1。1。3 课题的国内外现状

1。2 内燃机概述

1。2。1 内燃机介绍：

内燃机是一种热力发动机，它的原理是使燃料在机器内燃烧，将其释放的热能转 换成动能。常见的内燃机有汽油机和柴油机。

内燃机有三种理论循环形式，即定压加热循环、定容加热循环以及混合加热循环。 一般汽油机燃烧迅速，所以近似为定容加热循环，高增压以及低速大型柴油机近似为 定压加热循环，而高速柴油机近似为混合加热循环。评价理论循环主要有两个指标， 即循环平均压力和循环热效率。循环热效率主要是指工质做的功与循环加热量的比 值。而循环平均压力则表示单位气缸容积所做的循环功，用来表示循环的做功能力。

内燃机气缸内的工作过程十分复杂。主要由进气过程，压缩过程，燃烧和膨胀过 程以及排气过程。实际循环与理论循环相比，存在着能量的损失，主要包括：传热损 失、工质的影响而损失的能量、换气损失、燃烧损失以及工质泄露损失。其中燃烧损 失主要是因为燃烧速度的有限性以及不完全燃烧损失。

内燃机的指示性能指标有平均指示压力、指示功率、指示热效率和指示燃料消耗 率，前两者用来评价实际循环的动力性，换句话就是，工质对活塞的做功能力，而后 两者用来评价循环的经济性；内燃机的有效性能指标主要用来衡量内燃机做功对外输 出的效果，它主要包括：包括有效功率，评均有效压力以及升功率的动力性指标，包 括有效热效率和有效燃料消耗率的经济性指标，以及包括排气品质和噪声的环境指标

[9]。

如何提高内燃机的动力性和经济性成为比较急需解决的问题。通常采用增压技 术、通过减少循环中的传热与漏气损失、合理组织燃烧以及提高热量利用率来提高循 环指示效率、改善换气过程以及提高空气利用率这四种方法来提高平均指示压力。另 外，还可以提高内燃机转速、提高机械效率以及采用二行程来提高升功率来提高经济

性和动力性。机械效率的测定，通常采用倒拖法、灭缸法、示功图法以及油耗线法[10]。

1。2。2 柴油机介绍

柴油机是燃烧柴油来获取能量从而获得机械能的发动机。它是德国科学家鲁道 夫·狄塞尔在 1892 年发明的，柴油机用他的姓 Diesel 表示的，以此来纪念这位科学家， 同时柴油机也叫做狄塞尔发动机（Diesel engine）[11]。

柴油发动机的优点是扭矩大、经济性好。由于柴油机所用燃料——柴油的粘度 较大，因此必须借助喷油泵和喷油器等将其接近压缩行程终了时喷入气缸。因此，柴 油机是采用内部混合的方式形成可燃混合气体。混合气体的形成主要有两种方法，一 种是空间雾化混合，另一种就是油膜蒸发混合。柴油机气缸中的燃料和空气的混合气 是压缩后自己点燃的，而不是点火装置产生火花点燃的。柴油机工作时，空气从外界 进入气缸，当气缸中的空气被压缩到上止点的时候，压力可上升到 40~50 个大气压， 温度可上升到 500-700℃。当活塞运动到接近上止点的时侯，喷油嘴以非常高的压力 并且在非常短的时间内应该在零点几秒的时间内向气缸燃烧室内喷射柴油，由于压力 和喷嘴形状，燃油形成雾状油粒，与高温高压的空气混合在一起，当活塞到达上止点 时，可燃混合气体受高温影响，达到其着火点。

柴油机气缸内空气运动主要有：进气涡流、压缩挤流和紊流。柴油机的着火有 两个基本条件，一个是：在形成的混合气中，燃料蒸汽与空气比例要在着火界限范围 内。如果混合气中燃料浓度过高或者过低都不能使混合气着火。另一个是：混合气必 须加热到某一临界温度，低于该临界温度时，将不能使混合气燃烧。燃烧过程是影响 柴油机动力性、经济性和排放特性的重要因素。燃烧过程主要有四个阶段，即着火延 迟期或者滞燃期、急燃期、缓燃期以及后燃期，而影响燃烧过程的主要因素是柴油的 十六烷值，值越高，自然性越好，对应的滞燃期就会越短，柴油机也因此运行更加平 稳[12]。 S195柴油机虚拟结构仿真教学设计仿真动画(3):http://www.youerw.com/jixie/lunwen_99291.html