第三章 内燃机的工作指标与性能

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§3－2 内燃机的指示参数
指示参数是以工质在气缸内对活塞做功为基 础的性能指标，用来评定工作循环进行的好坏。
包括：平均指示压力pi、指示功率Ni 指示热效率ηi、指示油耗率gi
注意： 只考虑了热量损失，并未考虑摩擦损失。
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一、平均指示压力pi
1、定义 2、分析 3、标定工况下的Pi值 4、影响Pi的主要因素
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二、示功图
通常利用示功器或数据采集系统来观察或记 录相对于不同活塞位置或曲轴转角时气缸内工质 压力的变化，所得结果即为p－φ 示功图或p－v 示功图。
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三、指示功
指示功－内燃机完成一个工作循环所得到的 有用功Wi。
说明：
指示功反映了内燃机在一个工作循环中所获 得的有用功的数量，与热功转换的有效程度和气 缸容积大小有关。
piVsni 102(kW)3 15
3Z
式中，Z－动作系数（冲程数）；
对于四冲程内燃机，Z＝4；
对于二冲程内燃机，Z＝2。
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2、影响Ni的主要因素
建立指示功率与工作循环各参数间的数学关 系式：
Ni
1 30
Vsi Z
Hu
L'0
vi sn(kW)(3
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式中，Hu－燃料的低热值，KJ；
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4、影响pi的主要因素
（1）增压度 （2）过量空气系数
（3）换气质量
（4）油气混合的完善程度 （5）燃烧完善的程度
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二、指示功率Ni
1、定义 2、影响Ni的主要因素 3、提高Ni的有效途径
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1、定义
指示功率－内燃机单位时间作用于活塞上的 指示功，即
Ni
103 piVsni 60Z / 2
第三章 内燃机的工作指标与性能分析
§3－1内燃机的工作指标 §3－2内燃机的指示参数 §3－3内燃机的机械损失及机械效率 §3－4内燃机的有效参数 §3－5内燃机的强化指标与强化分析 §3－6内燃机的热平衡 §3－7内燃机的热计算
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§3－1内燃机的工作指标
内燃机的工作指标是内燃机处于正常运行 状态下，描述和表征内燃机性能和工作状态的 一组参数或指标，可以定性或定量地比较、分 析内燃机的工作性能，是评价内燃机性能高低 的有效尺度。
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1、指示热效率ηi
指示热效率ηi－内燃机一个工作循环的指示 功与所消耗的燃料热量之比，即
i
Wi Q1
Wi m H fcyc u
0.287 L0Ts pi Huv ps
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内燃机的主要工作指标： （1）动力性指标－功率、转矩、转速；
（2）经济性指标－燃料与润滑油消耗率；
（3）强化指标－升功率、活塞功率和强化系数；
（4）运转性能指标－冷起动性能、噪声和排气 品质；
（5）耐久可靠性指标－大修或更换零件之间的 最长运行时间与无故障长期工作能力。
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（4）与过量空气系数成反比。
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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。
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三、指示热效率ηi与指示油耗率gi
1、指示热效率ηi 2、指示油耗率gi 3、影响ηi的主要因素
如：pi Wi 利用率
（3）在标定功率及转速下，基本上表征了内燃 机的强化程度和工作循环各阶段进行的完善程度。
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3、标定工况下的pi值
类型 非增压汽油机 增压汽油机 非增压四冲程柴油机 增压四冲程柴油机 非增压二冲程柴油机 增压二冲程柴油机
煤气机
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Pi（MPa） 0.4～1.2 0.9～1.5 0.75～1.2 1.2～3.0 0.5～0.9 1.0～2.2 0.6～1.4
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1、定义
平均指示压力就是内燃机在一个工作循环中 单位气缸工作容积，活塞所获得的指示功，即
pi
Wi Vs
103(MPa)3 14
式中，Wi－指示功，KJ； Vs－气缸工作容积，m3。
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2、分析
（1）一个假想的数值不变的气体压力；
（2）与气缸容积大小无关，是衡量气缸工作容 积利用率高低的一个参数；
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计算方法：
每缸每循环的指示功Wi可沿p－v图中封闭 曲线进行积分获得，即
Wi pdv
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（1）对于四冲程非增压内燃机，指示功面积Fi＝F1－F2； （2）对于四冲程增压内燃机，指示功面积Fi＝F1＋F2； （3）对于二冲程内燃机，面积Fi就表示指示功；
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在求得Fi后，可根据下式计算指示功：
WiBiblioteka Fiab 106(J)
式中，Fi－示功图面积，cm2； a－示功图纵坐标比例尺，Pa/cm； b－示功图横坐标比例尺，cm3/cm；
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四、空燃比和过量空气系数
A
/
F
空气质量 燃油质量
燃烧1kg燃料所实际供给的空气 质量
完全燃烧1kg燃料所需要的理论空气 质量
L0′－燃烧1kg燃料所需要的理论空气量，kg；
ηv－充气效率；
ηi－指示效率；
ρs－外界状态下空气密度，kg/m3。
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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；
标定油耗率－在标定工况下，发出标定功 率时内燃机所具有的有效油耗率。
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比质量和比容积－在单位标定功率下内燃机 所具有的质量和容积，是用来评价、比较内燃机 轻重、紧凑、设计合理性的重要指标。
大修期－从新机到进行第一次大修或者两次 大修间内燃机累计运行的时间，是表征内燃机可 靠性与寿命的重要指标。
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一、内燃机标定性能的主要指标
标定性能指标－在标定工况下表征内燃机工 作性能的主要指标，是介绍内燃机及其性能的主 要参数。
标定工况－内燃机在标准大气条件下，其动 力性能和经济性能达到设计指标时所处的运行状 态。
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标定功率－在标定工况下，内燃机连续运 行时允许发出的最大功率。
标定转速－在标定工况下，发出标定功率 时内燃机相应的曲轴转速。