内燃机原理复习重点(前四章)
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热工部分1、热机:将热能转换为机械能的机器统称为热力发电机,简称热机。
2、工质:热能和机械能之间的转换是通过媒介物质在热机中的一系列变化过程来实现,这种媒介物质称为工质。
3、系统:工程热力学通常选取一定的工质或空间作为研究对象,称之为热力系统,简称系统。
4、状态:工质在某一瞬间所呈现的宏观的物理状态称为工质的热力状态,简称状态。
5、状态参数:用于描述工质所处物理状态的宏观物理量称为状态参数。
状态参数具有点函数的性质。
状态参数的变化只取决于给定的初始与最终状态,而与变化过程中所经历的一切中间状态或路径无关。
6、平衡状态:在不受外界影响的条件下,工质的状态参数不随时间而变化的状态称为平衡状态。
7、非平衡状态:当系统内部各部分的温度或压力不一致时,各部分间将发生热量的传递或相对位移,其状态将随时间而变化,这种状态称为非平衡状态。
8、基本状态参数:在工程热力学中,常用的状态参数有压力、温度、比体积、热力学能、焓、熵等。
其中,压力、温度、比体积可以直接测量,称为基本状态参数。
9、热平衡状态:当两个温度不同的物质相互接触时,它们之间将发生热量传递。
如果不受其他影响,那么经过足够长的时间,两者将达到相同温度,即热平衡状态。
10、温标:温度的数值表示法称为温标。
11、比体积:单位质量的工质所占有的体积。
υ=V/m12、密度:单位体积工质的质量。
ρ=1/V13、状态公理:对于和外界只有热量和体积变化功的简单可压缩系统,只需两个独立的参数便可确定它的平衡状态。
14、过程:系统的一个状态到另一个状态的变化过程称为热力过程,简称过程。
15、准静态过程(准平衡过程):如果在热力过程中,系统所经历的每一个状态都无限地接近平衡状态,称为准静态过程。
16、驰豫时间:在没有外界作用下,一个系统从非平衡状态达到完全平衡态需要很长时间,但是从非平衡态趋近平衡态所需时间往往不长,这段时间叫做驰豫时间。
17、可逆过程:如果系统完成了某一过程之后,再沿着原路径逆行而回到原来状态,外界也随之回复到原来状态而不留下任何变化,则这一过程称为可逆过程。
《内燃机原理》各章提纲及重点内容第一章绪论1、内燃机发展。
前期:1673~1680年荷兰物理学家柯.惠更斯(Christian Huygens)首先提出了真空活塞式火药燃烧的高温燃气在气缸中冷却后形成真空而带动活塞作功,在人类历史上第一次把燃气与活塞联系起来,实现了“内燃”1690年法国医生德.巴本(Deni Papin),采用相当于真空原理用水蒸气作功质的活塞式发动机,成为近代蒸汽机的直接祖先。
1705~1711年英国人纽卡姆(New Comen)制成了矿井用直立气缸密封式活塞、缸|内水冷却的真空式蒸汽机,热效率不到1%。
| 1776年英国人瓦特(Watt) 改良了纽卡姆蒸汽机,发明了水汽分离冷凝器,大大完善了蒸汽机,热效率达3%,开始了蒸汽时代,掀起了第一次工业革命浪潮。
1794年英国人罗伯特.斯却里塔(RobertSteet)提出了燃用松节油或柏油的内燃机原理,首次提出燃料与空气混合的原理。
1799年法国化学家莱蓬(Lebon) 建议采用照明煤气作燃料并用电火花点火。
| 1820年英国人塞歇尔(W . Cecil) 用氢煤气作燃料,使内燃机以60+/ min转动起来。
1833年英国人莱特(WL. Weight)提出“爆发” 发动机,摆脱了真空发动机的影响,直接利用燃烧压力推动活塞作功。
1857年意大利恩.巴尔桑奇(Engenio Bersanti)和马特依西(Matteucci) 制成自由活塞发动机,第一次实现了爆发作功。
1860年法国人兰诺(Lenoir) 研制成功第一台实用的二冲程、无压缩、电火花点火的煤气机。
