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第一章发动机讲解

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发动机的工作原理和总体构造

发动机的工作原理和总体构造

第一章发动机的工作原理和总体构造§1.1发动机的分类§1.2四冲程发动机工作原理§1.2.1四冲程汽油机工作原理一、现代汽车发动机的构造现代汽车发动机的构造如图1-1,气缸内装有活塞,活塞通过活塞销、连杆与曲轴相连接。

活塞在气缸内做往复运动,通过连杆推动曲轴转动。

为了吸人新鲜气体和排除废气,设有进、排气系统等。

二、基本术语1、工作循环2、上、下止点3、活塞行程4、气缸工作容积5、内燃机排量6、燃烧室容积7、气缸总容积8、压缩比9、工况10、负荷率三、四冲程汽油发动机的工作循环图1-2 为发动机示意图。

四冲程发动机的工作循环包括四个活塞行程,即进气行程、压缩行程、膨胀行程（作功行程和排气行程。

通常利用发动机循环的示功图来分析工作循环中气体压力p 和相应于活塞不同位置的气缸容积V 之间的变化关系, 示功图表示了活塞在不同位置时气缸内压力的变化情况。

其中,曲线所围成的面积表示发动机整个工作循环中气体在单个气缸内所作的功。

四冲程汽油机的示功图如图1-3 所示。

（1 进气行程（图1-3a化油器式汽油机将空气与燃料先在气缸外部的化油器中进行混合,形成可燃混合气后吸人气缸。

进气过程中,进气门开启,排气门关闭。

随着活塞从上止点向下止点移动,活塞上方的气缸容积增大,从而气缸内的压力降低到大气压以下,即在气缸内造成真空吸力。

这样,可燃混合气使经进气管道和进气门被吸人气缸。

（2 压缩行程（图1-3b为使吸人气缸的可燃混合气能迅速燃烧,以产生较大的压力,从而使发动机发出较大功率,必须在燃烧前将可燃混合气压缩,使其容积缩小、密度加大、温度升高,故需要有压缩过程。

在这个过程中,进、排气门全部关闭,曲轴推动活塞由下止点向上止点移动一个行程，称为压缩行程。

在示功图上，压缩行程用曲线a c表示。

（3 作功行程（图1-3c在这个行程中,进、排气门仍旧关闭。

当活塞接近上止点时,装在气缸盖上的火花塞即发出电火花,点燃被压缩的可燃混合气。

发动机概论

发动机概论

气缸工作容积
活塞行程
燃烧室容积
气缸总容积
发动机排量
压缩比
定义：压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积 之比称为压缩比。用ε表示。
现代化油器式发动机压缩 比一般为6～9(轿车有的达9～ 11)。上海桑塔纳轿车汽油机 压缩比为8.2。
压缩比
定义：压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积 之比称为压缩比。用ε表示。
3.发动机运转的第一个循环，必须有外力使 曲轴旋转完成进气、压缩行程，着火后，完成作 功行程，依靠曲轴和飞轮贮存的能量便可自行完 成以后的行程，以后的工作循环发动机无需外力 就可自行完成。
思考
四冲程汽油机和柴油 机的工作循环有什么 不同呢？
不同点
汽油机
柴油机
汽油与空气缸外混合，进 入可燃混合气
进入气缸的是纯空气
(如排气门头，火
表面点火
花塞电极，积炭 处)点燃混合气产
生的另一种不正
常燃烧。
火焰以极高的速 率向外传播，形 成压力波，以声 速向前推进。当 压力波撞击燃烧 室壁时就发出尖 锐的敲缸声。
伴有强烈的较沉 闷敲击声。
后果
还会引起发动机过热， 功率下降，燃油消耗量 增加等一系列不良后果。 严重爆燃时甚至造成气 门烧毁、轴瓦破裂，火 花塞绝缘体击穿等。
柴油机与汽油机比较，柴油机的压缩比高，热效率 高，燃油消耗率低，同时柴油价格较低，因此，柴 油机的燃料经济性能好，而且柴油机的排气污染少， 排放性能较好。但它的主要缺点是转速低，质量大，
噪声大，振动大，制造和维修费用高。
2、按照行程分类 ：
内燃机按照完成一个工作循环所需的行程数可分为四行程内燃机和二行 程内燃机(图1-2 )。把曲轴转两圈(720°)，活塞在气缸内上下往复运动 四个行程，完成一个工作循环的内燃机称为四行程内燃机；而把曲轴转 一圈(360°)，活塞在气缸内上下往复运动两个行程，完成一个工作循环 的内燃机称为二行程内燃机。汽车发动机广泛使用四行程内燃机。

