发动机原理——第四章 汽油机混合气形成和燃烧

第四章 汽油机混合气形成和燃烧

汽油机与柴油机相比主要有如下特点:

汽油机 柴油机 1 点燃式。 压燃式。 2

τi 影响小。 τi 影响大。

3 进入汽缸的是混合气，混合时间长。 进入汽缸的是新鲜空气，混合时间短。

4 T max 高，热负荷大。 p max 高，机械负荷大。

5 压缩比低，ε = 6～10。 压缩比高，ε = 12～22。

6 有爆燃问题。 有工作粗暴问题。

7 组织气流运动的目的是为了 组织气流运动的目的是为了

加速火焰传播，防止爆燃。 促进燃油与空气更好地混合。

§4-1 汽油机混合气形成

一、混合气形成过程

1 喉口流速↑ → P ↓ → 雾化效果↑

2 节气门开度↑ → 喉口真空度?p n ↑, 进气管真空度?p i ↓ → 从

??p p n i <到??p p n i >

3. 节气门开度一定, n ↑ →

?p n ↑, ?p i ↑

4. 节气门开度↓，n ↑ → ?p n ↑ → 蒸发性↑ 进气温度↑ → 蒸发性↑

二、理想化油器特性与供油系校正 （一） 理想化油器特性

各种工况下满足最佳性能要求的理想混合比 — 试验结果。

1 影响因素

（1） 转速n — 影响较小。 （2） 负荷 — 影响大。

2 空燃比A F /=空气质量

燃料质量

经济混合气 A / F = 17 功率混合气 A / F = 12～14 怠速混合气 A / F = 10～12.4

（1） 常用工况 — 中等负荷要求提供经济混合气。 （2） 负荷 > 90% 以及怠速, 低速下 — 加浓。

（二） 简单化油器特性

单纯依靠喉口真空度?

p n 决定供油量的化油器。

节气门开度变化 → A/F 变化 ?p n ↑ → A/F ↓ — 混合气浓

与理想化油器有差异, 不能满足 汽油机要求。

（三） 主供油系校正

渗入空气法：

原因：?p n ↑ → d m dt d m dt

F A

&&> 改善措施: ?p n ↑ → &m F ↓, &m

A ↑ （ 主要方法 ） 加入泡沫管

开始工作时 — 简单化油器。之后, ?p n ↑ → 泡沫孔起作用。

第一排孔 — &/m A F F ↑→↓ 第二排孔 —

&/m A F F ↓→↑

（四） 满负荷加浓与怠速加浓

经主供油系统校正后, 负荷↑ →?p n ↑ →A / F ↑。 满负荷时 — 要求A / F ↓

怠速时 — 要求A / F ↓

1 满负荷加浓

加浓装置 — 机械省油装置和真空省油装置。

节气门开度80～85%，?p n ↓ 一定程度开始起作用。

2 怠速加浓

怠速加浓系统 → 可使怠速n ↓

三 燃料调整特性

在一定节气门开度和一定转速下, 有效功率N e 、有效比油耗g e 随发动机燃料消耗量

G T 或过空气系数α的变化关系。

1 调节：化油器主量孔针阀位置或浮子室真空度以改变化油器的供油量。

2 记录：G T 和 N e 、g e 。

3 得：N f G e T =() , g f G e T =()曲线

4 曲线：

（1） 节气门全开 A — 功率混合气 B — 经济混合气 （2） 节气门部分开启

A 做出不同节气门开度下的N f G e T =1(), g f G e T =2()曲线。

B 做两组曲线的包络线 — 理想负荷特性

5 主量孔、空气量孔的调节和确定

作不同主量孔及空气量孔尺寸的负荷特性试验, 选择与理想负荷特性曲线拟合最好的作为主量孔和空气量孔的定型尺寸（配剂尺寸）。P115图4-12。

但转速不同, 该配剂尺寸很难保证化油器在所有转速下均与理想负荷特性拟合好, 这是化油器式发动机不能很好地与车用性能匹配的关键所在。

四、化油器变工况运行

1 加速过程 （1） 急加速

节气门突然开大 →

d m dt d m dt

A F

&&>

油量增大滞后, 导致α↑, 混合气变稀，Me 反而下降，不能满足车用。因此加设加速系

统 — 加速泵, 瞬间向缸内额外喷油。

（2） 稳定加速 — 加速泵不起作用。

2 急减速过程

节气门突然关闭 → α↓, 混合气瞬间变浓。设置节气门缓冲器, 以减慢节气门关闭速度。

3 起动过程

起动需浓混合气, 但此时v p n ↓→↓?, 可能吸不出油, 加之喉口速度↓, 雾化差,

油滴沉积严重, 使α↑, 混合气稀。

起动需 α = 0.4～0.5，A / F = 3～9的浓混合气。

设置阻风门 — 关闭→↑→?p n 主油系, 怠速油系, 加速油系同时供油 → 混

合气变浓。

4 多喉口与多腔化油器

多重喉口, 多腔化油器 — 主副腔 小喉口 — 雾化好 大喉口 — 保证进气 主腔 — 小流量 主、副腔 — 大流量

五、大气条件对化油器使用的影响

海拔高度↑ →

ρ空气↓ → α↓。

海拔高度↑ 1000 m → α↓ 5.6 %。 大气温度↑ →

ρ空气↓ → α↓ → 经济性↓, 排放多。

六、汽油喷射

（一） 化油器式发动机的不足之处: 1 部分负荷时节流损失大

2 不可能在各种工况下均提供最佳混合比

3 对大气条件和环境适应性差

4 仅提供均质混合气

5 油膜流动—各缸混合气分配不均匀

（二）分类

1 缸内喷射

喷咀开启压力3～5 [ Mpa ]

进气过程上止之后30～50?—开始喷油。

压缩冲程上止点—停止喷油。

喷油持续近2冲程—火花点火, 火焰传播。

2 进气管内喷射

（1）单点喷射

大喷咀位于节气门之前的化油器位置, 安装空气计量装置和电子控制喷油装置, 可以克服1～4的不足, 但5仍存在。

（2）多点喷射

小喷咀安装于各个进气歧管之中, 可克服1～5的不足, 但结构复杂, 成本高。

§4-2 汽油机的燃烧过程

一、汽油机的正常燃烧

电火花点燃均匀的可燃混合气, 形成火焰中心, 并且火焰从此中心按一定的速率（一般为20～60 m/s ）连续地传播到整个燃烧室空间, 在此期间火焰传播速率, 火焰前锋形状均没有急剧的变化, 称之为正常燃烧。

正常燃烧分三个阶段。

（一）着火延迟期τi（或着火延迟角?i）1－2 从电火花跳火→形成火焰中心。

1点以前为压缩过程, 缸内压力升高不大。

1 —火花塞跳火。

2 —缸内压力脱离压缩线开始急骤增高。

点火提前角θ—1点→上止点的曲轴转角。

为什么要提前：因为要使着火在上

止点附近完成, 压力最高点出现在上止

点后某一角度。

火花塞在1点跳火之后,并不马上

形成火焰中心（虽然此时着火的物理

准备过程已比较充分, 但化学准备—

氧化反应尚需一定的时间, 哪怕这一

时间再短）。根据高速摄影表明在1点

出现第一次亮点后（火花）, 到2’点

出第二次亮点（火焰中心已形成, 但缸内压力并不是在此时急骤升高）, 这一段占整个燃烧过程的15%左右。但一般我们是按气缸内的压力线开始与压缩压力线分离的2点来计算的。2’和2点相差甚微, 并且和底片的感光性能与测压仪的灵敏度有关（与测试手段的精密度有关）。所以, 我们把2’点看做与2点重合, 即在2点才形成火焰中心, 并立即使压力脱离压缩线急骤升高。

（二）火焰传播期（急燃期）2－3

这一阶段为燃烧过程的主要阶段。

在此时间内, 火焰迅速传遍整个燃烧室, 混合气的绝大部分在此时期内完成燃烧（80%以上），燃料的热能绝大部分在此时间内放出（这与柴油机不同, 柴油机随喷随燃, 在上止点以后还在向缸内喷入燃料）。缸内压力、温度迅速升高,

??p

Mpa CA

?

=0204

.~./deg,

?

?

p

?代表工作粗暴的程度, 它与火焰传播速率

u s有关。

u s↑→?

?

p

?

↑。

??p

?

