发动机原理B-第一章发动机性能-2012

发动机原理武汉理工大学汽车工程学院刘志恩2012年6月2023/1/14发动机原理2目录绪论第一章发动机的性能第二章发动机的换气过程第三章燃料与燃烧第四章汽油机混合气的形成和燃烧第五章柴油机混合气的形成和燃烧第六章发动机的特性第九章排气污染与控制2023/1/14发动机原理3第一章发动机的性能发动机的性能指标用来表征发动机的性能特点，并作为评价各类发动机性能优劣的依据。发动机的主要性能指标有：动力性指标、经济性指标、环境指标、可靠性指标和耐久性指标等。本书以发动机性能为研究对象，深入到发动机工作过程的各个阶段，分析影响这些性能的各种因素，从中找出提高性能的一般规律。发动机的性能指标与示功图1.动力性能指标功率(Power)，转矩(Torque)，转速(Revolution/Speed)平均有效压力(BMEP)2.经济性能指标燃油消耗率(Fuelconsumption)机油消耗率(Lubricantconsumption)3.环境性能指标碳氢(HC),一氧化碳(CO),氮氧化物(NOx),颗粒物(PM),二氧化碳(CO2)噪声振动(NVH)4.使用性能指标可靠性或耐久性(Robust,Reliability)维修方便(I/Mconvenience)，冷起动(Coldstart)。与发动机的工作循环密切相关示功图（四冲程）p-V图IVCEVOEVCIVOTDC上止点BDC下止点ppzp0VsVcVpAds示功图(IndicatorDiagram)

：发动机气缸内工质压力p随气缸容积V（或曲轴转角）的变化曲线示功图P-V图。活塞上止点TDC-TopDeadCenter;活塞下止点BDC-BottomDeadCenter；进气门开启IVO-IntakeValveOpen;进气门关闭IVC-IntakeValveClose；排气门开启EVO-ExhaustValveOpen;排气门关闭EVC-ExhaustValveClose；示功图P-V图上曲线所包围的面积（积分）表示工质完成一个热力循环所做的功,它反应了发动机做功的能力。发动机实际工作循环是由进气、压缩、燃烧、膨胀和排气五个过程所组成。实际工作循环非常复杂！工质对活塞所作功及示功图2023/1/14发动机原理6本章主要内容发动机的理论循环和实际循环实际循环的评定－指示指标发动机动力性和经济性评定－有效指标发动机的环境指标发动机的机械损失发动机的热平衡2023/1/14发动机原理7第一节发动机理论循环定义：发动机的理论循环是将非常复杂的实际工作的热力循环过程加以抽象简化，忽略一些因素，所得出的简化循环。意义：通过对理论循环的研究，可以清楚地确定影响性能的某些重要因素，从而找到提高发动机性能的基本途径。2023/1/14发动机原理8

一、三种基本循环最简单的理论循环——空气标准循环，其简化条件为：

l）假设工质是理想气体，其物理常数与标准状态下的空气物理常数相同2）假设工质是在闭口系统中作封闭循环Q1Q2绝热压缩等容/等压加热绝热膨胀等容放热3）假设工质的压缩及膨胀是绝热等熵过程4）假设燃烧是外界无数数个高温热源定容或定压向工质加热。工质放热为定容放热2023/1/14发动机原理9

根据加热方式不同，发动机有三种基本空气标准循环，用P－V图表示：定容加热循环（汽油机，混合气燃烧迅速）定压加热循环（高增压和低速大型柴油机，受燃烧最高压力的限制）混合加热循环（高速柴油机）2023/1/14发动机原理10=常数多变过程基本热力过程：2023/1/14发动机原理11