发动机原理与汽车理论发动机原理基础知识

发动机原理与汽车理论发动机原理基础知识

10
燃烧过程
11
结论：膨胀
发动机的实际膨胀过程与压缩过程很相似，也是一 个复杂的热力过程（吸热量大于放热量、吸热量等于 放热量、吸热量小于放热量）。总体来说，缸内气体 的吸热量大于放热量。 膨胀过程不仅有散热损失和漏气损失，还有补燃损 失。 膨胀过程终了b点的压力和温度越低，说明气体膨胀 和热量利用越充分。
发动机原理与汽车理论 发动机原理基础知识
2
课程内容概述
第一章 发动机原理基础知识 第二章 发动机的换气过程 第三章 汽油机的燃料与燃烧 第四章 柴油机的燃料与燃烧 第五章 燃气发动机的燃料与燃烧 第六章 发动机的特性 第七章 汽车的动力性 第八章 汽车的制动性 第九章 汽车的使用经济性 第十章 汽车的操纵稳定性 第十一章 汽车的舒适性 第十二章 汽车的通过性 第十三章 汽车性能的合理使用
原子数，单：k=1.67，双：cvk=1.4，三：k=1.3。
根据热力学公式和循环平均压力可求出混合加热循环的平均 压力为：
pt
k 1
p1
k 1
1
k
1t
影响因素
定容加热循环。
由4个热力过程组成:（ρ=1）
循环净功为W 。
将ρ=1代入混合加热循环计算式中。
定容加热循环的热效率为：
t
1
1
k 1
定容加热循环的平均压力为： pt
k p1
1 k 1
1t
影响因素
18
4.理想循环的影响因素
（1）压缩比ε。ε提高,循环热效率ηt和平均压力pt提高。因 为ε提高，可以提高压缩终了的温度和压力，在定容加热量一定 时，缸内最高压力提高，使膨胀功增加。
(2）压力升高比λ和预胀比ρ。在定容加热循环中，压力升高比 λ增加，循放加热量增加(在ε一定时)，使循环净功W0和循环放 热量Q2均相应增加, 所以循环热效率不变，但循环平均压力提高； 在混合加热循环中(在ε和总加热量一定时) ，λ提高，预胀比 ρ减小，循环热效率和平均压力提高。

第1章 发动机基本知识

第1章 发动机基本知识

作旋转运动（产生能量）。
湖南工程学院— 汽车构造
2014年11月29日星期六
四行程发动机的工作原理
四冲程汽油机的工作原理
湖南工程学院— 汽车构造
2014年11月29日星期六
四行程发动机的工作原理
四冲程汽油机的工作特点

