1、12022-3-23第二章第二章 內(nèi)燃機(jī)的實(shí)際工內(nèi)燃機(jī)的實(shí)際工作過程與性能指標(biāo)作過程與性能指標(biāo)車用發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造與原理車用發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造與原理2022-3-232本章基本內(nèi)容本章基本內(nèi)容1.1 1.1 進(jìn)氣與壓縮過程進(jìn)氣與壓縮過程1.2 1.2 燃燒過程燃燒過程1.3 1.3 膨脹與排氣過程膨脹與排氣過程1.4 1.4 內(nèi)燃機(jī)的示功圖內(nèi)燃機(jī)的示功圖1.5 1.5 內(nèi)燃機(jī)的性能指標(biāo)內(nèi)燃機(jī)的性能指標(biāo)2022-3-2331.1 進(jìn)氣與壓縮過程進(jìn)氣與壓縮過程一一. . 進(jìn)氣終了時(shí)氣缸內(nèi)氣體的狀態(tài)進(jìn)氣終了時(shí)氣缸內(nèi)氣體的狀態(tài) 1. 進(jìn)氣終了的壓力進(jìn)氣終了的壓力 papa T0 進(jìn)氣過程吸收高溫零件的熱量進(jìn)氣過程吸

2、收高溫零件的熱量殘余廢氣的存在殘余廢氣的存在原因原因結(jié)果：進(jìn)氣終了時(shí)新鮮的氣體未能結(jié)果：進(jìn)氣終了時(shí)新鮮的氣體未能“充滿充滿”氣缸。氣缸。2022-3-2341.1 進(jìn)氣與壓縮過程進(jìn)氣與壓縮過程二二. . 充氣系數(shù)充氣系數(shù)2022-3-2342. 影響因素影響因素0MMc M：每循環(huán)實(shí)際進(jìn)入氣缸的新鮮氣體量；：每循環(huán)實(shí)際進(jìn)入氣缸的新鮮氣體量；M 0：在進(jìn)氣狀態(tài)下，：在進(jìn)氣狀態(tài)下，“充滿充滿”氣缸的新鮮氣體量。氣缸的新鮮氣體量。u構(gòu)造方面的因素構(gòu)造方面的因素u使用方面的因素使用方面的因素3. 提高充氣系數(shù)的措施提高充氣系數(shù)的措施u減小進(jìn)氣阻力減小進(jìn)氣阻力u延長(zhǎng)進(jìn)氣時(shí)間延長(zhǎng)進(jìn)氣時(shí)間1. 充氣系數(shù)的概

3、念充氣系數(shù)的概念2022-3-231.1 進(jìn)氣與壓縮過程進(jìn)氣與壓縮過程三三. . 配氣相位配氣相位51.概念概念2.延長(zhǎng)進(jìn)氣時(shí)間的措施延長(zhǎng)進(jìn)氣時(shí)間的措施進(jìn)、排氣門開啟和關(guān)閉的時(shí)刻及其開啟的延續(xù)時(shí)間以曲軸轉(zhuǎn)角來表示，進(jìn)、排氣門開啟和關(guān)閉的時(shí)刻及其開啟的延續(xù)時(shí)間以曲軸轉(zhuǎn)角來表示，叫配氣相位。叫配氣相位。3.氣門重疊角氣門重疊角進(jìn)、排氣門開啟提前、關(guān)閉滯后。進(jìn)、排氣門開啟提前、關(guān)閉滯后。在進(jìn)氣上止點(diǎn)前后，進(jìn)氣門和排氣門同時(shí)開啟的現(xiàn)象稱為氣門重疊，進(jìn)、在進(jìn)氣上止點(diǎn)前后，進(jìn)氣門和排氣門同時(shí)開啟的現(xiàn)象稱為氣門重疊，進(jìn)、排氣門同時(shí)開啟的時(shí)間用曲軸轉(zhuǎn)角表示。排氣門同時(shí)開啟的時(shí)間用曲軸轉(zhuǎn)角表示。內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)型號(hào)

