第02章、内燃机的工作循环与性能指标.ppt

第二章、内燃机的工作循环与性能指标 §2-1、内燃机的工作过程 §2-2、内燃机的理想循环与实际循环 §2-3、内燃机的性能指标 §2-4、内燃机的机械损失 §2-1、内燃机的工作过程 内燃机的实际工作过程（实际循环）非常复杂，这是因为在内燃机汽缸中，气体所进行的实际工作过程受到很多因素的影响，如：气体流动因素、热交换因素等。 这些因素对内燃机实际工作过程的影响是不可忽略的，特别是对内燃机的汽缸充气与燃烧过程有着举足轻重的影响，它直接影响到内燃机的动力性指标与经济性指标。 一、进气过程 进气过程就是向汽缸中充填混合气（对柴油机就是充填纯空气）的过程。 进气过程是为后面的燃烧过程作准备的，这个过程进行得完善与否直接影响燃烧过程质量，从而影响到内燃机的动力性能与经济性能。 为了充分利用汽缸工作容积，提高内燃机的升功率，在进气过程中进入汽缸的可燃混合气（或纯空气）的数量应该尽可能多些。 一、进气过程 1、进气终了时汽缸中的压力和温度 进气过程中进入汽缸的气体量与进气过程终了时汽缸中气体的压力和温度有关，气体压力越大，充气量越多；气体温度越高，则充气量越少。 2、充量系数 充量系数表征进气过程终了时汽缸中气体充填的程度： 充量系数越高，表明进入汽缸内的新鲜充量的质量越多，汽缸工作容积利用得越充分，可燃混合气燃烧可能放出的热量越大，发动机发出的功率也就越大。 一、进气过程 3、配气相位 进、排气门开启和关闭的时刻，及其开启的延续时间以曲轴转角来表示，称为配气相位。 为了增大进气的通道面积，减小进气阻力，进气门提前开启；同时利用高速气流的惯性，进气门延迟关闭，补充向汽缸内充填一部分气体，以此来达到增大进气量的目的。 排气门提前开启有利于利用汽缸内、外压力差，排出一部分废气；同时排气门延迟关闭，利用废气高速流动的惯性，增大排出的废气量，而且可以减少排气所消耗的功。 因此，在进气上止点前后的某一区间，前一循环的排气门和后一循环的进气门存在同时开启现象，此进、排气门同时开启所对应的曲轴转角称为气门重叠角。 二、压缩过程 压缩过程的作用是为了提高汽缸中气体的压力和温度，为燃烧过程作准备，也为膨胀作功提供了条件。 对于汽油机来说，压缩过程还可使进入汽缸中的可燃混合气进一步地蒸发和混合。 压缩过程终了时汽缸中气体的压力和温度取决于压缩比，但压缩比的提高受到一些条件的制约。 三、燃烧过程 燃烧过程是内燃机实际工作循环中最重要的一个过程。在这个过程中，燃料燃烧释放出热能，并将其中的一部分转变为机械功。 燃烧过程进行的完善程度，不仅影响内燃机的动力性指标和经济性指标，而且还直接影响到内燃机主要零件（曲柄连杆机构）的工作寿命、内燃机工作的柔和性、噪声以及废气污染等。 1、燃料的性能 1）汽油的特性 汽油的性能主要是指蒸发性、抗爆性、胶质含量等项。 2）柴油 柴油按馏分的不同可以分成轻柴油与重柴油，车用高速柴油机采用轻柴油作燃料。 柴油的性能指标主要指凝点、十六烷值、满度和闪点等。 2、汽油机的燃烧过程 一般汽油机是在汽缸外部形成均匀混合气进入汽缸，在压缩上止点前某一时刻火花塞跳火，经过短暂的着火延迟后，形成火焰核心向外传播，直到全部可燃混合气燃烧完毕。这是一个持续的过程，需要一定的时间。 研究燃烧过程最简单并且最常用的方法是测量燃烧过程的展开示功图，它反映了燃烧过程的综合效应。 3、柴油机的燃烧过程 柴油机的混合气形成是在汽缸内进行的，在压缩过程接近终了、活塞接近上止点时，喷油器以很高的压力将柴油以很高的速度喷入汽缸内的高温高压气体中，使柴油形成极细小的微粒，在高温的空气中，这些柴油微粒边蒸发、边扩散、边与周围的空气相混合。 在某些区域内，由于混合气的浓度适当，温度也超过柴油的自燃温度，混合气才能着火燃烧，形成火焰中心。 柴油机的火焰中心不像汽油机那样以火花塞为中心，而是自然形成的，其火焰中心在一般情况下可能是多个。 由于喷油不是瞬间完成而是一个持续过程，因此，柴油机的燃烧过程是边喷油、边混合、边燃烧，整个燃烧过程的持续时间较长。 四、膨胀过程与排气过程 1、膨胀过程 膨胀过程是内燃机中唯一作功的过程。燃料在燃烧过程中所释放的热能通过曲柄连杆机构转变成机械功就是在这一过程中完成的。 进入汽缸的燃料所释放的热能，并不能在膨胀过程中全部变成机械功，这是因为： 1）工作过程中的热交换。 2）膨胀过程终了时，汽缸中气体的压力和温度仍比