↑↑→p max↑↑→工作粗暴，噪声↑。

但u s↑→不正常燃烧趋势↓。

气流运动↑→u s↑

所以, 在汽油机中, 火焰传播速率是一个重要参数, 它直接影响不正常燃烧的抑制, 从而影响发动机的功率、效率和使用寿命。

3点为p max点, 3’点为T max, 往往3’点与3点重合。

若取放热效率骤然下降的时刻作为急燃期的终点则更合理（3点稍后一点）, 但这一

点不易确定, 故我们通常以使p max的3点作为急燃期的终点。

3点的到来时刻非常重要, 太早, 则压缩负功↑→ηt↓。太迟, 则热量利用↓→ηt↓。

因为汽油机的燃烧与柴油机不同, 可以人为控制, 故可用调整点火提前角的方法来调整3点的到达时刻。

注意：示功图的上下止点不容易测, 目前全世界尚无一准确、标准、权威的测量方法。（三）补燃期3－4

3点→燃料基本燃烧完的4点。

3点过后, 燃烧速度下降, 活塞下行, 使p↓, 在3点过后的燃烧主要为

1 在火焰传播期火焰前锋面没有燃烧掉的燃料继续燃烧。

2 粘附在缸壁上的混合气层继续燃烧。

3 由于汽油机燃烧温度高, 高温分解严重。产生的H2, O2, CO, 在补燃期内, 由

于温度降低, 重新燃烧生成CO2, H2O, 放出热量。

补燃↑→ηt↓，T排↑，热负荷↑, 经济性↓。

希望补燃期↓。但汽油机不象柴油机随喷随燃, 燃料在p max以后还有喷入，补燃情况要小得多。

总结：为了保证汽油机工作柔和, 动力性好, 一般应使2点处于上止点前12?～15?。3

点处于上止点后12?～15?

, ?

?

p

Mpa CA ?

=0175025

.~./deg。

二、汽油机的不正常燃烧

（一）爆震燃烧

1 爆震燃烧

汽油机在运转过程中有时会听到气缸内有明显的金属敲击声。这种声音如果持续较长时间以后, 会引起发动机的功率↓, 冲击载荷↑, 摩擦↑, 热负荷↑, 使用寿命↓, 排气冒烟, 经济性↓。

根据对发动机理想循环的分析, 我们知道ε↑→ηt↑。但ε↑, 则爆震倾向↑, 限制了ε的提高。

所以, 克服爆燃现象, 是汽油机的重要议题之一。

2 产生的原因—终端混合气自燃

电火花点火后, 火焰以正常的传播速度20 ~ 60 m 向前推进, 未燃混合气受到强烈的压缩和热幅射。处于最后燃烧位置上的那部分终燃混合气（End gas ）, 由于热幅射作用, 促使先期反应加速进行, 并放出部分热量, 又使本身的温度不断升高, 以致在正常火焰尚未到达时, 终端混合气最适于发火的部位已经形成了一个或几个火焰中心。以远大于正常燃烧火焰前锋面推进的速度向周围传播。

轻微爆燃—u s= 100 ~ 300 [ m/s ]

强烈爆燃—u s= 800 ~ 2000 [ m/s ]

爆燃使终端混合气迅速燃烧完毕。由于爆燃使局部压力突然增加, 而形成强烈的压力冲击波：冲击波撞击到燃烧室壁面上就会发生金属敲击声。强烈时会引起发动机振动。

若自燃区占整个燃烧室容积的5%, 则为强烈爆燃。

3. 示功图的比较

（1）正常燃烧与爆震燃烧的比较

a dp

d?在上止点附近为最高, 过上止点后, 压力升高慢（由于V↑）,

虽然d p

d?> 0, 但

d p

d

2

2

?< 0 （曲线向下）, 到了3点,

p max,

d p

d?= 0

b p max已高于正常燃烧的p max, 在3点后, p 波动很大, 使d p

d?忽正忽负。

破坏了正常的示功图, 使Pe↓

（2）汽油机爆燃与柴油机工作粗暴性的比较

汽油机的爆燃现象就是终端混合气的自燃现象, 它与柴油机的工作粗暴性, 在燃烧本质上是一致的, 均是可燃混合气自燃的结果。但两者发生的部位不一致。

柴油机工作粗暴发生在急燃期的始点,

使d p

d?↑↑→

p max↑↑。而汽油机的爆燃是发

生在急燃期的终点, 故p max↑不是非常大。气缸内压力有冲击现象。

就这一点而言, A优良的柴油,

十六烷值↑→自燃性↑→τi↓→d p

d?↓,

p max↓,

但对汽油机：由于初期燃烧不剧烈, 使u s↓→爆燃趋向↑, B 优

良的汽油, 使u s↑→爆燃趋向↓, 对柴油机d p

d?↑,

p max↑。

所以, 对汽油机而言的优良燃料, 对柴油机就是最差的, 反之亦然。

4. 造成的危害

爆燃出现后, 使正常规则的火焰前锋面发生急骤的扭曲。

（1）压力脉冲

正常—?

?

p

Mpa CA ?

=0204

.~.[/deg]

爆燃—

d p

d?

?

?

?

?

?

max

= 0.2 [ Mpa / degCA ]

可见压力波动之巨。压力的突变产生在容积的某一局部, 汽缸内压力来不及平衡, 也就是说这时的化学反应速率远远大于气体膨胀的速率, 从而形成强烈的压力脉冲, 并以极高的速度（1000 m / s 左右）向周围推进。

A 噪声

压力脉冲在汽缸壁面、活塞顶面及缸盖底面之间来回反射, 强迫气缸壁等零件振动而产生高频噪声, 其频率在5000 Hz 以上。

B 零件寿命↓

爆燃使缸内压力增加, 活塞, 气缸壁, 气缸盖等各零件机械荷↑, 若爆燃时间长, 则零件寿命↓。

压力脉冲破坏了壁面上的层流边界层。层流边界层有隔热作用，缸内温度可达2000℃（爆燃时, T会更高）, 而壁面温度只有200～300℃, 之所以如此, 主要是层流边界层在起作用。但层流边界层被破坏, 使导热量↑↑, 则

热应力↑→零件寿命↓

热损失↑→ηt↓

冷却水, 机油温度↑↑→润滑↓↓→零件磨损↑↑

磨耗量可达正常燃烧的27倍。

（2）高温分解

按提高循环热效率的热力学观点看, 爆燃接近于等容燃烧, 热利用好, 是人们所希望的, 事实上也是如此, 当轻微爆燃, 发动机的热效率可以有所提高, 平均有效压力亦有所增长。

但在强烈爆燃时, 会使局部温度↑↑, 出现高温分解, 生成CO, H2, O2, NO等, 严重时析出游离炭粒，这就是爆震时可能排气冒烟的原因。使油耗↑↑, 且热效率反而会下降。产生出的炭粒又会形成累积, 破坏活塞, 活塞环, 火花塞和气阀的正常工作。爆燃还会促使表面点火的发生。

（二）表面点火

在火花点火式发动机中, 凡是不依靠电火花点火, 而是由于炽热表面（如过热的绝缘体电极、排气阀, 尤其是燃烧室表面炽热的沉积物）点燃混合气的不正常燃烧现象, 均称为表面点火或炽热点火。

这类表面点火现象较多在出现在ε≥ 9 的强化汽油机上, 目前由于控制排放等要求, 汽油机ε大都降到9以下, 因此对表面点火的重视程度已下降。

1 非爆燃性表面点火

（1）后火

在火花塞点燃混合气以后, 炽热表面才点燃混合气的现象。形成火焰中心, 但火焰传播速度正常, 虽有时可使补燃↑, 但影响不大, 发动机后火, 则在断火的下, 仍继续运转。

（2）早火

发生在火花塞点火以前, 火焰传播速度很高, d p

d?↑↑，

p max↑↑（颇似柴油机工

作粗暴）。早火太早, 则使压缩末期负功增大, 热效率↓, 功率损失↑, 功率↓。单缸早火, 往往会导致停车。多缸早火, 会使Ne↓, 工作粗暴, 寿命↓。

非爆燃性表面点火, 大体是在发动机按高速、高负荷长时间运转以后, 火花塞绝缘体, 电极或排气阀高温所引起（不包括积炭）。

2 爆燃性表面点火（激爆）

早火积炭引起, 往往是多点早火, 危害很大, d p

d?可比正常值高5倍,

p

max可比正

常高150%。

总结：由上所述, 爆燃与表面点火是两种完全不同的不正常燃烧现象, 爆燃是在电火花点火以后, 终端混合气的自燃现象, 而表面点火则是炽热表面点燃混合气所致。然而, 它们之间存在着某种互相促进的内在关系。

爆燃促使以后循环的炽热表面易点火，

而表面点火亦促使循环的爆燃倾向增加。

1 早火, d p

d?↑,

p max↑

2 正常

3 后火p max↓, 且出现晚、补燃↑

（三）续走

发动机在断火和节气门关闭后仍继续运转。断火、并关闭节气门后, n↓, 进气少, 废气回流使T↑。怠速时, 冷却水又冷却不良, 使缸内T↑, 从而使混合气自燃。

三种不正常燃烧, 主要是爆震燃烧。

三使用因素对燃烧过程的影响

（一）点火提前角θ

点火提前角θ的有效调整可以使我们获得较

为完美的示功图, θ对燃烧过程影响很大, 可以通

过人为进行控制。

p－?图, 在节气门全开, 标定转速, 混合气

成份不变时, 调整θ, 得到三条曲线。

在θ1下得曲线1

在θ2下得曲线2

在θ3下得曲线3

1 θ=θ1, 较大。这时, 点火提前较多。p max

出现在上止点附近。

压缩负功↑→损失↑→ηt↓

压缩负功↑↑→损失↑↑→单缸汽油机易熄火。

初期放热↑→d p

d?