4、型號(hào)進(jìn)氣門進(jìn)氣門排氣門排氣門氣門氣門重疊角重疊角提前角提前角 滯后角滯后角 延續(xù)角延續(xù)角 提前角提前角 滯后角滯后角 延續(xù)角延續(xù)角 4922464268502225246610020562564019239396135204824848202484061.1 進(jìn)氣與壓縮過程進(jìn)氣與壓縮過程四四. . 壓縮過程壓縮過程2022-3-2362. 決定因素決定因素u壓縮比壓縮比u最高燃燒壓力最高燃燒壓力3. 壓縮比選取范圍壓縮比選取范圍u汽油機(jī)：汽油機(jī)：812u柴油機(jī)：柴油機(jī)：12221. 壓縮過程的作用壓縮過程的作用upc 、Tc，為燃燒和膨脹做功做準(zhǔn)備，為燃燒和膨脹做功做準(zhǔn)備u使用燃料進(jìn)一步蒸發(fā)和

5、混合（汽油機(jī)）使用燃料進(jìn)一步蒸發(fā)和混合（汽油機(jī)）71.2 燃燒過程燃燒過程一一. . 汽油機(jī)的燃料汽油機(jī)的燃料汽油汽油2022-3-2371.1.蒸發(fā)性蒸發(fā)性2.2.抗爆性：抗爆性用抗爆性：抗爆性用“辛烷值辛烷值”來表示。來表示。u10餾出溫度餾出溫度(70)，影響啟動(dòng)；，影響啟動(dòng)；u50餾出溫度餾出溫度(120)，影響加速性和暖機(jī)時(shí)間；，影響加速性和暖機(jī)時(shí)間；u90餾出溫度餾出溫度(190)，影響經(jīng)濟(jì)性。，影響經(jīng)濟(jì)性。3.3.膠質(zhì)膠質(zhì)4.4.腐蝕性腐蝕性u(píng)正庚烷（正庚烷（C7H16），抗爆性為），抗爆性為“0”；u異辛烷（異辛烷（C8H18），抗爆性為），抗爆性為“100”；u抗爆劑，四乙基

6、鉛抗爆劑，四乙基鉛 (Pb(C2H5)4)。81.2 燃燒過程燃燒過程二二. . 柴油機(jī)的燃料柴油機(jī)的燃料柴油柴油82022-3-2381. 凝點(diǎn)凝點(diǎn)2. 自燃性，十六烷值自燃性，十六烷值u柴油的凝結(jié)溫度，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)采用柴油的凝點(diǎn)作柴油的凝結(jié)溫度，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)采用柴油的凝點(diǎn)作為柴油的牌號(hào)；為柴油的牌號(hào)；3. 蒸發(fā)性蒸發(fā)性4. 粘度粘度u表征柴油的自然能力，十六烷值越大，發(fā)火性表征柴油的自然能力，十六烷值越大，發(fā)火性越好，容易自然。越好，容易自然。5. 閃點(diǎn)閃點(diǎn)u用柴油餾出某一百分比的溫度范圍，如用柴油餾出某一百分比的溫度范圍，如50。u柴油蒸汽與空氣混合，接觸火焰時(shí)發(fā)生閃火的柴油蒸汽與空氣混合，接觸

7、火焰時(shí)發(fā)生閃火的最低溫度。最低溫度。91.2 燃燒過程燃燒過程三三. . 汽油機(jī)的燃燒過程汽油機(jī)的燃燒過程92022-3-2391. 著火延遲期（滯燃期）著火延遲期（滯燃期）2. 速燃期（明顯燃燒期）速燃期（明顯燃燒期）u從火花塞跳火到出現(xiàn)火焰中心。長(zhǎng)短取決于燃料的從火花塞跳火到出現(xiàn)火焰中心。長(zhǎng)短取決于燃料的性質(zhì)、混合氣成份、溫度、壓力及火花強(qiáng)度。性質(zhì)、混合氣成份、溫度、壓力及火花強(qiáng)度。u從出現(xiàn)火焰中心到氣缸內(nèi)壓力達(dá)到最大值所經(jīng)歷的從出現(xiàn)火焰中心到氣缸內(nèi)壓力達(dá)到最大值所經(jīng)歷的時(shí)間。時(shí)間。90左右的燃料在此期間燃燒。左右的燃料在此期間燃燒。3. 后燃期（補(bǔ)燃期）后燃期（補(bǔ)燃期）u從氣缸壓力最大值

