内燃机学-周龙保-课件第三章_内燃机的工作循环

第一节　内燃机的理论循环

第二节　内燃机的燃料及燃烧热化学第三节　内燃机的实际循环

第四节　内燃机的热平衡

第五节　内燃机工作过程的热力学模型

1) 把压缩和膨胀过程简化成理想的绝热可逆的等熵过程，忽略工质与外界的热量交换及其泄漏等的影响。

2) 将燃烧过程简化为等容、等压或混合加热过程，将排气过程简化为等容放热过程。

3) 忽略发动机进排气过程，从而将循环简化为一个闭口循环。

4)以空气为工质，并视为理想气体，在整个循环中工质物理及化学性质保持不变，比热

图3-1　四冲程内燃机典型的理论循环

a)等容加热循环　b)等压加热循环　c)混合加热循环

第二节　内燃机的燃料及燃烧热化学

一、内燃机的燃料

二、燃烧热化学

一、内燃机的燃料

1.石油基燃料

2. 柴油的理化性质

3.汽油的理化性质

1.石油基燃料

内燃机所使用的石油基液体燃料主要是由碳、氢两种元素所组成，此外还有少量的氧、氮、硫等元素。从化学结构上看，石油基燃料主要是由烷烃、烯烃、环烷烃和芳香烃等烃类组成。汽油中烃类的碳原子数一般在5～12之间，平均相对分子质量在110左右；轻柴油的碳原子数在10～22之间，平均相对分子质量在190左右。

2. 柴油的理化性质

(1) 自燃性　在无外源点火的情况下，柴油能自行着火的性质叫自燃性，柴油能自行着火的最低温度叫做自燃温度。

(2) 低温流动性　在规定条件下，冷却柴油至开始出现混浊的温度称为柴油的浊点。

(1) 自燃性

　在无外源点火的情况下，柴油能自行着火的性质叫自燃性，柴油能自行着火的最低温度叫做自燃温度。

(2) 低温流动性　

在规定条件下，冷却柴油至开始出现混浊的温度称为柴油的浊点。

3.汽油的理化性质

(1) 挥发性　汽油是轻烃类的混合物，没有固定的沸点，在进行蒸馏时，随温度的上升，按照馏分由轻到重，逐渐沸腾。

(2) 抗爆性　燃料对于发动机发生爆燃的抵抗能力叫做燃料的抗爆性。

　汽油是轻烃类的混合物，没有固定的沸点，在进行蒸馏时，随温度的上升，按照馏分由轻到重，逐渐沸腾。

　燃料对于发动机发生爆燃的抵抗能力叫做燃料的抗爆性。

二、燃烧热化学

(一) 化学计量空燃比

(二) 燃料的热值

(三) 燃烧前后物质的量变化系数

(四) 残余废气系数与排气再循环(EGR)率

(一) 化学计量空燃比

当燃料在空气中燃烧时，一定质量空气中的氧刚好使一定质量的燃料完全燃烧，将碳氢燃料中所有的碳、氢完全氧化成二氧化碳和水，则此时的空气与燃料的质量比称为该燃料燃烧的化学计量空燃比，有时称为理论空燃比。

(二) 燃料的热值

燃料在空气中燃烧，以热量的形式释放出其中的化学能。在标准状态(101.3kPa，298.15K)下，每千克燃料完全燃

烧所放出的热量称为燃料的热值［2、9］。燃料的热值可以用量热计测量，一般气体燃料常在等压稳态连续流动标准状态下测量燃料燃烧的热值，液体和固体燃料常用定容燃烧弹法测量。等压和等容条件下测量热值的方法不同，但结果相差不大，所以通常所说的热值是指等压条件下的热值。

(三) 燃烧前后物质的量变化系数

有些化学反应中，反应物和生成物的物质的量相等(如C H4在空气中燃烧)，但大部分的并不相等(如丙烷、辛烷等在空气中燃烧)。燃料与空气形成的混合气在内燃机缸内燃烧后，燃烧产物的物质的量与反应物的物质的量之比用μ0表示。

(四) 残余废气系数与排气再循环(EGR)率

1.残余废气系数

2.排气再循环率

1.残余废气系数

发动机进气门关闭后，缸内气体的总质量为ma，由本循环吸入的新鲜充量m和上一循环残留在缸内的废气mr组成，内燃机缸内的残余废气系数与其压缩比、进气压力、配气正时等有关。汽油机的压缩比低，进气有节流，气门叠开角较小，所以残余废气系数较高，通常在7%～20%之间。柴油机由于压缩比高，气门叠开角大，没有进气节流，所以残余废气系数较小，增压柴油机的更低。

2.排气再循环率

在每个循环吸入的新鲜充量m1中，若其中一部分是来自发动机的排气，用来稀释可燃混合气和降低发动机最高燃烧温度，减少NOx的生成与排放，称为排气再循环(EGR)。排气再循环率的定义为参与再循环的排气的质量m占新鲜充量m1的百分比，即?EGR=m EGR m1(3-6) 借助发动机的残余废气系数和EGR率，还可

以计算出发动机缸内已燃废气占总混合气量的比例

第三节　内燃机的实际循环

一、工质的影响

二、传热损失

三、换气损失

四、燃烧损失

内燃机学

河北工业大学函授生考试试卷 课程内燃机学教师孙晓娜2013 / 2014 学年第1 学期 班级12级热工姓名____________ 成绩_______ 一、判断题 1、汽油机压缩比比柴油机的高。（） 2、升功率指的是一个气缸的功率。（） 3、多孔式喷油器喷油系统的启喷压力一般为20MPa左右。（） 4、万有特性图中，最内层的区域是最经济区域。（） 5、发动机转速越高，机械效率也越高。（） 6、从排气门打开到气缸压力接近排气管压力的这个时期，称为强制排气阶段。（） 7、在柴油机中，燃料成分在燃烧室空间的分布是均匀的。（） 8、柴油机生成的碳烟微粒比汽油机多。（） 二、单项选择题： 1）通常认为，汽油机的理论循环为（）A、定容加热循环B、等压加热循环C、混合加热循环D、多变加热循环2）发动机的整机性能用有效指标表示，因为有效指标以（）A、燃料放出的热量为基础B、气体膨胀的功为基础 C、活塞输出的功率为基础 D、曲轴输出的功率为基础 3）汽油机爆震燃烧的根本原因是远端混合气（）A、被过热表面点燃B、因温度过高自燃 C、受火焰传播燃烧 D、由已燃气体点燃 4）汽油机的火焰速度是（）A、燃烧速度B、火焰锋面移动速度C、扩散速度D、气流运动速度 5）充气效率用于评价发动机实际换气过程完善程度，它的物理意义是反映（）A、机械效率B、流动效率C、换气效率D、容积效率