评定理论循环的指标：循环热效率ηt定义：工质所做循环功W（J）与循环加热量Q1（J）之比意义：评定循环经济性循环平均压力pt

定义：单位气缸容积所做的循环功，用来评定循环的做功能力意义：评定循环动力性（做功能力）2023/1/14发动机原理12

二、循环热效率ηt

（ThermalEfficiency）按工程热力学公式，混合加热循环热效率为ε－压缩比，ε=Va／Vc=(Vs+Vc)／Vc=1+Vs/Vc，其中，Va为气缸总容积，Vc为气缸压缩容积，Vs为气缸工作容积；（汽油机7-10，柴油机14-22，增压柴油机12-15）λ－压力升高比，λ=pz/pc；ρ－初始膨胀比，ρ=Vz/Vz’；

k－绝热指数，k=1.42023/1/14发动机原理13

定容加热循环（ρ=1）热效率为

定压加热循环（λ=1）热效率为

2023/1/14发动机原理14

影响循环热效率ηt的因素l.压缩比ε：提高ε，循环的ηt都提高。2.绝热指数K：随K值增大，ηt将提高。3.压力升高比λ：定压加热循环λ=1；定容加热循环λ不影响ηt；混合加热循环随

λ增大ηt将提高。

4.初始膨胀比ρ：定容加热循环ρ=1；定压加热循环和混合加热循环随ρ增大ηt将下降。

2023/1/14发动机原理15

三、循环平均压力pt

pt（kPa）是单位气缸容积所做的循环功，

用来评定循环的做功能力

按工程热力学公式，混合加热循环的平均压力pa为进气终点的压力（kPa）（及a点压力）2023/1/14发动机原理16

定容加热循环（ρ=1）的平均压力为定压加热循环（λ=1）的平均压力为

可见，pt是随压缩始点压力pa、压缩比ε、压力升高比λ、预膨胀比ρ、绝热指数K和热效率ηt的增加而增加。理论循环分析的指导意义（1）指出了改善发动机动力性、经济性的基本原则和方向在允许的条件下，尽可能提高压缩比ε；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）；保证工质具有较高的绝热指数k；（2）提供了发动机之间进行动力性、经济性对比的理论依据同一机型不同加热模式的对比，当ε、k及Q1不变： 等容循环ηt>混合循环ηt>等压循环ηt当加热量Q1和pmax不变时： 等压循环ηt>混合循环ηt>等容循环ηt2023/1/14发动机原理18第二节

四冲程发动机的实际循环

发动机实际循环由进气、压缩、燃烧、膨胀和排气五个过程所组成。实际循环通常用气缸内的工质压力p随气缸工作容积V（或曲轴转角φ）而变化的图形表示，即示功图p－V图，p－φ图称为展开示功图。可以通过发动机台架试验的方式来获得示功图p－V图，p－φ图。示功图测取装置电荷放大器 角标器压电传感器p-ϕ

图示功图（四冲程）p-V图ITDC 0BDC 180

TDC360BDC540 E

ppzp0EEVO IVCIVO EVCp

pzp0VsVcVpAdsTDC-TopDeadCenterBDC-BottomDeadCenterIVO-IntakeValveOpenIVC-IntakeValveCloseEVO-ExhaustValveOpenEVC-ExhaustValveCloseTDC(上止点)BDC(下止点)

示功图

IndicatorDiagram压力图/展开示功图

TDC

ϕ720°CA I

要求会识图 和画图！w/ocombustion2023/1/14发动机原理21发动机的实际循环2023/1/14发动机原理22

过程示功图

过程描述作用终点压力P(MPa)（P0=0.1015MPa）终点温度T(K)进气

r-a线

活塞下行，进开排关吸入新鲜混合气汽：0.075~0.08柴：0.08~0.09汽：340~380柴：300~340压缩

a-c线

活塞上行，进关排关增大工作过程温差，提高热功转换效率，为燃烧创造条件

汽：0.8~2.0柴：3.0~5.0汽：600~750柴：750~1000燃烧

c-z线

上死点附近，进关排关化学能转变为热能，工质的压力、温度升高

汽：3.0~6.5柴：4.5~9.0汽：2200~2800柴：1800~2200膨胀

z-b线

活塞下行，进关排关活塞主动对外做功，热能转变为机械能，工质的压力、温度下降

汽：0.3~0.6柴：0.2~0.5汽：1200~1500柴：1000~1200排气b-r线

活塞上行，进关排开排出废气汽：0.105~0.115柴：0.105~0.115汽：900~1200柴：700~9002023/1/14发动机原理23

柴油机因压缩比高，燃烧的最高爆发压力pZ很高，但因相对于燃油的空气量大，所以最高燃烧温度TZ值反而比汽油机低。所以各个过程的温度均比汽油机低，唯独压缩过程终点时高于汽油机；压缩比高，所以柴油机气体膨胀比也大，转化为有用功的热量多，热效率高，所以膨胀终了的温度和压力均比汽油机小。而其他过程的压力均高于汽油机。

