第一章 内燃机的工作指标
第一节 内燃机理论循环 第二节 内燃机的实际循环 第三节 内燃机指示指标 第四节 内燃机有效指标 第五节 内燃机其它性能指标 第六节 机械损失与机械效率 第七节 提高内燃机动力性与经济性的途径 第八节 内燃机热平衡
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第一节 内燃机的理论循环
一、研究理论循环的目的 1. 用简单公式阐明热力学参数间关系，明确提高循环
第二节 内燃机的实际循环
4、压缩终了参数
Pc=Paεn1 Tc=Ta εn1-1
Pc与Tc范围：
Pc （MPa ） Tc （K）
柴油机 3—5 750—1000
柴油机ε大
汽油机 0.8—2 600—750
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第二节 内燃机的实际循环
三、燃烧过程：c—z
1、作用：燃料化学能→工质热能→使压力温度增加，即加入Q1 2、要求：燃烧完全、及时（越靠近上止点，热效率越高）
燃油蒸发吸热
3、参数：
Pa
Ta
汽油机： (0.8—0.9) P0
340—380K
柴油机： (0.85—0.95) P0 300—340K
汽油机阻力增加， Pa 下降；汽油机进排气管同侧布置，进气预热 增加， Ta 增加
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第二节 内燃机的实际循环
二、压缩过程：a—c 1、作用：扩大温差
增加膨胀比 为燃烧创造有利条件: 柴油机压燃， Tc ＞着火温度
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第一节 内燃机的理论循环
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第一节 内燃机的理论循环
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第一节 内燃机的理论循环
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第一节 内燃机的理论循环
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第一节 内燃机的理论循环
五、理论循环分析
1. 压缩比
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压缩比增加，三个循环的热效率增加。压缩比增加，
温差及膨胀比增加，热效率增加；
汽油机温度及密度增加—火焰传播速度 增加—压力升高比增加—循环热效率增加 2、压缩比： 汽油机：7—10，压缩比增加—循环热效率增加，受爆震限制 柴油机：14—22，保证着火 3、特点：多变过程 PVn1=const 为计算方便，n1取平均， n1的确定，保证在压缩始点和终点的状态 与实际相符即可。使工质温度增加的因素都使n1增加。 n1范围： 柴油机：1.38—1.40 柴油机压缩的是空气，两原子气体 汽油机：1.32—1.38 汽油pp机t课件压缩的是混合气，多原子气体 15
工质放热为定容放热。
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第一节 内燃机的理论循环
三、理论循环 1. 定容（Otto）循环：汽油机按等容循环工作，燃烧
速度高，简化为Otto循环。 2. 等压（Diesel）循环：低速柴油机，高增压柴油机，
受缸内最高压力限制，燃料大部分在上止点后燃烧， 简化为Diesel循环。 3. 混合循环：高速柴油机，燃料部分在上止点附近燃 烧，部分在上止点后燃烧，简化为混合循环。
数小于1.4，混合气稀，等熵指数增大，热效率增加。
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第一节 内燃机的理论循环
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第一节 内燃机的理论循环
五、理论循环分析 4. 预胀比
① 定压循环： ➢ 等熵指数、压缩比定，预胀比增加，热效率下降，后
加入热量膨胀不充分，排给冷源损失 。 ② 混合循环： ➢ 初始点一定，压缩比与加热量一定，预胀比增加，循
▪
放热量等容加热循环最大，混合循环居中，等压循
环最小；
▪
等容加热循环热效率最小，混合循环居中，等压循
环最大。
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第二节 内燃机的实际循环
一、进气过程：r—a 1、作用：吸入新气，为加入Q1作准备。
2、特点： Pa＜P0 Ta＞T0
克服进系统阻力 缸内残余废气加热 进气受热 高温机件加热
汽油机进气予热
效率和平均压力的途径； 2. 确定循环效率的极限，判断实际内燃机经济性改进
潜力和工作过程进行的完善程度； 3. 有利于比较各种热力循环的经济性。
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第一节 内燃机的理论循环
二、理论循环假设 1. 工质是理想气体，其物理常数与标准状态下的空气
物理常数相同； 2. 工质在闭口系统中作封闭循环； 3. 工质的压缩及膨胀是绝热等熵过程； 4. 燃烧是外界无数个高温热源定容或定压向工质加热，
▪
由T—S图知，初始点一定，加热量一定，压缩比增
加，放热量减少，由热效率公式知，热效率增加。
▪
柴油机压缩比增加，主要考虑冷起动，但热效率增
加已经很少；但汽油机压缩比增加，热效率增加很
大。但压缩比大于12后，热效率上升已经很慢。
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第一节 内燃机的理论循环
五、理论循环分析
2. 等熵指数
▪
空气的等熵指数为1.4，燃料与空气混合气的等熵指
1、作用：清除废气，放出Q2为下一循环作准备 2、特点：Pr＞P0，克服排气系统阻力 Pr ： Pr大，说明留在缸内残气多 Tr ：一般为检查内燃机工作状态的参数， Tr下降，工作过程好。 3、参数
环热效率下降。
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第一节 内燃机的理论循环
六、比较
1. 加热量、初始点一定，压缩比相同，比较三种循环 热效率的大小。
▪
放热量等容加热循环最小，混合循环居中，等压循
环最大；
▪
等容热循环热效率最大，混合循环居中，等压循环
最小。
2. 加热量一定，初始点一定，最高压力一定，比较三 种循环的热效率的大小。汽油机：Pb=Pz源自εn2Tb=Tz /εn2-1
柴油机：Pb=Pz/δn2 Tb=Tz / δ n2-1
参数： Pb（MPa） 柴油机： 0.2—0.5
Tb（K） 1000—1200K
汽油机： 0.3—0.6 1200—1500K
柴油机ε大
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第二节 内燃机的实际循环
五、排气过程：b—r
1. 作用：热向功转换，膨胀比越大，热效率越高
2. 特点：多变过程，PVn2=const，比压缩过程复杂，除热交换外，还有 补燃，工质高温分解等。
▪
一 相般同用即平可均。多变指数n2来代替，只要n2使始点与终点的状态与实际
范围：
汽油机
柴油机
1.23—1.28 ＞ 1.15—1.28 柴油机补燃多
3. 参数
▪
汽油机：均匀混合气，传播式燃烧，接近等容
▪
柴油机：开始燃烧较快，接近等容，后面边喷油、边混合、边燃烧，
接近等压，定容+定压
3、参数：
汽油机
Pz（MPa） 3—6.5
Tz（K） 2200—2800
柴油机
4.5—9
1800—2200
柴油机ε大 柴油机φa大
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第二节 内燃机的实际循环
四、膨胀过程：z—b