三、填空题 1、工质在经历一个可逆的绝热膨胀过程中，温度 。 2、废气涡轮增压器由 和 两部分组成，在其运转过程中，二者的转 速相等。 3、柴油的发火性用 表示，其值越高，发火性越好。 4、汽油机转速增加时，点火提前角应 。 5、发动机的外特性是指 。 四、简答题 1、汽油机与柴油机相比，在燃烧过程的划分、着火方式、着火延迟期的影响、混合气的形成、机械负荷和热负荷、压缩比、组织缸内气流运动的目的以及燃烧过程的主要问题方面，各有什么不同？ 2、什么叫充气系数？有哪些措施可提高充气系数？ 五、作图分析题 1、画出柴油机燃烧过程的?-p 图，并简述各个时期的划分？

内燃机学习题及答案

2-1 内燃机的动力性能和经济性能指标为什么要分为指示指标和有效指标两大类？表示动力性能的指标有哪 些？它们的物理意义是什么？它们之间的关系是什么？表示经济性能的指标有哪些？它们的物理意义是什么？它 们之间的关系是什么？答：（1）指示性能指标是以工质对活塞做功为基础的指标。能评定工作循环进行的好坏。有效性 能指标是以曲轴的有效输出为基础的指标，能表示曲轴的有效输出。 （2）动力性能指标：功率、转矩、转速、平均有效压力、升功率。 （3）功率：内燃机单位时间内做的有效功。转矩：力与力臂之积。转速：内燃机每分钟的转数。Pe=Ttq.n/9550 （4）经济性能指标：有效热效率，有效燃油消耗率be 。 （5）有效热效率:实际循环的有效功与为得到此有效功所消耗的热量之比值。 ηet=We/Q1 有效燃油消耗率：单位有效功的耗油量。关系：be=3.6*106/ηet 。Hu 2-4 平均有效压力和升功率在作为评定发动机的动力性能方面有何区别？答平均有效压力是一个假想不变的压力，其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，升功率是在标定的工况下，发动机每升气缸工作容积所发出的有效功率。 区别：前者只反应输出转矩的大小，后者是从发动机有效功率的角度对其气缸容积的利用率作出的总评价，它与Pme 和n 的乘积成正比。（Pl=Pme ·n/30T ） 2-5充量系数的定义是什么？充量系数的高低反映了发动机哪些方面性能的好坏？答（1）充量系数每个循环吸入气缸的空气量换算成的进气管状态下的体积。V1与活塞排量Vs 之比（Φc =V1/Vs ）（2）充量系数高地反映换气过程进行完善程度。 2-8 过量空气系数的定义是什么？在实际发动机上怎样求得？ 1）过量空气系数：燃烧1kg 燃料的实际空气量与理论空气量之比。（2）实际发动机中Φa 可由废气分析法求得，也可用仪器直接测得；对于自然吸气的四冲程内燃机，也可由耗油量与耗气量按下式求的（Φa =Aa/BLo ） 2-9 内燃机的机械损失由哪些部分组成？详细分析内燃机机械损失的测定方法，其优、缺点及适用场合。答（1）机械损失组成：1活塞与活塞环的摩擦损失。2轴承与气门机构的摩擦损失。3.驱动附属机构的功率消耗。4风阻损失。5驱动扫气泵及增压器的损失。（2）机械损失的测定：1示功图法：由示功图测出指示功率Pi ，从测功器和转速计读数中测出有效功率Pe ，从而求得Pm,pm 及ηm 的值。优：在发动机真实工作情况下进行，理论上完全符合机械损失定义。缺：示功图上活塞上止点位置不易正确确定，多缸发动机中各缸存在一定的不均匀性。应用：上止点位置能精确标定的场合。 2倒拖法：发动机以给定工况稳定运行到冷却水，机油温度达正常值时，切断对发动机供油，将电力测功器转换为电动机，以给定转速倒拖发动机，并且维持冷却水和机油温度不变。这样测得的倒拖功率即为发动机在该工况下的机械损失功率。缺点：1倒拖工况与实际运行情况相比有差别2求出的摩擦功率中含有不该有的Pp 这一项。3在膨胀，压缩行程中，p-v 图上膨胀线与压缩线不重合。4上述因素导致测量值偏高。应用：汽油机机械损失的测定。 3灭缸法：在内燃机给定工况下测出有效功率Pe ，然后逐个停止向某一缸供油或点火，并用减少制动力矩的办法恢复其转速。重新测定其有效功率。则各缸指示功率为（Pr ）x=（Pe-Pe ）x 。总指示功率。Pi=∑(Pi)x 。然后可求出Pm 和ηm.优点：无须测示功图，也无须电力测功器。缺点：要求燃烧不引起进。排气系统的异常变化。应用：只适用于多缸发动机，且对增压机及汽油机不适用。 4油耗线法：将负荷特性实验时获得的燃油消耗率曲线延长并求出横坐标的交点，就可得到Pmm 。优点：无须电力测功器和燃烧分析仪。缺点：只是近似方法，低负荷附近才可靠。应用：除节气门调节的汽油机和中高增压的柴油机。 3-2 试推导混合加热理论循环热效率的表达式。答： ) /'/()//'(1/1)'()'(11/21Ta Tz Ta Tz k Ta Tc Ta Tz Ta Tb Tz Tz k Tc Tz Ta Tb Q Q t -+---=-+---=-=ηλρρελερλερλερλερλελεεεk k c k c k k c k c k c k c k c k c k c k vb vz Tz Tb Tz Tb Ta Tz Ta Tb vz vz Ta Tz Tz Tz Ta Tz pc pz Ta Tc Tc Tz Ta Tz vc va Ta Tc 010 10110101011111)/1()/(////'//''//)/'(//'/'; )/(/====?===?===?===-----------

工程热力学—动力循环

7 动力循环（Power Cycles） 热能向机械能转换需要通过工质地循环,理想地循环是卡诺循环,但卡诺循环并不实用,其中地等温过程就难以实现.利用相变过程固然可以实现等温过程,但在吸热温度、压力方面却不遂人愿,所以实际循环与卡诺循环地差异比较大.但实际循环与卡诺循环并不是一点关系也没有,实际循环与卡诺循环一样,也有吸热、作功、放热、压缩四种过程组成,其中吸热常常伴随燃料燃烧放热. 为了提高动力循环地能量转换地经济性,必须依照热力学基本定律对动力循环进行分析,以寻求提高经济性地方向及途径. 实际动力循环都是不可逆地,为提高循环地热经济性而采取地各种措施又使循环变得非常复杂.为使分析简化,突出热功转换地主要过程,一般采用下述手段：首先将实际循环抽象概括成为简单可逆理论循环,分析该理论循环,找出影响其循环热效率地主要因素和提高热效率地可逆措施；然后分析实际循环与理论循环地偏离之处和偏离程度,找出实际损失地部位、大小、原因及改进办法.本课程主要关心循环中地能量转换关系,减少实际损失是具体设备课程地任务,因此我们主要论及前者. 7.1 内燃动力循环 内燃机地燃料燃烧（吸热）、工质膨胀、压缩等过程都是在同一设备——气缸–活塞装置中进行地,结构紧凑.由于燃烧是在作功设备