2023/1/14发动机原理24第三节实际循环的评定—指示指标指示指标用来评定实际循环质量的好坏，以工质在气缸内对活塞做功为基础。循环的动力性（做功能力）平均指示压力pmi（IndicatedMeanEffectivePressure）指示功率Pi（IndicatedPower）循环的经济性指示热效率ηi

IndicatedEfficiency指示燃油消耗率biISFC2023/1/14发动机原理25

一、平均指示压力pmi

（IndicatedMeanEffectivePressure）平均指示压力pmi（MPa）是发动机单位气缸工作容积Vs(L)一个循环所做的指示功Wi

(kJ)pmi是从实际循环的角度评价发动机气缸工作容积利用率高低的一个参数。pmi（MPa）汽油机0.8-1.5柴油机0.7-1.1WpdV=ò功正负确定原则：◎压力方向与活塞运动方向一致，工质对活塞作正功。◎压力方向与活塞运动方向相反，工质对活塞作负功。IVCEVOEVCIVOTDC上止点BDC下止点ppzp0VsVcV示功图(IndicatorDiagram)四冲程pAds工质对活塞所作功循环功：动力过程功：压缩与燃烧膨胀过程所作功之代数和。泵气过程功：进气与排气过程所作功之代数和。循环指示功＝动力过程功＋泵气过程功(考虑泵气损失)CompressionW<0PowerW>0IntakeW>0ExhaustW<02023/1/14发动机原理27

以一个假想的、大小不变的压力作用在活塞上，使活塞移动一个行程，其所做的功等于循环功，则此假想的压力即为平均指示压力

pmi。平均指示压力反映发动机作功能力的大小和强化程度。2023/1/14发动机原理28

二、指示功率Pi

（IndicatedPower）发动机单位时间（1秒钟）所做的指示功。应用中，一般采用的单位平均指示压力Pmi(MPa),工作容积VS(L),发动机转速n(r/min),指示功率Pi(kW)2023/1/14发动机原理29

三、指示热效率ηi和指示燃料消耗率bi

指示热效率ηi是实际循环指示功(kJ)与所消耗的燃料热量(kJ)之比值。指示燃料消耗率bi

（简称指示比油耗）是指单位指示功(kW)的耗油量(kg/h)，通常以每千瓦小时的耗油量表示。

[g／（kW·h）]

ηi

bi[g/(kW·h)]汽油机

0.3-0.4205-320柴油机

0.4-0.5170-205ηi、bi的大致范围2023/1/14发动机原理30第四节

发动机经济性和动力性的评定

—有效指标发动机经济性和动力性指标是以曲轴对外输出的功率为基础，代表了发动机整机的性能，通常称它们为有效指标。有效指标常用来直接评定发动机实际工作性能的优劣，在生产实践中有着广泛的应用。2023/1/14发动机原理31两类指标的比较指示指标（i－indicate）

