内燃机学2、循环

第二章内燃机工作循环内燃机的工作循环内燃机的基本概念内燃机的循环内燃机的机械损失第二章内燃机工作循环内燃机的基本概念第二章内燃机工作循环内燃机的基础概念内燃机的指示指标内燃机的有效指标平均有效压力的计算内燃机的强化指标第二章内燃机工作循环

内燃机的基础概念工作循环上止点和下止点曲柄半径和活塞行程气缸工作容积和发动机排量压缩比发动机运转工况和特性发动机示功图第二章内燃机工作循环

内燃机的基础概念工作循环上止点和下止点曲柄半径和活塞行程气缸工作容积和发动机排量压缩比发动机运转工况和特性发动机示功图第二章内燃机工作循环

内燃机的基础概念发动机示功图

要研究内燃机的动力性能和经济性能，应首先对内燃机一个工作循环中热功转换的质和量两方面加以分析。

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，可以对其工作的完善程度进行分析。第二章内燃机工作循环

内燃机的基础概念发动机示功图

要研究内燃机的动力性能和经济性能，应首先对内燃机一个工作循环中热功转换的质和量两方面加以分析。

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，可以对其工作的完善程度进行分析。第二章内燃机工作循环

内燃机的基础概念温度图示例第二章内燃机工作循环内燃机的性能指标动力性能指标功率转矩转速燃油和润滑油消耗率冷起动性能、噪声和排气性能大修或更换零件之间的最长运行时间无故障长期工作能力运转性能指标经济性能指标耐久可靠性指标第二章内燃机工作循环

内燃机的指示指标指示功：气缸内完成一个工作循环而得到的有用功。平均指示压力：单位气缸容积一个工作循环而作的

指示功。

指示功率：单位时间所作的功。指示热效率：指示功与耗能之比。指示油耗：单位指示功的耗油量。第二章内燃机工作循环

内燃机的指示指标平均指示压力：单位气缸容积一个工作循环而作的

指示功。平均指示压力不仅表示热功转换程度，还表示气缸容积的利用程度。影响因素增压度过量空气系数油气混合的完善程度换气质量燃烧的完善程度第二章内燃机工作循环平均指示压力的范围柴油机四冲程非增压：0.6~0.95MPa增压：0.85~2.6MPa二冲程：0.6~0.95MPa汽油机二冲程：0.4~0.85MPa四冲程：0.6~1.4MPa第二章内燃机工作循环

内燃机的指示指标影响因素指示热效率：指示功与耗能之比。燃料热能释放的好坏热能损失的大小热能转化的有效程度第二章内燃机工作循环指示热效率与指标油耗范围：biηit四冲程柴油机0.41~0.4 210~175二冲程柴油机0.4~0.48 218~177四冲程汽油机0.25~0.4 344~218二冲程汽油机0.19~0.27 435~305第二章内燃机工作循环

内燃机的有效指标指标功率减去机械损失功率。单位工作容积的有效功。一个假想的、平均不变的压力作用在活塞顶上，是活塞移动一个冲程所作的功等于每循环所作的有效功。有效功率平均有效压力有效油耗率/有效效率第二章内燃机工作循环有效热效率与有效油耗范围：beηet低速柴油机0.38~0.45 190~225中速柴油机0.36~0.43 195~240四冲程汽油机0.20~0.30 410~274二冲程汽油机0.15~0.20 545~410高速柴油机0.30~0.40 215~285第二章内燃机工作循环进气与燃烧过程的参数每循环吸入气缸的空气量换算成进气管状态的体积与活塞排量之比。

燃烧1kg燃料的实际空气量与理论空气量之比。充量系数过量空气系数第二章内燃机工作循环平均有效压力的计算第二章内燃机工作循环平均有效压力的计算第二章内燃机工作循环

平均有效压力与其他参数的关系第二章内燃机工作循环内燃机的强化指标升功率在标定工况下，发动机每升气缸工作容积所发出的有效功率。单位质量功率常用的一种强化指标：Pme·Vm第二章内燃机工作循环内燃机的强化指标升功率在标定工况下，发动机每升气缸工作容积所发出的有效功率。单位质量功率常用的一种强化指标：Pme·Vm第二章内燃机工作循环内燃机的强化指标升功率提高方法采用二冲程循环增大压缩比减小过量空气系数提高发动机的转速利用进排气系统的气动效应第二章内燃机工作循环提高动力性能和经济性能的途径采用增压技术合理组织燃烧过程改善换气过程提高发动机转速提高机械效率提高升功率第二章内燃机工作循环内燃机的循环内燃机的循环过程内燃机理想工作循环理想循环与实际循环压缩过程与膨胀过程内燃机的压缩比第二章内燃机工作循环

内燃机的循环过程汽油机循环柴油机循环四冲程汽油机二冲程汽油机四冲程柴油机二冲程柴油机第二章内燃机工作循环汽油机循环四冲程汽油机循环第二章内燃机工作循环汽油机循环二冲程汽油机原理第二章内燃机工作循环柴油机循环四冲程柴油机循环第二章内燃机工作循环柴油机循环四冲程柴油机循环第二章内燃机工作循环柴油机循环四冲程柴油机循环单缸第二章内燃机工作循环柴油机循环二冲程柴油机原理第二章内燃机工作循环内燃机理想工作循环建立在热力学第二定律基础上，是以卡诺循环为基础的卡诺循环奥托循环狄塞尔循环布雷顿循环第二章内燃机工作循环卡诺循环