1862年法国工程师包.德.罗沙(Beau de Rochas)第一次提出了近代发动机等容燃烧的四冲程循环原理。
诞生:1876年Nikolaus August Otto发明了世界第一台四冲程煤气机。
1886年Benz和Daimlet按Otto的四冲程原理,造出第一台车用汽油机。
1886年Benz和Daimler将发明的汽油机用在车.上,发明了第一部汽车。
内燃机原理复习资料第二章、内燃机的工作循环一、“理想循环”假定?答:理想循环讨论中所采取的简化假定是:1.工质是一种理想的完全气体,在整个循环中保持物理及化学性质不变;2.不考虑实际存在的工质更换以及漏气损失,工质数量保持不变,循环是在定量工质下进行的;3.把汽缸内工质的压缩和膨胀看成是完全理想的绝热过程,工质与外界不进行热交换;4.用假想的定容放热和定容或定压加热来代替实际的换气和燃烧过程。
二、内燃机的实际循环与理论循环的区别答:1、工质不同;2、气体流动阻力;3、传热损失;4、燃烧不及时、后燃及不完全燃烧损失;5、漏气损失。
三、压缩过程的作用?1、压缩过程扩大了工作循环的温度范围;2、压缩过程使循环的工质得到更大的膨胀比,对活塞做更多的功;3、压缩过程提高的工质的温度和压力,为冷机启动及着火燃烧创造了条件。
四、四冲程工作原理1、进气行程:排气门关闭,随着活塞下行汽缸内产生低压,重进气门吸入空气和汽油的混合气,柴油机中吸入的是新鲜空气。
2、压缩行程:进、排气门关闭,活塞上行压缩汽缸内的气体,在柴油机中,把空气压缩到燃料自然温度以上。
3、做功行程:当活塞快到上止点时,用火花塞点燃混合气使之燃烧,在柴油机中,此时燃料以雾化状态喷射到汽缸内,和高温空气接触而自行着火燃烧,燃烧所产生的高压气体,把活塞往下推而做功。
4、排气行程:当活塞到下止点稍前一些时,排气门开启,排气溢出,汽缸内压力下降,活塞上行把膨胀完了的燃气排除汽缸外。
五、示功图:把内燃机在1个工作循环中气缸内工质状态的变化,表示为压力与容积的关系,即压力与活塞行程的关系的图形。
六、标定转速:指在标定工况下,发出标定功率时内燃机相应的曲轴转速。
七、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。
八、升功率N :单位气缸工作容积内燃机所具有的标定功率。
九、活塞功率N :单位活塞总面积上内燃机所具有的标定功率。
十、指示效率:是评价内燃机工作循环的一个经济性参数,也是衡量气缸内燃料燃烧所应释放出的热能有效转换成指示功的程度的一个尺度。
★1内燃机有哪些工作指标?主要有动力性能指标(功率、转矩、转速)、经济性能指标(燃料与润滑油消耗率)、运转性能指标(冷起动性能、噪声和排气品质)和耐久可靠性指标(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)。
2示功图的作用?由示功图可以观察到内燃机工作循环的不同阶段(压缩、燃烧、膨胀)以及进气、排气行程中的压力变化,通过数据处理,运用热力学知识,将它们与所积累的试验数据进行分析比较,可以对整个过程或工作过程的不同阶段进展的完善程度作出判断。
★3指示性能指标的有哪些?指示功Wi ,平均指示压力,指示功率Pi ,指示热效率和指示燃油消耗率,计算公式以及之间的关系?注意公式中单位的应用指示功Wi 、平均指示压力Pmi 、指示功率Pi 、指示热效率和指示燃油消耗率bi 。
4机械效率和有效功率,平均有效压力pme ,升功率PL ,充量系数Φc ,过量空气系数Φa 有效热效率和有效燃油消耗率,计算公式及之间的关系?5平均机械损失压力pmm ,机械损失的组成,机械损失的测定方法哪几种?平均机械损失压力pmm:发动机单位气缸工作容积一个循环所损失的功。
可以用来衡量机械损失的大小。
机械损失由活塞与活塞环的摩擦损失、轴承与气门机构的摩擦损失、驱动附属机构的功率损失、风阻损失、驱动扫 气泵及增压器的损失组成。
