内燃机的性能指标

3 循环平均压力
定义：
W(J) pt kPa V (l) s
含义：
D W p V p S
2 t s t
4
四、理论循环的重要指导意义
指出了改善内燃机动力、经济性能的基本原则：
提高高温热源的平均温度，即提高加热过程中工质 的平均温度。
提高压缩比
提高循环加热的等容度
断向外传热。
压缩过程的传热：开始工质吸热、后期工质向往传热
燃烧与膨胀过程：大部分热量在此阶段传出
燃烧损失
非瞬时燃烧损失：实际燃烧过程要持续一段时间，
非瞬时等容加热；
为了增加等容度，燃烧提前导1点 从而造成此损失存在。
后燃损失：燃烧要拖延一段时间所造成的损失。 不完全燃烧损失：
柴油机：指燃料、空气混合不良，燃烧组织善而引起的
0.3~0.40
0.01~0.03
0.40~0.45
第三节 内燃机的指示指标
定义：以工质在汽缸内对活塞做功为基础，用来评定内 燃机实际循环的质量。
动力性指标：
平均指示压力、 指示功率
经济性指标： 指示热效率、指示燃油消耗率
意义：直接反映由燃烧到热功转换的工作循环进行的好
坏。
1 循环指示功
定义：一个实际循环工质对活塞所做的有用功。 符号/单位：Wi（kJ） 计算式： 即示功图上个冲程压力线所形 W pdV
定义：以曲轴对外输出功率为基础，用来评定内燃机实 际工作性能的质量。
动力性指标：平均有效压力、 有效功率、扭矩；
升功率、比质量、强化系数（强化指标）
所消耗的功。（6-r-a2)
各部分损失所占比例
名称 理论循环热效率 工质的影响 燃烧损失 传热损失 汽油机 0.54~0.58 0.1~0.12 0.08~0.1 0.03~0.05 柴油机 0.64~0.67 0.09~0.1 0.06~0.09 0.04~0.10
换气损失
实际循环热效率
0.01~0.03
B (kg /h ) 3 b 10 i P (kW ) i
单位： g/kw· h
W P 3600 P 3600 3 . 6 6 i i i 10 i 3 Q Bh P b h 10 b h 1 u i i u i u
Hu ：燃料的低热值（kJ/kg)
第四节 内燃机的有效指标
实际工质的影响
工质成分前后发生变化：双原子变为多原子 工质比热变化：多原子比热大于双原子
燃气比热随温度升高而变大
空气比热随温度升高而变大
工质高温分解：2CO2 =2CO + O2
2H2O=2H2+O2
工质分子变化系数的影响：分子数增多 工质泄漏：数量减少
传热损失
缸内工质通过活塞顶面、气缸盖低面、气缸套壁面不
Vc
P z` c b p0
V
Vc Vs
z
r a
Vs
a V
理论循环：粉色（acz`zba) 实际工质的影响：绿色
P
z` z`1 z`2 3
z z1 z2 4
传热损失：红色
燃烧损失：蓝色
c c1 2 c2 p0 r
Vc
换气损失：咖啡色
实际循环：a2123456r
1
Vs
b 1 5 b b2 6 a a2 V
保证工质有较高的绝热指数K
提供了内燃机之间进行动力性、经济性比较的理论依据
第二节 内燃机的实际循环
一、 实际循环的进行过程 P 进气过程：r-a
压缩过程: a-c 燃烧过程: c-z 膨胀过程: z-b 排气过程: b-r
p0
Vc
z
c b r a
Vs
V
二、实际循环与理论循环的比较
P z c b p0
成的封闭曲线所包围的环积分面积。
2 平均指示压力
定义：单位气缸工作容积所做的循环指示功。 定义式：
Wi (kJ) pmi Vs (L)
2 i mi s mi
单位：Mpa 含义：
D W p V p S
4
意义：不同大小气缸做功能力的比较。
3 指示功率
定义：发动机单位时间内所做的指示功。 定义式：
内燃机的性能指标
1 内燃机的理论循环
2 内燃机的实际循环
3 内燃机的指示性能指标
4 内燃机的有效性能指标
内燃机的理论循环
一、实际循环的简化：
1 忽略进、排气过程； 2 压缩、膨胀过程简化为可逆绝热 过程； 3 燃烧过程简化为定容加热过程 和定压加热过程；排气放热简 化为定容放热过程；
P z
c b 百度文库0
Vc
r a
Vs
4 假定工质为定比热的理想气体；
5 工质在闭口系统中作封闭循环；
V
二、内燃机的三种基本理论循环
混合加热循环：
P z` Q `1 c b p0
Vc Vs
高速非增压柴油机（车用柴油机）
Q ``1 z
Q2 V
a
定容加热循环：
P Q c
1
汽油机
z
b p0
Vc Vs
Q a
2
V
定压加热循环：
Q2
a
'
2 循环热效率
定义：
W Q t 1 2 Q Q 1 1
混合加热计算式： ：
1 1 1 k tm 1 ( 1 ) k ( 1 )
k
定容加热计算式：
tv 1
定压加热计算式：
1

k 1
1 k 1 1 k1 tp k( 1 )
P c Q1
高增压、低速柴油机（船舶用柴油机）
z
b p0
Vc Vs
a
Q2 V
三、理论循环及其分析
1 特征参数：
（1） 压缩比：
V V V a s c V V c c
pz pc
Vz Vz
P z` Q `1 c
Q ``1 z
（2） 压力升高比：
b p0
Vc Vs
（3） 预胀比：
W i i P (kW ) i t
推导：
p V i p V i p V in mi s mi s mi s P i 60 t 30 n 2
4 指示热效率
定义：实际循环指示功与所消耗的燃料热值之比值。 定义式：
Wi kJ i Q1 kJ
5 指示燃油消耗率
定义：单位指示功所消耗的燃料量。 定义式：
燃料热值不能完全释放的损失。
汽油机：混合气过浓，部分燃料没有参与燃烧，或生成 CO，热量没有完全释放的损失；
燃烧温度较高，使得比热加大，高温分解加剧。
换气损失
实际循环换气过程所造成的损失。
提前排气损失：因排气门提前开启而造成的膨胀功的
损失。（5-b2-6)
泵气损失: 因工质流动时需要克服进排气系统的阻力