1、内燃机的性能指标内燃机的性能指标 1 内燃机的理论循环内燃机的理论循环 2 内燃机的实际循环内燃机的实际循环 3 内燃机的指示性能指标内燃机的指示性能指标 4 内燃机的有效性能指标内燃机的有效性能指标 内燃机的理论循环内燃机的理论循环1 1 忽略进、排气过程；忽略进、排气过程；2 2 压缩、膨胀过程简化为可逆绝热压缩、膨胀过程简化为可逆绝热过程；过程；3 3 燃烧过程简化为定容加热过程燃烧过程简化为定容加热过程 和定压加热过程；排气放热简和定压加热过程；排气放热简化为定容放热过程；化为定容放热过程；4 4 假定工质为定比热的理想气体；假定工质为定比热的理想气体；5 5 工质在闭口系统中作封闭循
2、环；工质在闭口系统中作封闭循环；一、实际循环的简化：一、实际循环的简化：二、内燃机的三种基本理论循环二、内燃机的三种基本理论循环混合加热循环：混合加热循环：高速非增压柴油机（车用柴油机）高速非增压柴油机（车用柴油机）PabczVp0VcVszQ1Q2Q1定容加热循环：定容加热循环：汽油机汽油机PabczVp0VcVsQ1Q2定压加热循环：定压加热循环：高增压、低速柴油机（船舶用柴油机）高增压、低速柴油机（船舶用柴油机）PabczVp0VcVsQ1Q2三、理论循环及其分析三、理论循环及其分析1 特征参数：特征参数：（2 2）压力升高比：压力升高比：（1 1）压缩比：压缩比：ccscaVVVVVc
3、zppzzVV（3 3）预胀比：预胀比：PabczVp0VcVszQ1Q2Q12 循环热效率循环热效率定义：定义：)1()1(1111kkktm1211QQQWt混合加热计算式：混合加热计算式：111ktv)1(1111kkktp定容加热计算式：定容加热计算式：定压加热计算式：定压加热计算式：3 循环平均压力循环平均压力定义：定义：kPalVJWpst)()(SDpVpWtst42含义：含义：四、理论循环的重要指导意义四、理论循环的重要指导意义指出了改善内燃机动力、经济性能的基本原则：指出了改善内燃机动力、经济性能的基本原则：提高高温热源的平均温度，即提高加热过程中工质提高高温热源的平均温度，
4、即提高加热过程中工质的平均温度。的平均温度。提高压缩比提高压缩比 提高循环加热的等容度提高循环加热的等容度 保证工质有较高的绝热指数保证工质有较高的绝热指数K提供了内燃机之间进行动力性、经济性比较的理论依据提供了内燃机之间进行动力性、经济性比较的理论依据第二节第二节 内燃机的实际循环内燃机的实际循环PabczVp0VcVsr一、一、实际循环的进行过程实际循环的进行过程进气过程：进气过程：r-a压缩过程压缩过程:a-c燃烧过程燃烧过程:c-z膨胀过程膨胀过程:z-b排气过程排气过程:b-r二、实际循环与理论循环的比较二、实际循环与理论循环的比较PabczVp0VcVsz实际工质的影响：绿色实际工
5、质的影响：绿色传热损失：红色传热损失：红色燃烧损失：蓝色燃烧损失：蓝色换气损失：咖啡色换气损失：咖啡色理论循环：粉色（理论循环：粉色（aczzba)实际循环：实际循环：a2123456r实际工质的影响实际工质的影响工质成分前后发生变化：双原子变为多原子工质成分前后发生变化：双原子变为多原子工质比热变化：多原子比热大于双原子工质比热变化：多原子比热大于双原子 燃气比热随温度升高而变大燃气比热随温度升高而变大 空气比热随温度升高而变大空气比热随温度升高而变大工质高温分解：工质高温分解：2CO2=2CO+O2 2H2O=2H2+O2 工质分子变化系数的影响：分子数增多工质分子变化系数的影响：分子数增