卡诺循环主要有两种不利的情况：1、峰值压力高——其结果增加了机械负荷，需要增强发动机的结构；2、比输出功率低——因此需要采用大的气缸排量(大的发动机尺寸和重量)以达到合用的功率值。对任何一种循环。其最大热效率产生于当热源温度尽可能最高，而冷源温度尽可能最低时。因此，可以看出，卡诺循环指出了运行在温度T1与T2之间的热机可能达到的最高热效率。第二章内燃机工作循环卡诺循环

卡诺循环主要有两种不利的情况：1、峰值压力高——其结果增加了机械负荷，需要增强发动机的结构；2、比输出功率低——因此需要采用大的气缸排量(大的发动机尺寸和重量)以达到合用的功率值。对任何一种循环。其最大热效率产生于当热源温度尽可能最高，而冷源温度尽可能最低时。因此，可以看出，卡诺循环指出了运行在温度T1与T2之间的热机可能达到的最高热效率。第二章内燃机工作循环奥托循环第二章内燃机工作循环狄塞尔循环第二章内燃机工作循环布雷顿循环第二章内燃机工作循环工作循环的划分1、吸气2、压缩3、膨胀4、排气第二章内燃机工作循环理想循环与实际循环第二章内燃机工作循环理想循环与实际循环两者的区别1、工质不同：实际工质成份会变化；2、换气损失：存在进排气提前和延迟

；3、传热损失；4、燃烧损失；a.燃烧速度有限b.后燃及不完全燃烧第二章内燃机工作循环★压缩过程三个作用压缩过程扩大了工作循环的温度范围。就是说在压缩过程终点的温度能使可燃混合气着火燃烧，使燃烧过程的最高温度提高，从而提高了工作循环的热效率；压缩过程使循环助工质得到更大的膨胀比，对活塞作更多的功；压缩过程提高了工质的温度和压力，为冷机起动及着火燃烧创造了条件。第二章内燃机工作循环★压缩过程1.压缩终点的确定；

2.压缩多变指数（1.28～1.42）。

第二章内燃机工作循环压缩多变指数的特点n1

>1.4:dq

<0n1

=1.4:dq

=0n1

<1.4:dq

>0第二章内燃机工作循环影响压缩指数的因素

气缸的尺寸；

气缸壁冷却程度；

燃烧室形式；

转速；

负荷；

其他一些因素；第二章内燃机工作循环★膨胀过程内燃机的做功过程在这一过程中，工质的部分热能转变为机械功。在理想循环中，膨胀过程为绝热的等熵过程，而内燃机实际循环的膨胀过程则是一个比压缩过程更为复杂的热力过程，除了在压缩过程中存在工质与壁间的热交换和漏气损失外，还出现后燃现象和在高温时被裂解了的物质的复合现象。第二章内燃机工作循环膨胀过程特征膨胀过程是燃烧过程的后继过程，膨胀过程中的后燃或多或少总是存在的。在膨胀过程初期，放热率急骤增加，以后逐渐降低。在这过程中，不仅放出热量，也改变了工质的成分和数量。在膨胀过程中还发生高温分解产物重新化合。在膨胀过程初期较为强烈，以后逐渐减少。工质与周壁的温度差不断变化，活塞在膨胀过程中逐步下行时，散热面积不断扩大，而且活塞运动的速度也在不断变化。周壁传热的传热系数也在改变。这些使膨胀过程中工质向周壁的传热情况变得相当复杂。通过活塞环及气缸壁之间的间隙，工质有微量泄漏．改变了工质数量。第二章内燃机工作循环1.膨胀始点的确定；

2.膨胀多变指数（1.20～1.30）。

★膨胀过程第二章内燃机工作循环影响膨胀指数的因素

气缸的尺寸；

气缸壁冷却程度；

燃烧速度与后燃情况；

转速；

负荷；

膨胀过程是一个放热过程：n2<1.4第二章内燃机工作循环★内燃机的压缩比

发动机的压缩比是说明工质的容积变化和压缩程度的一个参数。根据发动机所采用的循环与着火方式的不同，对不同类型的内燃机应有不同的要求。为使柴油机能正常工作，必须使压缩终了的空气温度不低于燃料着火燃烧的自燃温度，这个条件就决定了柴油机正常工作的最低压缩比。但是，实际上压缩比的取值应该远高于上面所说的最低压缩比

。第二章内燃机工作循环压缩比对经济性的影响对机械负荷的影响对燃烧和起动的影响第二章内燃机工作循环内燃机的机械损失内燃机机械损失的组成机械损失的测量影响机械损失的因素第二章内燃机工作循环内燃机的机械损失内燃机机械损失的组成活塞、活塞环、轴承、气门；水泵、油泵、喷油泵、发电机、空压机、风扇；

摩擦损失

驱动机构

其他损失泵气损失等；第二章内燃机工作循环内燃机的机械损失内燃机机械损失的组成

摩擦损失活塞、连杆、曲轴的摩擦：60~75%活塞：45~65%；气门驱动：2~3%；附属机构：10~20%；泵气损失：10~20%第二章内燃机工作循环机械损失的测量示功图法

倒拖法（需电力测功器）

灭缸法（适用于多缸机）

油耗线法（适用于柴油机）第二章内燃机工作循环机械损失的测量示功图法结果的正确程度取决于示功图的测录的正确程度，其中，活塞上止点位置不易正确测定。并且上止点位置误差对测试结果的影响很大。第二章内燃机工作循环机械损失的测量倒拖法适用于低压缩比发动机。第二章内燃机工作循环机械损失的测量灭缸法适用于多缸机。排气管结构：不致因一个气缸灭火而引起足以破坏其他气缸换气规律和充量系数的排气压力波的情况下就会相当准确，其误差在5％以下。对于汽油机，由于进气情况的改变，往往得不到正确的结果。第