8、到整個(gè)燃燒結(jié)束，從氣缸壓力最大值到整個(gè)燃燒結(jié)束，10左右的左右的燃料在此期間燃燒。燃料在此期間燃燒。101.2 燃燒過程燃燒過程三三. . 汽油機(jī)的燃燒過程汽油機(jī)的燃燒過程102022-3-23104. 爆震（爆燃）爆震（爆燃）u現(xiàn)象：現(xiàn)象：氣缸內(nèi)產(chǎn)生金屬敲擊聲，內(nèi)燃機(jī)過熱，氣缸內(nèi)產(chǎn)生金屬敲擊聲，內(nèi)燃機(jī)過熱，功率下降，油耗上升，氣缸中出現(xiàn)爆震壓力波。功率下降，油耗上升，氣缸中出現(xiàn)爆震壓力波。u原因：原因：氣缸中最后著火的那部分混合氣在高溫氣缸中最后著火的那部分混合氣在高溫下產(chǎn)生自燃，火焰高速傳播，形成局部高溫高下產(chǎn)生自燃，火焰高速傳播，形成局部高溫高壓，形成沖擊波。壓，形成沖擊波。u影響因素：

9、影響因素：燃料因素、結(jié)構(gòu)因素、使用因素。燃料因素、結(jié)構(gòu)因素、使用因素。u現(xiàn)象：現(xiàn)象：由燃燒室內(nèi)熾熱表面點(diǎn)燃混合氣，使由燃燒室內(nèi)熾熱表面點(diǎn)燃混合氣，使得汽油機(jī)不經(jīng)過火花塞點(diǎn)火而自行著火燃燒。得汽油機(jī)不經(jīng)過火花塞點(diǎn)火而自行著火燃燒。u改善措施：改善措施：改善冷卻、清除積碳。改善冷卻、清除積碳。5. 表面著火表面著火111.2 燃燒過程燃燒過程四四. . 柴油機(jī)的燃燒過程柴油機(jī)的燃燒過程112022-3-2311u混合氣濃度變化很大；混合氣濃度變化很大；u噴油時(shí)刻決定著火、燃燒過程；噴油時(shí)刻決定著火、燃燒過程；u混合時(shí)間短（混合時(shí)間短（1535CA），燃油高壓噴射，組織），燃油高壓噴射，組織空氣流動(dòng)

10、方法加強(qiáng)混合；空氣流動(dòng)方法加強(qiáng)混合；u邊噴油，邊混合，邊燃燒，燃燒過程持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。邊噴油，邊混合，邊燃燒，燃燒過程持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。1. 柴油機(jī)燃油混合燃燒的特點(diǎn)柴油機(jī)燃油混合燃燒的特點(diǎn)1） 著火延遲期（備燃期）著火延遲期（備燃期）2） 速燃期速燃期u燃燒前的準(zhǔn)備工作，長(zhǎng)短取決于柴油的十六烷值、混合燃燒前的準(zhǔn)備工作，長(zhǎng)短取決于柴油的十六烷值、混合氣的混合狀況及其溫度。氣的混合狀況及其溫度。u開始燃燒到氣缸內(nèi)壓力達(dá)到最大值。開始燃燒到氣缸內(nèi)壓力達(dá)到最大值。2. 柴油機(jī)的燃燒階段劃分柴油機(jī)的燃燒階段劃分121.2 燃燒過程燃燒過程四四. . 柴油機(jī)的燃燒過程柴油機(jī)的燃燒過程122022-3-23122.

