内燃机（下）23热机效率.doc

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1、【同步教育信息】一.本周教学内容：第二章改变世界的热机2、内燃机（下）3、热机效率 二.重点、难点：1、知道柴油机和汽油机的异同2、认识热机效率3、知道燃料释放的能量与热机效率之间的关系 三.具体内容：（一）柴油机柴油机和汽油机一样，每个工作循环也经历进气、压缩、做功和排气四个过程。但由于柴油粘度比汽油大，不易蒸发，但自燃温度却低于汽油，故柴油机可燃混合气的形成和燃烧方式与汽油机不同。柴油机在进气冲程吸入的是纯空气，在压缩冲程中，活塞把空气的体积压缩得很小，空气的压强更大，温度更高，在压缩冲程接近终了时，缸内空气的温度已超过柴油的燃点，因此，从喷油嘴喷出的雾状

2、柴油遇到热空气便立即燃烧起来，因此，柴油机的可燃混合气是在气缸内部形成的。 （二）汽油机与柴油机的异同★汽油机与柴油机的区别★汽油机与柴油机的共同点（1）燃料的燃烧方式相同：都是在气缸中燃烧。（2）燃料燃烧时刻相同：汽油机的火花塞和柴油机的喷油嘴的工作时刻都是在压缩冲程末。（3）排气冲程中排出的废气相同。（4）工作循环相同，都是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。在一个工作循环中，活塞往复两次，曲轴和飞轮转两周，对外做功一次。（5）启动方式相同：启动时都是靠外力使飞轮和曲轴转动起来。（6）工作原理相同：都是将内能转化为机械能的机器。（7）在压缩冲程和做功冲程

3、中能量的转化相同。在压缩冲程中，飞轮带动活塞压缩吸入的气体做功，使气体的温度升高，把机械能转化为气体的内能。在做功冲程中，燃料燃烧产生高温、高压燃气推动活塞做功，把内能转化为活塞、飞轮的机械能。 （三）热机的效率一辆汽车从身旁驶过，有时根据人的嗅觉就能知道它的发动机是汽油机还是柴油机。这是因为它们排出的气体的味道不同。它们排出的气体中仍有汽油或柴油味。这说明汽油或柴油并未完全燃烧。既然燃料没有完全燃烧，就说明有一部分能量被白白地损失掉了。有人曾用汽车的尾气加热饭菜就说明了这一点。除此之外，气缸壁等也会传走一部分内能。以上这些都是没有转化成机械能的内能。那么曲轴

4、获得的机械能是不是全部做了有用功？当然不是，有一部分要传给飞轮以维持其继续转动。除此之外，由于各零部件之间有摩擦，曲轴还需克服摩擦做功。由于以上原因，真正用来做有用功的能量只占燃烧燃料所能提供能量的一部分。所占比例的大小，也就成了热机性能的标志。为此，我们再介绍一个新的概念：热机的效率：热机所做有用功与所用燃料完全燃烧释放的热量之比叫做热机的效率。η=由于损失的原因比较多，所以热机的效率都小于1且一般都较低。下图是内燃机的能流图以及火电站的能流图。热机是人类使用的主要动力机。尽管它的效率还不高。我们仍然离不了它。问题的关键是如何改进和提高它的性能。▲提高热机的

5、效率的主要途径：（1）使燃料充分燃烧。为了让燃料尽可能完全燃烧，可通过改善燃烧环境，调节油、气比例等来实现。（2）尽量减少各种热损失。（3）在热机的设计和制造上，采用先进的技术。（4）使用时注意保养，保证良好的润滑，合理调整运动部件之间的间隙，减小因克服摩擦阻力而额外消耗的功。各种热机的效率是不同的，如推动世界第一次工业革命的蒸气机的效率只有6%到15%，汽油机的效率约是20%到30%，柴油机的效率约为30%到40%，而飞机上的喷气式发动机的效率能达到50%到60%。由于能量的损失是不可避免的，所以热机的效率永远不可能达到100%。我们只能是想方设法提高其机械

6、效率。 （四）环境保护热机为人类的发展做出了重大贡献，但也带来了许多环境污染问题。各种热机排出大量的废气、各种燃料燃烧时排放到大气中的烟尘、及排放的SO2和CO2还会形成酸雨。酸雨被称作“空中死神”。由于本世纪以来全球二氧化硫和氮氧化物的排放量分别增加了6倍和8倍，由此导致酸雨降落范围日益扩大，其酸度不断上升。据报导，欧洲雨水酸度每年增加10%。酸雨使土壤酸化，使林木降低抗病虫害能力。在酸性湖泊中，鱼卵不能孵化，微生物组成发生变化，有机物分解减慢，各级食物链改变，浮游植物和浮游生物减少，从而使鱼类饵料减少，导致鱼的种类和数量减少。据报导，瑞典、挪威由于酸雨危害

7、，已有4万多个湖泊中的鱼类大量死亡。数量庞大的汽车行驶时，排放的废气污染是不可忽视的，在一些国家就曾发生过汽车排放的废气对城市严重污染的事件。如何在保持工业、交通发展的同时，又能控制废气与粉尘的污染，提高空气质量，保护我们生存的家园，已经引起众多科学工作者和全世界各个国家的关注。我国是一个发展中国家，在发展建设的同时，也应注意到环境的保护。 【典型例题】例1.下列说法中正确的是（）A、在构造上，汽油机汽缸顶部有火花塞，柴油机气缸顶部有喷油嘴B、在吸气冲程中，汽油机吸入汽缸的是汽油，柴油机吸入气缸的是柴油C、在压缩冲程中，汽油机是压燃式点火，柴油机是点燃式点火D

8、、在做功冲程中，汽油机里燃起的压强比柴