测定方法有:示功图法、倒拖法、灭缸法、油耗线法等★6提高内燃机动力性能与经济性能的途径?采用增压技术、合理组织燃烧过程,提高循环指示效率、改善换气过程,提高气缸的充量系数、提高发动机的转速、提高内燃机的机械效率、采用二冲程提高升功率★课堂作业:要设计一台6缸四冲程高速柴油机,设平均指示压力p mi =0.85MPa ,平均机械损失压力p mm =0.15MPa ,希望在2000r/min 时能发出功率为73.5KW 。
1)为将活塞平均速度控制在8m/s ,缸径与行程比取多大?2)为使缸径行程比为1:1.2,缸径与行程取多大?解:1)由cm r s m n C S Sn C m m 12min/2000/8303030=⨯==⇒= MPa MPa MPa p p p mm mi me 70.015.085.0=-=-= 由L r MPa KW in p P V in V p P me e s s me e 05.1min/2000670.05.73120120120=⨯⨯⨯==⇒= 又S D V s 42π=,所以cm cmcm S V D s 55.101214.31005.14433=⨯⨯⨯==π 所以D/S=10.55/12=0.882)由题意知,S D V s 42π=和D/S=1:1.2得cm cm D S 44.1237.102.12.1=⨯==1掌握三种典型理论循环的示功图,通过循环热效率的公式,分析改善热效率的途径及其限制a)等容加热循环 b)等压加热循环 c)混合加热循环途径:1)提高压缩比可以提高循环的热效率。
第一章发动机的性能三种基本循环方式及其实用意义循环热效率与循环平均压力*内燃机的指示指标与有效指标的差别;评定发动机动力性和经济性有哪些指标;*发动机强化指标发动机热平衡第二章发动机的换气过程换气过程的四个阶段*发动机的充气效率定义;影响充气效率的因素*进气马赫数的定义与限制方法进、排气管的动态效应第三章燃料与燃烧*柴油的十六烷值;汽油的辛烷值气体燃料CNG LNG LPG;天然气燃料的优点*过量空气系数与空燃比的概念*燃料的热值(低热值、高热值)柴油着火:低温多阶段着火冷焰—蓝焰—热焰汽油着火:高温单阶段着火汽油机的预混燃烧与柴油机的扩散燃烧第四章汽油机混合气的形成和燃烧*正常燃烧过程:三个阶段及其特点;燃烧速度及其影响因素不规则燃烧现象:各循环间的燃烧变动与各缸间的燃烧差异燃烧室壁面的熄火作用:现象与危害,熄火厚度及减少方法*不正常燃烧:爆燃与表面点火现象、危害、产生原因及抑制方法采用均质稀混合气燃烧与分层给气燃烧的目的第五章柴油机混合气的形成和燃烧*柴油机燃烧过程的四个阶段与特点;燃烧放热规律三要素发动机噪声由哪三部分组成*油泵速度特性及其校正。
*供油规律、喷油规律及不正常喷射现象。
柴油机混合气形成的两种方式。
常用的直喷式与分隔式燃烧室的型式与特点及其应用。
第六章发动机的特性*发动机特性:调整特性、性能特性*发动机工况的标定(功率标定);汽车发动机采用哪种功率标定*发动机负荷特性定义(量调节、质调节);非增压柴油机的最大功率受法规规定的烟度限值限制*发动机速度特性定义(外特性及部分速度特性);汽、柴油机速度特性之差别*扭矩特性(扭矩储备系数、适应性系数、转速储备系数)及柴油机扭矩校正烟度特性:二类工况试验方法*调速特性:柴油机装置调速器的必要性;两极式调速器及其调速特性。
万有特性第七章车用发动机的废气涡轮增压增压度、增压比的概念废气涡轮增压器的工作原理废气能量利用的两种基本形式:恒压增压系统和脉冲增压系统*车用增压发动机的结构上的变动与性能上的基本变化第八章排气污染与控制四种有害排放物及其排放物的浓度C的定义*影响汽、柴油机有害排放物生成的主要因素*有害排放物的控制:排气后处理的几种措施与发动机的前处理的方法各国对汽车排放测试方法的基本原理。
