第二章 内燃机的性能指标

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—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熵过程，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t η：工质所做循环功W 与循环加热量1Q 之比，用来评价循环的经济性，即 12t 11Q Q W Q Q η-== 影响t η的因素有：①压缩比ε（随着ε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，t η将提 高）；③压力升高比λ（定压加热循环与定容循环的t η均与λ无关，对于混合加热循环，当1Q 与ε不变时，λ增大则ρ减小，膨胀过程增加，2Q 减少，t η提高）；④预胀比ρ（ρ值 增加，t η下降）（2）循环平均压力t p ：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，即 t ()SW p kPa V = 对于定压和定容加热循环，循环平均压力t p 随压缩起点压力a p 、压缩比ε、压力升高比λ 预胀比ρ、绝热指数K 和热效率t η的增加而增加；对于混合加热循环，若1Q 不变，增加ρ 就是减少λ，t η下降，t p 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a p 一般小于环境大气压力0p ，压力差用于克服进气阻力，进气终点的温度a T 高于环境大气温度0T（2）压缩过程：复杂多变过程，压缩终了的压力1n c a p p ε=，温度11n c a T T ε-=，其中，多 变指数1n 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，1n 会增大，当负荷增加时，气缸壁温度升高，传 热量减少，1n 增大，而当漏气量增加或缸壁温度降低时，1n 减小。

内燃机性能的分析与改进第一章引言内燃机是一种重要的动力机械，广泛应用于航空、航海、机动车辆等领域。

然而，内燃机的性能直接关系到机械的使用寿命、燃料的消耗和废气排放等问题。

因此，对内燃机的性能进行分析和改进具有重要的实际意义。

本文将从内燃机的工作原理、性能指标、影响因素等方面展开讨论，并提出改进内燃机性能的方法和途径，以期为相关领域的研究和实践提供一定的参考价值。

第二章内燃机的工作原理内燃机是一种在内部燃烧燃料并将产生的热能转化成机械能的机械。

其工作原理可以简单概括为：空气经过进气道进入燃烧室与燃料混合并燃烧，燃烧产生的高温高压气体推动活塞运动，活塞运动带动连杆、曲轴等部件旋转，最终输出机械功。

内燃机按照燃料种类不同可以分为汽油机和柴油机。

汽油机使用汽油为燃料，空燃比一般控制在14.7:1左右；柴油机使用柴油为燃料，空气完全压缩后再喷入燃料点火，压缩比一般在15:1以上。

两种内燃机的工作原理略有不同，但其基本原理是相同的。

第三章内燃机性能指标内燃机的性能指标有很多，以下是其中常用的几个指标：1.功率：内燃机输出的机械功率。

其单位是千瓦（kW）或马力（hp）。

2.扭矩：内燃机输出的扭矩大小。

其单位是牛/米（N·m）。

3.热效率：内燃机的燃料利用率，即输入的热能和输出的机械功率之比。

4.机械效率：内燃机输出的机械功率和输入的热能之比。

5.排放：内燃机排放的废气成分和数量，包括一氧化碳、氮氧化物、颗粒物等。

以上指标都是评估内燃机性能的重要参考数据，不同的应用场景和需求对这些指标的要求也不尽相同。

第四章影响内燃机性能的因素内燃机的性能受到很多因素的影响，以下是其中几个重要的因素：1.空燃比：空燃比是指进入燃烧室的空气与燃料的比值。

不同的发动机和应用场景对空燃比的要求也不相同。

2.点火时间：点火时间是指点火器将火花传递到燃烧室内点燃混合气的时间。

点火时间对于燃烧的充分性和效率有重要的影响。

3.曲轴转速：曲轴转速是指活塞和曲轴的旋转速度，对于输出功率和扭矩都有重要的影响。

内燃机学周龙保(第三版)期末考试知识点整理教学文案内燃机学周龙保(第三版)期末考试知识点整理《内燃机学》第二章《内燃机的工作指标》名词解释：1.示功图：指发动机气缸内工质压力P随气缸容积V（或曲轴转角φ）而变化的曲线。