内进行地,所以称为内燃机. 汽车最常用地动力机是内燃机,但是随着技术地进步、环境保护标准地提高与石油天然气资源紧缺,使用蓄电池、燃料电池或太阳能电池地电动汽车已经呼之欲出.目前提到汽车发动机仍然主要是指内燃机. 内燃机具有结构紧凑、体积小、移动灵活、热效率高和操作方便等特点,广泛用于交通运输、工程机械、农业机械和小型发电设备等领域.它是仿照蒸汽机地结构发明地,最初使用煤气作为燃料.随着石油工业地发展,内燃机获得了更合适地燃料——汽油和柴油.德国人奥托（Nicolaus A. Otto）首先于1877年制成了实用地点燃式四 1—气缸盖和气缸体；2—活塞；3—连杆；4—水泵；5—飞轮；6 —曲轴；7—润滑油管；8—油底壳；9—润滑油泵；10—化油器； 11—进气管；12—进气门；13—排气门；14—火花塞 图7-1 单缸四冲程内燃机结构

内燃机理论讲解

内燃机的工作循环 第一节内燃机的理论循环 内燃机的实际热力循环:是燃料的热能转变为机械能的过程，由进气、压缩、燃烧、膨胀和排气等多个过程所组成。在这些过程中，伴随着各种复杂的物理、化学过程，同时，机械摩擦、散热、燃烧、节流等引起的一系列不可逆损失也大量存在。 内燃机的理论循环:将实际循环进行若干简化，忽略一些次要的影响因素，并对其中变化复杂、难于进行细致分析的物理、化学过程〔如可燃混合气的准备与燃烧过程等〕进行简化处理，从而得到便于进行定量分析的假想循环或简化循环。 对理论循环进行研究可以达到以下目的： 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，以明确提高以理论循环热效率为代表的经济性和以平均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)有利于分析比较内燃机不同热力循环方式的经济性和动力性。 建立理论循环的简化假设： 1)以空气作为工作循环的工质，并视其为理想气体，在整个循环中的物理及化学性质保持不变，工质比热容为常数。 2)不考虑实际存在的工质更换以及泄漏损失，工质的总质量保持不变，循环是在定量工质下进行的，忽略进、排气流动损失及其影响。 3)把气缸内的压缩和膨胀过程看成是完全理想的绝热等熵过程，工质与外界不进行热量交换。 4)分别用假想的加热与放热过程来代替实际的燃烧过程与排气过程，并将排气过程即工质的放热视为等容放热过程。

内燃机理论循环的三种形式：等容加热循环、等压加热循环和混合加热循环。 三种理论循环的热效率分析： 当初始状态一致且加热量及压缩比相同时，等容加热循环的热效率最高，等压加热循环的热效率最低，混合加热循环的热效率介于两者之间； 当最高循环压力pz(或称为最高燃烧压力)相同、加热量相同而压缩比不同时，等压加热循环的热效率最高，等容加热循环的热效率最低，混合加热循环的热效率仍介于两者之间。 由热效率表达式，还可以得到如下结论： 1.提高压缩比εc可以提高热效率ηt，但提高率随着压缩比εc的不断增大而逐渐降 低。 2.增大压力升高比λp可使热效率ηt提高。 3.压缩比εc以及压力升高比λp的增加，将导致最高循环压力pz的急剧上升。 4.增大初始膨胀比ρ0，可以提高循环平均压力，但循环热效率ηt随之降低。 5.等熵指数k增大，循环热效率ηt提高。 内燃机实际工作条件的约束和限制： 1)结构条件的限制 从理论循环的分析可知，提高压缩比εc和压力升高比λp时提高循环热效率ηt起着有利的作用，但将导致最高循环压力pz的急剧升高，从而对承载零件的强度要求更高，这势必缩短发动机的使用寿命，降低发动机的使用可靠性，为此只好增加发动机的质量，结果造成发动机体积与制造成本的增加。 2)机械效率的限制 内燃机的机械效率ηm是与气缸中的最高循环压力pz密切相关的。不加限制地提高εc以及λp，将引起ηm的下降。从有效指标上看，将直接导致压缩比εc，以及压力升高比λp提高而带来的收益得而复失。 3)燃烧方面的限制 若压缩比定得过高，汽油机将会产生爆燃、表面点火等不正常燃烧的现象。对于柴油机而言，过高的压缩比将使压缩终了的气缸容积变得很小，对制造工艺的要求极为苛刻，燃烧室设计的难度增加，也不利于燃烧的高效进行。 柴油机的压缩比εc一般在12～22之间，最高循环压力pz＝7～14 MPa，压力升高比λp在1．3～2．2左右。 汽油机的压缩比εc＝6～12，pz＝3～8.5 MPa，λp在2.0～4.0左右。 第二节内燃机的燃料及其热化学 一、内燃机的燃料 （一）石油燃料 （二）天然气燃料 （三）代用燃料 (一)石油燃料 1、石油中烃的分类 2、石油的炼制方法与燃料 3、柴油和汽油的理化性质

内燃机工作原理

内燃机工作特点是，燃料在气缸内燃烧，所产生的燃气直接推动活塞 作功。下面，以图示的汽油机为例加以说明。 开始，活塞向下移动，进气阀开启，排气阀关闭，汽油与空气的混合气进入气缸。当活塞到达最低位置后，改变运动方向而向上移动，这时进排气阀关闭，缸内气体受到压缩。压缩终了，电火花塞将燃料气点燃。燃料燃烧所产生的燃气在缸内膨胀，向下推动活塞而作功。当活塞再次上行时，进气阀关闭，排气阀打开，作功后的烟气排向大气。重复上述压缩、燃烧，膨胀，排气等过程，周期循环，不断地将燃料的化学能转化为热能，进而转换为机械能。 内燃机工作原理简述 内燃机（Internal combustion engine）是一种热机，它将液体或气体燃料与空气混合后，直接输入机器内部燃烧产生热能再转化为机械能。 内燃机具有体积小、质量小、便于移动、热效率高、起动性能好的特点。但是内燃机一般使用石油燃料，同时排出的废气中含有害气体的成分较高。 往复活塞式内燃机的工作腔称作气缸，气缸内表面为圆柱形。在气缸内作往复运动的活塞通过活塞销与连杆的一端铰接，连杆的另一端则与曲轴相连，构成曲柄连杆机构。因此，当活塞在气缸内作往复运动时，连杆便推动曲轴旋转，或者相反。同时，工作腔的容积也在不断的由最小变到最大，再由最大变到最小，如此循环不已。气缸的顶端用气缸盖封闭。在气缸

