烧过程中，燃料的化学能转化为热能，然后再转化为机械能。
化学原理是指燃料和空气混合后，通过火花点火，使燃料燃烧，产生高温高压气体。
内燃机的燃烧原理在很大程度上依赖于燃料的选择和处理。
燃料的选择应考虑其燃点、燃烧速度和能量释放率等因素。
常用的燃料有汽油、柴油和天然气等。
燃烧室的设计也很重要，它需要有合适的形状和尺寸，以保证混合物充分燃烧，并提供合适的压力和温度。
总结起来，内燃机的燃烧原理是通过混合燃料和空气，点燃混合物，在燃烧产生的高温高压气体的作用下，将热能转化为机械能。
这个过程需要合适的燃料和燃烧室设计，以确保燃料的充分燃烧和高效能转换。
内燃机的燃烧原理是现代机械工业中非常重要的一部分，它广泛应用于汽车、工业机械和发电等领域。
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。
发动机原理课件-第四章 燃料与燃烧
2.着火性能 指标：十六烷值（CN） 十六烷C16H34—十六烷值定为100，易自燃
-甲基萘—十六烷值定为0，不易自燃
二者混合液与柴油的自燃性比较，混合液中十六 烷的体积百分数为柴油的十六烷值。 车用柴油的CN：40~50 3.馏程—评价柴油蒸发性的指标 50% 馏出温度：低，柴油蒸发性好，轻馏分多，有利于 混合气形成和着火，冷起动性能好。 90% 和 95% 馏出温度：高，柴油中重馏分多，燃烧容易 不完全易形成积炭，排气容易冒烟。
着火方式—进入燃烧有两种方法： 点燃—利用点火系向可燃混合气增加能量 自燃—利用自身积累的热量或活化中心着火 ※ 点燃是在局部混合气内进行的，自燃是在全部混合气
内同时发生的。
发动机内的燃烧过程经历三个基本步骤： 1）燃油与空气形成可燃混合气 2）点燃可燃混合气，或可燃混合气发生自燃。 3）火源扩大到整个可燃混合气，形成全面燃烧
增大，这种相互促进，最终导致极快的反应速率而着火。
着火临界温度和着火临界压力：
能保证着火的缸内最 低温度和压力称为着 火临界温度和着火临 界压力。 —着火的必要条件 该曲线称着火临界线 热着火机理着火条件
着火临界线
（二）链式反应着火机理（也称链锁反应或链爆炸 ) 反应自动加速不一定要依靠热量的积累使大量分 子活化，以某种方式（辐射、电离）激发出活化 中 心，通过链锁反应逐渐积累活化中心的方法也能 使 反应自动加速，直至着火。 链锁反应：其中一个活化作用能引起很多基本反 应，即反应链。
Фa =1时为理论混合气； Фa <1时为浓混合气
Фa >1时为稀混合气
空燃比：=空气量/燃料量= ФaL0
**汽油机：Фa=0.8～1.2；柴油机： Фa=1.2～1.6； 增压柴油机： Фa=1.8～2.2
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2. 分子的化学结构对性能的影响
芳香烃：CnH2n-6
第
基本化合物是苯：C6H6;
四 章
石油中含量少，分子结构坚固；
燃
热稳定性高，
料
与
高温下不易破裂；
燃
烧
汽油的良好的抗爆剂；
河
石油炼制中产生
南 理
其中，-甲基萘：C11H10的抗
工 大
爆性认为100%
学
二、燃料的提炼方法及对燃料性能的影响
从石油中炼制燃料的典型工艺流程：
料
与
燃 烧
压缩天然气汽车 CNG
液化天然气汽车 LNG
吸附天然气汽车 ANG
河
南
天然气专用汽车： 两用燃料汽车：
双燃料汽车：
混合动力汽车：
理
以压缩天然气为单 两种燃料哪一种
两种燃料混合使
天然气发动机和
工
一燃料
多能行驶的汽车
用的汽车
电机等组合的汽