2.指示性能指标：指工质对活塞做工为基础的指标。

1)动力性能指标：a)指示功Wi：指气缸内完成一具工作循环所得到的实用功（J）。

b)指示功率Pi：内燃机单位时刻内所做的指示功称为指示功率。

c)平均指示压力Pmi：单位气缸容积所做的指示功(Pa)。

2)经济性能指标：a)指示热效率：发动机实际循环指示功与所消耗的燃料热量的比值。

b)指示燃油消耗率bi：单位指示功的耗油量。

【g/(kW*h)】3.有效性能指标：指曲轴输出的相关指标。

1)动力性能指标：a)有效功率Pe:发动机轴上所净输出的功率。

b)平均有效压力Pme：单位气缸工作容积所做的有效功。

c)升功率Pl：在标定工况下，发动机每升气缸工作容积所发出的有效功率。

d)有效扭矩：曲轴的输出转矩。

2)经济性能指标：a)有效热效率：b)有效燃油消耗率：4.充量系数φc（容积效率）：每缸每循环吸入缸内的新奇空气量与按进气系统前状态计算而得的理论充气量之比。

(75%-90%)5.过量空气系数φa:燃烧单位质量燃料的实际空气量与理论空气量之比。

6.压缩比：气体容积与燃烧室容积之比。

7.燃油消耗率：发动机每输出1kW*h的有效功所消耗的燃油量。

8.平均机械损失压力Pmm：发动机单位气缸工作容积一具循环所损失的功。

9.机械效率:有效功率与指示功率之比。

简答题：1.啥是发动机的机械损失？它由哪些损失组成？答：发动机曲轴输出的功或功率小于其气缸内气体膨胀所做的功或功率，两者之差称为发动机的机械损失。

1)活塞与活塞环的摩擦损失。

2)轴承与气门机构的摩擦损失。

3)驱动附属机构的功率损失。

4)风阻损失。

5)驱动扫气泵及增压器的损失。

2.机械损失测定的四种办法？动图法、倒拖法、灭缸法、油耗线法。

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。

内燃机原理课后题内燃机学课后题第二章：内燃机的工作指标2-7内燃机的动力性能和经济性能指标为什么要分为指示指标和有效指标两大类？表示动力性能的指标有哪些？它们的物理意义是什么？它们之间的关系是什么？表示经济性能的指标有哪些？它们的物理意义是什么？它们之间的关系是什么？2-8怎样求取发动机的指示功率、有效功率、平均指示压力和平均有效压力？2-9机械效率的定义是什么？2-10平均有效压力和升功率在作为评定发动机的动力性能方面有何区别？2-11充量系数的定义是什么？的高低反映了发动机哪些方面性能的好坏？2-12试推导由吸入的空气量来计算平均有效压力的解析式及升功率的解析式，并分析提高发动机升功率的途径。

2-13影响be的因素有哪些？降低be的途径有哪些？2-14过量空气系数的定义是什么？在实际发动机上怎样求得？2-15内燃机的机械损失由哪些部分组成？详细分析内燃机机械损失的测定方法，其优、缺点及适用场合。

2-16要设计一台六缸四冲程高速柴油机，设平均指示压力，平均机械损失压力，希望在2000r/min时能发出的功率为73.5kW。

1）为将活塞平均速度控制在8m/，缸径行程比取多大合适？2）为使缸径行程比为1:1.2，缸径与行程取多大？1）求发动机的pme、Ttq和。

2）当时，试求、、和的值。

3）当、、均未变，由0.75提高到0.8，此时PL、Pe和be的值。

4）若通过提高使Pe提高到160kW，而、均未变化，则、、be值是多大？5）通过以上计算，你可以得出哪些结论？2-17试述机械损失的测定方法。

第三章：内燃机的工作循环3-1研究理论循环的目的是什么？柴油机的理论循规蹈矩环与实际循环有何区别？3-2试推导混合加热理论循环热效率的表达式。

3-3从理论循环中可以得到哪些结论？在指导实际工作时要受到哪些限制？3-4简述发动机实际循环向理想循环的简化条件。

3-5在初态相同、最高压力和温度相同、放热量相同的前提下，在发动机理想循环P-V图上比较混合、定容和定压加热循环的热效率。