初三物理内燃机知识点总结归纳内燃机是一种将化学能转化为机械能的装置,广泛应用于交通运输、发电和农业等领域。
作为初中物理的一部分,学习内燃机的原理和工作过程以及其相关知识点,有助于我们理解能源转化和机械原理。
本文将对初三物理内燃机知识点进行总结归纳。
一、内燃机的基本原理内燃机分为两类:汽油发动机和柴油发动机。
无论是哪种类型的内燃机,其基本原理都是通过燃烧燃料使气体膨胀从而驱动活塞运动,达到能量转化的目的。
二、内燃机的工作过程内燃机的工作过程分为四个步骤:进气、压缩、燃烧和排出废气。
在进气阶段,活塞下降,气缸内充满了混合气或直接进气。
在压缩阶段,活塞向上移动,将气体压缩至更小的体积。
在燃烧阶段,利用电火花(汽油发动机)或高温(柴油发动机)点燃燃料,使混合气燃烧。
在排出废气阶段,活塞再次向上移动,将废气排出。
三、汽油发动机的工作原理汽油发动机采用火花塞点火进行燃烧。
点火由点火系统中的火花塞完成,它通过电流产生火花并点燃混合气。
汽油发动机通常采用四冲程循环,即在活塞运动过程中进行吸气、压缩、燃烧和排气。
四、柴油发动机的工作原理柴油发动机采用压燃点火进行燃烧。
在压缩过程中,柴油燃料被压缩到足够高的温度,从而点燃燃料。
与汽油发动机不同,柴油发动机不需要火花塞。
五、内燃机的热效率内燃机的热效率是指其能量转换效率。
由于内燃机有燃烧损失和机械损失等,其热效率通常较低。
为了提高内燃机的热效率,可以采取一些措施,如增加压缩比、提高燃烧效率和减少摩擦损失等。
六、内燃机的应用内燃机广泛应用于汽车、船舶、飞机、发电站等领域。
不同类型的内燃机适用于不同的应用场景。
例如,汽油发动机适用于小型车辆和轻型飞机,而柴油发动机适用于大型车辆和船舶。
七、内燃机的环保问题尽管内燃机在能量转化方面非常高效,但其燃烧过程会产生废气和有害物质。
这对环境造成了不良影响。
为了减少内燃机的环境污染,人们研究和使用了一系列的排放控制技术,例如催化剂和尾气再循环。
内燃机复习资料已整理
概述:
内燃机是一种利用燃料在发动机内燃烧产生高温高压气体推动活塞运动的装置。
内燃机广泛应用于交通工具、发电厂和工业生产中。
本文档为内燃机的复习资料,整理了内燃机的基本原理、工作循环、构造和性能参数等内容。
一、内燃机基本原理
内燃机是通过在活塞内部进行燃烧来产生高压气体推动活塞运动的一种热机。
其基本原理是燃料与空气在气缸内混合并点燃,产生高温高压气体,推动活塞运动,从而驱动机械装置。
二、内燃机工作循环
内燃机的工作循环分为四个连续的过程,即吸气、压缩、燃烧和排气。
在吸气过程中,活塞下行,气门打开,燃料空气混合物进入气缸;在压缩过程中,活塞上行,气门关闭,混合物被压缩至高压;在燃烧过程中,点火系统点火,混合物燃烧产生高温高压气体推动活塞运动;最后,在排气过程中,活塞再次上行,排出废气。
三、内燃机构造
内燃机由气缸、活塞、曲柄连杆机构、燃料系统和点火系统等
组成。
1. 气缸:内燃机的工作腔,通常呈圆筒形,可容纳活塞和混合
气体。
2. 活塞:气缸内能够往复运动的密封装置,将高压气体的作用
转化为机械能。
3. 曲柄连杆机构:将活塞往复运动转化为旋转运动的机构,由
曲轴、连杆和曲柄轴组成。
4. 燃料系统:负责供给燃料和空气混合物到气缸中,包括燃料
喷射器、油泵和进气系统等。
5. 点火系统:提供可靠的点火能量,使混合气体能够燃烧起来。
典型的点火系统包括点火塞、点火线圈和点火控制单元等。
四、内燃机的性能参数
内燃机的性能受到多个参数的影响,包括排量、压缩比、热效率、功率和扭矩等。
第一章1基本概念: 热 机是将燃料中的化学能转变为机械功的机器。
2按照燃料来分(见书第五页)汽油机,柴油机,CNG 发动机,LPG 发动机,酒精发动机,双燃料发动机,灵活燃料发动机,二甲醚发动机。