盖上装有进气门和排气门，进、排气门是头朝下尾朝上倒挂在气缸顶端的。通过进、排气门的开闭实现向气缸内充气和向气缸外排气。进、排气门的开闭由凸轮轴控制。凸轮轴由曲轴通过齿形带或齿轮或链条驱动。进、排气门和凸轮轴以及其他一些零件共同组成配气机构。通常称这种结构形式的配气机构为顶置气门配气机构。现代汽车内燃机无一例外地都采用顶置气门配气机构。构成气缸的零件称作气缸体，支承曲轴的零件称作曲轴箱，气缸体与曲轴 箱的连铸体称作机体。 甲，基本术语 1. 工作循环 活塞式内燃机的工作循环是由进气、压缩、作功和排气等四个工作过程组成的封闭过程。 周而复始地进行这些过程，内燃机才能持续地作功 2.上、下止点 见下图： 活塞顶离曲轴回转中心最远处为上止点；活塞顶离曲轴回转中心最近处为下止点。在上、 下止点处，活塞的运动速度为零。 3.活塞行程 上、下止点间的距离 S 称为活塞行程。曲轴的回转半径 R 称为曲柄半径。显然，曲轴每回转一周，活塞移动两个活塞行程。对于气缸中心线通过曲轴回转中心的内燃机，其 S ＝2R 。 4.气缸工作容积

内燃机学知识点

1．发动机的机械损失 （1）活塞和活塞环的摩擦损失 （2）轴承和气门机构的摩擦损失 （3）驱动附属机构的功率消耗 （4）风阻损失 （5）驱动扫气泵和增压泵的损失 2．机械损失的测定方法 （1）示功图法（2）倒拖法（3）灭缸法（4）油耗线法 3．排放指标 （1）排放物的浓度mg/m3（2）质量排放量g/km（3）比排放量g/(kW.h)（4）排放率g/kg 4．提高动力性和经济性的途径 （1）采用增压技术 （2）合理组织燃烧过程，提高循环指示效率 （3）改善换气过程，提高气缸的充量系数 （4）提高发动机转速 （5）提高机械效率 （6）采用二冲程提高升功率 5．提高理论循环热效率所受的限制 结构强度的限制、机械效率的限制、燃烧的限制、排放的限制 6．十六烷值 定义正十六烷的十六烷值为100，α-甲基萘的十六烷值为0，当柴油的自然性同正十六烷和α-甲基萘混合燃料的自燃性相同时，正十六烷的体积百分比即为十六烷值。芳烃含量越高，十六烷值越低，排放性能越差。十六烷值一般在40-55。 7．辛烷值 异辛烷的辛烷值定为100，正庚烷为0，所含异辛烷的体积百分比。（马达法辛烷值MON、研究法辛烷值RON） 8．内燃机实际循环 工质的影响（燃烧过程中，工质的成分和质量不断发生变化）、传热损失（理论循环中，工质和燃烧室壁面是绝热的，没有热交换）、换气损失（膨胀损失、活塞推出功损失、吸气损失）、燃烧损失（燃烧速度的有限性、不完全燃烧损失） 9．换气过程 四冲程：从排气门开启到进气门关闭的整个过程。（排气、气门叠开、进气） 二冲程：从排气口打开到关闭的整个过程。 10．排气提前角： 排气门在膨胀行程下止点前的某一曲轴转角位置提前开启，这一角度就叫排气提前角。一般在30-80°CA。 排气迟闭角：排气门在上止点之后关闭的角度。一般在10-70°CA。 排气过程分为：自由排气（排气门打开到排气下止点）和强制排气（下止点到上止点）、超临界排气和亚临界排气。 11．进气提前角：进气门在吸气上止点前提前开启的角度，10-40°CA。 进气迟闭角：进气门在吸气下止点后滞后某一曲轴转角后关闭，20-60°CA。 提前与迟闭的目的：为了增加进排气过程的时面值或角面值，利用气体流动的惯性，增加进气充量或废气排出量。 12．气门叠开

内燃机热力循环-打印版

内燃机热力循环 一、燃气轮机循环 燃气轮机理想循环为布雷顿循环（Brayton Cycle) ，它是工质连续流动做功的一种轮机循环，如图1所示 。它既可作内燃布雷顿循环，又可作外燃布雷顿循环。内燃的布雷顿循环为开式循环，常用工质为空气或燃气。外燃的布雷顿循环是闭式循环，通过热交换器对工质加热，在另一热交换器排出工质余热。 循环过程为： 工质在压气机中等熵压缩1－2，在燃烧室（或热交换器中）等压加热2－3 ，在燃气轮机中等熵膨胀3－4和等压排气4－1 。 图1 燃气轮机循环 燃气轮机循环的指示热效率为 11k k i c ηπ-=- 式中，c π为压气机中气体的压比，k 为比热比。 燃气轮机开式循环常与内燃机基本循环配合使用。 二、涡轮增压内燃机热力循环 将涡轮增压技术（或燃气轮机技术）应用到内燃机上是内燃机循环的一项重大技术发展。一方面内燃机希望获得更多的进气（或可燃混合气）充量，以提高内燃机的功率和热效率；另一方面从内燃机排出的高温、高压废气能导入燃气涡轮中再作功，推动与燃气涡轮相连（同轴）的压气机来提高进气（或可燃混合气）的压力供给内燃机，这样就成为涡轮增压内燃机。涡轮增压内燃机有等压涡轮和变压涡轮两种系统，它们的热力循环也有所不同。 1．恒压涡轮增压内燃机热力循环 图2是等压涡轮增压内燃机热力循环。它由内燃机基本循环1→2→3’→3→4→1和燃气轮机循环7→1→5→6→7组成。

图2 等压涡轮增压内燃机热力循环 压气机将气体从状态7（大气压力p0）等熵压缩到状态1（压力为p s）之后进入内燃机。按内燃机热力循环到达状态4。气体在排气过程进入等压涡轮时由于排气门的节流损失和排气动能在排气总管内的膨胀、摩擦、涡流等损失而变成热能，气体温度升高，体积膨胀而到达状态5。气体从4→5 这部分能量没有利用，对内燃机来说相当于从状态4直接回到状态1。气体在等压涡轮中从状态5等熵膨胀到状态6，然后排入大气。 2 ．变压涡轮增压内燃机热力循环 变压涡轮增压内燃机热力循环如图3 。与等压涡轮增压内燃机热力循环不同，变压涡轮增压内燃机中气体从状态4 进入变压涡轮中排气能量不会由于排气管突然变粗而膨胀损失，进入变压涡轮前的气体压力在p4与p1’之间变化。如不计气体流动中的摩擦损失，气体在涡轮中的膨胀从开始排气时的p4→p5到最后的p1’→p5（因为后面从气缸中排出的气体压力不断下降）。 图3 变压涡轮增压内燃机热力循环 内燃机的等容放热过程4→1可看成为涡轮的等容加热过程1→4 ，然后为气体在涡轮内的等熵膨胀4→5 。5→6为等压放热过程。6→1为气体在压气机中的等熵压缩过程。 三、涡轮增压中冷内燃机热力循环

