《内燃机的运行特性》课件

内燃机的运行特性本次课程将深入探讨内燃机的运行特性，涵盖基本原理、分类、性能参数及影响因素。我们将分析汽油机和柴油机的工作过程，探讨提高性能的新技术，并展望未来发展趋势。内燃机的基本原理吸气活塞下降，气缸内产生负压，吸入新鲜空气或混合气。压缩活塞上升，压缩气体，提高温度和压力。做功燃料燃烧，高温高压气体推动活塞做功。排气活塞上升，将废气排出气缸。内燃机的分类按工作循环四冲程机、二冲程机按燃料类型汽油机、柴油机、燃气机按冷却方式水冷式、风冷式按气缸排列直列式、V型、水平对置汽油机工作过程1吸气行程进气门打开，活塞下降，吸入混合气。2压缩行程气门关闭，活塞上升，压缩混合气。3做功行程火花塞点火，混合气燃烧，推动活塞下降。4排气行程排气门打开，活塞上升，排出废气。柴油机工作过程1吸气行程进气门打开，活塞下降，吸入新鲜空气。2压缩行程气门关闭，活塞上升，压缩空气至高温高压。3做功行程喷油器喷射燃料，自燃推动活塞下降。4排气行程排气门打开，活塞上升，排出废气。汽油机的特性曲线功率曲线随转速增加先升后降，最高点为额定功率。扭矩曲线中速时达到最大，高低速段较小。油耗曲线中速时最低，高低速段较高。柴油机的特性曲线功率曲线随转速增加呈直线上升，最高点为额定功率。扭矩曲线低速时较大，高速时略有下降。油耗曲线中速时最低，高低速段较高。内燃机有效功率的测定测功器法利用测功器直接测量发动机输出轴的扭矩和转速。燃料消耗法通过测量单位时间内的燃料消耗量间接计算功率。指示图法利用气缸压力指示图计算指示功率，再减去机械损失。内燃机的机械效率1机械效率定义有效功率与指示功率之比2影响因素摩擦损失、泵气损失、辅助机构功耗3提高方法优化结构设计、改善润滑、减少辅机功耗内燃机的热效率35%平均热效率现代汽油机的典型热效率，柴油机可达40%以上。60%热量损失大部分热量通过冷却系统和排气系统损失。5%其他损失包括摩擦损失和辐射损失等。内燃机的容积效率定义实际进气量与理论进气量之比。影响因素进气阻力、气门正时、进气温度。提高方法优化进气道设计、采用可变气门正时。内燃机的功率密度1定义单位排量或质量的输出功率。2影响因素压缩比、进气增压、燃烧效率。3提高方法涡轮增压、直喷技术、轻量化设计。4应用意义提高车辆动力性能，降低油耗。内燃机的燃油消耗特性最低燃油消耗区通常在中等负荷和中等转速区域。高速高负荷区燃油消耗率较高，但输出功率大。低速低负荷区燃油消耗率高，效率低。影响内燃机性能的主要因素结构参数气缸容积、压缩比、气门正时。工作参数转速、负荷、进气压力、燃油品质。环境因素大气压力、温度、湿度。维护状况零部件磨损、清洁度、调整精度。气缸容积对内燃机性能的影响增大气缸容积提高最大功率输出。增加进气量改善低速扭矩特性。增加热惯性影响发动机动态响应。增加摩擦损失可能降低机械效率。缸数对内燃机性能的影响增加缸数优点提高功率输出改善运行平稳性减少单缸负荷增加缸数缺点增加发动机复杂度提高制造成本可能增加燃油消耗压缩比对内燃机性能的影响1提高热效率增加压缩比可提高理论热效率。2增加功率输出高压缩比有助于提高发动机功率。3抗爆性要求高压缩比需要高辛烷值燃料。4机械负荷增加高压缩比增加发动机内部应力。进气条件对内燃机性能的影响进气温度低温进气有利于提高容积效率。进气压力增压可显著提高发动机功率。空气湿度湿度过高可能影响燃烧效率。负荷对内燃机性能的影响低负荷燃油经济性差，热效率低。中等负荷最佳燃油经济性区间。高负荷功率输出大，但燃油消耗增加。过载可能导致发动机过热和损坏。转速对内燃机性能的影响低转速扭矩大，但功率输出低，燃烧可能不稳定。中转速通常是最佳工作区间，燃油经济性好。高转速功率输出高，但机械损耗增加，燃油消耗上升。冷却系统对内燃机性能的影响温度控制保持最佳工作温度，影响燃烧效率和机械效率。热平衡影响热效率，约30%热量通过冷却系统散失。热应力适当冷却可减少热应力，延长发动机寿命。冷却功耗冷却系统本身消耗一定功率，影响整体效率。润滑系统对内燃机性能的影响减少摩擦降低机械损失，提高机械效率。冷却作用辅助散热，维持合适工作温度。清洁作用带走磨损颗粒，延长发动机寿命。燃料种类对内燃机性能的影响汽油高速性能好，排放相对较高。柴油热效率高，扭矩大，但排放处理复杂。天然气清洁燃烧，但能量密度低。生物燃料可再生，但可能影响发动机寿命。点火时间对内燃机性能的影响1提前点火增加功率，但可能导致爆震。2最佳点火时间达到最大扭矩输出和最佳燃油经济性。3延迟点火降低爆震风险，但功率和效率下降。喷油时间对内燃机性能的影响提前喷油增加最大压力，可能提高热效率。最佳喷油时间平衡功率输出和燃油经济性。延迟喷油降低最大压力，可能减少氮氧化物排放。排气系统对内燃机性能的影响背压影响过高背压会降低发动机功率和效率。排气温度影响涡轮增压器效率和排放后处理系统性能。声音控制消音器设计影响发动机呼吸和性能。排放控制催化转化器和颗粒过滤器可能增加背压。内燃机的热力循环分析奥托循环适用于汽油机，等容加热。柴油循环适用于柴油机，等压加热。赛博尼循环实际循环，考虑热损失和机械损失。内燃机排放特性及治理CO2通过提高燃油效率和使用替代燃料减少。NOx采用选择性催化还原(SCR)技术处理。颗粒物使用颗粒捕集器(DPF)过滤。内燃机性能提高的新技术可变压缩比根据工况调整压缩比，优化性能。均质充量压缩着火结合汽油机和柴油机优点的新燃烧模式。缸内直喷精确控制燃油喷射，提高燃烧效率。电子化控制智能控制各系统，优化整体性能。内燃机性能测试方法1台架测试在实验室条件下测量功率、扭矩和燃油消耗。2道路测试在实际行驶条件下评估整车性能。3排放测试