一个工作循环，曲轴旋转两周(720º )，活塞上下往复运动 四个单程，依次完成进气、压缩、作功、排气四个行程， 进气门、排气门各定时开、闭一次。 在四个冲程中只有作功冲程是有效行程，其他三个冲程都 是辅助行程，靠消耗飞轮储备的能量完成 。 可燃混合气在缸外形成,靠电火花强制点火燃烧。(直接喷 射式发动机：缸外、缸内)
下列四部分内容组成。
湖南工程学院— 汽车构造
2014年11月29日星期六
第3节 发动机产品名称和型号编制规则
①首部:为产品系列符号或换代标志符号，由制造厂根据需 要自选相应字母表示，但需主管部或由主管部标准化机构核 准。
②中部:由缸数符号、行程符号、气缸排列形式符号和缸径
符号组成
湖南工程学院— 汽车构造
湖南工程学院— 汽车构造
2014年11月29日星期六
发动机结构基本术语
(7)气缸总容积(Va):活塞在下止点时，活塞顶上面整个空间 的容积(单位为L。它等于气缸工作容积与燃烧室容积之和， 即:
Va = Vh + Vc
湖南工程学院— 汽车构造
2014年11月29日星期六
发动机结构基本术语
(8)压缩比(ε ):气缸总容积与燃烧室容积的比值，即
2014年11月29日星期六
第3节 发动机产品名称和型号编制规则
③后部:结构特征和用途特征符号，以字母表示。
④尾部:区分符号，当同一系列产品因改进等原因需要区 分时，由制造厂选用适当符号表示。

第一章 发动机基本知识

第一章 发动机基本知识

第一章发动机基本知识1.1 汽车发动机的分类 (2)1.2 汽车发动机的基本术语 (6)1.3 发动机的基本工作原理 (9)1.4 发动机的总体构造 (13)1.5 发动机产品名称和型号编制规则 (15)学习目标：通过本次课的讲述，使学生对发动机有一个直观的了解和认识1.了解发动机的分类方法；2.掌握有关发动机的基本术语；3.掌握发动机的工作原理；4.了解发动机的总体构造。

学习方法：介绍发动机的基本术语，通过多媒体课件动态演示发动机的工作原理，并分析典型车型发动机的总体构造，这是今后学习发动机构造的基础。

学习内容：§ 1.1 概述§ 1.2 发动机的工作原理§ 1.3 发动机总体构造学习重点：1.发动机的排量以及压缩比的概念；2.四冲程汽油机的工作原理；3.发动机的总体构造。

作业习题：1.发动机由哪些机构系统组成 ? 各部分功用是什么 ?2.柴油机与汽油机在总体构造上有何异同 ? 它们之间的主要区别是什么 ?3.二冲程与四冲程发动机比较有何优缺点 ?4.举例说明国产发动机的型号编制规则。

1.1 汽车发动机的分类汽车发动机，这里专指汽车用往复活塞式内燃机，其分类方法很多，按照不同的分类方法可以把发动机分成不同的类型。

1.1.1 按着火方式分类发动机根据所使用的燃料的不同，着火方式也不相同，具体可分为点燃式发动机（汽油机属于此类）和压燃式发动机（柴油机属于此类）。

（如图1-1-1）1.1.2 按使用燃料分类发动机按照所使用的燃料的不同可分为汽油机、柴油机、煤气机、气体燃料发动机、多种燃料发动机等。

（如图1-1-2）1.1.3 按冷却方式分类发动机按照冷却方式的不同可分为水冷发动机、风冷发动机、油冷发动机。

水冷发动机利用在气缸体和气缸盖冷却水套中进行循环的冷却液作为冷却介质进行冷却；风冷发动机利用流动于气缸体和气缸盖外表面散热片之间的空气作为冷却介质进行冷却；油冷发动机利用油冷却气缸和气缸盖等零件。