周龙保内燃机学习题答案

《内燃机学》课后习题答案 2-1 内燃机的动力性能和经济性能指标为什么要分为指示指标和有效指标两大类？表示动力性能的指标有哪些？它们的物理意义是什么？它们之间的关系是什么？表示经济性能的指标有哪些？它们的物理意义是什么？它们之间的关系是什么？ 答：（1）指示性能指标是以工质对活塞做功为基础的指标。能评定工作循环进行的好坏。有效性能指标是以曲轴的有效输出为基础的指标，能表示曲轴的有效输出。 （2）动力性能指标：功率、转矩、转速、平均有效压力、升功率。 （3）功率：内燃机单位时间内做的有效功。转矩：力与力臂之积。转速：内燃机每分钟的转数。Pe=Ttq.n/9550 （4）经济性能指标：有效热效率，有效燃油消耗率be。 （5）有效热效率:实际循环的有效功与为得到此有效功所消耗的热量之比值。ηet=We/Q1 有效燃油消耗率：单位有效功的耗油量。关系：be=3.6*106/ηet.Hu 2-4 平均有效压力和升功率在作为评定发动机的动力性能方面有何区别？ 答平均有效压力是一个假想不变的压力，其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，升功率是在标定的工况下，发动机每升气缸工作容积所发出的有效功率。区别：前者只反应输出转矩的大小，后者是从发动机有效功率的角度对其气缸容积的利用率作出的总评价，它与Pme和n的乘积成正比。（Pl=Pme〃n/30T） 2-5充量系数的定义是什么？充量系数的高低反映了发动机哪些方面性能的好坏？ 答（1）充量系数每个循环吸入气缸的空气量换算成的进气管状态下的体积。V1与活塞排量Vs之比（Φc =V1/Vs）（2）充量系数高低反映换气过程进行完善程度。 2-8 过量空气系数的定义是什么？在实际发动机上怎样求得？ 1）过量空气系数：燃烧1kg燃料的实际空气量与理论空气量之比。（2）实际发动机中Φa 可由废气分析法求得，也可用仪器直接测得；对于自然吸气的四冲程内燃机，也可由耗油量与耗气量按下式求得（Φa=Aa/BLo ） 2-9 内燃机的机械损失由哪些部分组成？详细分析内燃机机械损失的测定方法，其优缺点及适用场合。答（1）机械损失组成：1活塞与活塞环的摩擦损失。2轴承与气门机构的摩擦损失。3.驱动附属机构的功率消耗。4风阻损失。5驱动扫气泵及增压器的损失。（2）机械损失的测定：1示功图法：由示功图测出指示功率Pi，从测功器和转速计读数中测出有效功率Pe，从而求得Pm,pm及ηm 的值。优：在发动机真实工作情况下进行，理论上完全符合机械损失定义。缺：示功图上活塞上止点位臵不易正确确定，多缸发动机中各缸存在一定的不均匀性。应用：上止点位臵能精确标定的场合。 2倒拖法：发动机以给定工况稳定运行到冷却水，机油温度达正常值时，切断对发动机供油，将电力测功器转换为电动机，以给定转速倒拖发动机，并且维持冷却水和机油温度不变。这样测得的倒拖功率即为发动机在该工况下的机械损失功率。缺点：1倒拖工况与实际运行情况相比有差别2求出的摩擦功率中含有不该有的Pp这一项。3在膨胀，压缩行程中，p-v图上膨胀线与压缩线不重合。4上述因素导致测量值偏高。应用：汽油机机械损失的测定。 3灭缸法：在内燃机给定工况下测出有效功率Pe，然后逐个停止向某一缸供油或点火，并用减少制动力矩的办法恢复其转速。重新测定其有效功率。则各缸指示功率为（Pr）x=（Pe-Pe）x。总指示功率。Pi=∑(Pi)x。然后可求出Pm和ηm.优点：无须测示功图，也无须电力测功器。缺点：要求燃烧不引起进排气系统的异常变化。应用：只适用于多缸发动机，且对增压机及汽油机不适用。 4油耗线法：将负荷特性实验时获得的燃油消耗率曲线延长并求出横坐标的交点，就可得到Pmm。优点：无须电力测功器和燃烧分析仪。缺点：只是近似方法，低负荷附近才可靠。应用：

内燃机学期末复习题

内燃机学期末复习题 一、填空题 1、热力发动机按燃料燃烧的位置可分为（内燃机）和（外燃机）两种。 2、根据其热能转换为机械能的主要构件的型式，车用内燃机可分为（活塞式往复发动机）和（转子发动机） 两类。 3、四冲程发动机的工作循环包括（进气）、（压缩）、（做功）和（排气）。 4、二冲程发动机每完成一个工作循环，曲轴旋转（一周）周，进、排气门各开启（一次）次，活塞在气缸内 由下止点向上止点运行时，完成（进气和压缩）行程，由上止点向下止点运行时，完成（做功和排气）行程。 5、发动机的动力性指标包括（有效功率）、（有效扭矩）和（升功率）等。 6、活塞连杆组由（活塞）、（活塞环）、（活塞销）、（连杆）等组成。 7、油环分为（普通油环）和组合油环两种，组合油环一般由（刮油片）和（胀簧）组成。 8、连杆由（大头）、（杆身）和（小头）三部分组成。 9、曲轴按支承型式的不同分为（全支承）和（非全支承）；加工方法的不同分为（整体式）和（组合式）。 10、飞轮边缘一侧有指示气缸活塞位于上止点的标志，用以作为调整和检查（配气）正时和（点火）时的依据。 11、由曲轴到凸轮轴的传动方式有（齿轮传动）、（链传动）和（齿形带传动）等三种。 12、充气效率越高，进入气缸内的新鲜气体的量就（越多），发动机所发出的功率就（越高）。 13、凸轮轴上同一气缸的进、排气凸轮的相对角位置与既定的（配气相位）相适应。 14、根据凸轮轴的（旋向）和同名凸轮的（夹角）可判定发动机的发火次序。 15、在装配曲轴和凸轮轴时，必须将（正时标记）对准以保证正确的（配气正时）和（点火正时）。 16、气门弹簧座是通过安装在气门杆尾部的凹槽或圆孔中的（锁片）或（锁块）固定的。 17、汽油机供给系由（油箱）、（油管）、（汽油滤清器）、（汽油泵）及（化油器）装置等五部分构成。 18、汽油滤清器由（壳体）、（盖）和（滤芯）三部分组成，目前应用较多的是（纸）滤芯式滤清器。 19、国产A型泵由（泵油机构）、（供油量调节机构）、（驱动机构）和（泵体）等四个部分构成。 20、喷油泵的传动机构由（凸轮轴）和（挺柱组件）组成。 二、选择题（单项选择题） 1、对于四冲程发动机来说，发动机每完成一个工作循环曲轴旋转（ D ）。 A．180° B．360° C．540° D．720 2、在同一转速时，节气门的开度越大，则发动机的负荷（ A ）。 A．越大 B．越小 C．不变 D．不一定 3、在进气行程中，汽油机和柴油机分别吸入的是( B ) A、纯空气和可燃混合气体 B、可燃混合气体和纯空气 C、可燃混合气体和可燃混合气体 D、纯空气和纯空气 4、下列表示发动机动力性能指标的是( D )A、发动机有效转矩 B、发动机转速 C、燃油消耗率 D、升功率 5、国产某内燃机型号是6105Q，下列说法正确的是( B )。 A、该发动机是四缸直列式 B、该发动机气缸排量是105mL C、该发动机是汽车用发动机 D、该发动机采用水冷却 6、将气缸盖用螺栓固定在气缸体上，拧紧螺栓时，应采取下列方法（ A ）。 A．由中央对称地向四周分几次拧紧； B．由中央对称地向四周分一次拧紧； C．由四周向中央分几次拧紧； D．由四周向中央分一次拧紧。 7、对于铝合金气缸盖，为了保证它的密封性能，在装配时，必须在（ B ）状态下拧紧。 A．热状态 B．冷状态 C．A、B均可 D．A、B均不可 8、一般柴油机活塞顶部多采用（ B ）。 A．平顶 B．凹顶 C．凸顶 D．A、B、C均可 9、为了保证活塞能正常工作，冷态下常将其沿径向做成（ B ）的椭圆形。 A．长轴在活塞销方向； B．长轴垂直于活塞销方向； C．A、B均可； D．A、B均不可。 10、在负荷较高的柴油机上，第一环常采用（ D ）。 A．矩形环 B．扭曲环 C．锥面环 D．梯形环

