发布时间 : 星期三 文章内燃机原理（精品讲义）更新完毕开始阅读
由于缸内存在残余废气等原因，实际进入气缸的空气量并非理论上按进气系统前的状态计算而得的与发动机排量相同的空气量，为此，引入充量系数的概念。
充量系数Φc：每缸每循环吸入缸内的新鲜空气量ma与按进气系统前状态计算而得的理论充气量ρsVs的比值，即：
?c?ma ?sVs式中，ρs——大气密度（自然吸气机型）或压气机后增压空气密度（增压机型）。
Φc是决定发动机动力性能和进气过程完善程度的重要评定指标。因此，整机的可燃混合气流量为：
?1??al0?Gm?Aa?B?Aa?Aa/??al0??Aa???l??
?a0? 单位质量燃料燃烧所需空气量
?2ni??c?sVs???1??al0??al0??? ? 每一循环 Gm?2?cVspsin?1??al0??? ??RsTs???al0?ps??sRsTs
四. 燃料的能量转换效率——有效效率ηet
1． 燃烧效率ηc：燃料化学能通过燃烧转换为热能的百分比。
?c?Q1 gbHu式中，Q1——每缸每循环燃烧时放出的热量（ηc=0.95~0.98，常取ηc=1） 2． 循环热效率ηt：燃烧发出的热量Q1，经发动机热力循环转为工质对活塞所作动力过程功的百分比。
?t?Wi Q1式中，Wi——动力过程功
3． 机械效率ηm：为指示功减去机械损失功后，转为有效输出功的百分比。
?m?We WiWe gbHu对于自然吸气机型，上述三效率之积即为燃料的能量转换总效率——有效效率，即：
?et??c?t?m?在工程实际中，定义
ηet=ηitηm，
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因此，对自然吸气机型，ηit=ηcηt，对于增压机型，ηit>ηcηt，原因是除热功转换的动力过程功外，理论泵气正功也是有用的机械功。
五． 整机有效输出功率及燃油消耗率的参数综合表达式
将
公
式
Hum?Hu/?1?l??Hu/1??al0??，
B?2nigb?，
We?cVspsin?1??al0???，代入公式Pe??etBHu 和公式??????Gm?2etctm?gHRsTs???lbu?a0?Pe??etGmHum中，经整理后得：
?2ni?Pe??etBHu??c?t?mgbHu?????（1-9）
?Hu??ps?Pe??etGmHum??c?t?m??V?1??l?cs??RTa0???ss?Hu??ps???c?t?m??V??l?cs??RT?a0??ss（1-10）
由公式B???1??al0??2ni??? ????l?????a0????
??2ni?????????2nigb?，gb??c?sVs/??al0?得：
B?B得： Pebe?2ni?cVsps ????al0RsTs由be?1?c?t?mHu?1?it?mHu?1?etHu
（1-11）
公式（1-9），（1-10），（1-11）的Pe及be参数综合表达式中，涉及了动力、经济性能中“量”与“质”两大环节的共15个性能参数。这些参数涉及到的发动机研究领域或方向分别是：
Hu，l0——燃料特性与燃烧热化学的影响 Rs——工质热力特性的影响
ηt——工作过程热力循环与工质特性的影响 ηc——混合气形成与燃烧过程的影响
ηm——与机械损失有关的机械学、流体力学的影响 Φc——进、排气过程及热流体动力学的影响
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Φa——混合气形成与燃油供给方式的影响
ρs或ps/RsTs——进气状态与增压中冷方式的影响 n——发动机转速的影响
Vs、i——多缸机缸数与排量的影响
?——四冲程与二冲程的影响
gb——柴油机喷油系统供油特性的影响
第二章 燃料与工质
§2.1 燃料及其理化特性
一. 汽车发动机的常规燃料与代用燃料
常规燃料：汽油和柴油
气体代用燃料：CNG，LPG，H2
按燃料物态分 液体代用燃料：甲醇，乙醇，动、植物油 代用燃料 固体代用燃料：煤粉 除汽、柴油外的烃燃料 按化学成分
含氧燃料 二. 石油燃料及其特性 1． 石油中烃的分类