↑→p max↑→零件机械负荷↑。

由于此时缸内p, T较高, 使其终端混合气较为具备着火条件, 到一定程度时, 爆燃出现, 所以,

θ↓→爆燃趋势↓。

2 θ=θ2, 较小。点火提前少。p max值出现较晚。

d p d?↓→p

max

↓→ Ne↓→膨胀功损失↑→ηt↓

补燃↑→ηt↓，热负荷↑，排放差。

所以, 有一最佳θ值。

3 θ=θ3，合适。

实践证明, 当θ3= 12?～15?，d p

d

Mpa CA

?

=(.~.)/deg

007024时,

p max出现在上止点后? = 12?～15?时，p－?图曲线下的面积最大，有用功最多。

（二）混合气浓度（过量空气系数

α值）

1 α对τi的影响

（1）不同燃料—不同曲线

曲线1 —加铅芳香族，抗爆性好，τi长。

曲线2 —加铅烷族，抗爆性较好，τi较长。

曲线3 —正庚烷，抗爆性差，τi短。（2）同一种燃料—一条曲线

α↑，α↓→τi↑

2 α对示功图的影响

这是不同α下的最佳示功图。

1 —α = 0.84；

2 —α = 0.65；

3 —α = 1.01；

4 —α = 1.18。可以看出，α = 0.84的示功图曲线下的面最大。

α↑，α↓→燃烧剧烈程度↓→爆燃趋势↓。

3 α对火焰传播速度u s的影响

α = 0.85～0.95 ?u s,max；α↑，α↓→u s↓

4 α值的范围

α = 0.4～0.5 —冷起动混合气；

α = 0.85～0.95 —功率混合气；

α = 1.05～1.15 —经济混合气。

（三）转速

1 n↑→紊流↑→混合气混合好→τi↓

散热↓→ Tc、p c↑→τi↓τi下降不明显。n↑→易吹散已形成的火焰中心→τi↑

n↑→每循环所用时间↓, τi相对于缩短了的循环时间下降不明显。

2 n↑→离心式点火提前角调节装置使θ↑。

3 n↑→紊流强度↑→u s↑→爆燃趋势↓。

（四）负荷

1负荷↓→节气门开度↓→进入气缸的混合气↓

废气的比例相对↑→每循环时间↑→传热损失↑

τi↑（必须）→θ↑

2负荷↓→缸内p↓，T↓→爆燃趋势↓。

（五）大气状况

1 p0↓→?G↓→α↓→经济性↓，动力性↓。

但爆燃趋势↓。

2 T0↑→?G↓→经济性↓，动力性↓。

易发生气阻。

爆燃趋势↓。

§4-3 汽油机的燃烧室

一按气门布置分类

（一）顶置—楔型、半球型、浴盆型

结构紧凑，面容比小，火焰传播距离短, 不易爆燃, 但结构较复杂。

（二）侧置—L型

结构简单, 易维修保养, 但火焰传播距离长, 易爆燃, 故压缩比小。

（三）顶侧置—F型

充气性好, 但结构复杂。

二常用典型燃烧室

（一）L型

里卡多（Ricardo ）公司研制，在老解放车上及某些风冷汽油机上应用。

（二）楔型

应用较多，性能稳定。

燃烧室侧剖面为楔型。安排激冷区，防止爆燃。燃烧速度高，但噪声、振动大，工作易粗暴。

（三）倒盆型（浴盆型）

性能稳定，应用较多。

挤气面积不能小于30%。

（四）半球型或蓬型

1 半球型

应用于高速汽油机中。

流动阻力小，面容比小，散热损失少。激冷区小，HC排放低。

2 蓬型

比半球型高度低。

气流运动强，高速性能更好。可安排四气门机构，充气效率更高。压缩比、空燃比大， = 7～13，A/F = 16～22.5，可实现稀薄燃烧。

（五）福特CVH 型

堤岸型活塞顶，产生压缩涡流，挤气面积为16%。

切向进气道，产生进气涡流。

充气效率较高。激冷区小，使HC 排放下降。使

用90号汽油时，压缩比可达8.5。功率、扭矩较大。

三采用均质混合气的燃烧室

（一）射流型

天津大学刘友均教授研制。

挤气面积大, 方可实现强射流, 促使主室内紊流增强。着火后, 混合气和火焰从射流孔高速喷向活塞顶部。

形成双重火焰区, 减小爆燃, 压缩比可达9.8～11.2。

但缸盖热应力大, 易开裂。

（二）碗型

燃烧室位于活塞顶部。

挤气紊流↑→u s↑→ε↑可达11。

火焰传播距离↓→爆燃趋势↓, 可采用稀混气

柴油发动机的燃烧解读

柴油发动机的燃烧解读

项目四柴油机混合气形成与燃烧 学习目标： 掌握柴油机两种混合气的形成方式及特点，掌握直接喷射式和分隔式两大类柴油机燃烧室的结构及性能特点；了解柴油机供油系统的组成和喷射过程，掌握柴油机的燃烧过程及影响因素，掌握电控柴油喷身系统的组成、分类、电子控制功能，并在学习过程中随时注意对柴油机和汽油机进行比较。 任务一柴油机混合气形成 与汽油机工作原理相比，只有一个行程即作功行程中，柴油机由于用的柴油粘度比汽油大、不易蒸发，且自然温度又较汽油低，所以采用的是压缩自燃式点火。 任务二柴油机的燃烧过程

柴油机燃烧过程非常复杂，为了便于分析和揭示燃烧过程的规律，通常将这一连续的燃烧过程分为四个阶段，即着火延迟期（又称为滞燃期）、速燃期、缓燃期和补燃期，如图所示。 （一）着火延迟期 从柴油开始喷入气缸起到着火开始为止的这一段时期称为着火延迟期。 着火延迟期内，燃烧室内的混合气进行着物理和化学准备过程。 物理准备过程：燃油的粉碎分散、蒸发汽化和混合。 化学准备过程：混合气的先期化学反应直至开始自燃。 特点：压力没有偏离压缩线。

影响着火延迟期长短的主要因素是： 喷油时缸内的温度和压力越高，则着火延迟期越短。 柴油的自燃性较好（十六值较高），着火延迟期较短。 燃烧室的形状和壁温等。 喷油提前角：开始喷油到活塞到达上止点所对应的曲轴转角为喷油提前角。 （二）速燃期 速燃期:从开始着火（即压力偏离压缩线）到出现最高压力. 特点：压力急剧上升，压力达到最高（有可能达到13MPa以上）

一般用压力升高率λp〔kPa／(o)曲轴〕表示压力急剧上升的程度。 式中：△p——速燃期始点和终点的气体压力差（kPa）; △θ——速燃期始点和终点相对于上止点的曲轴转角差（CAo）。 特点： （1）压力升高率很高，接近等容燃烧，工作粗暴。 （2）达到最高压力（6~9MPa）。 （3）继续喷油。 压力升高率过大，则柴油机工作粗暴，燃烧噪音大；同时运动零件承受较大的冲击负荷，影响其工作可靠性和使用寿 命； 压力升高率大，燃烧迅速，柴油机的经济性和动力性会较好。 压力升高率应限制在一定的范围之内，柴油机的压力升高率一般应不大于0.4~0.5 MPa／(o)曲轴。与汽油机相比，柴油机的压力升高率较大。 控制压力升高率的措施： 减小在着火延迟期内准备好的可燃混合气的量

汽车发动机原理第4章 练习题

第4章练习题 一、解释术语 1、不规则燃烧 2、点火提前角 3、空燃比 二、选择题 1．提高汽油机的压缩比，要相应提高所使用汽油的（） A、热值 B、点火能量 C、辛烷值 D、馏程 2．汽油机的燃烧过程是（） A、温度传播过程 B、压力传播过程 C、热量传播过程 D、火焰传播过程 3、汽油机混合气形成过程中，燃料（）、燃料蒸汽与空气之间的扩散同步进行。 A、喷射 B、雾化 C、蒸发 D、混合 4、下面列出的（）属于汽油机的燃烧特点。 A、空气过量 B、有时缺氧 C、扩散燃烧 D、混合气不均匀 5、汽油机爆震燃烧的根本原因是远端混合气（） A、自燃 B、被火花塞点燃 C、火焰传播不到 D、被压缩 6、汽油机的火焰速度是（） A、燃烧速度 B、火焰锋面移动速度 C、扩散速度 D、气流运动速度 7、提高压缩比使汽油机的爆震倾向加大，为此，可采取（）的措施。 A、减小喷油提前角 B、减小点火提前角 C、加大喷油提前角 D、加大点火提前角 三、填空题 1、根据汽油机燃烧过程中气缸压力变化的特点，可以将汽油机燃烧过程分为、和三个阶段。 2、汽油机混合气的形成方式可以分为和两种。 3、压缩比是发动机热效率的重要因素。但高压缩比会给汽油机增加的趋 势。