内燃机的工作循环

内燃机的工作循环 生物与农业工程学院孙舒畅45090120 一，内燃机的理论循环 通常根据内燃机所使用的燃料、混合气形成方式、缸内燃烧过程(加热方式)等特点，把火花点火发动机的实际循环简化为等容加热循环，把压燃式柴油机的实际循环简化为混合加热循环或等压加热循环，这些循环称为内燃机的理论循环。根据不同的假设和研究目的，可以形成不同的理论循环，如图1，a、b和c所示为四冲程内燃机的理想气体理论循环的p-V示功图。为建立这些内燃机的理论循环，需对内燃机的实际循环中大量存在的湍流耗散、温度压力和成分的不均匀性以及摩擦、传热、燃烧、节流和工质泄漏等一系列不可逆损失作必要的简化和假设，归纳起来有： 1)忽略发动机进排气过程，将实际的开口循环简化为闭口循环。 2)将燃烧过程简化为等容、等压或混合加热过程，将排气过程简化为等容放热过程。 3)把压缩和膨胀过程简化成理想的绝热等熵可逆过程，忽略工质与外界的热量交换及其泄漏等的影响。 4)以空气为工质，并视为理想气体，在整个循环牛工质物理及化学性质保持不变，比热容为常数。 图1 四冲程内燃机典型的理论循环 a)等容加热循环b)等压加热循环c)混合加热循环 通过对理论循环的热力学研究，可以达到以下目的： 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循环平均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，以判断实际内燃机工作过程的经济性和循环进行的完善程度以及改进潜力。 3)有利于比较内燃机各种热力循环的经济性和动力性。

各种理论循环的热效率和循环平均压力可以依照热力学的方法进行推导[1-3]。内燃机理论循环热效率和循环平均压力的表达式及特点见表1。 表1 内燃机理论循环的比较 注：V P c c k = 为等熵指数，c a c V V =ε为压缩比，c z P P P =λ为压力升高比，c z V V =0ρ为初始膨胀比。 分析表1中三种理论循环的热效率和平均压力表达式，不难发现： 1)三种理论循环的热效率均与压缩比 有关，提高压缩比可以提高循环的热效率。高压缩比c ε可以提高工质的最高燃烧温度，扩大了循环的温度阶梯，从而使热效率t η增加，但热效率t η增加率随着压缩比c ε的提高而逐渐减小。 2)增大压力升高比，可以增加混合加热循环中等容部分的加热量，使循环的最高温度和压力增加，因而提高了燃料热量的利用率，即循环的热效率t η。 3)增大初期膨胀比，使等压部分加热量增加，将导致混合加热循环热效率t η的降低，因为这部分热量是在活塞下行的膨胀行程中加入的，做功能力较低。 4)所有提高内燃机理论循环热效率的措施，以及增加循环始点的进气压力，降低进气温度a T ，增加循环供油量(b g ，即循环加热量B Q )等措施，均有利于循环平均压力的t P 提高。 理论上能够提高内燃机理论循环热效率和平均压力的措施，往往受到内燃机实际工作条 件的限制：

内燃机学名词解释

名词解释 压缩比：气体压缩前的容积与气体压缩后的容积之比，即c a c V V =ε。 配气正时：（亦称配气相位）是指内燃机每个气缸的进、排气门从开始开启到完全关闭所经历的曲轴转角。 气门重叠角：是指发动机进气门和排气门处于同时开启的一段时间用曲轴转角来表示称为气门重叠角。 点火提前角：从点火时刻起到活塞到达压缩上止点，这段时间内曲轴转过的角度称为点火提前角。 喷油提前角：喷油器开始喷油时，活塞距离压缩达上止点的曲轴转角。 增压中冷：是当涡轮增压器将新鲜空气压缩经中段冷却器冷却，然后经进气歧管、进气门流至汽缸燃烧室。 偶件：一对制造精密，配合严密的零件。 喷油规律：是指在喷油过程中，单位凸轮转角、曲轴转角或单位时间从喷油器喷入气缸的燃油量。即喷油率随凸轮转角的变化关系。 指示效率：发动机实际循环指示功i W 与所消耗的燃料热量1Q 的比值，即1it Q W i =η。 指示压力、平均指示压力和有效指示压力（定义，表达式）：平均指示压力是指单位气缸容积一个循环所做的指示功，即s V W mi p i =；平均有效压力是一个假想的、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，即ni V P me x p e 30τ=。 指示热效率和有效热效率（定义，表达式）：指示热效率是指发动机实际循环指示功与所消耗的燃料热量的比值，即1i i Q W t =η。 平均有效压力和有效燃料消耗率b e ：平均有效压力是一个假想的、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，即ni V P me x p e 30τ=；有效燃 料消耗率b e ，是指单位有效功的耗油量。通常用单位千瓦小时有效功所消耗的燃料克数 【g/(kw.h)】，即310e ?=P B e b 。 指示功率、有效功率和升功率（定义，表达式）：内燃机单位时间内所做的指示功称为指示功率，即τ30p ni V i s m i P =；内燃机单位时间内所做的有效功称为有效功率，即τ30p e ni V s m e P =；在额定工况下，发动机每升汽缸工作容积所发出的有效功率，称为升功率，s iV L P e P =。 充量系数Φc ：若把每循环洗入汽缸的空气量换算成进气管状态（p s ,T s ）的体积V 1，其值一般要比活塞排量V s 小，两者的比值定义为充量系数Φc ，即V1 Φc =。 过量空气系数Φa ：燃烧单位燃料的实际空气量与理论空气量之比，称为过量空气系数Φa ，即01 a m b =Φ，其中m 1是实际进入气缸的新鲜空气的质量，g b 为每循环燃料供给量（kg ）;l 0为单位质量燃料完全燃烧所需的理论空气质量，成为化学计量空燃比。 空燃比α：可燃混合气中空气质量流量与燃料质量流量之比为空燃比，即 量 空气质量流量==A α。