6、多工质泄漏：数量减少工质泄漏：数量减少 传热损失传热损失缸内工质通过活塞顶面、气缸盖低面、气缸套壁面不缸内工质通过活塞顶面、气缸盖低面、气缸套壁面不断向外传热。断向外传热。压缩过程的传热：开始工质吸热、后期工质向往传热压缩过程的传热：开始工质吸热、后期工质向往传热燃烧与膨胀过程：大部分热量在此阶段传出燃烧与膨胀过程：大部分热量在此阶段传出燃烧损失燃烧损失非瞬时燃烧损失：实际燃烧过程要持续一段时间，非瞬时燃烧损失：实际燃烧过程要持续一段时间，非瞬时等容加热；非瞬时等容加热；为了增加等容度，燃烧提前导为了增加等容度，燃烧提前导1点点 从而造成此损失存在。从而造成此损失存在。后燃损失：燃烧要拖延一段
7、时间所造成的损失。后燃损失：燃烧要拖延一段时间所造成的损失。不完全燃烧损失：不完全燃烧损失：柴油机：指燃料、空气混合不良，燃烧组织善而引起的柴油机：指燃料、空气混合不良，燃烧组织善而引起的 燃料热值不能完全释放的损失。燃料热值不能完全释放的损失。汽油机：混合气过浓，部分燃料没有参与燃烧，或生成汽油机：混合气过浓，部分燃料没有参与燃烧，或生成 CO，热量没有完全释放的损失；，热量没有完全释放的损失；燃烧温度较高，使得比热加大，高温分解加剧。燃烧温度较高，使得比热加大，高温分解加剧。换气损失换气损失实际循环换气过程所造成的损失。实际循环换气过程所造成的损失。提前排气损失：因排气门提前开启而造成的膨
8、胀功的提前排气损失：因排气门提前开启而造成的膨胀功的 损失。（损失。（5-b2-6)泵气损失泵气损失:因工质流动时需要克服进排气系统的阻力因工质流动时需要克服进排气系统的阻力 所消耗的功。（所消耗的功。（6-r-a2)各部分损失所占比例各部分损失所占比例名称名称 汽油机汽油机 柴油机柴油机理论循环热效率理论循环热效率 0.540.58 0.640.67工质的影响工质的影响 0.10.12 0.090.1燃烧损失燃烧损失 0.080.1 0.060.09传热损失传热损失 0.030.05 0.040.10换气损失换气损失 0.010.03 0.010.03实际循环热效率实际循环热效率 0.30.
9、40 0.400.45第三节第三节 内燃机的指示指标内燃机的指示指标定义：定义：以工质在汽缸内对活塞做功为基础以工质在汽缸内对活塞做功为基础，用来评定内，用来评定内燃机实际循环的质量。燃机实际循环的质量。动力性指标：动力性指标：平均指示压力、平均指示压力、指示功率指示功率经济性指标：经济性指标：指示热效率、指示燃油消耗率指示热效率、指示燃油消耗率意义：直接反映由燃烧到热功转换的工作循环进行的好意义：直接反映由燃烧到热功转换的工作循环进行的好坏。坏。1 循环指示功循环指示功定义：一个实际循环工质对活塞所做的有用功。定义：一个实际循环工质对活塞所做的有用功。符号符号/单位：单位：Wi（kJ）计算式
10、：计算式：即示功图上个冲程压力线所形即示功图上个冲程压力线所形成的封闭曲线所包围的环积分面积。成的封闭曲线所包围的环积分面积。pdVW2 平均指示压力平均指示压力定义：单位气缸工作容积所做的循环指示功。定义：单位气缸工作容积所做的循环指示功。定义式：定义式：单位：单位：Mpa含义：含义：意义：不同大小气缸做功能力的比较。意义：不同大小气缸做功能力的比较。)()(LVkJWpsimiSDpVpWmismii423 指示功率指示功率定义：发动机单位时间内所做的指示功。定义：发动机单位时间内所做的指示功。定义式：定义式：推导：推导：30260inVpniVptiVpPsmismismii)(kWti