4、对液态燃料，其混合气形成过程包括两个基本阶段： 和。 5、燃油的雾化是指燃油喷入_________________后被粉碎分散为细小液滴的过程。 6、发动机转速增加时，应该相应地____________点火提前角。 7、在汽油机上调节负荷是通过改变节气门开度来调节进入气缸_______________的多 少。 四、简答题 1、P—φ图上画出汽油机正常燃烧，爆震燃烧和早燃的示功图，并简要说明它们的区别？ 2. 用示功图说明汽油机点火提前角过大、过小，对燃烧过程和发动机性能的影响。 3. 汽油机燃烧室组织适当的紊流运动的作用有哪些？

柴油机燃烧系统

低温燃烧(LTC) 一、低温燃烧（LTC）的优势： 1.减少污染物（主要为NOx、碳烟）排放。如下图，LTC的燃烧温度较低，且 过量空气系数较高，可以达到既减少NOx又减少碳烟的目的。 2.燃烧较平稳，最高燃烧温度降低，对NOx排放起到抑制作用。 二、实现低温燃烧的方法： 实现低温燃烧主要靠控制EGR和喷油提前角实现。两者结合使用，能够使燃烧更加平稳，避免缸内温度升高率过大；且能够提供较长时间进行油气混合，减少碳烟生成。在一定的控制范围内，并不会引起THC和CO的大幅增加。对减少排放有很好的效果。另外由于燃烧平稳，发动机的最高爆发压力和压力循环波动也降低，发动机的振动和噪声得到减小。 2.实验及实验结论 实验在一台福特彪马四缸共轨柴油机上进行。实验装置如下图。The balance three cylinders are operated in the conventional combustion mode to motor the research cylinder with a non-motoring eddy current dynamometer used for speed control and power dissipation. The research cylinder has independent intake and exhaust systems equipped with surge tanks. The details of the instrumentation of the single cylinder and its separation from the rest of the engine have been reported previously.（实验装置设置不太懂。） 实验结果： 1.在EGR率一定的情况下（进气氧含量17%），CA50的变化对发动机的影响。下图表示发动机主要排放物的变化： 蓝色点表示喷油持续时间不变；而橙色方块表示为弥补发动机功率下降而延长喷油时间。可以看出在上止点前燃烧开始，NOx和碳烟增加，THC和CO无太大变化。随着点火提前，碳烟降低，NOx上升，这是因为：1.点火越提前，则燃烧前缸内温度越低，油气混合时间加长，是碳烟下降；2.点火提前，则燃烧时放热速率加快，导致NOx急剧增加。THC和CO没有很大变化，表明这种燃烧方式可以使燃烧完全。 在上止点后燃烧开始，NOx和碳烟均下降；在适当的范围内，THC和CO 没有很大变化，但燃烧过于延迟，会导致二者急剧增加。这一方式有几个优点：1.燃烧在膨胀冲程中进行，放热平缓，燃烧延长，使得NOx排放下降；2.在膨胀

汽车发动机原理试题库及答案

一、发动机的性能 一、解释术语 1、指示热效率：是发动机实际循环指示功与消耗燃料的热量的比值. 2、压缩比：气功容积与燃烧室容积之比 3、燃油消耗率：发动机每发出1KW有效功率,在1h内所消耗的燃油质量 4、平均有效压力：单位气缸工作容积所做的有效功 5、有效燃料消耗率：是发动机发出单位有效功率时的耗油量 6、升功率：在标定工况下，发动机每升气缸工作容积说发出的有效功率 7、有效扭矩：曲轴的输出转矩 8、平均指示压力：单位气缸容积所做的指示功 2、示功图：发动机实际循环常用气缸内工质压力P随气缸容积V（或曲轴转角）而变化的曲线 二、选择题 1、通常认为，汽油机的理论循环为（ A ） A、定容加热循环 B、等压加热循环

C、混合加热循环 D、多变加热循环 6、实际发动机的膨胀过程是一个多变过程。在膨胀过程中，工质（ B ） A、不吸热不放热 B、先吸热后放热 C、先放热后吸热 D、又吸热又放热 2、发动机的整机性能用有效指标表示，因为有效指标以（ D ） A、燃料放出的热量为基础 B、气体膨胀的功为基础 C、活塞输出的功率为基础 D、曲轴输出的功率为基础 5、通常认为，高速柴油机的理论循环为（ C ） A、定容加热循环 B、定压加热循环 C、混合加热循环 D、多变加热循环 6、实际发动机的压缩过程是一个多变过程。在压缩过程中，工质（ B ） A、不吸热不放热 B、先吸热后放热 C、先放热后吸热 D、又吸热又放热

2、发动机工作循环的完善程度用指示指标表示，因为指示指标以（ C ） A、燃料具有的热量为基础 B、燃料放出的热量为基础 C、气体对活塞的做功为基础 D、曲轴输出的功率为基础 2、表示循环热效率的参数有（ C ）。 A、有效热效率 B、混合热效率 C、指示热效率 D、实际热效率 3、发动机理论循环的假定中，假设燃烧是（ B ）。 A、定容过程 B、加热过程 C、定压过程 D、绝热过程 4、实际发动机的压缩过程是一个（ D ）。 A、绝热过程 B、吸热过程 C、放热过程 D、多变过程 5、通常认为，高速柴油机的理论循环为（ C ）加热循环。 A、定容 B、定压 C、混合 D、多变

汽车发动机原理课后答案

第一章 1简述发动机的实际工作循环过程。 答: 2画出四冲程发动机实际循环的示功图，它与理论示功图有什么不同？说明指示功的概念和意义。 理论循环中假设工质比热容是定值，而实际气体随温度等因素影响会变大，而且实际循环中还存在泄露损失.换气损失燃烧损失等，这些损失的存在，会导致实际循环放热率低于理论循环。指示功时指气缸内完成一个工作循环所得到的有用功Wi,指示功Wi反映了发动机气缸在一个工作循环中所获得的有用功的数量。 4什么是发动机的指示指标？主要有哪些？ 答：以工质对活塞所作之功为计算基准的指标称为指示性能指标。它主要有：指示功和平均指示压力.指示功率.指示热效率和指示燃油消耗率。 5什么是发动机的有效指标？主要有哪些？ 答:以曲轴输出功为计算基准的指标称为有效性能指标。主要有：1）发动机动力性指标，包括有效功和有效功率.有效转矩.平均有效压力.转速n和活塞平均速度；2）发动机经济性指标，包括有效热效率.有效燃油消耗率；3）发动机强化指标，包括升功率PL.比质量me。强化系数PmeCm. 第二章

1为什么发动机进气门迟后关闭.排气门提前开启？提前与迟后的角度与哪些因素有关/ 答：进气门迟后关闭是为了充分利用高速气流的动能，从而实现在下止点后继续充气，增加进气量。排气门提前开启是由于配气机构惯性力的限制，若在活塞到下止点时才打开排气门，则在排气门开启的初期，开度极小，废弃不能通畅流出，缸内压力来不及下降，在活塞向上回行时形成较大的反压力，增加排气行程所消耗的功。在发动机高速运转时，同样的自由排气时间所相当的曲轴转角增大，为使气缸内废气及时排出，应加大排气提前角。 2四冲程发动机换气过程包括哪几个阶段，这几个阶段时如何界定的？ 答：1）自由排气阶段：从排气门打开到气缸压力接近于排气管内压力的这个时期。 强制排气阶段：废气是由活塞上行强制推出的这个时期。 进气过程：进气门开启到关闭这段时期。 气门重叠和燃烧室扫气：由于排气门迟后关闭和进气门提前开启，所以进.排气门同时

《汽车发动机原理与汽车理论》习题集共16页

《汽车发动机原理与 汽车理论》 习题集 （交通学院交通运输工程教研室） 第一章发动机的性能指标 问题 1、发动机的性能指标有哪些？理论循环的简化条件是什么？ 2、四行程发动机实际循环的基本组成是什么？实际循环与理论循环的差异有哪些？ 3、发动机的指示指标、有效指标和强化指标各如何定义的？ 答案 一、主要有动力性能指标，经济性能指标及运转性能指标。简化条件如下：1）假设工质为理想气体，其比热容为定值。比热：使1克物质的温度升高1°c 所吸收的热量。 2）假设工质的压缩与膨胀为绝热等熵过程。熵：不能利用来作功的热量，用热量的变化量除以温度的商来表示。 3）假设工质是在闭口系统中作封闭循环。 4）假设工质燃烧为定压或定容加热，放热为定容放热。