第二章 内燃机的工作指标1工作指标:动力性能指标(功率、转矩、转速)、经济性能指标(燃料与润滑油消耗率)、运转性能指标(冷起动性能、噪声和排气品质)和耐久可靠性指标(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)。
2示功图的作用:从示功图可以观察到内燃机工作循环的不同阶段(压缩、燃烧、膨胀)以及进气、排气行程中的压力变化,通过数据处理,运用热力学知识,将它们与所积累的试验数据进行分析比较,可以对整个工作过程或工作过程的不同阶段进展的完善程度作出正确的判断。
因此,示功图是研究内燃机工作过程的重要试验数据。
3指示性能指标 :一.指示功:指气缸内完成一个工作循环所得到的有用功Wi二. 平均指示压力:所谓平均指示压力,是指单位气缸容积一个循环所做的指示功(Pa) (物理意义)pmi=Wi/Vs三.、指示功率Pi :发动机单位时间内所作的指示功。
即 Pi = Wi / ti = pmiVs / ti四:指示热效率:定义:发动机实际循环指示功与所消耗燃料热量的比值,即:ηit=Wi/Q1 Q1为得到指示功Wi 所消耗的热量(J )。
五. 指示燃油消耗率 [g /(kW ·h)];是指单位指示功的耗油量,它通常以单位指示千瓦小时的耗油量来表示: bi=(B/Pi)×1034.有效性能指标:一、机械效率和有效功率机械效率定义: m = Pe / Pi平均有效压力pme (Pa , N/m2)单位气缸容积一个循环所作的有效功即 pme = We / Vs三、升功率PL (kW/L )在标定工况下,发动机每升气缸工作容积发出的有效功率。
即 PL= Pe / i Vs5由吸入空气量计算平均有效压力 :两个重要的无量纲系数充量系数φc 定义: c = m1 / msh = M1 / Msh = V1 / Vs过量空气系数φa: φa=m1/gb*lo gb 为每循环燃料供给量,kg ;10001103()()//Pa L c sh c s sb a a a s i it mi s s et mesc S s u b u a c et s ume a u s me u s m V m g l l l W Q p V V Q p V V H g H l H p l H J kg kg m p H φφρφφφρηηφρφφηρφρρ========∴=1m 其中:为进气管状态下的空气密度。
一、绪论●基本要求:了解发动机原理的研究对象,研究方法,发动机的经济地位及发展状况。
●具体知识点:无二、发动机的工作指标●基本要求:掌握发动机的工作指标的含义以及指示指标和有效指标、机械损失及其测量。
理解发动机排放指标的含义以及提高发动机发动机动力性经济性的基本途径。
●具体知识点:1、发动机的工作指标(四项);2、内燃机动力性指标:功率、转矩、转速(三项);3、示功图;4、指示(有效)性能指标包括:指示(有效)热效率、指示(有效)功率(燃油效率)等基本概念;5、发动机机械损失组成(五项),常用的测量方法(四种),影响机械效率的主要因素:转速(或活塞平均速度)、负荷、润滑条件;6、排放指标(评定发动机对环境的污染程度常采用的评定指标)(包括四项指标);7、过量空气系数、充量系数的含义;8、指示(有效)性能指标的计算公式,在给定条件下进行计算分析: 计算——结合实际机型进行计算(课后习题的类型);分析——针对实际的公式表述进行分析;⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=τφφηηηin T R p V l H P s s s s c a u m t c e 20 分析对发动机有效输出功率的影响参数。
030l H n P a u s c m t i L φρφτηη=和u m it e H b ηη6106.3⨯=,分析提高发动机动力性和经济性的具体措施以及各参数对动力性和经济性的影响关系。