发动机工作原理和总体构造

发动机工作原理和总体构造
柴油机燃油消耗率较汽油机低30%左右，且柴油价格低，所以燃油经济性好，而且输出扭矩较大，但冷起 动困难、工作粗暴、工作转速较低（一般4000r/min以下）、制造成本高、维修困难，适用于运输型汽车。
（四）飞轮的作用： 四冲程发动机工作循环的四个活塞行程中，只有一个行程是作功的，其余三个行程是依靠飞轮的惯性
（b）表面点火： 在火花塞点火之前，由于燃烧室内灼热表面（如排气门头部、火花塞电极处、积碳处）点燃可燃混合气
而产生的另一种不正常燃烧现象，称为表面点火。 表面点火现象：
表面点火发生时，也伴有强烈的敲缸声（较沉闷），产生的高压会使发动机机件机械负荷增加，寿命降 低。
（c）汽油机压缩比的选择： 应在避免引起爆燃和表面点火的前提下尽可能提高压缩比，以提高发动机功率，改善燃油经济性。
冷却系—水泵9由曲轴14上的皮带轮带动，将来自散 热器冷却后的冷却水泵入气缸7燃烧室周围的冷却水 套，经过气缸盖6中的冷却水套，热水由气缸盖上部 的出水口流往散热器。
（三）发动机基本术语
上止点（T.D.C.）：
活塞顶离曲轴中心最远处。
下止点（B.D.C.）： 活塞行程 S ：
活塞顶离曲轴中心最近处。
（b）压缩行程
（a）爆燃： 由于压缩比过高导致压缩终了时气体压力和温度过高，在火花塞点火之后燃烧室内离点燃中心较远处的
末端可燃混合气自燃而造成的一种不正常燃烧现象，称为爆燃。 爆燃现象：
爆燃时，火焰以极高的速率传播，温度和压力急剧升高，形成压力波，以声速推进，当这种压力波撞击 燃烧室壁时就发出尖锐的敲缸声。同时还会引起发动机过热、功率下降、燃油消耗率增加等一系列不良后果， 严重爆燃时甚至造成排气门烧废、轴瓦破裂、活塞顶熔穿、火花塞绝缘体被击穿等机件损坏现象。

发动机原理完整版：第一章2、3、4、5节


发动机推力大小仅仅反映飞机的推力需求， 不能反映不同推力级发动机之间的性能优 劣
例如:
GE90(BY777) F=392000N, qma=1420kg/s
D=3.524m
wp-11(无人机) F=8500N, qma=13kg/s
2021/7/13
整理课件
D=0.3m
21
一、性能指标
2、单位推力 单位：N ·s/kg
• V9 V0 0 p 1 （0.5~0.75）
• 有效功 推进功的转换必有“损失”
2021/7/13
整理课件
38
三、推进效率
• 损失 = 有效功推进功 = 1 (V V )2
29 0
• 绝对坐标系中气流以绝对速度(V9 V0)排出 发动机所带走的能量，称为“余速损失”
•
若V0 =0，则全部可用能以动能 损失在空间，不产生推进功。
飞行速度变化时，只能用总效率表示经济性
飞行速度为零时，只能用耗油率表示经济性
2021/7/13
整理课件
42
四、总效率
• 对于涡喷发动机存在矛盾 0 t h p
– 涡喷发动机将热力循环获得的 机械能全部转换为气体的动能 增量，进、排气速度差大，可 提高热效率和增加推力
– 但排气速度差大，推进效率低 ，总效率低经济性差，耗油率
整理课件
23
一、性能指标
3、推重比 FW = F / W
• 无量纲量 • 综合性指标： 反映气动热力循环的设计水平（如高单位推
力），反映结构设计水平。 • 统计：W增加1kg导致飞机重量增加2.5kg。
2021/7/13
整理课件
24
一、性能指标
3、推重比