以工质在气缸内对活塞做功为基础，评定实际循环质量的好坏。有效指标（e－effective）

以曲轴对外输出的功率为基础，代表整机的性能。2023/1/14发动机原理32

一、发动机动力性能1.有效功率Pe(kW)（EffectivePower）Pe=Pi-Pm

机械损失功率Pm

1)发动机内部运动零件的摩擦损失。比例最大

2)驱动附属机构的损失

3)泵气损失，指进排气过程所消耗的功

发动机有效功率Pe由试验测得2.有效转矩Ttq(N.m)发动机工作时，由功率输出轴输出的转矩称为有效转矩Ttq

2023/1/14发动机原理33

3.平均有效压力pme平均有效压力pme（MPa）是发动机单位气缸工作容积输出的有效功。

pme值大，说明单位气缸工作容积对外输出的功多，做功能力强。它是评定发动机动力性的重要指标

pmi（MPa）pme

（MPa）汽油机0.8-1.50.7-1.3柴油机0.7-1.10.6-1.0不同发动机平均有效压力pme范围摩托车发动机（四冲程）赛车发动机（自然吸气）

赛车发动机（涡轮增压）轿车汽油机（自然吸气）轿车汽油机（涡轮增压）轿车柴油机（涡轮增压）卡车柴油机（涡轮增压）大型柴油机中型高速柴油机十字头二冲程柴油机pme

[

bar]1216.656914.114201221.21123.51529.415251518.22023/1/14发动机原理35

4.转速n和活塞平均速度Cm

提高发动机转速，即增加单位时间的做功次数，从而使发动机体积小、重量轻和功率大Cm大，则活塞组的热负荷和曲柄连杆机构的惯性力均增大，磨损增大，寿命下降，Cm已成为表征发动机强化程度的参数。一般汽油机不超过18m/s，柴油机不超过13m/s为了提高转速又不使Cm过大，由上式知，可以减小行程S（m），即对于高速发动机，在结构上采用较小的行程缸径比（S/D）值。当S/D<1时，常称为短行程

最大平均活塞速度vm2221.7279.519.812.314.78.113.17.8[m/s]7.0125.39.55.7摩托车发动机（四冲程）赛车发动机（自然吸气）

赛车发动机（涡轮增压）轿车汽油机（自然吸气）轿车柴油机卡车柴油机（涡轮增压）大型柴油机中速柴油机十字头二冲程柴油机动力经济性指标end2023/1/14发动机原理37

二、发动机经济性能

1.有效热效率ηet

ηe是发动机的有效功We（J）与所消耗燃料热量Q1(J)之比值

2.有效燃料消耗率be

（BSFC）be[g/（kW·h）]是单位有效功的耗油量（简称耗油率），通常以每千瓦小时的耗油量表示

2023/1/14发动机原理38ηt、ηi

、

ηe

、bi、be的大致范围ηtηi

ηebi[g/(kW·h

)]be[g/(kW·h)]汽油机

0.54-0.580.3-0.40.25-0.3205-320270-325柴油机

0.64-0.670.4-0.50.3-0.45170-205190-2852023/1/14发动机原理39

三、发动机强化指标

1.升功率PL和比质量me

升功率PL（kW／L）是发动机每升工作容积所发出的有效功率。它用来衡量发动机容积利用的程度。比质量me（kg／kW）是发动机的干质量m与所给出的有效功率之比Pe。它表征质量利用程度和结构紧凑性。2.强化系数pmeCm

其值愈大，发动机的热负荷和机械负荷愈高。2023/1/14发动机原理40升功率PL、比质量me和强化系数pmeCm的大致范围

PL（kW／L）

me（kg／kW）

pmeCm

（MPa·m／s）汽油机

30-701.1-4.08-17汽车柴油机

18-302.5-9.06-112023/1/14发动机原理41计算：某汽油机在3000r/min时测得其转矩为55N.m，在该工况下燃烧50mL的汽油需要的时间是25.7s，试计算有效功率Pe（kW）、每小时耗油量B（kg/h）和比油耗be（g/kW.h）。汽油的密度为0.73g/mL。

解：Pe=n×Ttq/9550=3000×55/9550=17.28(kW)

B=ρV/t=0.73×50×10-3×3600

/25.7=5.11(kg/h)be=B×1000/Pe=5.11×1000/17.28=295.72(g/kW.h)例子2023/1/14发动机原理42环境指标主要指发动机排气指标和噪声水平。一、排放性能指标对汽油机来说主要是废气中的一氧化碳(CO)和碳氢化合物(HC)含量；对柴油机来说主要是废气中的氮氧化物(NOx)和颗粒(PM)含量。气体污染物的浓度常量单位（容积％）：CO2,汽油机CO排放浓度微量单位（容积PPM）：HC，NOx，柴油机CO污染物质量排放量（g/km,g/h,g试验等）比排放（g/(Kw.h)）排放指数（g/kg）：废气中所含的有害排放物的量颗粒排放物（mg/m3,ug/m3）第五节