5）假设循环过程为可逆循环。 二、四行程发动机实际循环由进气、压缩、作功和排气四个行程所组成。其 差别由以下几项损失引起。 （1）实际工质影响 理论循环中假设工质比热容是定值，而实际气体比热是随温度的增长而上 升，且燃烧后生成CO2、H2O等多原子气体，这些气体的比热容又大于空气，使循环的最高温度降低。由于实际循环还存在泄露，使工质数量减少，这意味着同 样的加热量，在实际循环中所引起的压力和温度的升高要比理论循环的低得多， W所示。 其结果是循环热效率低，循环所作功减少，如图1-8中K （2）换气损失 燃烧废气的排出和新鲜空气的吸入是使循环重复进行所必不可少的，由此而 W 消耗的功称为换气损失。由于进排气系统中的流动阻力而产生的损失如图中r 所示，换气过程中因排气门在下止点前必要的提前开启而产生的损失如图中面积 W所示。 （3）燃烧损失 1）实际循环中燃烧非瞬时完成，所以喷油或点火在上止点前，并且燃烧还会延 W所示。 续到膨胀行程，由此形成非瞬时燃烧损失和补燃损失，如图中z 2）实际循环中会有部分燃料由于缺氧产生不完全燃烧损失。 3）在高温下部分燃烧产物分解而吸热，即 2CO2+热量?2CO+O2 2H2O+热量?2 H2+O2 使循环的最高温度下降，由此产生燃烧损失。 （4）传热损失 实际循环中，气缸壁（包括气缸套、气缸盖、活塞、活塞环、气门、喷油器 W所示。 等）和工质间自始至终存在着热交换，由此造成损失如图中b 由于上述各项损失的存在，使实际循环热效率低于理论循环。 三、指示指标是以工质在气缸内对活塞作功为基础，用指示功、平均指示压 力和指示功率评定循环的动力性_____即作功能力。用循环热效率及燃油消耗率评 定循环经济性。表1-2简要说明了发动机指示指标的定义及计算方法。

发动机原理第一章、第二章复习题

第一章工程热力学基础第二章发动机的性能指标复习题 一、解释术语 1、指示热效率：发动机实际循环指示功与所消耗的燃料热量之比值 2、压缩比：发动机气缸总容积与气缸压缩容积之比 3、燃油消耗率：单位有效功的燃油消耗量 4、平均有效压力：单位气缸工作容积输出的有效功 5、有效燃料消耗率：单位有效功的燃油消耗量 6、升功率：发动机每升工作容积所发出的有效功率 7、有效扭矩：发动机通过曲轴输出的扭矩 8、平均指示压力：发动机单位气缸容积的指示功 2、示功图：气缸内工质压力随气缸容积或曲轴转角变化的图形 二、选择题 1、通常认为，汽油机的理论循环为（A） A、定容加热循环 B、等压加热循环 C、混合加热循环 D、多变加热循环 6、实际发动机的膨胀过程是一个多变过程。在膨胀过程中，工质（ C ） A、不吸热不放热 B、先吸热后放热 C、先放热后吸热 D、又吸热又放热 2、发动机的整机性能用有效指标表示，因为有效指标以（ D ） A、燃料放出的热量为基础 B、气体膨胀的功为基础 C、活塞输出的功率为基础 D、曲轴输出的功率为基础 5、通常认为，高速柴油机的理论循环为（C ） A、定容加热循环 B、定压加热循环 C、混合加热循环 D、多变加热循环 6、实际发动机的压缩过程是一个多变过程。在压缩过程中，工质（ B ） A、不吸热不放热 B、先吸热后放热 C、先放热后吸热 D、又吸热又放热 2、发动机工作循环的完善程度用指示指标表示，因为指示指标以（ C ） A、燃料具有的热量为基础 B、燃料放出的热量为基础 C、气体对活塞的做功为基础 D、曲轴输出的功率为基础 2、表示循环热效率的参数有（ C ）。 A、有效热效率 B、混合热效率 C、指示热效率 D、实际热效率 3、发动机理论循环的假定中，假设燃烧是（ B ）。 A、定容过程 B、加热过程 C、定压过程 D、绝热过程 4、实际发动机的压缩过程是一个（ D ）。 A、绝热过程 B、吸热过程 C、放热过程 D、多变过程 5、通常认为，高速柴油机的理论循环为（C）加热循环。 A、定容 B、定压 C、混合 D、多变

汽车发动机原理第4章 课后习题答案

第四章复习思考题 1.说明汽油机燃烧过程各阶段的主要特点。 答：燃烧过程：（1）着火落后期：它对每一循环都可能有变动，有时最大值是最小值的数倍。要求：为了提高效率，希望尽量缩短着火落后期，为了发动机稳定运行，希望着火落后期保持稳定（2）明显燃烧期：压力升高很快，压力升高率在0.2-0.4MPa/(°)。希望压力升高率合适（3）后燃期：湍流火焰前锋后面没有完全燃烧掉的燃料，以及附在气缸壁面上的混合气层继续燃烧。希望后燃期尽可能的短。 2.爆燃燃烧产生的原因是什么?它会带来什么不良后果? 答：燃烧室边缘区域混合气也就是末端混合气燃烧前化学反应过于迅速，以至在火焰锋面到达之前即以低温多阶段方式开始自然，引发爆燃爆燃会给柴油机带来很多危害，发生爆燃时，最高燃烧压力和压力升高率都急剧增大，因而相关零部件所受应力大幅增加，机械负荷增大；爆燃时压力冲击波冲击缸壁破坏了油膜层，导致活塞、气缸、活塞环磨损加剧，爆燃时剧烈无序的放热还使气缸内温度明显升高，热负荷及散热损失增加，这种不正常燃烧还使动力性和经济性恶化。 3.爆燃和早燃有什么区别? 答：早燃是指在火花塞点火之前，炽热表面点燃混合气的现象。爆燃是指末端混合气在火焰锋面到达之前即以低温多阶段方式开始自然的现象。早燃会诱发爆燃，爆燃又会让更多的炽热表面温度升高，促使更加剧烈的表面点火。两者相互促进，危害更大。另外，与爆燃不同的时，表面点火即早燃一般是在正常火焰烧到之前由炽热物点燃混合气所致，没有压力冲击波，敲缸声比较沉闷，主要是由活塞、连杆、曲轴等运动件受到冲击负荷产生震动而造成。 4.爆燃的机理是什么?如何避免发动机出现爆燃? 答：爆燃着火方式类似于柴油机，同时在较大面积上多点着火，所以放热速率极快，局部区域的温度压力急剧增加，这种类似阶越的压力变化，形成燃烧室内往复传播的激波，猛烈撞击燃烧室壁面，使壁面产生振动，发出高频振音（即敲缸声）。避免方法：适当提高燃料的辛烷值；适当降低压缩比，控制末端混合气的压力和温度；调整燃烧室形状，缩短火焰前锋传播到末端混合气的时间，如提高火焰传播速度、缩短火焰传播距离。 5.何谓汽油机表面点火?防止表面点火的主要措施有哪些? 答：在汽油机中，凡是不靠电火花点火而由燃烧室内炽热表面点燃混合气的现象，统称为表面点火。防止措施：1）适当降低压缩比。2）选用沸点低的汽油和成焦性小的润滑油。3）要避免长时间的低负荷运行和汽车频繁加减速行驶。 4)应用磷化合物为燃油添加剂使沉积物中的铅化物成为磷酸铅从而使碳的着火

发动机原理——第四章-汽油机混合气形成和燃烧..

