一、发动机性能
1.发动机性能评价的主要指标:
动力性指标: 功率P、转矩Ttq、转速n、平均有效压力pe
经济性指标：燃油消耗率b、（润滑油消耗率）
环保性指标：有害排放物（CO、HC、NOx微粒）、噪声、振动
使用性指标：可靠性、耐久性、维修方便性
2.循环：
理想工质：①理想气体：空气
②物性参数不随着压力、温度的变化而变化
理想循环：①封闭系统
②进排气门的关闭看作瞬时的过程
③压缩、膨胀看作绝热等熵过程
加热过程：方式：①等容 放热过程：等容
②等压
③ 混合
a图：说明定容加热的热效率最高
b图：说明汽柴油机在Q1相同、最高压力相同下，汽油机热效率比柴油机热效率低，而且实际中
Pzmax柴>Pzmax汽，所以汽油机热效率比柴油机热效率就更低了。
3. 理论循环分析的指导意义
指出了改善发动机动力性、经济性的基本原则和方向
a.在允许的条件下，尽可能提高压缩比ε
b.合理组织燃烧，提高循环加热 等容度（减少预膨胀比ρ和合理选择燃烧始点）
c.保证工质具有较高的绝热指数K
4.自然吸气四冲程发动机pv 图 废气涡轮增压四冲程发动机pv 图
5.指示指标
1）指示功 (kJ) Wi (一个实际循环工质对活塞所做的有用功,即净指示功,相当于示功图面积A1±A3)
2）平均指示压力(MPa) pmi=Wi/ Vs
3）平均指示功率 (kw) Pi = pmiVsin/30τ
4）指示热效率 ηi=Wi/Q1 =3.6/ bihμ
5）指示燃料消耗率 (g/(kw·h) ) bi=B/Pi （单位指示功的耗油量） B— 每小时耗油量（kg/h）
6.有效指标：
动力性指标：
（1）有效功率 (kJ) Pe (曲轴输出功)= Pi - Pm
翡霸 应用方法论 １８９
四程发动机的换气过程和可变配气相位技术分析
吴华
（北安管理局交通运输局长水河农场交通科，黑龙江北安１６４００７）
摘要配气相位与进排气流的流动速度密切相关，即与发动机转速有关。原则上讲，一种配气相位只适合一种发动机转速。配气相位取
决于凸轮的形线，配气相位对发动机的性能影响很大，且由于凸轮形线的不同，也决定了发动机是高速还是低速。如果高速凸轮，则发动
机在高转速范围功率很大，但在中低转速范围功率下降很多，反之亦然。当然，人们希望发动机在任何转速范围都能得到较大的功率。针
对四程发动机不同转速时的换气特性，有的大排量发动机采用了可变配气相位技术。
关键词四程发动机；换气过程；可变配气相位；技术分析
中田分类号ｕ４ 文献橼识码Ａ 文章编号１６７３—９６７１一（２０１１）１２１—０１８９—０１
发动机的排气过程和进气过程的总和，统称为换气过程。换气过程 的任务是将缸内的废气排净，吸入尽可能多的新鲜工质。
１换气过程
发动机运行时，在如此短的换气时间内，要使排气干净，进气充足 是比较困难的。为了增加气门开启时间，充分利用气流的流动惯性以及
减少换气损失，改善换气过程，提高发动机性能，进、排气门一般都提
前开启，迟后关闭，不受活塞行程的限制。整个换气过程超过两个冲
程，约占曲轴转角４１０。—４９０ｏ。 根据气体流动特点和进排气门运动规律，换气过程分为自由排气、
强制排气和进气过程三个主要阶段，如图晰示。 １）自由排气阶段。从排气门在下止点前开始开启，到气缸内压力
接近于排气管压力这个时期，称为自由排气阶段。 如图１ａ中ｂ’点所示，气门开启时，气缸内压力较高（大于排气管压
力２倍以上），可利用废气自身的压力自行排出。此时，排气流处于超 临界状态，流过排气门处的气体流速，等于在该处气体状态下的音速。
其流量只决定于气门开启面积，并和气体状态有关，与排气门前后的压
差无关。
随着活塞的推移，缸内压力不断下降，当缸内压力与排气管压力之 比为１．９以下时，排气流进入亚临界状态，排气量由气缸压力和排气管内