发动机构造及工作原理

2．曲柄连杆机构
·组成：活塞、连杆、曲 轴三部分
·作用：将活塞的往复直线 运动—曲轴的旋转运动 对外输出动力
3．供给系统
·组成：燃油供给系统和进、排气系统组成 ·作用：将燃油系统和空气及时地供给气缸， 并将燃烧后的废气及时排除 ·主要部件：化油器（汽）、喷油泵和喷油
器 （柴）、空气滤清器、进气管、排气管、声
be=(B/Pe)×10-3 (g/(KWh)) •B—每小时的燃油消耗量，kg/h •Pe—有效功率，kW 显然燃油消耗率越低，燃油经济性越好
§1.5 发动机的性能指标
三、发动机的速度特性
指发动机的功率、转矩和燃 油消耗率三者随曲轴转速变化 的规律。
发动机外特性：
当节气门开度达到最 大时，所得到的速度 特性称为发动机外特 性
状态 行程
进气行程
压缩行程
作功行程
排气行程
温度(K)
压力
370~440
75~90 kPa
600~800
600~1500 kPa
2200~2800(瞬时最高) 1500~1700(作功终了)
3~5MPa (瞬时最高) 300~500 kPa (作功终了)
900~1200
105~125 kPa
§1.3.2 四冲程柴油机的工作原理
活塞行程(S)
曲柄半径(R)
气缸工作容积(V s )
发动机排量(VL)
燃烧室容积(Vc ) 气缸总容积(Va ) 压缩比ε
Vs= πD2·S ×10-6/4 （L）
D——气缸直径mm S——活塞行程mm
VL= Vs × I
工工况作（循P环、n） 负荷率（％）
ε= Va / Vc
压缩比
定义：压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积 之比称为压缩比。用ε表示。

汽车发动机构造及维修第一章发动机基础知识


第一章 发动机维修基础
§1-4 发动机维修基础知识 二、汽车修理基础知识
• 2．汽车零件的修复方法 • （1）机械加工修复法。通过机加工使零件恢复尺寸和
配合特性，包括分级修理和镶套修理。 • （2）压力加工修复法。通过对零件施加外力，恢复零
件损伤部位的尺寸和形状， • （3）焊接修复法。利用热量将零件基体金属和料金属
• 1．固定工位作业形式 – 在一个固定工位上进行全部维修工作。 – 由一组维修人员在规定时间内完成。 – 作业组由全能工人或专业工人组成。 – 难以使用专业设备，工作效率低。 – 适用于车型复杂、规模比较小的维修企业。
• 2．流水作业形式 – 按工艺特点在几个连续的工位完成全部维修工作。 – 各工位按一定顺序排列，组成作业流水线。 – 各工位只需配备专业工人。 – 可在各工位上配备专业设备，工作效率高。 – 适用于车型比较固定、规模比较大的维修企业。
曲轴飞轮组。
曲柄连杆 机构组成
第一章 发动机维修基础
§1-1 发动机的分类与基本构造 二、发动机的基本构造
缸盖与缸体之间的气缸垫
装在曲轴后端的飞轮
第一章 发动机维修基础
§1-1 发动机的分类与基本构造 二、发动机的基本构造
• 2．配气机构 • 功用：使新鲜气体进入气缸，使气缸内废气排出。 • 基本组成：气门和气门驱动装置。
第一章 发动机维修基础
§1-3 国产发动机型号编制规则
• 1982年我国对内燃机名称和型号编制方法重新审定 颁布了国家标准GB725—82，该标准规定：
• （1）内燃机产品均按其所用燃料命名 • （2）内燃机型号由首部、中部、后部和尾部组成。
• 具体内容自学。
第一章 发动机维修基础
§1-4 发动机维修基础知识