第四章 汽油机混合气形成和燃烧 汽油机与柴油机相比主要有如下特点: 汽油机 柴油机 1 点燃式。 压燃式。 2 τi 影响小。 τi 影响大。 3 进入汽缸的是混合气，混合时间长。 进入汽缸的是新鲜空气，混合时间短。 4 T max 高，热负荷大。 p max 高，机械负荷大。 5 压缩比低，ε = 6～10。 压缩比高，ε = 12～22。 6 有爆燃问题。 有工作粗暴问题。 7 组织气流运动的目的是为了 组织气流运动的目的是为了 加速火焰传播，防止爆燃。 促进燃油与空气更好地混合。 §4-1 汽油机混合气形成 一、混合气形成过程 1 喉口流速↑ → P ↓ → 雾化效果↑ 2 节气门开度↑ → 喉口真空度?p n ↑, 进气管真空度?p i ↓ → 从 ??p p n i <到??p p n i > 3. 节气门开度一定, n ↑ →

?p n ↑, ?p i ↑ 4. 节气门开度↓，n ↑ → ?p n ↑ → 蒸发性↑ 进气温度↑ → 蒸发性↑ 二、理想化油器特性与供油系校正 （一） 理想化油器特性 各种工况下满足最佳性能要求的理想混合比 — 试验结果。 1 影响因素 （1） 转速n — 影响较小。 （2） 负荷 — 影响大。 2 空燃比A F /=空气质量 燃料质量 经济混合气 A / F = 17 功率混合气 A / F = 12～14 怠速混合气 A / F = 10～12.4 （1） 常用工况 — 中等负荷要求提供经济混合气。 （2） 负荷 > 90% 以及怠速, 低速下 — 加浓。 （二） 简单化油器特性 单纯依靠喉口真空度? p n 决定供油量的化油器。 节气门开度变化 → A/F 变化 ?p n ↑ → A/F ↓ — 混合气浓 与理想化油器有差异, 不能满足 汽油机要求。 （三） 主供油系校正

汽车发动机原理课后习题答案

第二章发动机的性能指标 1.研究理论循环的目的是什么？理论循环与实际循环相比，主要作了哪些简化？ 答:目的：1.用简单的公式来阐明内燃机工作过程中各基本热力参数间的关系，明确提高以理论循环热效率为代表的经济性和以平均有效压力为代表的动力性的基本途径 2.确定循环热效率的理论极限，以判断实际内燃机经济性和工作过程进行的完善程度以及改进潜力 3.有利于分析比较发动机不同循环方式的经济性和动力性 简化：1.以空气为工质，并视为理想气体，在整个循环中工质的比热容等物理参数为常数，均不随压力、温度等状态参数而变化 2.将燃烧过程简化为由外界无数个高温热源向工质进行的等容、等压或混合加热过程，将排气过程即工质的放热视为等容放热过程 3.把压缩和膨胀过程简化成理想的绝热等熵过程，忽略工质与外界的热交换及其泄露等的影响4.换气过程简化为在上、下止点瞬间开和关，无节流损失，缸内压力不变的流入流出过程。 2.简述发动机的实际工作循环过程。 四冲程发动机的实际循环由进气、压缩、燃烧、膨胀、排气组成3.排气终了温度偏高的原因可能是什么？ 有流动阻力，排气压力>大气压力，克服阻力做功，阻力增大排气压力增大,废气温度升高。负荷增大Tr增大；n升高Tr增大，∈+，膨胀比增大，Tr减小。 4.发动机的实际循环与理论循环相比存在哪些损失？试述各种损失

形成的原因。 答：1.传热损失，实际循环中缸套内壁面、活塞顶面、气缸盖底面以及活塞环、气门、喷油器等与缸内工质直接接触的表面始终与工质发生着热交换 2.换气损失，实际循环中，排气门在膨胀行程接近下止点前提前开启造成自由排气损失、强制排气的活塞推出功损失和自然吸气行程的吸气功损失 3.燃烧损失，实际循环中着火燃烧总要持续一段时间，不存在理想等容燃烧，造成时间损失，同时由于供油不及时、混合气准备不充分、燃烧后期氧不足造成后燃损失以及不完全燃烧损失 4.涡流和节流损失实际循环中活塞的高速运动使工质在气缸产生涡流造成压力损失。分隔式燃烧室，工质在主副燃烧室之间流进、流出引起节流损失 5.泄露损失活塞环处的泄漏无法避免 5.提高发动机实际工作循环效率的基本途径是什么？可采取哪些措施？ 答：减少工质比热容、燃烧不完全及热分解、传热损失、提前排气等带来的损失。措施：提高压缩比、稀释混合气等 6.为什么柴油机的热效率要显著高于汽油机? 柴油机拥有更高的压缩比， 7.什么是发动机的指示指标？主要有哪些？ 以工质在气缸内对活塞做功为基础，评定发动机实际工作循环质量的

自考《汽车发动机原理与汽车理论》复习题(汽车发动机原理部分)(含答案)

第二章发动机工作循环及性能指标 一、选择题： 1、在机械损失中，占比例最大的的是_____D__。 A.驱动附属机构的损失 B.排气损失 C.进气损失 D.摩擦损失 2、单位气缸工作容积的循环有效功称之为____A_____。 A.升功率 B.有效热效率 C.有效扭矩 D.平均有效压力 3、当发动机油门位置固定，转速增加时____A______。 A.平均机械损失压力增加，机械效率减小 B.平均机械损失压力减小，机械效率增加 C.平均机械损失压力减小，机械效率减小 D.平均机械损失压力增加，机械效率增加 4、发动机的有效功We与所消耗的燃油发出的热量Q1的比值称之为_____B_____。 A.有效燃油消耗率 B.有效热效率 C.有效扭矩 D.平均有效压力 5、关于发动机性能指标的描述不正确的是______B____。 Ａ.指示指标是以工质在气缸内对活塞做功为基础的性能指标。 Ｂ.指示指标是考虑到机械损失的指标。 Ｃ.有效指标它是以曲轴对外输出的功为基础的性能指标。 D.有效指标用来评定发动机性能的好坏。 6、发动机单位气缸工作容积每循环做的指示功称为______A____。 A.平均指示压力 B.循环指示功 C.有效功率 D.平均有效压力 7、评价发动机经济性的指标是_____D_____。 A.平均有效压力 B.有效扭矩 C.有效功率 D.有效热效率 8、评价发动机动力性的指标是____D______。 A.有效燃油消耗率 B.有效热效率 C.每小时的油耗量 D.平均有效压力 9、发动机负荷一定，当转速增加时，则______A____。 A.机械效率下降 B.平均机械损失压力下降 C.指示功率增加 D.平均指示压力增加 第三章发动机的换气过程 一、选择题： 1、发动机的整个换气过程约占曲轴转角的______D______CA。 Ａ.180~270 Ｂ.300~360 Ｃ.340~400 Ｄ.410~480 2、关于发动机换气过程的描述不正确的是_______A______。 Ａ.强制排气阶段排出的废气量大于自由排气阶段排出的废气量。 Ｂ.进排气重叠的目的是清除残余废气，增加进气。

汽车发动机原理课后习题答案

第一章发动机的性能 1.简述发动机的实际工作循环过程。 1）进气过程：为了使发动机连续运转，必须不断吸入新鲜工质，即是进气过程。此时进气门开启，排气门关闭，活塞由上止点向下止点移动。 2）压缩过程：此时进排气门关闭，活塞由下止点向上止点移动，缸内工质受到压缩、温度。压力不断上升，工质受压缩的程度用压缩比表示。 3）燃烧过程：期间进排气门关闭，活塞在上止点前后。作用是将燃料的化学能转化为热能，使工质的压力和温度升高，燃烧放热多，靠近上止点，热效率越高。 4)膨胀过程：此时，进排气门均关闭，高温高压的工质推动活塞，由上止点向下至点移动而膨胀做功，气体的压力、温度也随之迅速下降。 5）排气过程：当膨胀过程接近终了时，排气门打开，废气开始靠自身压力自由排气，膨胀过程结束时，活塞由下止点返回上止点，将气缸内废气移除。 3.提高发动机实际工作循环热效率的基本途径是什么？可采取哪些基本措施？提高实际循环热效率的基本途径是：减小工质传热损失、燃烧损失、换气损失、不完全燃烧损失、工质流动损失、工质泄漏损失。提高工质的绝热指数κ。 可采取的基本措施是： ⑴减小燃烧室面积，缩短后燃期能减小传热损失。 ⑵. 采用最佳的点火提前角和供油提前角能减小提前燃烧损失或后燃损失。 ⑶采用多气门、最佳配气相位和最优的进排气系统能减小换气损失。 ⑷加强燃烧室气流运动，改善混合气均匀性，优化混合气浓度能减少不完全燃烧损失。 ⑸优化燃烧室结构减少缸内流动损失。 ⑹采用合理的配缸间隙，提高各密封面的密封性减少工质泄漏损失。 4.什么是发动机的指示指标？主要有哪些？ 答：以工质对活塞所作之功为计算基准的指标称为指示性能指标。它主要有：指示功和平均指示压力.指示功率.指示热效率和指示燃油消耗率。 5.什么是发动机的有效指标？主要有哪些？ 答:以曲轴输出功为计算基准的指标称为有效性能指标。 主要有：1）发动机动力性指标，包括有效功和有效功率.有效转矩.平均有效压力.转速n和活塞平均速度； 2）发动机经济性指标，包括有效热效率.有效燃油消耗率； 3）发动机强化指标，包括升功率PL.比质量me。强化系数PmeCm. 6.总结提高发动机动力性能和经济性能的基本途径。 ①增大气缸直径，增加气缸数 ②增压技术 ③合理组织燃烧过程 ④提高充量系数 ⑤提高转速 ⑥提高机械效率 ⑦用二冲程提高升功率。

