【正文】 (237) (238) 1. 采用增壓技術(shù) 從式 (2—37)可以看到，在保持過(guò)量空氣系數(shù) φa等參數(shù)不變的情況下， 增加吸進(jìn)空氣的密度 ρs可以使發(fā)動(dòng)機(jī)功率按比例增長(zhǎng) ，這就需要在內(nèi)燃機(jī)上裝置增壓器，使空氣進(jìn)入氣缸前進(jìn)行預(yù)壓縮。目前， 在 柴油機(jī) 上廣泛采用排氣渦輪增壓器 ，尤其是當(dāng)采用高增壓后，可以促使柴油機(jī)的 pme和 PL成倍增長(zhǎng) 。與此同時(shí)，它還是改善柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性、降低比質(zhì)量、降低廢氣有害排放、降低排煙、節(jié)約原材料的一項(xiàng)最有效的技術(shù)措施。由于采用增壓，柴油機(jī)的 pme值已超過(guò) 3 MPa，單位功率質(zhì)量可降低到 2kg／ kW以下。 汽油機(jī) 由于受 爆燃 限制，壓縮行程終了時(shí)的壓力和溫度不宜過(guò)高，這就限制了增壓壓力不宜過(guò)高。增壓后，一般功率的提高也僅在 30％ ~40％之間。 內(nèi)燃機(jī)的增壓技術(shù)還可以用來(lái) 恢復(fù)在高原使用的內(nèi)燃機(jī)的功率 ，因?yàn)殡S海拔高度的增加，進(jìn)氣密度下降，燃燒惡化，裝備增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車，其動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性可以得到明顯改善。 1PitL c m saKn?? ? ???2. 合理組織燃燒過(guò)程，提高循環(huán)指示效率 ηit 提高指示效率 η it不僅改善了內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力性能，同時(shí)也改善其經(jīng)濟(jì)性能，因此，需要從研究?jī)?nèi)燃機(jī)理論循環(huán)和實(shí)際循環(huán)入手，深入分析在整個(gè)熱功轉(zhuǎn)換過(guò)程中，各種熱力損失的大小及其分布，掌握各種因素對(duì)熱力損失的影響程度，從而尋找減少這些損失的技術(shù)措施。而其中最重要的一個(gè)方面就是 對(duì)內(nèi)燃機(jī)燃燒過(guò)程的改進(jìn) 。 隨著 柴油機(jī) 的不斷強(qiáng)化，增壓程度和轉(zhuǎn)速的不斷提高，都要求燃燒過(guò)程能夠高效率進(jìn)行，要求對(duì)柴油機(jī)的 混合氣形成、燃燒以及供油系統(tǒng)方面 進(jìn)行深入的工作。 對(duì)于 汽油機(jī) ，由于向較高壓縮比和高轉(zhuǎn)速方向發(fā)展，促使爆燃燃燒、表面點(diǎn)火等不正常燃燒傾向加強(qiáng)；由于環(huán)境保護(hù)要求，對(duì)內(nèi)燃機(jī)噪聲、排放的限制越來(lái)越嚴(yán)格。為了改善汽油機(jī)的排放品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)性，要求 應(yīng)用電控汽油噴射、應(yīng)用稀燃、速燃、層燃等技術(shù)及發(fā)展汽油機(jī)缸內(nèi)直接噴射 等，這些都對(duì)汽油機(jī)的混合氣形成和燃燒提出廠許多新課題。 合理組織內(nèi)燃機(jī)燃燒過(guò)程 一直是內(nèi)燃機(jī)工作過(guò)程研究的核心問(wèn)題之一，關(guān)于這方向的討論見(jiàn)本書(shū)第五、六、七章。 1PitL c m saKn?? ? ???3. 改善換氣過(guò)程，提高氣缸的充量系數(shù) φc 同樣大小的氣缸容積，在相同的進(jìn)氣狀態(tài)下若能吸人更多的新鮮空氣，則可容許噴入更多的燃料，在同樣的燃燒條件下可以獲得更多的有用功。改善換氣過(guò)程，不僅可以提高 φ c，而且可以減少換氣損失。為此，必須對(duì)換氣過(guò)程進(jìn)行深入研究，分析產(chǎn)生損失的原因，然后從改善配氣機(jī)構(gòu)、凸輪廓線及管道流體動(dòng)力性能等方面著手進(jìn)行研究。關(guān)于這方面的詳細(xì)討論見(jiàn)本書(shū)第四章。 1PitL c m saKn?? ? ???4. 提高發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 ?增加轉(zhuǎn)速可以增加單位時(shí)間內(nèi)每個(gè)氣缸做功的次數(shù)，因而可提高發(fā)功機(jī)的功率輸出；與此同時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的比質(zhì)量也隨之降低 。 ?因此，它是提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率和減小質(zhì)量、尺寸的一個(gè)有效措施。 ?當(dāng)前，小型柴油機(jī) (D＝ 70～ 90mm)的最高轉(zhuǎn)速已達(dá) 5000r／ min，僅一般在 3000 r／ min左右，活塞平均速度 vm約在 11～ 13m／ s之間；車用汽油機(jī)的轉(zhuǎn)速一般在4000～ 7000r／ min，某些小型風(fēng)冷汽油機(jī)轉(zhuǎn)速可高達(dá) 8000～ 10000r／ min，它們的 vm值在 18—20m／ s左右。 ?但 1PitL c m saKn?? ? ???5. 提高內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械效率 ? 