《汽车发动机》第一章发动机基本知识


本田发动机
奔驰汽车公司的发动机以高性能、 低排放、平稳运行著称，是奔驰、 迈巴赫等品牌车型的核心动力。
奔驰发动机
宝马汽车公司的发动机以动力性强、 响应迅速、燃油经济性好著称，广 泛应用于宝马、MINI等品牌车型。
02 发动机结构与原理
总体结构组成
汽缸体
发动机的骨架，支撑和安装其他部件。
汽缸盖
曲轴箱
结合汽油发动机和电动机， 具有节能环保、动力性强 等特点，是未来汽车发展 的重要方向。
常见汽车发动机品牌及介绍
丰田发动机
丰田汽车公司的发动机以高效、 可靠、耐用著称，广泛应用于丰
田、雷克萨斯等品牌车型。
宝马发动机
本田汽车公司的发动机以技术先进 、动力强劲、燃油经济性好著称，
适用于本田、讴歌等品牌车型。
04 冷却系统与润滑系统
冷却系统组成及工作原理
组成
冷却系统主要由散热器、水泵、节温 器、风扇、冷却液等组成。
工作原理
冷却系统通过循环流动的冷却液将发 动机产生的热量带走，并通过散热器 将热量散发到空气中，以保证发动机 在适宜的温度下工作。
润滑系统组成及工作原理
组成
润滑系统主要由机油泵、机油滤清器、机油散热器、机油压力调节阀等组成。
工作原理
润滑系统通过机油泵将润滑油（机油）输送到发动机的各个摩擦表面，形成油膜，减少摩擦和磨损，同时带走部 分热量，起到冷却作用。
冷却液和润滑油选用建议
冷却液选用
应选择具有优良防腐、防锈、防垢和冷却性能的冷却液，同时要注意冷却液的使用周期和更换周期， 避免使用过期或劣质的冷却液。
润滑油选用
应根据发动机的要求选择合适的润滑油，注意润滑油的粘度、抗氧化性、清洁分散性等性能指标，同 时要遵循“五定”原则，即定质、定量、定时、定点、定人进行润滑油的更换和加注。
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燃烧涡流损失。
第二节 四冲程发动机实际循环
3、 换气损失 理论上: 忽略进、排气过程。 实际上: 进、排气门提前开启，迟后关闭。而且有
流动阻力。
4、 燃烧不完全损失 t 理论上: 定容加热瞬间完成，定压加热速度与活塞
运行速度密切配合。 实际上: 燃烧需要时间,燃烧也不可能完全。
第二节 四冲程发动机实际循环
实验测定n1的大致范围为：
汽油机 高速柴油机 增压柴油机
1.36～1.38 1.38～1.40 1.35～1.37
第二节 四冲程发动机实际循环
压缩终点的压力和温度可用下式计算；
pc pa n1
Tc Ta n11
一般的范围为： Pc（MPa）
汽油机
0.8～2.0
柴油机
3.0～5.0
增压柴油机
第二节 四冲程发动机实际循环
在膨胀过程的简化计算中，与压缩过程一样，用一不变
的n2来代替变化的n2 ，并用不变的n2计算膨胀终点pb和Tb ，
使之与实际相符。
膨胀过程可用多变方程表示：
pb pmax(VVZb )n2 Tb Tmax(VVbz )n2 1
n2的值一般如下：
柴油机
n2 =1.15～1.28
第一章 发动机的性能
