第三章內燃機的工作循環概念：內燃機的工作循環是周期性地將燃料（化學能）燃燒所產生的熱能轉變為機械能的過程，由活塞往復運動形成的進氣、壓縮、膨脹和排氣等有序聯系和重復進行的過程組成。首先在進氣過程吸入新鮮空氣，或空氣與燃油的混合氣，活塞壓縮使氣缸內工質的壓力和溫度升高到一定的程度，然后由火花點火或壓燃著火燃燒釋放出熱能，推動活塞運動轉化為機械功輸出。燃燒做功后的排氣排出氣缸，繼續下一個循環。第一節內燃機的理論循環一、概念：根據內燃機所使用的燃料、混合氣形成方式、缸內燃燒過程（加熱方式）等特點，把火花點火發動機的實際循環簡化為等容加熱循環，把壓燃式柴油機的實際循環簡化為混合加熱或等壓加熱循環，這些循環稱為內燃機的理論循環。二、為建立內燃機的理論循環，對內燃機實際循環中大量存在的湍流耗散、溫度壓力和成分的不均勻性以及摩擦、傳熱、燃燒、節流和工質泄漏等一系列不可逆損失作必要的簡化和假設，具體有：（1）忽略進排氣過程，將實際的開口循環簡化為閉口循環，只考慮缸內過程；（2）將燃燒過程簡化為等容、等壓或混合加熱過程，將排氣過程簡化為等容放熱過程；（3）把壓縮和膨脹過程簡化成理想的絕熱等熵可逆過程，忽略工質與外界的熱量交換及其泄漏的影響；（4）以空氣為工質，并視為理想氣體，在整個循環中工質物理及化學性質保持不變，比熱容為常數。三、熱效率分析1、等容加熱循環（汽油機）2、等壓加熱循環（柴油機）3、混合加熱循環（柴油機）1）三種理論循環的熱效率均與壓縮比有關，提高壓縮比可以提高循環的熱效率。2）增大壓力升高比可以增加混合加熱循環中等容部分的加熱量，使循環的最高溫度和最高壓力增加，可以提高循環熱效率；3）增大初期膨脹比，使等壓部分加熱量增加，導致混合加熱循環熱效率降低；4）增加循環始點壓力，降低進氣溫度，增加循環供油量等，均有利于循環平均壓力的增加。四、提高循環熱效率和平均壓力的限制1）結構強度的限制；2）機械效率的限制；3）燃燒方面的限制；4）排放方面的限制。第二節內燃機的燃料和熱化學一、內燃機的燃料（一）石油基燃料組成元素：主要C、H；少量O、N、S。烷烴、烯烴、環烷烴和芳香烴等組成。汽油：C原子5－12；輕柴油：C原子10-22（二）柴油的理化性質1、自燃性：在無外源點火的情況下，柴油能自行著火的性質叫自燃性。自行著火的最低溫度叫自燃溫度。衡量：十六烷值，正十六烷，100，－甲基萘，0。2、低溫流動性：濁點（高分子環烷烴和燃料中夾雜的水分開始結晶析出，使半透明的柴油變得渾濁）；凝點：柴油完全凝固，不能正常流動。牌號：按凝點，如0號，－20號。（三）汽油的理化性質1、揮發性：汽油餾出的溫度范圍稱為餾程。衡量：飽和蒸氣壓。2、抗爆性：燃料對于發動機發生爆燃的抵抗能力。衡量：辛烷值。異辛烷，100；正庚烷，0。汽油牌號：90，93，97。二、燃燒熱化學燃燒過程：燃料與空氣中的氧進行氧化反應放出熱量的過程。（一）化學計量空燃比：空氣中的氧正好使燃料完全燃燒，即C和H分別完全氧化成為CO2和H2O，此時的空氣與燃料的質量比稱為該燃料的化學計量空燃比，簡稱理論空燃比。汽油：14.7，柴油：14.2。燃空比。過量空氣系數。（二）燃料的熱值：在101.3kPa、298.15K的條件下，每千克燃料完全燃燒所放出的熱量稱為燃料的熱值。高熱值，低熱值（三）殘余廢氣系數與排氣再循環（EGR）率1、殘余廢氣系數：；2、排氣再循環率：第三節內燃機的實際循環一、工質的影響理想的雙原子氣體，物理化學性質不變：新鮮空氣、燃料蒸氣、上循環殘留廢氣，且工質成分不斷變化工質比熱容：實際最高燃燒溫度和氣缸壓力均小于理論循環。二、傳熱損失：假設不存在熱量損失，實際上始終存在熱量交換。三、換氣損失：換氣過程中氣體流動的阻力損失：膨脹損失，排氣推出功損失，吸氣功損失。進氣節流損失。四、燃燒損失：（一）燃燒速度的有限性：時間損失，壓縮負功增加，最高壓力下降，膨脹功減少；（二）不完全燃燒損失燃燒效率：燃料燃燒實際釋放出的總熱量與燃料所能釋放的總熱量之比。注意區分燃燒效率與循環熱效率！！第四節內燃機工作過程的熱力學模型內燃機工作過程的數值模擬：重要內燃機的進排氣流動，內燃機缸內的熱力學過程一、熱力學模型，零維模型，基本思路：從內燃機各系統內所發生的物理過程出發，用常微分方程對各系統的實際工作過程進行數學描述，通過編制計算機程序，以求得到氣缸內各參數隨時間（或曲軸轉角）的變化規律，然后再通過相應的計算公式，計算出發動機的宏觀性能參數。二、1、模型假定；2、基本微分方程組；應用熱力學第一定律、質量守恒定律以及氣體狀態方程。式中，表示曲軸轉角，為瞬時過量空氣系數。需要補充的方程：（1）氣缸工作容積；（2）氣體流動；（3）熱量變換；（4）放熱規律；（