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、燃烧一膨胀、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嫡过 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〃*工质所做循环功W与循环加热量0之比，用来评价循环的经济性， 影响〃「的因素有①压缩比E （随着增大，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，“将提 高）；③压力升高比4 （定压加热循环与定容循环的〃七均与久无关，对于混合加热循环，当 。与不变时，4增大则Q减小，膨胀过程增加，。2减少，提高）；④预胀比Q （『值 增加，0下降） （2）循环平均压力月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， W 即 pt （kPa） Vs 对于定压和定容加热循环，循环平均压力目随压缩起点压力Pa、压缩比8、压力升高比人 预胀比「、绝热指数K和热效率〃七的增加而增加；对于混合加热循环，若。不变，增加Q 就是减少4,久下降，Pt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P. 一般小于环境大气压力Po,压力差用于克服进气阻力,进气终点的温度7；高于环境大气温度％ 2 压缩过程复杂多变过程，压缩终了的压力pc paEn ,温度TcTaEn,其中，多 变指数％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，”会增大，当负荷增加时，气缸壁温度升高，传 热量减少，％增大，而当漏气量增加或缸壁温度降低时，％减小。 3 燃烧与膨胀过程实际的加热量小于进入气缸的可燃混合气完全燃烧所能放出的热量, 柴油机膨胀比大，转化为有用功的热量多，热效率高，故膨胀终了的压力和温度比汽油机小。 4 排气过程排气终了压力p,大于环境大气压力Po,压力差用来克服排气系统的阻力。 实际循环与理论循环相比，工质的比热容增大，存在传热损失、换气损失、燃烧损失、工质 泄露损失。 内燃机的指芯性能指标 1 平均指示压力Pm 内燃机单位气缸工作容积的指示功，即,,“网/匕MPa, jT-n2 其中 V SX10-6 ■54 p,,“值越高，表明同样大小的气缸工作容积所发出的指示功越多，气缸工作容积的利用程度 越好，p,,“是衡量实际循环动力性能的一个重要指标。 2 指示功率内燃机在单位时间内所做的指示功，即p Wi--iPmm kW 其中，r行程数，四冲程r4,二冲程丁 2 60 t 30r n曲轴转速，r/min 3指示热效率〃，发动机实际循环的指示功W与所消耗的燃料热量0的比值, ws 十 3.6x10 zg 或 其中，Hu燃料的低热值，KJ/kgB每小时耗油量，kg/h 4指示燃料消耗率々.单位指示功的耗油量，即[g/kWQi] 々.与成反比，々.值越小，内燃机的经济型越好 有效性能指标 1 有效功率曲轴上所能输出的功率，即指示功率减去机械损失功率 Pe PPm kW或 4森申 机械效率〃,有效功率与指示功率之比7]mPe/P.l-Pm/P （2）平均有效压力内燃机工作循环中单位气缸工作容积所发出的有效功，即 罢（W） p fxl0-3 MPa 4”值越高，表明单位气缸工作容积对外输出的功越多，发动机的动力性越好 （3）升功率旦在标定工况下，内燃机每升气缸工作容积所发出的有效功率。 iVs 3QrVsi 30r 即 弓Zk PmebiV/b pmebnb kw/ 其中，peh内燃机的标定功率，kWpmeh在标定工况下的平均有效压力，MPa 4值越大，则内燃机强化程度越高，输出一定有效功率的内燃机气缸尺寸越小 （4）有效热效率亿内燃机实际循环发出的有效功叱与所消耗的燃料热量0的比值 或 亿土普X103 /7 w （5）有效燃料消耗率々单位有效功的耗油量，即be103xB/Pe[g/（kwm）] 々与亿成反比，々值越小，内燃机的经济型越好 （6）排放性能包括有害气体（C。、HC、NOX ）和微粒PM （粒径大于0.002//m） （7）噪声轿车车外加速噪声不得大于82 dB 机械损失的测定方法（1）倒拖法（2）示功图法（3）灭缸法（4）油耗线法 影响机械效率的因素 （1）转速n转速n提高，机械损失功率4增加，机械效率〃，“下降。在转速相同的情况 下，柴油机的摩擦损失大于汽油机。 （2）负荷转速一定，负荷减少时，平均指示压力下降,机械效率下降（ 〃,,,1-％ ） （3）机油品质和冷却水温度当内燃机强化程度高，轴承负荷大时，应选用黏度较大的机 油；当转速高，配合间隙小时，需要机油的流动性好，宜选用黏度较小的机油；提高水温, 对性能有益，受水的沸点影响，水温多在85 0 95C 提高内燃机动力性和经济性的途径 （1）提高平均指示压力「海（采用增压技术、提高循环指示效率〃,、改善换气过程、提高 空气利用率）；（2）提高内燃机的转速；（3）提高机械效率；（4）采用二行程来提高升功率 燃料在气缸中燃烧发出的热量主要有三部分组成 转化为指示功的热量、排气带走的热量、冷却损失的热量 第二章内燃机换气过程与增压技术 内燃机的换气过程从排气门开启到进气门关闭的过程，其基本任务是将本循环的燃烧产物 排出气缸并为气缸充入下一循环的新鲜充量。 四行程内燃机换气过程的四个阶段 （1）自由排气阶段排气门一般在下止点前的点b处提前开启，利用缸内和排气管内的压 差排气。转速越高的内燃机，排气门就越应提前打开。 （2）强制排气阶段排气门一般在上止点后的点r关闭，依靠活塞强制推挤将燃气排出缸 内。 （3）进气阶段进气门一般在上止点前某一角度的点r提前开启，在下止点后的点g关闭, 活塞下行，将充量吸入气缸。 （4）气门重叠和燃烧室扫气阶段活塞在上止点附近时，进、排气门同时