柴油机新型燃烧方式

柴油机新型燃烧方式 在能源和环境的双重压力下，柴油机低温燃烧(low temperature combustion，LTC)策略成为国内外的研究焦点。该技术能够在保持低排放的同时显著拓宽发动机的负荷范围，是满足现在和将来日益严格的排放法规的核心技术。控制缸内温度是实现LTC 的关键所在。 近年来国内外在柴油机低温燃烧方面的研究成果主要有两类：①基于EGR 技术和喷油策略，如采用中高EGR 率和燃油晚喷策略的“MK”燃烧，“HCLI”燃烧和“HPLI”燃烧；采用燃油早喷策略的“smokeless”系统。它们通过采用EGR 来降低缸内温度，抑制碳烟生成，从而使混合气在较浓的条件下实现低碳烟排放。 ②基于可变气门定时和升程。通过改变气门参数(相位、升程)来改变发动机的有效压缩比，从而有效控制缸内温度和压力的变化历程。国外传统的低温燃烧采用大EGR率(EGR>60%)和高涡流比(?≥5 )的方法，在得到较好的NOx和碳烟排放折中的同时，尚存在一些问题。首先，采用大的EGR 率，需要使用更多的冷却能量，从而减少有用功的输出；其次，使用大的EGR率会使CO、UHC排放大幅增加，热效率降低；第三，大EGR 率使得发动机运行工况的范围受到限制，其适用范围仅限于中低负荷；第四，高的涡流比会造成发动机制造工艺上的困难．笔者在之前的研究中提出的MULINBUMP 复合燃烧技术将燃油多脉冲喷射形成的预混燃烧与BUMP 燃烧室内主喷射形成的稀扩散燃烧相结合，在中低负荷范围内实现了高效清洁燃烧。但随着负荷的增加，拓宽发动机运行范围亦受到限制。课题组在前期研究的基础上，提出了高密度-低温燃烧策略，实验研究表明，这种策略具有在高负荷和满负荷工况下实现高效低排放燃烧的潜力。本文主要针对高密度-低温燃烧机理，采用数值模拟的手段对高密度-低温燃烧中的影响因素(氧浓度，充量密度)进行研究，重点分析了充量密度的多重作用。 高密度-低温燃烧的热力学分析 内燃机燃烧过程中主要有害排放产物的生成都需要满足特定的混合气浓度和燃烧温度范围。只要合理控制缸内的混合气体积分数( ? )和燃烧温度(T)，避开NO x和碳烟形成区，就有可能实现超低排放。燃烧过程的控制可通过控制燃烧路径的斜率实现。定义为当量比的变化(混合率的变化)与温度变化的比值。根据热力学第一定律，可得 式中：Q HR是一个短小时间间隔内的放热量；?U、?W、Q wall 分别是相应时间间隔内缸内工质所吸收的内能、对外作功和壁面传热量。可以看到，提高充

柴油机燃烧室的特点

柴油机燃烧室的特点? 柴油机是用柴油作燃料的内燃机。柴油机属于压缩点火式发动机，它又常以主要发明者狄塞尔的名字被称为狄塞尔引擎。 柴油在工作时，吸入柴油机气缸内的空气，因活塞的运动而受到较高程度的压缩，达到500～700℃的高温。然后燃油以雾状喷入高温空气中，与空气混合形成可燃混合气，自动着火燃烧。燃烧中释放的能量作用在活塞顶面上，推动活塞并通过连杆和曲轴转换为旋转的机械功。 法国出生的德裔工程师狄塞尔，在1897年研制成功可供实用的四冲程柴油机。由于它明显地提高了热效率而引起人们的重视。起初，柴油机用空气喷射燃料，附属装置庞大笨重，只用于固定作业。二十世纪初，开始用于船舶，1905年制成第一台船用二冲程柴油机。 1922年，德国的博施发明机械喷射装置，逐渐替代了空气喷射。二十世纪20年代后期出现了高速柴油机，并开始用于汽车。到了50年代，一些结构性能更加完善的新型系列化、通用化的柴油机发展起来，从此柴油机进入了专业化大量生产阶段。特别是在采用了废气涡轮增压技术以后，柴油机已成为现代动力机械中最重要的部分。 柴油机可按不同特征分类：按转速分为高速、中速和低速柴油机；按燃烧室的型式分为直接喷射式、涡流室式和预燃室式柴油机等；按气缸进气方式分为增压和非增压柴油机；按气体压力作用方式分为单作用式、双作用式和对置活塞式柴油机等；按用途分为船用柴油机、机车柴油机等。 柴油机燃料主要是柴油，通常高速柴油机用轻柴油；中、低速柴油机用轻柴油或重柴油。柴油机用喷油泵和喷油器将燃油以高压喷入气缸，喷入的燃油呈雾状，与空气混合燃烧。因此柴油机可用挥发性较差的重质燃料或劣质燃料，如原油和渣油等。 在燃用原油和渣油时，除须滤除杂质和水分外，还要对供油系统进行预热保温，降低粘度，以便输送和喷射。柴油机如采用某种合适的燃烧室也可燃用乙醇、汽油和甲醇等轻质燃料。为了改善轻质燃料的着火性，可加入添加剂提高十六烷值，或与柴油混合使用。一些气体燃料，如天然气、液化石油气、沼气和发生炉煤气等也可作为柴油机的燃料，但这时通常以气体燃料为主，以少量柴油引燃，这种发动机称为双燃料内燃机。 柴油发动机的燃烧过程一般分为着火延迟期、速燃期、缓燃期和后燃期四个阶段。 着火延迟期是指从燃料开始喷射到着火，其间经过喷散、加热蒸发、扩散、混合和初期氧化等一系列物理的和化学的准备过程。它是燃烧过程的一个重要参数，对燃烧放热过程的特性有直接影响。 在着火延迟期内喷入燃烧室的燃料，在速燃期内几乎是同时燃烧的，所以放热速度很高，压力升高也特别快。 缓燃期阶段中燃料的燃烧取决于混合的速度。因此，加强燃烧室内的空气扰动和加速空气与燃料的混合，对保证燃料在上止点附近迅速而完全地燃烧有重要作用。 柴油机的混合和燃烧时间很短，以致有些燃料不能在上止点附近及时烧完，而拖到膨胀行程的后期放出的热量不能得到充分利用，因此应尽量避免燃料在后燃期燃烧。 燃烧室的优劣对柴油机的性能有决定性的作用，因此是柴油机设计的关键。燃烧室按组织燃烧过程的特点和结构不同分为开式、半开式、预燃室式和涡流室式四类。前两类属于直接喷

自考发动机原理第4章

For personal use only in study and research; not for commercial use 第四章曲柄连杆机构 一、课程内容与考核点 4-1 掌握汽车发动机曲柄连杆机构的各组成部分的构造与工作原理 4-2 了解曲柄连杆机构的运动与受力状况以及多缸发动机的工作循环 4-3 活塞连杆组 4-4 曲轴飞轮组 二、复习题 一、填空题 1.气缸体的结构形式有、、三种。 2.四缸四冲程发动机的作功顺序一般是或；六缸四冲程发动机作功顺序一般是或。 3.曲柄连杆机构的主要零件可分为、和三个组。 4.机体组包括、、、等；活塞连杆组包括、、、、等；曲轴飞轮组包括、等。 5.活塞销与销座及连杆小头的配合有及二种形式。 6.油环的结构形式有和二种。 7.气环的截面形状主要有、、、、、几种。 8.气缸套有和两种。干式气缸套壁厚为，湿式气缸套壁厚为。 9.在安装扭曲环时，还应注意将其内圈切槽向，外圈切槽向，不能装反。 10．曲轴前端装有驱动配气凸轮轴的，驱动风扇和水泵的，止推片等，有些中小型发动机的曲轴前端还装有，以便必要时用人力转动曲轴。 11．飞轮边缘一侧有指示气缸活塞位于上止点的标志，用以作为调整和检查正时和正时的依据。 12.V8发动机全支承式曲轴的主轴径数为。 13．活塞环切口形状有、、、。其中二冲程发动机使用的是。 二、选择题 1.曲轴上的平衡重一般设在（）。 A、曲轴前端 B、曲轴后端 C、曲柄上 2.外圆切槽的扭曲环安装时切槽（）。 A、向上 B、向下 3.四冲程发动机曲轴，当其转速为3000r/min时，则同一气缸的进气门，在1min时间内开闭次数应该是（）。 A、3000次 B、1500次 C、750次 4.曲轴正时齿轮与凸轮轴正时齿轮的传动比是（）。 A、1∶1 B、1∶2 C、2∶1 5. 直列四冲程六缸发动机相邻作功气缸的曲拐夹角为（）。 A.180° B. 90° C.120° 6.某四缸四行程汽油机的工作顺序为1-2-4-3，当第一缸作功时第三缸为( )。 A.压缩行程 B.进气行程 C.排气行程 D.作功行程 7.为减小活塞的热变形，活塞的形状是( )。 A.头部上大下小的阶梯形或截锥形，裙部上大下小的截锥形，且头部直径大于裙部 B.头部上小下大的阶梯形或截锥形，裙部上小下大的截锥形，且头部直径小于裙部 C.头部上小下大的阶梯形或截锥形，裙部上小下大的截锥形，且头部直径大于裙部