内燃机学周龙保(第三版)期末考试知识点整理教学文案

内燃机学周龙保(第三版)期末考试知识点整 理

《内燃机学》 第二章《内燃机的工作指标》 名词解释： 1.示功图：指发动机气缸内工质压力P随气缸容积V（或曲轴转角φ）而变化的曲线。 2.指示性能指标：指工质对活塞做工为基础的指标。 1)动力性能指标： a)指示功Wi：指气缸内完成一个工作循环所得到的有用功（J）。 b)指示功率Pi：内燃机单位时间内所做的指示功称为指示功率。 c)平均指示压力Pmi：单位气缸容积所做的指示功(Pa)。 2)经济性能指标： a)指示热效率：发动机实际循环指示功与所消耗的燃料热量的比值。 b)指示燃油消耗率bi：单位指示功的耗油量。【g/(kW*h)】 3.有效性能指标：指曲轴输出的相关指标。 1)动力性能指标： a)有效功率Pe:发动机轴上所净输出的功率。 b)平均有效压力Pme：单位气缸工作容积所做的有效功。 c)升功率Pl：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。 d)有效扭矩：曲轴的输出转矩。 2)经济性能指标： a)有效热效率： b)有效燃油消耗率： 4.充量系数φc（容积效率）：每缸每循环吸入缸内的新鲜空气量与按进气系统前状态计算而得的理论充气量之比。(75%-90%) 5.过量空气系数φa:燃烧单位质量燃料的实际空气量与理论空气量之比。 6.压缩比：气体容积与燃烧室容积之比。 7.燃油消耗率：发动机每输出1kW*h的有效功所消耗的燃油量。 8.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。 9.机械效率:有效功率与指示功率之比。

简答题： 1.什么是发动机的机械损失？它由哪些损失组成？ 答：发动机曲轴输出的功或功率小于其气缸内气体膨胀所做的功或功率，两者之差称为发动机的机械损失。 1)活塞与活塞环的摩擦损失。 2)轴承与气门机构的摩擦损失。 3)驱动附属机构的功率损失。 4)风阻损失。 5)驱动扫气泵及增压器的损失。 2.机械损失测定的四种方法？ 动图法、倒拖法、灭缸法、油耗线法。 使用范围： 1)倒拖法:只能用于配有电力测功器的情况，因而不适用于大功率发动机，而较适用 于测定压缩比不高的汽油机的机械损失。 2)灭缸法:只适用于自然吸气式多缸柴油机。 3)油耗线法: 4)示动图法:示功图法-般用于当上止点位置能得到精确标定时 3.提高内燃机动力性能和经济性能的途径？ 1)采用增压技术。 2)合理组织燃烧过程，提高循环指示效率。 3)改善换气过程，提高气缸的充量系数。 4)提高发动机的转速。 5)提高内燃机的机械效率。采用二冲程提高升功率。 第三章《内燃机的工作循环》 名词解释： 1.燃料的低热值：燃烧生成的水以蒸汽状态存在，在这种条件下获得的热值称为低 热值。 2.残余废气系数：进气终了时的缸内残余废气质量与每一循环实际进入缸内的新鲜 充量之比。

第三章 内燃机的工作循环

第三章 内燃机的工作循环 概念：内燃机的工作循环是周期性地将燃料（化学能）燃烧所产生的热能转变为机械能的过程，由活塞往复运动形成的进气、压缩、膨胀和排气等有序联系和重复进行的过程组成。 首先在进气过程吸入新鲜空气，或空气与燃油的混合气，活塞压缩使气缸内工质的压力和温度升高到一定的程度，然后由火花点火或压燃着火燃烧释放出热能，推动活塞运动转化为机械功输出。燃烧做功后的排气排出气缸，继续下一个循环。 第一节 内燃机的理论循环 一、概念：根据内燃机所使用的燃料、混合气形成方式、缸内燃烧过程（加热方式）等特点，把火花点火发动机的实际循环简化为等容加热循环，把压燃式柴油机的实际循环简化为混合加热或等压加热循环，这些循环称为内燃机的理论循环。 二、为建立内燃机的理论循环，对内燃机实际循环中大量存在的湍流耗散、温度压力和成分的不均匀性以及摩擦、传热、燃烧、节流和工质泄漏等一系列不可逆损失作必要的简化和假设，具体有： （1）忽略进排气过程，将实际的开口循环简化为闭口循环，只考虑缸内过程； （2）将燃烧过程简化为等容、等压或混合加热过程，将排气过程简化为等容放热过程； （3）把压缩和膨胀过程简化成理想的绝热等熵可逆过程，忽略工质与外界的热量交换及其泄漏的影响； （4）以空气为工质，并视为理想气体，在整个循环中工质物理及化学性质保持不变，比热容为常数。 三、热效率分析 1、等容加热循环（汽油机） 1 1 1t k c ηε-=- 2、等压加热循环（柴油机）010111(1) t c κκρηεκρ--=-- 3、混合加热循环（柴油机）01011 11(1) p t c p p κκλρηελκλρ--=--+- 1）三种理论循环的热效率均与压缩比有关，提高压缩比c ε可以提高循环的热效率。 2）增大压力升高比p λ可以增加混合加热循环中等容部分的加热量，使循环的最高温度和最高压力增加，可以提高循环热效率； 3）增大初期膨胀比0ρ，使等压部分加热量增加，导致混合加热循环热效率