提高機(jī)械效率可以提高內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力性能和經(jīng)濟(jì)性能，這方面主要靠合理選定各種 熱力和結(jié)構(gòu)參數(shù)，靠結(jié)構(gòu)、工藝上采取措施減少其摩擦損失及驅(qū)動(dòng)水泵、油泵等附屬機(jī)構(gòu)所消耗的功率以及改善發(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑、冷卻來(lái)實(shí)現(xiàn) 。 1PitL c m saKn?? ? ??? 6. 采用二沖程提高升功率 ? 理論上，采用二沖程相對(duì)于四沖程可以提高升功率一倍，但由于二沖程在組織熱力過(guò)程和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的特殊問(wèn)題，在相同工作容積和轉(zhuǎn)速下， Pme往往達(dá)不到四沖程的水平，升功率只能提高 50％一 60％，與此同時(shí)還得采用一些較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)；否則，若仍保持簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，其升功率不易超過(guò)四沖程，而燃油消耗率卻顯著上升。 ? 目前，在大型低速船用柴油機(jī)和小型風(fēng)冷汽油機(jī) ( )中二沖程占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)外，在其他的領(lǐng)域中，四沖程在機(jī)型數(shù)量上還是占絕大多數(shù)，但是，近年來(lái)國(guó)外不少公司又在大力進(jìn)行車用二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的研究。在美國(guó)，高速車用柴油機(jī)采用四排氣門、直流換氣高壓噴射、直噴燃燒室，已成為另一種提高車用柴油機(jī)升功率的技術(shù)措施。 澳大利亞的 Orbit公司采用夾氣噴射技術(shù) .關(guān)于這方面的討論見(jiàn)本書(shū)第四章。 1PitL c m saKn?? ? ???Orbit夾氣噴射系統(tǒng)方案 夾氣噴嘴結(jié)構(gòu) 湍流型燃燒室 η it 、 η et 、 bi 、 be的大致范圍 η i η e bi[g/(kWh )] be[g/(kWh)] 汽油機(jī) 215340 280340 柴油機(jī) 170210 215285 補(bǔ)充 發(fā)動(dòng)機(jī)的 熱平衡 ?汽油機(jī)與柴油機(jī)熱量分配的差異 名 稱 汽油機(jī) 柴油機(jī) 理論循環(huán)熱效率 ηt 指示熱效率 ηit 各種損失使熱效率下降 工質(zhì)比熱容變化 燃燒不完全及熱分解 傳熱損失 提前排氣 ? 說(shuō)明： ? 1）汽油機(jī) ηt低于柴油機(jī) ηt的主要原因是壓縮比 ε 小所造成，所以提高壓縮比一直是提高汽油機(jī)熱效率的主要方向，但受到不正常燃燒的限制 ； ? 2）實(shí)際工質(zhì)比熱容變化引起的損失，占有較大比例。汽油機(jī)因相對(duì)的空氣量少，混合氣較濃，缸內(nèi)燃燒溫度較高，故此項(xiàng)損失較柴油機(jī)大。所以應(yīng)用稀混合氣是汽油機(jī)減少損失的途徑之一； ? 3）對(duì)于柴油機(jī)，不完全燃燒主要是混合氣形成及燃燒組織不完善引起，故燃油噴射、氣流運(yùn)動(dòng)與燃燒室形狀間的良好配合是柴油機(jī)應(yīng)改善之處。 ? 發(fā)動(dòng)機(jī)熱平衡 ?指熱量表現(xiàn)為有效功及各項(xiàng)損失的分配情況。 ?QT = QE + QS + QR + QB + QL ? 說(shuō)明： ? 主要由廢氣帶走（ QR ），其次傳給冷卻水（ QS ）； ? 在某些汽油機(jī)中不完全燃燒損失的熱量（ QB ）所占比例較大； ? 回收 QR一直是人們極為關(guān)注的問(wèn)題，如廢氣渦輪增壓； QT 發(fā)動(dòng)機(jī)所耗燃油的熱量 QE 轉(zhuǎn)化為有效功的熱量 QS 傳遞給冷卻介質(zhì)的熱量 QR 廢氣帶走的熱量 QB 燃料不完全燃燒熱損失 QL 其它 熱量損失 汽油機(jī) 2530 1227 3050 045 310 柴油機(jī) 3040 1535 2545 05 25 增壓柴油機(jī) 3545 1025 2540 05 25 圖 1–18 發(fā)動(dòng)機(jī)的熱平衡圖 a從殘余廢氣和排氣中回收的熱量 b由氣缸壁傳給進(jìn)氣的熱量 c排出廢氣傳給冷卻水的熱量 d在摩擦中傳給冷卻水的部分熱量 e從排氣系統(tǒng)輻射的熱量 f從冷卻水和水套壁輻射的熱量 g從曲軸箱壁和其它不冷卻部分輻射的熱量 計(jì)算：某汽油機(jī)在 3000r/min時(shí)測(cè)得其扭矩為 ，在該工況下燃燒 50mL的汽油需要的時(shí)間是 ，試計(jì)算有效功率 Pe（ kW）、每小時(shí)耗油量 B（ kg/h）和比油耗 be（ g/）。汽油的密度為 。 解： Pe=n Ttq/9550=3000 55/9550=(kW) B=ρV/t= 50 103 3600 /= (kg/h) be=B 1000/Pe= 1000/=(g/) 本次作業(yè) 要求 : 用單頁(yè)紙做 獨(dú)立完成 必須按時(shí)交作業(yè)。 交作業(yè)時(shí)間：。 教材 Page:32 26 210 211 已知某發(fā)動(dòng)機(jī)在 2021轉(zhuǎn) /分時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率 Pe為 154kW， be=217g/(),發(fā)動(dòng)機(jī)在工況下的輸出扭矩為： ，每小時(shí)耗油量為 kg，發(fā)動(dòng)機(jī)的有效熱效率為： %，該發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)該是 （汽油機(jī)或柴油機(jī)）。（燃料的低熱值Hu為 42500kJ/kg）。