内燃机原理（精品讲义）

§3.4 机械损失与机械效率 一. 机械效率

1．平均机械损失压力pmm：位气缸工作容积的机械损失功。

pmm?2niVsWmpmm得： ， 由Pm??Vm pmm?2．机械效率 ?m??2niVsPm

WePePp??1?m?1?mm WiPiPipmiηm值高，即pme更接近于pmi，说明用于机械损失功的比例小，内燃机性能好，所以，

为了提高内燃机性能，减少机械损失，提高ηm也是一条重要途径。

柴油机ηm： 0.7-0.85 汽油机ηm： 0.7-0.9

二. 机械损失的组成部分

1．发动机内部运动部件的摩擦损失 （50-80）% 2．驱动附属机构的损耗 <10% 3．泵气损失 （5-40）% 三. 机械损失的测定 1．示功图法

应用示功器测取发动机示功图，算出Wi，从测功器和转速计读数中求出发动机的有效功率We，由此算出ηm。 2．倒拖法

在具有电力测功器的试验条件方可进行。在测定汽油机机械损失时得到广泛应用。

3．灭缸法

使发动机在给定工况下稳定运行，先测出其有效功率Pe，然后保持喷油泵齿条位臵或节气门位臵不变的情况下，停止向某一缸供油或点火，并减少制动力使发动机转速恢复到原来的值，并重新测定有效功率P若灭缸后，其它各缸的工作情况和发动e?，机机械损失不变，则被测缸原来发出的指示功率为：

?Pi?x??Pe?Pe??x

依次将各缸灭火，则整台发动机的指示功为：

?Pi?x???Pe?Pe??x

x?1i 17

所以 P m?Pi?Pe4．油耗线法

适用于各型柴油机，精确度与油耗线在无负荷附近的线性度有关。 四. 影响机械效率的因素 1．转速

n???m?

2．负荷

负荷???m?（转速一定） 3．润滑油的品质和冷却水温度

§3.5 发动机的能量分配与合理利用 一. 发动机的能量平衡

1 能量平衡就是给出燃料总的发热量转化为有效功和其它各项热损失的分配比例。 ○

2 研究目的：从热量分配中，了解热损失情况，作为判断发动机零部件热负荷和设○

计冷却系统的依据，并为改善内燃机性能指标指明方向。 3 能量分配 ○ 二. 发动机能量的合理利用

1进一步提高有效热效率；○2机外散失能量的再利用 包括两方面的含义：○

1. 提高发动机有效效率的途径 （1）能量利用现状 （2）超膨胀发动机循环

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图 超膨胀理论循环的P-V及T-S图

现有发动机是按等容放热模式工作的，如果能改为等压放热模式，即将图上的绝热膨胀线zb 延为zb'，再按b'a进行等压放热回到压缩始点a，则会增加图示bb'ab面积大小的有效功量或热量，使ηt提高。这种循环是一种增大膨胀体积的超膨胀发动机循环。 （3）汽油机采用稀燃和缸内直喷技术 （4）汽、柴油机的电子控制与可变技术 2. 发动机散失能量的再利用 （1） 废气蜗轮增压 （2） 复合式发动机 （3） 低散热发动机 （4） 低品位热量的利用

第四章 换气过程与循环利用

§4.1 四冲程发动机的真实换气过程

一. 换气过程与换气系

四冲程发动机从膨胀冲程末期排气门开启时算起，直到进气门关闭时为止，对应的曲轴转角大约在4100—4800范围内的过程，为真实的换气过程。

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图 四冲程自然吸气汽油机的进、排气系统及换气过程示功图

二. 换气过程分期 1. 排气过程

从排气门早开点b'到晚关点r'，这一阶段又细分为两部分。 1) 自由排气阶段

排气门刚开启时，pe/pe???

?k?1???2?k?1k（k=1.3），排气喉口出现音速流动，排气流

动状态处于超临界状态，排气量仅与缸内状态有关（500-700m/s）。 当pe/pe????k?1???2?k?1k时，气体流动转为亚临界状态，气门口流速低于音速。自由排气

阶段排出废气量可达总量的60%以上。 2) 强制排气阶段 2. 进气过程 3. 进气重叠过程

三. 进、排气相位角及其对性能的影响 1. 相位角及其功用

进、排气门相对于上、下止点早开、晚关的四个角度叫进、排气相位角。常用相位图表示。

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