大
以汽油机改进型 天然气/汽油、LPG
天然气+柴油
车
学
和柴油机改进型
第
四 炔烃：分子式：CnH2n-2 ；化学结构：—CC—
章
燃 特点：非饱和开链，热裂化产物，不存在原油中；
料
与
很不稳定，常温下易分解；不易作燃料
燃 烧
环烷烃：分子式：CnH2n;
河
化学结构：
-C—C-C—C-
环丁环
南 理
特点：饱和环状，不易分裂，热稳定性强，
工
大
汽油机的燃料，石油的重要组成部分
学
南
理 C23 以上 360 以上 重油 工
220—280
大
学
理化性质变化趋势
化
轻 质
易粘 挥度 发增
学 稳 定
大性
变
好
易易 自点 燃燃
2. 分子的化学结构对性能的影响
碳、氢原子数和排列位置对燃料性质影响很大：
烷烃：分子式：CnH2n+2
第
C 支链(热稳定)
四
化学结构： -C-C-C-C-； -C-C-C-C-
河
南➢ 理
工➢ 大
学
泄漏时对环境的污染安全性好。 可再生。资源不会枯竭。 能与石油柴油以任何比例相溶，与柴油混烧或纯烧生物柴 油，可直接应用现有的柴油机及供油系统和加油站系统。
三、代用燃料及其特性
表 4-5 生物柴油与柴油、汽油主要性质参数的对比
性质
D2 柴油
生物柴油
汽油
第 四
分子式
C10—C21 随油类与脂类而异 C4—C9
第四章 内燃机的燃料与燃烧
§4-1 内燃机燃料及其提炼 §4-2 传统燃料的现状及使用特性 §4-3 燃烧热化学 §4-4 燃烧的基本知识 §4-5 内燃机燃料及燃烧方式的发展趋势
§4-1 内燃机燃料及其提炼
燃料是内燃机产生动力的来源，直接影响内燃
机的发展、结构特点以及对环境的污染。
第
四 一、石油中烃的分类及性质
章 燃
理论空气
料 量 Kg/kg
与 自燃温度
燃 （℃）
烧 燃料低热
河 值（kJ/kg） 南 混合气热
理 值 kJ/ m3 工 辛烷值 大 学 MON
0.42 17.4 632 50050 3230 120—130
表 4-4 常用液体和气体燃料的理化性质
LPG
甲醇
乙醇
汽油
0.818/0.1 0.375/0.125/0.5 0.522/0.130/0.34 0.855/0.14
§4-2 传统燃料的现状及使用特性
一、柴油
第 二、汽油
四 章
三、汽油、柴油性能的差异对发动机性能的影响
燃
料
与
燃
烧
河 南 理 工 大 学
一、柴油
高速柴油机：轻柴油；中低速柴油机：重柴油
柴油性能的评价指标：
第 十六烷值：评价柴油的自燃性
四
与发动机的粗暴性和起动性密切相关
章 燃
十六烷值高：着火延迟期短，工作柔和，起动性好
章
燃
直链
C
料
与 直链特点：饱和开链式，含C越高结构越不紧凑，
燃
烧
常温下化学性质稳定，但热稳定性差，
河
高温易分解，自然性好—柴油的好成分
南
理 烯烃： 分子式：CnH2n
工
大
化学结构：-C=C-; -C=C-C-C-
学
2. 分子的化学结构对性能的影响
特点：非饱和开链式，自发火性差，汽油的成分；
常温下化学稳定性差，易氧化胶质；不易储存
河 气可行驶距离短。
南 ➢ 储气压达20MPa，燃料容器加重。
理
工 ➢ 因气态吸入气缸，充气效率降低；单位体积的混合气热值
大 学
低，功率降低近10%
三、代用燃料及其特性
用于汽车的三种形式：
CNG—以20MPa压缩储存
第
液化天然气 LNG — -162℃以下储存
四 章
吸附天然气 ANG—吸附材料
燃
天然气汽车
第
四 ➢ 直链烷烃类：分子量、C数增加时十六烷值增加;
章
燃 所以，十六烷值高，便于起动，着火落后期缩短;
料