内容：1.理论循环；2.实际循环；3.示功图与指示性指标；4. 发动机有效性能指标；5.机械损失与机械效率；6.提高汽车发动 机动力性能与经济性能的途径。
知识点：内燃机的理论循环、实际循环及其差别，各种循环 热效率分析，循环参数对发动机性能的影响分析，实际循环的各 种损失分析，示功图表示方法与制取，指示指标和有效指标及机 械损失概念及各指标的计算方法.
增压柴油机 12～17
第二节 四冲程发动机实际循环
（3）多变压缩指数n1 pc pa n1
实际循环中，压缩过程是一个多变过程，其压缩多变 指数在整个压缩过程中是变化的。在压缩初期，工质的温 度低于周围表面的温度，工质从这些表面吸热，此时dQ＞0，
n1按大于绝热指数k1变化。
当继续压缩，工质温度与周壁 温度相等，这时无换热， dQ=0 ,
第三节 发动机的指示性能指标
第三节 发动机的指示性能指标
发动机性能指标: 指示指标，有效指标
指示指标: 以工质在气缸内对活塞做功为基础，评 价工作循环的质量。用平均指示压力和平均指示功率评 定循环的动力性----即做功能力,用循环热效率及燃油 消耗率评定循环的经济性。
3).膨胀多变指数 n2 膨胀过程不是绝热过程，多变指数n2是变值。 在膨胀过程中，工质受热 dQ>0 ， n2 < k2 工质放热 dQ<0 ， n2 > k2
第二节 四冲程发动机实际循环
柴油机膨胀过程曲线示意图
z z1 :膨胀初期，后燃较多,过 程接近等温过程，n2 ≈1。
z1 z2 ：后燃及分解产物重新化
5.0～8.0
Tc（K） 600～750 750～1000 800～1100
第二节 四冲程发动机实际循环
2、燃烧过程
在理想循环中，燃烧是在等容与等压下进行
的，不存在损失。
在实际循环中，由于燃烧需要进行一定的时
间，需提前供油，燃烧速度也不均匀（有急燃、
缓燃），且与活塞运动不同步。
另外，存在缺氧和高温分解，造成燃烧滞后
程。 内燃机实际循环必须排除上一循环的废气，进入新鲜空
气，才能使燃料混合燃烧，使循环得以进行下去。 进气时经过进气管和进气道有阻力，非增压机进入气缸
的空气压力低于大气压，为使排气克服排气道、排气管阻力， 排气压力必须大于大气压力才能排出，因此，排气过程的压 力大于大气压力。
进、排气过程的曲线包容的封闭曲线表示作用于活塞上 的负功，人们称之为泵气功。所以换气过程有功的损失。
第一节 发动机理想循环
第一节 发动机理想循环
一、三种基本循环
将发动机的实际循环进行若干简化，提出一种假想循 环，这种假想循环就称为“理想循环”。
理论循环的简化假定： ① 假定工质物理和化学性能不变、比热容为常数的
理想气体。 ② 忽略进、排气过程 (作封闭循环)。 ③ 压缩、膨胀过程（复杂的多变过程）简化为绝热
2 分析 t ；当 =
10 达到左右时，再增加，对 t的增加影响不大,且汽油机 容易爆燃，因此，汽油机 = 6～10。
第一节 发动机理想循环
（三） 定压加热循环 （狄赛尔DIESEL循环） －船舶用大型 低速柴油机的理想循环
1,热效率
t
1
1 k 1
k