发动机的环境指标

2023/1/14发动机原理43

二、噪声性能指标噪声是指对人的健康造成不良影响及对学习、工作和休息等正常活动发生干扰的声音。由于汽车是城市中的主要噪声源之一，而发动机又是汽车的主要噪声源，因此控制发动机的噪声就显得十分重要。我国的汽车车内噪声标准(GB/T18697—2002)中规定，轿车的车内噪声不得大于79dB(A)。2023/1/14发动机原理44噪声指标声压级，声强级，声功率级（dB）常用于发动机整机和零部件的噪声计量和生源识别。A计权声级（dB（A））模拟人耳对声音的感觉，常用于汽车整车的噪声测量。2023/1/14发动机原理45第六节

机械损失

发动机的机械损失消耗了一部分指示功率，使得对外输出的有效功率减少，这部分功率称为机械损失功率Pm（Mechanicallosspower）。机械损失所消耗的功率占指示功率的10%-30%。降低机械损失，特别是摩擦损失，使实际循环得到的功尽可能转变成对外输出的有效功，是提高发动机性能重要的一个方面。

2023/1/14发动机原理46机械损失分配情况

机械损失名称占Pm的百分比（%）

占Pi的百分比（%）

摩擦损失其中活塞及活塞环连杆、曲轴轴承配气机构62-7545-6015-202-3

8-20

驱动各种附件损失其中水泵风扇机油泵

电器设备

10-202-36-81-21-2

1-5带动机械增压器损失

6-10

泵气损失

10-20

2-4

总功率损失

10010-302023/1/14发动机原理47

一、机械效率ηm

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率，衡量机械损失的大小。机械效率ηm是有效功率和指示功率的比

机械效率ηm的大致范围是：汽油机0.7-0.9柴油机0.7-0.85

2023/1/14发动机原理48

二、机械损失的测定1.示功图法特点：适用于各种汽油机、柴油机、增压发动机等试验方法：理论上是完全符合机械损失的定义的运用燃烧分析仪器测录汽缸的示功图，得到Pi值;从测功机和转速计测出Pe，可以算出机械损失Pm。Pm=Pi-Pe实际结果的正确程度取决于示功图测量的正确程度。即：活塞上止点的位置的准确确定；各缸工作的均匀性。2023/1/14发动机原理492023/1/14发动机原理502.倒拖法特点：需使用带倒拖能力的电力测功器，主要用于汽油机试验过程：发动机与电力测功机相连，并稳定运行；切断对发动机的供油，由测功机继续带动发动机运转，并维持转速、水温、油温不变；测功机所消耗的功率即为发动机的机械损失功率。试验测得的功率要超过发动机在给定工况下工作时所消耗的机械损失功率。对低压缩比发动机比较精确。我国汽车发动机试验标准中规定，应优先采用此法测量汽油机机械损失功率2023/1/14发动机原理51

3.灭缸法特点：仅适用于多缸非增压柴油机试验过程：发动机在给定工况下稳定运转，测量有效功率Pe维持喷油泵齿条位置不变，停止向一缸供油；减少制动力拒，使发动机恢复到原有转速，测量此时的有效功率Pe1则停止供油一缸的指示功率为Pi1=Pe-Pe1则整台发动机的机械损失功率为：Pm=(i-1)Pe-(Pe1+Pe2+…)精度保证：要求停止一缸的燃烧不致于引起进、排气系统的异常变化。因此，不能用于废气涡轮增压发动机及单缸机、汽油机。2023/1/14发动机原理524.油耗线法（负荷特性法）

特点：适用于非增压或低增压柴油机，不适用于汽油机原理：假设发动机转速不变时，Pmm和ηit都不随负荷的增减而变化。试验方法：保证发动机转速不变，测量每小时耗油量B随负荷Pme变化的关系，如图。在曲线中找出接近直线的线段，并顺此线段作延长线，直至与横坐标相交，则交点到坐标原点的长度即为该机的平均机械损失压力pmm的数值1）汽油机多用倒拖法，不适合用灭缸法（灭缸不安全）和油耗线法（不成直线）2）自然吸气柴油机适合灭缸法、油耗线法，小型柴油机可以用倒拖法3）废气涡轮增压柴油机无法使用倒拖法和灭缸法，低增压可以用油耗线法。机械损失的测定方法总结2023/1/14发动机原理54