与 但是分子量增加，蒸发性变差，粘度增加，冒黑
燃 烧
烟，经济性恶化。
河 ➢ 一般，十六烷值：45~65，不要过大
南 理
过大：冒烟
工 大
过小：不易着火
学
一、柴油
燃料的不同分子结构对十六烷值和自燃性的影响
天然气燃料的优点：
主要成分是甲烷，CO、HC排放少，燃料中不含硫的成分，
第 SO2排放量低于电动汽车。
四 辛烷值高达130，可提高压缩比热效率。
章 燃
燃料着火界限宽，稀燃优越，运转范围内可降低NOx。
料 气体燃料，低温起动及低温运转性能良好。
与
燃 天然气燃料的缺点：
烧 ➢ 气体燃料，常温常压下储运性能差，能量密度低，一次充
82/
0
8
5
0.54
0.78
0.80
0.70—0.75
15.8
6.52
9.05
14.9
504
500
420
220—250
46390
20260
27000
44000
3490
3557
3660
3750
89—96
92
80
81—89
轻柴油 0.87/0.126/0.00
4 0.82—0.88
14.5 — 42500 3750 —
标准燃料：正庚烷—易爆燃，辛烷值为0
与
异辛烷—抗爆性好，辛烷值为100
燃
烧 试验方法不同：研究法和马达法——n和温度T不同
河 定义：被测汽油的抗爆程度与标准燃料相同时，标准燃
南 理
料中异辛烷含量的体积百分数为被测汽油的辛烷值。
工
大
学
二、汽油
汽油辛烷值：取决于汽油组成、炼制方法、添加剂
辛烷值的高低：烷烃<烯烃<环烷烃<芳烃
章 燃
芳香烃
料 与
副产品氢气可作为加氢工艺的氢气来源
燃 ➢ 加氢精制：可使烯烃变成饱和烃，还可以脱碳，
烧
脱氮，脱氧以及脱金属等，满足油品的更高
河 南
要求。
理 工
为获得高品质燃料，常采用加氢精制或催化重
大 学
整工艺
三、代用燃料及其特性
气体燃料
➢ NG：自由态或与石油共存的天然气，主要成分是
第 四
甲烷CH4，成为第三大支柱能源。
章
燃 ➢ 传统燃料：汽油、柴油石油中提炼
料
与 ➢ 石油：碳氢化合物
燃
烧 主要成分：C，H；少量的S，O，N
河 分子式：CnHm——烃类
南
理 工
➢ 代用燃料：CNG、LPG、 DME、 H2和 醇类
大
学
1. 碳原子数的影响
➢ 由烃分子C原子数的不同，其分子量、沸点不同
构成不同性质的燃料第 四ຫໍສະໝຸດ ➢ 燃料根据不同沸点分馏：
第 四
馏程：指汽油馏出的温度范围，评价蒸发性
燃料蒸馏曲线
章 试验方法：
轻柴油
燃
料
煤油
与 燃
初馏点：第一滴
烧 凝结的燃料流入
车用汽油
河 量筒时的温度。
航空汽油
南
理
工
大
学
二、汽油
➢ 10%馏出温度T10：评价低温蒸发性，影响起动性
T10低，低温蒸发性好，易于起动
第
四 过低，易产生“气阻”现象
章 汽车上的应用：
燃 料
压缩天然气(CNG)，20MPa 存于高压气瓶中；
与 燃
液化天然气(LNG)，-162℃低温液化储存，密
烧 度为常态下气体密度的600倍，行驶距离长，但成本
河 高。
南 理
➢
LPG:
天然石油气或石油炼制中产生的液化石油气
工 大
主要成分：丙烷/丙烯/丁烷/丁烯及其异构物
学
三、代用燃料及其特性
章 燃
石油气汽油煤油柴油渣油
料 与
❖ C1~C4：气态——石油气，相对分子质量16~58
燃 ❖ C5~C23：液态
烧
C5~C11：50~200℃，汽油， 95~120
河 南
C11~C19：180~300 ℃，煤油， 100~180
理 工
C16~C23: 250~360 ℃ ， 轻、重柴油，180~200
第 四 章 燃 料 与 燃 烧