k(
Vc
理论上ε↑→ηt ↑，希望ε越大越好。实际上对ε 有 一定的限制。
第二节 四冲程发动机实际循环
原因如下： ① ε的上限 a. 对点燃式内燃机（如汽油机，煤气机），在缸内
被压缩的是空气与燃料的混合物，上限受到可燃混合气早 燃或爆燃的限制。因此，上限取值应考虑到燃料的性质， 传热条件及燃烧室结构等因素。
交换。
（1） 压缩过程的作用：
t
① 增大了工作循环的温度范围，使
② 使循环的工质得到更大的膨胀比，可对活塞多作功。
③ 提高了工质的温度、压力，为冷起动及着火创造了
条件。
第二节 四冲程发动机实际循环
（2）压缩比 压缩比是一个描述工质容积变化和压缩程度的参
数，定义为压缩始点容积与压缩终点容积的比。 即 Va ，对不同类型的发动机有不同的要求。
5、 后燃损失 t
理论上: 加热瞬间停止，膨胀过程无加热。 实际上: 虽然大部分（80%以上）燃料在燃烧过 程中燃烧掉，但仍有小部分燃料会拖到膨胀线上才 燃烧，做功效果变差，热效率下降。
6、 漏气损失 t 理论上: 闭口系统，无泄漏。 实际上: 活塞、活塞环与气缸不会100%密封，
b.对压燃式发动机（如柴油机）,上限受到机械负荷
Pz，噪声、排放（温度高,NOX上升)；高温下CO2 分解形 成CO 的限制。当ε上升到一定程度时，ηt 上升的程度 明显减少,ε太高反而得不偿失。
第二节 四冲程发动机实际循环
② ε的下限
a. 对点燃 式 内燃机 ,在 满足上 限 的限制 下 , 尽量使ε
难点：循环热效率分析，循环参数对发动机性能的影响分析。 各性能指标的影响因素分析。
第一节 发动机理想循环
第一节 发动机理想循环
在发动机中，确定工质所经历的过程称为循环。发 动机的实际热力循环是由进气、压缩、燃烧、膨胀和排 气等多个过程所组成的.
实际循环向理想循环的简化 实际循环 （以车用柴油机为例） 1, 进气过程: 0～1 2, 压缩过程: 1～2 初期: 工质吸热；后期: 工质放热。 3, 燃烧过程: 2～3～4 4, 膨胀过程: 4～5 初期: 工质放热；后期: 工质吸热。 5, 排气过程: 5～0
总会有些气体窜到曲轴箱中，造成损失。
第二节 四冲程发动机实际循环
第二节 四冲程发动机实际循环
二、发动机的实际循环
1、压缩过程
实际循环中，压缩过程始于下止点后一定角度（进气
门延迟关闭，为使多进气），结束于上止点前燃油着火时
止（提前喷油，因为燃烧有一定滞后），存在失效行程，
它是一个多变过程，有泄漏，比热有变化，与气缸壁有热
过程。 ④ 燃烧过程简化为定容加热过程或定压加热过程 ,
排气放热简化为定容放热过程。 ⑤ 循环过程为可逆过程。
第一节 发动机理想循环
二、三种理想循环的分析:
（一） 混合加热循环－车用柴油机的理想循环
1,循环特征参数
（1） 压缩比
v1
v2
Q1 Q1
（2） 压力升高比 p3
p2
Q2
（3） 预胀比 v4
第一节 发动机理想循环
2， 初态1相同，最高压力pmax，最高温度Tmax相同 ，放热 量Q2相同。
Q2
定容加热t,v 混合加热t,m 定压加热t, p
第二节 四冲程发动机实际循环
第二节 四冲程发动机实际循环
一、发动机实际循环的损失
汽油机
柴油机
四冲程发动机实际循环的p-V示功图
第二节 四冲程发动机实际循环
（不及时），后燃，不完全燃烧。在图上反映是
圆弧线。
燃烧的最高爆发压力及最高温度的大致范围为：
Pz（MPa）
Tz（K）
汽油机
3.0～8.0
2200～2800
柴油机
4.5～9.0
1800～2200
增压柴油机
9.0～14.0
第二节 四冲程发动机实际循环
3、膨胀过程
1)作用：膨胀过程是内燃机的作功过程。一部分热能转变为机械能。 2)差异：在理想循环中，膨胀过程为绝热等熵过程。 在实际过程中是一个多变过程： ① 膨胀过程的前阶段是以燃烧,缓燃和后燃为主的过程，后一阶段才是 以工质膨胀为主的热力过程。 ② 膨胀过程中不仅放出热量，也改变了工质的成分和数量；还发生高 温分解产物的重新化合；工质向周壁有传热，传热强度不断变化；存在漏 气；比热变化。
1 1)
2,分析 （1） 为定值 t （2） 为定值 ，k t
第一节 发动机理想循环
三、 三种理想循环热效率的比较
• 1, 初态1相同，压缩比相同，加热量q1相同
定容加热
混合加热
定压加热 放热量Q2
定容加热t,v 混合加热t,m 定压加热t, p
（汽油机，定容加热循环）
（2） t ；当 = 20 左右时， t 不大
柴油机 = 12～22
第一节 发动机理想循环
（二） 定容加热循环 （奥托OTTO循环）－汽油机的理想循环
1 热效率
Q1`
因为:
预胀比
v3
v2
1
Q2