三、影响机械损失的因素1.气缸直径及行程

根据试验，机械损失功率与缸径、行程的大致关系为发动机工作容积增加，即加大缸径或行程时，机械损失功率Pm增加，但机械效率ηm提高。当气缸工作容积一定，而行程/缸径比（S／D）减小时，机械损失功率Pm减少，机械效率ηm提高。2023/1/14发动机原理55

2.摩擦损失

（1）活塞组件

产生摩擦的部件：活塞环、活塞裙部和活塞销主要影响因素：活塞环的结构与组合、活塞裙部的几何形状，缸套的温度及配合间隙等采取的措施：减少活塞环数目，减薄活塞环厚度，减少活塞裙部的接触面积，在裙部涂固体润滑膜等（2）曲轴组件

产生摩擦的部件：轴颈与轴承、密封装置主要影响因素：润滑动阻力与轴颈的直径和宽度的立方成正比采取的措施：减少运动件的惯性质量，降低轴承负荷并使轴承宽度和轴径减小2023/1/14发动机原理56

（3）配气机构

产生摩擦的部件：气门与气门导管、摇臂与凸轮主要影响因素：低转速下，负荷主要由弹簧力引起；高转速时，负荷主要由惯性力引起采取的措施：减少运动件的惯性质量，良好的凸轮型线3.转速n（或活塞平均速度Cm）发动机转速上升（Cm随之加大），致使：

各摩擦副间相对速度增加，摩擦损失增加

泵气损失加大

驱动附件消耗的功多

因此，n上升，机械损失功率增加，机械效率ηm下降

提高转速强化发动机的动力性能与ηm的降低相互矛盾2023/1/14发动机原理572023/1/14发动机原理582023/1/14发动机原理59

4.负荷：随着负荷的减少，Pmi减少，Pmm几乎不变，ηm下降。2023/1/14发动机原理60

5.润滑油品质和冷却水温度

（1）润滑油：其粘度对摩擦损失的大小有重要的影响。

润滑油粘度：即稠稀程度，表示了流体分子之间内摩擦力的大小。粘度大，内摩擦力大，流动性差，使摩擦损失增加，但承载能力强，易于保持液体润滑状态润滑油粘度主要受油的品种和温度的影响选用原则；在保证发动机正常工作时有可靠润滑条件的前提下，尽量选用粘度较小的润滑油，以减少摩擦损失，改善起动性能

2023/1/14发动机原理61

（2）冷却水温度：直接影响燃烧过程和传热损失在发动机使用过程中，应严格保持一定的油温和水温，即限制在一定热力状态下工作。提高水温，对性能有益，但受水的沸点限制，一般水冷发动机，水温多在80～95℃范围

一般使用50%掺比的乙二醇冷却液，沸点108℃，冰点-36℃。2023/1/14发动机原理62第七节

热平衡

一、

实际循环热平衡

1、实际循环与理论循环（空气标准循环）的差异

理论循环（四个假设）实际循环差异假设工质是理想气体，物理常数与标准状态下的空气物理常数相同（比热容是定值）实际气体比热容随温度上升而增大，因此循环的最高温度降低，且存在泄漏使工质数量减少

Wk

假设工质是在闭口系统中作封闭循环

为使循环重复进行，必须更换工质，换气损失（泵气损失+提前排气损失W）Wr假设工质的压缩及膨胀是绝热等熵过程

气缸壁和工质间始终存在着热交换，使压缩、膨胀线均脱离理论循环的绝热压缩、膨胀线Wb

假设燃烧是外界无数数个高温热源定容或定压向工质加热。工质放热为定容放热

（1）燃烧需要一定的时间，所以喷油或点火在上止点前，并且燃烧还会延续到膨胀行程，由此形成非瞬时燃烧损失和补燃损失（2）部分燃料由于缺氧产生不完全燃烧损失（3）在高温下部分燃烧产物分解而吸热使循环的最高温度下降Wz2023/1/14发动机原理632023/1/14发动机原理64ηt、ηi