11、WPii4 指示热效率指示热效率定义：实际循环指示功与所消耗的燃料热值之比值。定义：实际循环指示功与所消耗的燃料热值之比值。定义式：定义式：kJkJQWii15 指示燃油消耗率指示燃油消耗率定义：单位指示功所消耗的燃料量。定义：单位指示功所消耗的燃料量。定义式：定义式：单位：单位：g/kwg/kwh h 310)()/(kWPhkgBbii631106.31036003600uiuiiiuiiihbhbPPBhPQWHu：燃料的低热值（燃料的低热值（kJ/kg)第四节第四节 内燃机的有效指标内燃机的有效指标定义：定义：以曲轴对外输出功率为基础以曲轴对外输出功率为基础，用来评定内燃机实，用来评定
12、内燃机实际工作性能的质量。际工作性能的质量。动力性指标：平均有效压力、动力性指标：平均有效压力、有效功率、扭矩；有效功率、扭矩；升功率、比质量、强化系数（强化指标）升功率、比质量、强化系数（强化指标）经济性指标：经济性指标：指示热效率、指示燃油消耗率指示热效率、指示燃油消耗率1 平均有效压力平均有效压力定义：单位气缸工作容积输出的有效功。定义：单位气缸工作容积输出的有效功。定义式：定义式：单位：单位：Mpa含义：含义：意义：不同大小气缸对外输出的功的比较。意义：不同大小气缸对外输出的功的比较。)()(LVkJWpsemeSDpVpWmesmee422 有效功率有效功率定义：发动机单位时间内所输
13、出的有效功。定义：发动机单位时间内所输出的有效功。定义式：定义式：推导：推导：指示功率和有效功率的关系：指示功率和有效功率的关系：30260inVpniVptiVpPsmesmesmee)(kWtiWPeemiePPP3 扭矩扭矩定义：发动机工作时，曲轴对外输出的扭矩。定义：发动机工作时，曲轴对外输出的扭矩。单位：单位：N.mN.m力使物体发生移动，而力矩使物体发生转动。力使物体发生移动，而力矩使物体发生转动。力矩作用在物体上，使物体发生了转动，力矩做了力矩作用在物体上，使物体发生了转动，力矩做了“功功”。有力矩不一定做功；力矩大不是功率就大。有力矩不一定做功；力矩大不是功率就大。4 功率与扭
14、矩的关系功率与扭矩的关系nFRnTPtqe6010260102339550nTPtqe5 有效热效率有效热效率定义：发动机的有效功与所消耗的燃料热值之比值。定义：发动机的有效功与所消耗的燃料热值之比值。定义式：定义式：kJkJQWee16 有效燃油消耗率有效燃油消耗率定义：单位有效功所消耗的燃料量。定义：单位有效功所消耗的燃料量。定义式：定义式：单位：单位：g/kwg/kwh h 310)()/(kWPhkgBbee631106.31036003600ueueeeueeehbhbPPBhPQWHu：燃料的低热值（燃料的低热值（kJ/kg)7 升功率升功率 SelV iPP 30npme（kw/
15、L）定义：发动机单位汽缸排量所发出的有效功率。定义：发动机单位汽缸排量所发出的有效功率。意义：标明发动机容积利用的程度，意义：标明发动机容积利用的程度，是发动机强化程度的重要指标。是发动机强化程度的重要指标。8 比质量比质量定义：单位有效功率所占发动机的质量。定义：单位有效功率所占发动机的质量。)/(kWkgPmmee意义：表征发动机质量利用程度和结构紧凑性。意义：表征发动机质量利用程度和结构紧凑性。9 强化系数强化系数定义：平均有效压力和活塞平均速度的乘积。定义：平均有效压力和活塞平均速度的乘积。mmeCp意义：与单位活塞面积的功率成正比；意义：与单位活塞面积的功率成正比；值越大，表明发动机的热负荷和机械负荷越大。值越大，表明发动机的热负荷和机械负荷越大。