第二章发动机的性能指标1.研究理论循环的目的是什么？理论循环与实际循环相比，主要作了哪些简化？答:目的：1.用简单的公式来阐明内燃机工作过程中各基本热力参数间的关系，明确提高以理论循环热效率为代表的经济性和以平均有效压力为代表的动力性的基本途径2.确定循环热效率的理论极限，以判断实际内燃机经济性和工作过程进行的完善程度以及改进潜力3.有利于分析比较发动机不同循环方式的经济性和动力性简化：1.以空气为工质，并视为理想气体，在整个循环中工质的比热容等物理参数为常数，均不随压力、温度等状态参数而变化2.将燃烧过程简化为由外界无数个高温热源向工质进行的等容、等压或混合加热过程，将排气过程即工质的放热视为等容放热过程3.把压缩和膨胀过程简化成理想的绝热等熵过程，忽略工质与外界的热交换及其泄露等的影响4.换气过程简化为在上、下止点瞬间开和关，无节流损失，缸内压力不变的流入流出过程。2.简述发动机的实际工作循环过程。四冲程发动机的实际循环由进气、压缩、燃烧、膨胀、排气组成3.排气终了温度偏高的原因可能是什么？有流动阻力，排气压力>大气压力，克服阻力做功，阻力增大排气压力增大,废气温度升高。负荷增大Tr增大；n升高Tr增大，∈+，膨胀比增大，Tr减小。4.发动机的实际循环与理论循环相比存在哪些损失？试述各种损失
形成的原因。答：1.传热损失，实际循环中缸套内壁面、活塞顶面、气缸盖底面以及活塞环、气门、喷油器等与缸内工质直接接触的表面始终与工质发生着热交换2.换气损失，实际循环中，排气门在膨胀行程接近下止点前提前开启造成自由排气损失、强制排气的活塞推出功损失和自然吸气行程的吸气功损失3.燃烧损失，实际循环中着火燃烧总要持续一段时间，不存在理想等容燃烧，造成时间损失，同时由于供油不及时、混合气准备不充分、燃烧后期氧不足造成后燃损失以及不完全燃烧损失4.涡流和节流损失实际循环中活塞的高速运动使工质在气缸产生涡流造成压力损失。分隔式燃烧室，工质在主副燃烧室之间流进、流出引起节流损失5.泄露损失活塞环处的泄漏无法避免5.提高发动机实际工作循环效率的基本途径是什么？可采取哪些措施？答：减少工质比热容、燃烧不完全及热分解、传热损失、提前排气等带来的损失。措施：提高压缩比、稀释混合气等6.为什么柴油机的热效率要显著高于汽油机?柴油机拥有更高的压缩比，7.什么是发动机的指示指标？主要有哪些？以工质在气缸内对活塞做功为基础，评定发动机实际工作循环质量
第二章内燃机的性能指标
一．指示性指标：内燃机的指示性指标是以工质对活塞做功为基础的性能指标。
1.指示功是指内燃机完成一个工作循环工质向活塞传递的有用功Wi。
2.平均指示压力是指单位气缸容积一个循环所做的指示功。Pmi。
3.指示功率：内燃机单位时间内所作的指示功称为指示功率Pi。
4.指示热效率是发动机实际循环指示功与所消耗的燃料热量的比值。
5.指示燃油消耗率是指单位指示功的耗油量。单位[g/(kW·h)]
二．有效性指标：以曲轴对外做功为基础的性能指标为内燃机的有效性能指标。（功率、转矩、平均有效压力、升功率、有效热效率和有效燃油消耗率）
1.平均有效压力：与平均指示压力相似，平均有效压力（Pme）也可以看作是一个假象的、平均不变的压力作用在活塞顶上，使活塞移动一个行程所做的功等于每循环所做的有效功。
2.升功率：升功率PL（kW/L）是指在额定工况下，发动机每升气缸工作容积所发出的有效功率。PL值越大，发动机的强化程度越高，发动机的动力性能就越好，或对应于一定功率的发动机的尺寸就可以越小。
三．机械效率与机械损失
1.有效功率与指示功率之比称为机械效率。
内燃机中机械损失表现在以下3 个方面：①将新鲜充量吸入气缸和将燃气排出缸外所消耗的机械功（泵气损失功)；②克服各种摩擦所消耗的机械功；③驱动内燃机正常运转所必需的附件功耗。
2.内燃机中各部分的机械损失情况：（1）缸套与活塞及环组的摩擦损失；轴承与气门机构的摩擦损失；风阻损失；驱动附件的功率消耗；驱动扫气泵及增压器的损失；泵气损失。
3.提高内燃机动力性与经济性的途径： （1）采用增压技术；（2）合理组织燃烧过程；（3）改善换气过程；（4）提高发动机的转速；（5）提高内燃机的机械效率；（6）采用二冲程提高升功率。
4.若把内燃机每缸每循环吸人气缸的空气量换算成进气管状态(PsTs)的体积V1，其值一般要比活塞排量VS小，两者的比值定义为充量系数，用符号Φc表示。
