二、燃料抗爆性的评定
1、汽油 研究法辛烷值(RON) 在单缸试验机下测定。进气温度51.7 C，冷却水温度 100 C，转速600 r/min，点火提前角为13 CA，试验时调整 到发生强烈爆燃 马达法辛烷值(MON) 在单缸试验机下测定。马达法的试验工况规定为：转速 900 r/min，冷却水温度100 C，混合气温度149 C，点火提 前角为14 ~26 CA，试验时调整到中等爆燃

脂肪族烃包括烷烃和烯烃，烷烃是一种饱和 链状分子结构，其中直链式排列的正构烷 热稳定性低，在高温下易分裂，滞燃期短， 适合作柴油机的燃料；非直链排列的异构烷 抗爆性强，自行着火的倾向比正构烷小得 多，适合作汽油机的燃料，并且常用异构烷 来作为评价汽油燃料抗爆性的标准。
1、汽油与柴油 Gasoline and Diesel
Cycle Comparison
Fuel: ISO-octane辛烷, ideal gas (stoichiometric 化学 计量mixture) γ=1.3, ε=12, T1=333 K ------------------------------------------------------------- t
3、汽油的燃料特性 Properties of Gasoline

异辛烷C8H18的辛烷值为100，正庚烷C7H16的辛烷 值为0。在专用的试验机上，将油料的爆燃强度同异辛 烷与正庚烷的混合液的爆燃强度相比较，当两者相同 时，标准混合液中所含异辛烷的体积百分比，即为所 试油料的辛烷值。
汽油的辛烷值
三、理论循环分析
1、提高循环热效率的分析 提高压缩比， 增大压力升高比 减小初期膨胀比 发动机的热效率和发动机的运转参数及 燃烧室结构型式无关
2、提高循环动力性的分析 增压、中冷、加大循环供油量 提高发动机的热效率 提高压缩比， 增大压力升高比 减小初期膨胀比
第三章 内燃机的工作循环
ENGINE OPERATING CYCLES
主要学习内容
§3.1 内燃机的理论循环 §3.2 内燃机的实际循环 §3.3 内燃机的燃料及其热化学
第一节 内燃机的理论循环 p33
Ideal Engine Cycles 主要学习内容
内燃机的理论循环 理论循环的局限性
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 进气、压缩、燃烧、膨胀和排气 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 物理、化学过程 烧、节流等引起的一系列不可逆损失也大量存在。 烧、节流 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。
Ideal cycle thermal efficiency 理论循环热效率
W Q1 Q2 Q2 1 t Q1 Q1 Q1
1 1 k t 1 c
1 k t 1 c
1
1பைடு நூலகம்0
k
1 o k ( 1) o
k
1 p
1 1 p o 1 k t 1 1 k 1) p p ( o c
二、四冲程内燃机的理论循环
(a)等容加热循环
(b)等压加热循环
(c)混合加热循环
Va (Vs Vc ) Vs 1 c Vc Vc Vc
卡诺循环

对任何一种循环，其最大热效率产生于当热源温度 尽可能最高，而冷源温度尽可能最低时。卡诺循环 指出了运行在温度T1与T2之间的热机可能达到的最 高热效率。
发动机理论循环的局限性
理论上能够提高内燃机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。
1、结构强度的限制 2、机械效率的限制 3、燃烧方面的限制 4、排放方面的限制
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。

挥发性
表示液体燃料汽化的倾向，与燃料的馏分 组成、蒸气压、表面张力以及汽化潜热等有 关
挥发性指标 馏程 汽油馏出的温度范围称为馏程。汽油蒸发 — 般以蒸 馏程 发馏程中馏出一定比例的燃料时所对应的温度来表 示。 10％馏出温度越低，则汽油机在低温下越容易 ％馏出温度 起动，但过低的馏出温度，在高温下容易发生气 阻；50％馏出温度表示汽油的平均挥发性，是保证 ％馏出温度 汽车加速性和平稳性的重要指标； 90％馏出温度和 终馏温度过高，易产生积碳并稀释曲轴箱润滑油。 终馏温度 一般初馏点为40～80℃，终馏点为180～210℃。

4）排放方面的限制。 循环供油量的增加取决于实际吸入气缸内的空气量，即有 空燃比的限制，否则将导致燃烧不完全而出现冒烟、热效率 下降和发动机的HC 、CO排放激增。另外，内燃机压缩比的 上升，使最高燃烧温度和压力上升，发动机的NOX的排放物 增加，振动噪声增加。
柴油机的压缩比εc一般在12～22之 间，最高爆发压力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
Engine Fuel and Stoichiometric Combustion 主要学习内容
内燃机的燃料 燃烧热化学
内燃机的燃料 ENGINE FUELS
1、石油基液体燃料 汽油和柴油 2、内燃机的替代燃料
第六章学习
一、石油基液体燃料 Petroleum Fuels
石油基液体燃料主要由碳、氢两种元素构 成，含少量的氧、氮、硫等元素。 烃类构成： 由 脂肪族烃、环烷族烃和芳香 族烃等各种烃类组成 烷烃 Paraffins (alkane) 环烷烃 Cycloparafins (cyclane) 烯烃 Olefins (alkene) 炔烃 Acetylenes (alkyne) 芳香烃 Aromatics
多原子气体
1.4 值取决于工质的性质，双原子气体
1.33
Cycle mean effective pressure 循环平均有效压力
单位气缸容积所做的循环功，用来评定气缸工作容积的做功能力
W pt Vs
t QB pt pa cvTa
1 c k 1 1 c
C-V L- p C- p 0.526 0.500 0.380 16.3 15.5 11.8
pt p1
pt p3
p max p1
0.128 0.231 0.446
127.3 67 25.3
3、建立理论循环模型的意义 简化内燃机的实际工作过程 阐明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。 确定循环热效率的理论限值，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。 有利于比较内燃机各种热力循环的经济性和动力性。

k

就柴油机而言，由于是喷雾压燃后边喷油边燃 烧，当负荷下降时，喷油时间缩短，但初期相当 于等容燃烧的部分变化不大。这相当于 p 基本不 变而 0 减小，此时 t 将提高。 汽油机则是点火后火焰传播燃烧。无论负荷大 小，火焰传播距离都不改变。负荷下降后，由于 种种原因，燃烧速度降低，燃烧时间加长。这相 当于 下降而 0 上升，此时 p t 将降低。汽、柴油 机的这种相反变化的趋势，将使中、低负荷时二 者耗油量的差距进一步扩大。
c
1.同一机型不同加热模式的对比 2.汽、柴油机具有相同加热量时的对比
Q1
tV tm tp
Tm1V Tm1m Tm1 p
tp tm tV
3.汽、柴油机负荷变化(Q1 不同)时的对比
1 1 p o 1 k t 1 1 k 1) p p ( o c
四冲程内燃机的理论循环
一、发动机实际工作过程的基本假设
1）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。Ideal gas 理想气体 2）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对循环的影响。 Thermodynamic engine热力发动机 3）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。Ideal Heating Process 4）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。
燃料的灵敏度= ROM - MON 抗爆指数 = (RON＋MON) / 2
我国生产的汽油是按研究法辛烷值RON分级的。
道路辛烷值 在实际发动机上标定 抗爆添加剂 甲基叔丁基醚（MTBE）、乙基叔丁基醚（ETBE）、 叔丁醇、甲醇、乙醇等 MTBE有一定毒性美国已禁止使用，亚洲和欧洲目前 仍在使用，我国目前车用无铅汽油辛烷值改进剂主要使 用MTBE
对理论循环进行研究可以达到以下目的： 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。