石油的主要成分是C、H两种元素，含量约占97%~98%，还含有少量的硫、氧、氮及微量元素氯、碘、砷和钠等。石油中的C、H不是单质存在，而是组成不同的碳氢化合物即烃。按化学结构，烃分如下四类：
1) 烷属烃
特点 a) 每个碳原子的价键上都被H原子充满，因此称为饱和链状烃；
b) 随碳原子数目增加，烷属烃的状态从气态 液态 固态。一般，
在常温下，甲—戊烷为气体，己—十六烷为液体，十六烷以上为固体，即石蜡；
c) 在常温下化学性质比较稳定，超过3000C时，容易产生过氧化物。C链
愈长，形成过氧化物的倾向愈大，在汽油机上愈易产生爆然。
此外，烷属烃中还有异构体的结构，如异辛烷。异辛烷+正庚烷用于测汽油的辛烷值。
异构体比正构体结构紧凑，在高温下不易形成过氧化物，因而在汽油机上
不易形成爆燃，适合作汽油机的燃料。 2) 烯属烃
特点 a) 为不饱和链状烃；
b) 在常温下依C原子的不同，以气体、液体、固体形态存在；
c) 在常温下化学稳定性较差，长期保存易产生胶质，在高温下形成过氧化物倾向小，适合作汽油机的燃料，但热值较低，着火性能差。
3) 环烷烃
特点：形成过氧化物的倾向小，自然温度高，在汽油中占有一定的比例。 4) 芳香烃
特点 a) 具有双价键和环状机构，
b) 不易氧化成氧化物，抗爆性极强，自然温度高，凝点高（50C左右）。
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2． 汽油及柴油的使用性能 1) 汽油的使用性能
a) 汽油的挥发性：表示液体燃料汽化的倾向。通常以汽油的蒸馏曲线相对地评价汽油的挥发性。
馏出10%温度：标志着汽油机的起动行，10%温度低，冷车起动容易，但易受发动机高温零件的加热变成蒸汽在管路中形成“气阻”现象，使发动机断火，从而影响其正常运转。
馏出50%温度：标志着汽油的平均蒸发性，影响着发动机的暖车时间、加速性及工作稳定性。此温度低，汽油的挥发性好，暖车时间短，从低负荷向高负荷过度时，能及时供给所需的混合气。
馏出90%温度：标志着燃料中含难于挥发的重质成分的数量，此温度低，含重质成分少，进入气缸中能够完全挥发，有利于燃烧过程的进行。
b) 汽油的抗爆性：燃料对于发动机发生爆燃的抵抗能力
评定汽油的抗爆性指标是辛烷值。辛烷值分道路辛烷值、马达法辛烷值和研究法辛烷值。
2) 柴油的使用性能 a) 柴油的低温流动性
混浊点：柴油中的高分子烷属烃（即石蜡）和燃料中夹杂的水分开始析出并结晶的温度。
凝固点：柴油完全凝固时的温度。柴油以凝固点作标号。 b) 柴油的雾化性：通常用黏度表示柴油的雾化性。 c) 柴油的蒸发性：同汽油
d) 柴油机的自然性：自然性指标为十六烷值（一般为40~60<65），此值越高，表明柴油的自行发火温度低，着火落后时间短，适合于高速柴油。（十六烷值用十六烷和α甲基萘的标准燃料测试） 3． 汽、柴油的质量标准
各国按自身不同的情况，对汽、柴油有不同的质量标准（即规格）。我国2000年1月1日起已停止生产含铅汽油的生产。 4． 传统汽油机、柴油机工作模式的差异
由于汽油和柴油在成分及主要性能指标上的差异，使传统汽油机、柴油机在混合气形成、负荷调节方式以及着火燃烧模式上存在一系列差别，因而导致了两种机型在性能上的差异。
1) 混合气形成方式的差异
汽油沸点低，蒸发性能好，因而在常温和稍加热的条件下易于在缸外与空气形成预制均匀混合气；而柴油沸点高（180~3600C），不适于在缸外混合。
2) 着火、燃烧模式的差异
汽油机实行缸外预制均匀混合气后，只能适用外源强制点火，在混合气中进行火焰传播燃烧。若采用压燃，会出现爆燃，且由于燃点高，着火准备时间长，即便实行喷雾压燃也是不合理的。
3) 负荷调节方式的差异
由于混合气形成方式上的差异，均匀混合气能点燃的过量空气系数范围小，因而只能靠变化节气门的开度，控制混合气进气量来调节负荷，即负荷的“量”调节。而柴油机在较大范围的过量空气系数条件下都可压燃着火，所以靠循环喷油量的多少调节负荷，而循环进气量基本不变，即负荷的“质”调节。
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