、

ηe

、bi、be的大致范围ηtηi

ηebi[g/(kW·h

)]be[g/(kW·h)]汽油机

0.54-0.580.3-0.40.25-0.3205-320270-325柴油机

0.64-0.670.4-0.50.3-0.45170-205190-2852023/1/14发动机原理65

2、汽油机与柴油机热量分配的差异名称汽油机柴油机理论循环热效率ηt

0.54-0.580.64-0.67指示热效率ηi

0.30-0.400.40-0.45各种损失使热效率下降工质比热容变化燃烧不完全及热分解传热损失提前排气

0.10-0.120.08-0.100.03-0.050.01

0.09-0.100.06-0.090.04-0.010.01

2023/1/14发动机原理66

说明：1）汽油机ηt低于柴油机ηt的主要原因是压缩比ε小所造成，所以提高压缩比一直是提高汽油机热效率的主要方向，但受到不正常燃烧的限制；2）实际工质比热容变化引起的损失，占有较大比例。汽油机因相对的空气量少，混合气较浓，缸内燃烧温度较高，故此项损失较柴油机大；所以应用稀混合气是汽油机减少损失的途径之一。

3）对于柴油机，不完全燃烧主要是混合气形成及燃烧组织不完善引起，故燃油喷射、气流运动与燃烧室形状间的良好配合是柴油机应改善之处。2023/1/14发动机原理67

二、

发动机热平衡

指热量表现为有效功及各项损失的分配情况。QT

=QE+QS+QR+QB+QL

说明：

主要由废气带走（QR），其次传给冷却水（QS）；在某些汽油机中不完全燃烧损失的热量（QB）所占比例较大；

回收QR一直是人们极为关注的问题，如废气涡轮增压；QT发动机所耗燃油的热量

QE转化为有效功的热量QS传递给冷却介质的热量QR废气带走的热量QB燃料不完全燃烧热损失QL其它热量损失汽油机

25-3012-2730-500-453-10柴油机

30-4015-3525-450-52-5增压柴油机

35-4510-2525-400-52-52023/1/14发动机原理68QEQLQSQRQT2023/1/14发动机原理69习题二有一台6135Q－1柴油机，D/S＝135/140，在2200r／min时，发动机发出的有效功率为154kW。be＝217g／(kW·h)。轻柴油的燃料低热值Hu为42500kJ/kg。1)求发动机的平均有效压力pme、有效扭矩Ttq、和有效热效率ηet。

2)当机械效率ηm＝0.75时，试求bi、ηit、Pi和Pm的值。2023/1/14发动机原理70解：柴油机为6缸，缸径D＝135mm，活塞行程S＝140mm，则平均有效压力（MPa）：有效扭矩（N·m）

：有效热效率：指示热效率：指示燃油消耗率（g/kW·h）

：指示功率（kW）：机械损失功率（kW）：2023/1/14发动机原理71第一章复习题1、三种理论循环（图形、对应近似机种）；2、循环热效率（定义、影响因素）；3、四行程发动机的实际循环（示功图、循环过程、ε和PZ的范围）；4、指示指标与有效指标（两类指标的运算、联系）；5、机械效率的定义；6、机械损失的影响因素和测定方法；7、热平衡中热量分配情况；第一章总结1.动力性能指标功率(Power)，转矩(Torque)，转速(Revolution/Speed)平均有效压力(BMEP)2.经济性能指标燃油消耗率(Fuelconsumption)机油消耗率(Lubricantconsumption)3.环境性能指标碳氢(HC),一氧化碳(CO),氮氧化物(NOx),颗粒物(PM),二氧化碳(CO2)噪声振动(NVH)4.使用性能指标可靠性或耐久性(Robust,Reliability)维修方便(I/Mconvenience)，冷起动(Coldstart)。发动机的性能指标动力经济性指标指示指标与有效指标1）以工质对活塞作功为计算基准的指标称为指示指标

◎基于示功图算出，直接反映燃烧和热力循环