11、 柴油機(jī)的燃燒階段劃分柴油機(jī)的燃燒階段劃分3） 慢燃期（緩燃期）慢燃期（緩燃期）4） 后燃期后燃期u最大壓力到最高溫度，最大壓力到最高溫度，7080的燃料在此期間燃燒。的燃料在此期間燃燒。u燃燒最高溫度點(diǎn)到整個(gè)燃燒結(jié)束，燃燒最高溫度點(diǎn)到整個(gè)燃燒結(jié)束，1030的燃料在此的燃料在此期間燃燒。期間燃燒。3. 噴油提前角噴油提前角u從噴油開始，到活塞達(dá)到上止點(diǎn)，曲軸所轉(zhuǎn)過的從噴油開始，到活塞達(dá)到上止點(diǎn)，曲軸所轉(zhuǎn)過的角度。角度。u“最佳噴油提前角最佳噴油提前角”和柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速、壓縮比、和柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速、壓縮比、燃燒室型式及燃料的性質(zhì)有關(guān)。燃燒室型式及燃料的性質(zhì)有關(guān)。2022-3-23131.3 膨脹與排氣

12、過程膨脹與排氣過程一一. . 膨脹過程膨脹過程2022-3-23132. 熱效率熱效率uWi內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)的指示功；內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)的指示功；uQ每循環(huán)燃料然是所釋放的全部熱能。每循環(huán)燃料然是所釋放的全部熱能。1. 內(nèi)燃機(jī)工作過程中的熱損失內(nèi)燃機(jī)工作過程中的熱損失u傳熱熱損失；傳熱熱損失；u排氣熱損失；排氣熱損失；u高溫機(jī)體輻射熱損失。高溫機(jī)體輻射熱損失。QWii2022-3-23141.3 膨脹與排氣過程膨脹與排氣過程二二. . 排氣過程排氣過程2022-3-2314強(qiáng)制排氣階段要消耗發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，選擇適當(dāng)?shù)呐艢忾T強(qiáng)制排氣階段要消耗發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，選擇適當(dāng)?shù)呐艢忾T開啟角和關(guān)閉角，能夠使排氣更徹底

13、，也可以使排氣消開啟角和關(guān)閉角，能夠使排氣更徹底，也可以使排氣消耗功降到最低。耗功降到最低。1. 排氣的三個(gè)階段排氣的三個(gè)階段u自由排氣階段；自由排氣階段；u強(qiáng)制排氣階段；強(qiáng)制排氣階段；u慣性排氣階段。慣性排氣階段。2022-3-23151.4 內(nèi)燃機(jī)的示功圖內(nèi)燃機(jī)的示功圖一一. . 概念概念2022-3-2315氣缸內(nèi)的氣體壓力隨氣缸容積變化的規(guī)律。氣缸內(nèi)的氣體壓力隨氣缸容積變化的規(guī)律。up-V圖圖up-圖圖二二. . 作用作用u揭示工作過程中氣缸內(nèi)的壓力狀況；揭示工作過程中氣缸內(nèi)的壓力狀況；u反映配氣相位、點(diǎn)火提前角、燃燒過程；反映配氣相位、點(diǎn)火提前角、燃燒過程；u方便得到指示功，反映活塞

14、對(duì)外做功的能力。方便得到指示功，反映活塞對(duì)外做功的能力。2022-3-23161.5 內(nèi)燃機(jī)的性能指標(biāo)內(nèi)燃機(jī)的性能指標(biāo)一一. . 分類分類 指示指標(biāo)：指示指標(biāo)：有效指標(biāo)：有效指標(biāo)：燃?xì)獾墓ぷ髌焚|(zhì)，熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功的效率。燃?xì)獾墓ぷ髌焚|(zhì)，熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功的效率。內(nèi)燃機(jī)整體的工作好壞，反映缸內(nèi)氣體的工作內(nèi)燃機(jī)整體的工作好壞，反映缸內(nèi)氣體的工作效果和機(jī)械損耗。效果和機(jī)械損耗。機(jī)械損失：機(jī)械損失：P Pm mP Pi iP Pe e1 1摩擦損失：摩擦損失：6060 75752. 2. 配氣機(jī)構(gòu)和各種附件所消耗的功率：配氣機(jī)構(gòu)和各種附件所消耗的功率：1212 20203. 3. 泵氣損失：泵氣損失：1