三、发动机的工作循环基本要求:理解发动机理论循环与实际循环、压缩及膨胀多变指数,掌握发动机燃料的理化特性,了解发动机工作过程数值计算的基本原理。
具体知识点:1、发动机实际循环与理论循环的特点,理论循环到实际循环的简化和假设;2、发动机实际循环与理论循环的差异,存在差异的原因,除实际循环中所研究的工质不同于理论循环的工质以外,实际循环还存在许多不可逆损失(三项损失);3、涉及一些基本概念:残余废气系数、排气再循环、充量系数、过量空气系数;4、循环热效率的计算机影响参数:压缩比、压力升高比、预胀比、工质的等熵指数;5、燃料的理化性质:如评价汽油抗爆性的指标、评价柴油自燃性的指标、柴油的低温流动性、汽油的挥发性等。
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。
(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 r 大于环境大气压力0p ,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。
内燃机的指示性能指标:(1)平均指示压力p mi :内燃机单位气缸工作容积的指示功,即 p /mi i s W V = (MPa), 其中 26104s D V S π-=⨯p mi 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 mi 是衡量实际循环动力性能的一个重要指标。
(2)指示功率i P :内燃机在单位时间内所做的指示功,即 26030mi s i i p V ni n P W i ττ== (kW) 其中,τ——行程数,四冲程τ=4,二冲程τ=2 n ——曲轴转速,r/min(3)指示热效率i η:发动机实际循环的指示功W 与所消耗的燃料热量1Q 的比值,即 1/i i W Q η= 或 33.610i i uP BH η⨯= 其中,u H ——燃料的低热值,KJ/kg B ——每小时耗油量,kg/h(4)指示燃料消耗率i b :单位指示功的耗油量,即 310/i i b B P =⨯ [g/(kW h)] i b 与i η成反比,i b 值越小,内燃机的经济型越好有效性能指标:(1)有效功率e P :曲轴上所能输出的功率,即指示功率减去机械损失功率kW e i m P P P =- () 或 k )9550tq e T nP W = (机械效率m η:有效功率与指示功率之比 /1/m e i m iP P P P η==- (2)平均有效压力me P :内燃机工作循环中单位气缸工作容积所发出的有效功,即kW 30me s e P V in P τ= () 3m 10MPa tq e sT P iV πτ-=⨯ () me P 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L P :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。
即 kW /3030eb meb s b meb b L s s P p iV n p n P L iV V i ττ=== () 其中,eb P ——内燃机的标定功率,kW meb p ——在标定工况下的平均有效压力,MPa L P 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e η:内燃机实际循环发出的有效功e W 与所消耗的燃料热量1Q 的比值 即 11e i m e i m W W Q Q ηηηη=== 或 33.610e e uP BH η=⨯ (5)有效燃料消耗率e b :单位有效功的耗油量,即310/e e b B P =⨯ [g/(kW h)] e b 与e