第一章内燃机的循环及性能评价指标

第一章内燃机的循环及性能评价指标 1内燃机是在气缸内将燃料的化学能通过燃烧转为热能，再通过曲柄连杆机构将热能转化为机械的动力装置.根据完成一次能量转换所需的行程数不同，内燃机分四冲程机和二冲程机2内燃机对外输出功需要的环节：第一环节：混合气的形成并导入气缸的过程.第二环节:燃烧放热过程.第三环节:能过量的传递过程。 3三种理论循环：等容丶等压丶混合加热循环，①当加热量和压缩比相同时放热Qp>Qm>Q v ②.加热量和最高压力一定时，Qv>Qm>Qp③最高压力和最高温度一定时Qv=Qm=Qp 4四冲程内燃机的实际循环热效率取决于混合气形成方式和燃烧放热规律，以及压缩比的最佳匹配.汽油机是均匀混合气以火焰传播形式迅速燃烧，柴油机根据混合气的形成特点家燃烧分预混合燃烧和扩散燃烧 5论循环的评价:常用循环热效率（是指热力循环所获得的理论功与为获得该理论功所加入的总热量之比）评价动力机械设备在能量转换过程中所遵循理论循环的经济性，用循环平均压力(是指单位气缸工作容积所做的循环功)评价循环的做工能力. 6四冲程内燃机的实际循环：由进气行程（过程）丶压缩行程（过程）丶做功行程（燃烧过程和膨胀过程）以及排气过程（过程）4个行程5个过程组成。评价指标：内燃机性能评价指标有两大类，即以活塞做功为基础评价气缸内热功转换的完善程度的指示指标；和以曲轴飞轮端对外输出的有效功为基础，从实用角度评价对外做功的有效指标。实际循环做功能力的评价指标主要有平均指示压力（定义为单位气缸工作容积所做的指示功）和指示功率（指发动机单位时间所做的指示功）。实际循环的经济指标有指示热效率和指示燃油消耗率。 7内燃机有效性能指标：①动力性指标a有效功率（克服运动件的摩擦损失功率以及驱动冷却风扇丶机油泵等附件所消耗的功率损失后，经曲轴对外输出的有用功。称指示功率在传递过程中所有内部消耗功率的总和为机械损失功率）b平均有效压力（单位气缸工作容积输出的有效功）②经济性指标a有效热效率（实际循环对外输出的有效功与未获得此有效功率所消耗的热量之比）③排放指标 8机械损失:内燃机的机械损失①摩擦损失62%-75%②驱动附件的损失10%-20%③泵气损失9机械损失的测定a倒拖法b示功图法c灭缸法 10 排气提前角如何影响发动机性能？①如果加大排气提前角，排气初期缸内压力和温度更高，超临界排气声速更高。排气量更多，缸内更多具有做工能力的气体排出缸外直接影响发动机的动力性和经济性②如果为了保证缸内已燃气体充分膨胀做功，而推迟（减小）排气提前角滞后，自由阶段排出的废气量减少，大部分留给强制排气阶段，使活塞推动废气排出时的损失增加，同样不利于发动机的动力性和经济性。存在着最佳的排气提前角，而且由于超临界排气速度与发动机转速无关，所以碎发动机转速的提高，超临界排气阶段所占的曲轴转角增加，因此，排气提前角随发动机转速的升高应适当提前。 11何为气门叠升现象？四冲程发动机在进气上止点，由于进气门提前开启丶排气门迟后关闭而造成排气门同时开启现象，称气门叠开现象。配气相位图又称配气定时图。 12（非）增压发动机为何有较小较大的气门叠升角？①对量调节的非增压点燃式发动机。通过节气门开度来控制负荷，进气管压力总是低于大气压力，小负荷进气管负压更大，此时进气提前角过大，高温废气可能倒流到进气管。由于这种量调节式发动机进气过程进入气缸的是混合气，容易造成气管回火，因此气门叠升角不宜过大。②质调节的压燃式柴油机，由于进气过程中进入的是纯空气，无节气门等节流损失，进气管压力始终接近于大气压力，采用较大的气门叠升角。③增压柴油机进气压力大于大气压力，新鲜空气在增压差的作用下进入气缸，采用较大的气门叠升角，使一部分空气通过气缸直接排到排气管。这个进气通过气缸直接排到排气管的现象称为扫气过程。扫气可以排除废气提高充气效果降低温度提高可靠性

内燃机学课后习题答案

2-4 平均有效压力和升功率在作为评定发动机的动力性能方面有何区别？ 答平均有效压力是一个假想不变的压力，其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，升功率是在标定的工况下，发动机每升气缸工作容积所发出的有效功率。区别：前者只反应输出转矩的大小，后者是从发动机有效功率的角度对其气缸容积的利用率作出的总评价，它与 Pme 和 n 的乘积成正比。（Pl=Pme·n/30T） 2-6

提升途径：1）采用增压技术，2）合理组织燃烧过程，提高循环指示效率，3） 改善换气过程，提高气缸的充量系数，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，7）增加排量 2-9 内燃机的机械损失由哪些部分组成？详细分析内燃机机械损失的测定方法，其优缺点及适用场合。 答（1）机械损失组成：1 活塞与活塞环的摩擦损失。2 轴承与气门机构的摩擦损失。3.驱动附属机构的功率消耗。4 风阻损失。5 驱动扫气泵及增压器的损失。 （2）机械损失的测定：1 示功图法：由示功图测出指示功率 Pi，从测功器和转速计读数中测出有效功率 Pe，从而求得 Pm,pm 及ηm 的值。优：在发动机真实工作情况下进行，理论上完全符合机械损失定义。缺：示功图上活塞上止点位置不易正确确定，多缸发动机中各缸存在一定的不均匀性。应用：上止点位置能精确标定的场合。 2 倒拖法：发动机以给定工况稳定运行到冷却水，机油温度达正常值时，切断对发动机供油，将电力测功器转换为电动机，以给定转速倒拖发动机，并且维持冷却水和机油温度不变。这样测得的倒拖功率即为发动机在该工况下的机械损失功率。缺点：1 倒拖工况与实际运行情况相比有差别 2 求出的摩擦功率中含有不该有的 Pp 这一项。 3 在膨胀，压缩行程中，p-v 图上膨胀线与压缩线不重合。 4 上述因素导致测量值偏高。应用：汽油机机械损失的测定。 3 灭缸法：在内燃机给定工况下测出有效功率 Pe，然后逐个停止向某一缸供油或点火，并用减少制动力矩的办法恢复其转速。重新测定其有效功率。则各缸指示功率为（Pr）x=（Pe-Pe）x。总指示功率。Pi=∑(Pi)x。然后可求出Pm 和ηm.优点：无须测示功图，也无须电力测功器。缺点：要求燃烧不引起进排气系统的异常变化。应用：只适用于多缸发动机，且对增压机及汽油机不适用。 4 油耗线法：将负荷特性实验时获得的燃油消耗率曲线延长并求出横坐标的交点，就可得到 Pmm。优点：无须电力测功器和燃烧分析仪。缺点：只是近似方法，低负荷附近才可靠。应用：除节气门调节的汽油机和中高增压的柴油机 3-3.4试述汽油辛烷值和柴油十六烷值的意义。答：辛烷值用来表示汽油的抗爆性，抗爆性时指汽油在发动机气缸内燃烧时抵抗爆燃的能力。辛烷值是代表点燃式发动机燃料抗爆性的一个约定数值。在规定条件下的标准发动机试验中通过和标准燃料进行比较来测定。采用和被测定燃料具有相同的抗爆性的标准燃料中异辛烷的体积百分比来表示。 柴油十六烷值时用来评定柴油的自燃性。将十六烷值规定为100的正十六烷和规定十六烷值为0的α-甲基萘按不同比列混合得出不同十六烷值的标准燃料，其十六烷值为该混合气中正十六烷的体积百分比。如果某种柴油与某标准燃料的自燃性相同，则该标准燃料的十六烷值即为该柴油的十六烷值。