15、313 1515 2022-3-2317二二. . 動(dòng)力性指標(biāo)（動(dòng)力性指標(biāo)（T Ttqtq、Pe e、p pmeme） 1. 有效扭矩有效扭矩T Ttqtq：2. 有效功率有效功率P Pe e：3. 平均有效平均有效壓力壓力p pmeme：(1) 15(1) 15分鐘功率：汽車、摩托車、摩托艇；分鐘功率：汽車、摩托車、摩托艇； (2) 1(2) 1小時(shí)功率：工業(yè)拖拉機(jī)、工程機(jī)械、內(nèi)燃機(jī)車、船舶等；小時(shí)功率：工業(yè)拖拉機(jī)、工程機(jī)械、內(nèi)燃機(jī)車、船舶等；(3) 12(3) 12小時(shí)功率：農(nóng)業(yè)拖拉機(jī)、農(nóng)業(yè)排灌、內(nèi)燃機(jī)車、船舶等；小時(shí)功率：農(nóng)業(yè)拖拉機(jī)、農(nóng)業(yè)排灌、內(nèi)燃機(jī)車、船舶等；(4) 24(4) 24小

16、時(shí)功率：電站、船舶、農(nóng)業(yè)排灌等。小時(shí)功率：電站、船舶、農(nóng)業(yè)排灌等。9550106023nTnTPtqtqekW30niVpPsmeekWniVPpseme30MPa2022-3-2318三三. . 經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo) 1. 有效熱效率有效熱效率 e2. 有效燃油消耗率（比油耗）有效燃油消耗率（比油耗）be：3. 機(jī)油消耗率機(jī)油消耗率：g/(kWh) 310eePBb發(fā)動(dòng)機(jī)類型發(fā)動(dòng)機(jī)類型有效燃油消耗率有效燃油消耗率be g/(kWh)有效熱效率有效熱效率（et）低速柴油機(jī)低速柴油機(jī)1902250.380.45中速柴油機(jī)中速柴油機(jī)1952400.360.43高速柴油機(jī)高速柴油機(jī)2152850.3

17、00.40四沖程汽油機(jī)四沖程汽油機(jī)2744100.300.20二沖程汽油機(jī)二沖程汽油機(jī)4105450.200.15mimieeQWQW2022-3-2319四四. . 緊湊性指標(biāo)緊湊性指標(biāo) 30npiVPPmeseLKLststeeeVPVVVPVPLHBPP1. 比質(zhì)量比質(zhì)量： 內(nèi)燃總質(zhì)量與標(biāo)定功率的比值。內(nèi)燃總質(zhì)量與標(biāo)定功率的比值。2. 升功率升功率： 標(biāo)定狀態(tài)時(shí)，單位氣缸工作容積所能發(fā)出的有效功率；標(biāo)定狀態(tài)時(shí)，單位氣缸工作容積所能發(fā)出的有效功率； kW/L kW/m3 3. 單位體積功率：?jiǎn)挝惑w積功率： 內(nèi)燃機(jī)的標(biāo)定功率內(nèi)燃機(jī)的標(biāo)定功率P Pe e對(duì)外廓體積對(duì)外廓體積V V之比之比汽車型

18、號(hào)汽車型號(hào)捷達(dá)捷達(dá)1.6寶來寶來1.8T寶馬寶馬 760Li奔馳奔馳 S600F1賽車賽車功率（功率（kW/r/min）64/530081/5700327/6000270/5500654/8000排氣量（排氣量（L）1.5951.85.9725.9872.998升功率（升功率（kW/L）404554.5452182022-3-2320五五. . 排放指標(biāo)排放指標(biāo) 排放污染物主要成份：排放污染物主要成份：CO、HC、NOx、碳煙、碳煙 19981998年年8 8月月2727日，北京市環(huán)境保護(hù)局頒布了名為日，北京市環(huán)境保護(hù)局頒布了名為輕型汽車排氣污染物輕型汽車排氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)排放標(biāo)準(zhǔn)的的DB11/105-1998DB11/105-1998號(hào)地方法規(guī)，規(guī)定在北京對(duì)新生產(chǎn)號(hào)地方法規(guī)，規(guī)定在北京對(duì)新生產(chǎn) 輕型汽車中輕型汽車中第一類車從第一類車從1999