η成反比,e b 值越小,内燃机的经济型越好(6)排放性能:包括有害气体(CO HC 、、X NO )和微粒PM (粒径大于0.002m μ)(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m P 增加,机械效率m η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mi p 下降,机械效率下降(1/m mm mi P P η=-)(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8595C提高内燃机动力性和经济性的途径:(1)提高平均指示压力mi p (采用增压技术、提高循环指示效率i η、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、排气门同时开启,进气管与 排气管之间的压力差使新鲜充量进入气缸把缸内燃气驱除出去。
气门重叠角应取较小值。
扫气系数s ϕ:每循环流经气缸总的空气质量k m 与进气过程结束时实际进入气缸的新鲜空气 质量L m 之比,即/s k L m m ϕ=。
用来衡量扫气过程中新鲜空气的利用程度。
内燃机扫气所消耗的空气质量:p k L m m m =-, 故 1/s p L m m ϕ=+换气损失:包括自由排气损失w 、强制排气损失x 、进气损失y泵损失:进气过程气体对活塞做的功和排气过程气体对活塞做的功的代数和,x+y-u 影响换气损失和泵损失的因素:转速,进、排气系统流通阻力残余废气系数r φ:进气过程结束时,气缸内的残余燃气质量r m 与气缸内的新鲜充量质量L m 之比,即 /r r L m m φ=充气效率:进气过程结束时实际进入气缸的新鲜充量质量L m 与在进气状态s p 、s T 下能充 满气缸工作容积s V 的新鲜充量质量s m 之比,即 s L L v L s s s s RT m V m m p V V η=== 气缸的理论充气体积流量v q (3/m h ):600.031002s v s V in q inV =⨯=影响充气效率的因素: 111a v s rρεηξερφ=-+ (1)进气终了的工质密度a ρ:提高进气终了压力a p 和降低进气终了温度a T ,有利于提高 充气效率。
(2)残余废气系数r φ和压缩比ε:r φ越大,残余废气对进气阻碍及加热影响越严重,v η越 低,提高压缩比ε,可以降低r φ,有利于提高v η。
(3)配气定时:当进气迟闭角一定时,ξ为常数;若进气迟闭角小于该最佳迟闭角时,a ξρ 减小;若进气迟闭角过大,a ξρ也减小,充气效率降低(4)进气状态:当大气温度高而压力低时,气体密度s ρ也低,v η有所提高,但输出转矩 反而下降,内燃机动力性下降进气终了温度a T 高于进气温度s T ,引起温升的原因是:新鲜工质进入内燃机与高温零件接触而被加热,新鲜工质与缸内高温废气混合而被加热。
提高充气效率的措施:(1)降低进气系统的阻力损失,以增加a p ;(2)降低排气系统阻力 损失,以降低r φ;(3)减少高温零件在进气过程中对新鲜充量的加热以降低a T ,提高a ρ;(4)合理利用换气过程的动态效应,提高a ξρ二行程内燃机的换气型式:(1)横流扫气:结构简单(2)回流扫气:扫气效果比横流扫气好,适用于高速内燃机(3)直流扫气:扫气效果好,结构复杂二行程内燃机换气过程分三个阶段:(1)自由排气阶段(2)扫气与强制排气阶段(3)过后排气或过后充气阶段二行程内燃机换气过程的评价指标:(1)扫气系数s φ:换气过程结束后,留在缸内的新鲜空气质量与缸内全部混合气质量的比 值。
s φ越大,扫气与四行程效果越好。
(2)给气比:每循环流经气缸总的充量质量与扫气状态下充满气缸工作容积的充量质量之 比,即表示扫气总量占进气量的比值。