柴油机复习重点总结

柴油机复习重点 1.什么是柴油机 P1 将一种能量转变为机械能的机器称为发动机，按照转变能量的不同，发动机可以分为热力发动机、电力发动机、水力发动机、风力发动机和原子能发动机。燃料在发动机内部燃烧的热力发动机叫做内燃机。 柴油机即是一种以柴油为燃料，并在发动机内部燃烧的活塞式热力发动机。 2.压缩比 P3 气缸总容积与燃烧室容积的比值称为压缩比，用符号ε表示，即 c h c h c c a V V V V V V V +=+==1ε 压缩比表示了活塞从下止点移动到上止点时，气体在气缸内被压缩的程度。压缩比越大，表示气体在气缸内受压缩的程度越高，压缩终点气体的压力和温度就越高。柴油机压缩比一般为11~16. 3.多缸柴油机曲柄排列与发火顺序 P9 假设四冲程多缸柴油机有i 个气缸，则各做功冲程的间隔角度应为 i ?=720ξ（发火间隔角） ①四冲程偶数缸（两缸除外）柴油机发火顺序，不仅与曲柄排列有关，而且与配气相位有关，曲柄图出现重叠现象；②四冲程奇数缸无曲柄重叠现象，曲柄排列确定后，发火顺序仅一种。 5.活塞材料 P20 制造活塞的材料主要有三类：铝合金、铸铁（球墨铸铁）和耐热钢 要求：（1）有足够的刚度和强度（2）有足够的耐热性导热性（3）重量要轻（4）有良好的减磨性 6.活塞顶部 P22 活塞顶面的形状与选用的燃烧室形式有关。柴油机活塞的顶面一般有各种各样的凹坑，凹坑的形状是根据柴油机燃烧室的特点、混合气的形成方式、喷油器和气门的位置等要求而设计的。 通常活塞顶部设计成随半径的加大而增厚，使顶面吸入热量中的大部分能够较容易的传到各活塞环，并由它们传导给气缸壁，由流过气缸外壁的冷却介质带走。一些强化程度高、热负荷高的柴油机活塞，在顶部有冷却油道或冷却油腔，使通过连杆杆身油道来的压力机油强制进入活塞内部循环，从而带走一部分进入活塞内的热量。这种活塞叫做油冷活塞。机车柴油机是热负荷较高的柴油机，其活塞一般都采用机油冷却。 7.柴油机的型号编制规则 P18 2,5 ? =120?1,6 3,4 ω 四冲程6缸柴油机曲柄图 发火次序： ①1—5—3—6—2—4—1√ ②1—2—3—6—5—4—1 ③1—5—4—6—2—3—1 ④1—2—4—6—5—3—1 发火间隔角：?ξ =?=120 可见曲柄数：2 3i q ==

汽车发动机原理第1章 课后习题答案

第一章复习思考题 1. 研究理论循环的目的是什么？理论循环与实际循环相比，主要作了哪些简化？ 答：目的：1）用简单的公式来阐明发动机工作过程中各基本热力参数间的关系，以明确提高以理论循环热效率为代表的经济性和以循环平均压力为代表的动力性。2）确定循环热效率的理论极限，以判断实际发动机工作过程的经济性和循环进行的完善程度以及改进潜力。3）有利于分析比较发动机各种热力循环方式的经济性和动力性。 简化：l）假设工质是理想气体，其物理常数与标准状态下的空气物理常数相同。2）假设工质是在闭口系统中作封闭循环。3）假设工质的压缩及膨胀是绝热等熵过程。4）假设燃烧是外界无数个高温热源定容或定压向工质加热。工质放热为定容放热。 2. 在p-V图上表示出三种理论循环，并在不同条件下进行循环热效率的比较。 答： 图中，a-c为绝热压缩，c-z为等容或等压加热，z-b为绝热膨胀，b-a为等容放热。习惯上的处理方式为，汽油机混合气燃烧迅速，近似为定容加热循环；高增压和低速大型柴油机，由于受燃烧最高压力的限制，大部分燃料在上止点以后燃烧，燃烧时气缸压力变化不显著，所以近似为定压加热循环；高速柴油机介于两者之间，其燃烧过程视为定容、定压加热的组合，近似为混合加热循环。 3. 试分析影响循环热效率、循环平均压力的主要因素。 答：循环热效率：1. 压缩比εc 、2. 等熵指数k3、压力升高比λp4、初始膨胀比ρ0。 循环平均压力：pt随进气终点压力pde、压缩比εc、压力升高比λp、初始膨胀比ρ0、等熵指数k和循环热效率的增加而增加；在混合加热循环中，如果循环加热量Q1不变，增加ρ0即减少λp，定压加热部分增加，而定容加热部分 下降，因而pt也降低。 减少， t 4. 简述发动机的实际工作循环过程，并画出四冲程发动机实际循环的示功图。 答：1）进气过程：为了使发动机连续运转，必须不断吸入新鲜工质，即是进气过程。此时进气门开启，排气门关闭，活塞由上止点向下止点移动。2）压缩过程：此时进排气门关闭，活塞由下止点向上止点移动，缸内工质受到压缩、温度。压力不断上升，工质受压缩的程度用压缩比表示。3）燃烧过程：期间进

发动机原理

1.涡轮喷气发动机与活塞式发动机的比较 相同之处（（11））均以空气和燃气作为工作介质。（（22））它们都是先把空气吸进发动机，经过压缩增加空气的压力，经过燃烧增加气体的温度，然后使燃气膨胀作功。燃气在膨胀过程中所作的功要比空气在压缩过程中所消耗的功大得多。这是因为燃气是在高温下膨胀的，于是就有一部分富余的膨胀功可以被利用。 不同之处（1）进入活塞式发动机的空气不是连续的；而进入燃气轮机的空气是连续的。（2）活塞式发动机中喷油燃烧是在一个密闭的固定空间里，称为等容燃烧，而燃气轮机则在前后畅通的流动过程中喷油燃烧，若不计流动损失，则燃烧前后压力不变，故称为等压燃烧。 （3）涡喷发动机的推力在相当大的飞行速度范围内是随飞行速度增加而增加的。活塞式发动机的功率决定于气缸的尺寸和数目，可以认为与飞行速度无关。 2涡轮发动机主要性能指标 (1) 推力F单位推力每公斤空气流量所能产生的推力。Fs＝F/Wa (2) 单位燃油消耗率（sfc）燃油流量：单位时间内消耗的燃料质量（Wf）；耗油率：1小时每产生1牛顿推力所消耗的燃油量。（sfc＝3600Wf/F)－(kg/N.s、kg/daN (3)推质比F/M每公斤质量所能产生的推力。 (4)单位迎面推力（Fa＝F/A）单位横截面积所能产生的推力，与阻力相关。

(5)使用性能：a. 起动可靠性b. 加速性（5～18s)c. 工作安全可靠性d. 寿命 e. 维护性、噪声、污染排放、成本等 3.涡轴发动机主要性能指标 (1)功率（N＝Wa××L＝流量××动力涡轮轴功）－（kw) (2)单位功率（Ns＝N/Wa）－（kw.s/kg) (3)耗油率sfc（sfc＝3600Wf/N) －(kg/kw.s、kg/kw.h.h)1小时每产生1kw功率所消耗的燃油量。(4) 功重比N/G －(kw/kg)

汽车发动机原理习题(含答案)

发动机原理 习题 第一章 发动机工作循环及性能指标 [1]说明提高压缩比可以提高发动机热效率和功率的原因。 答：由混合加热循环热效率公式： 知提高压缩比可以提高发动机热效率。 [2] 为什么汽油机的压缩比不宜过高 答：汽油机压缩比的增加受到结构强度、机械效率和燃烧条件的限制。 1、增高将Pz 使急剧上升，对承载零件的强度要求更高，增加发动机的质量，降低发动机的使用寿命和可靠性 2、增高导致运动摩擦副之间的摩擦力增加，及运动件惯性力的增大，从而导致机械效率下降 3、增高导致压缩终点的压力和温度升高，易使汽油机产生不正常燃烧即爆震 [3]做出四冲程非增压柴油机理想循环和实际循环p-V 图，并标明各项损失。 [4]何为指示指标何为有效指标 答：指示指标：以工质在气缸内对活塞做功为基础，评价工作循环的质量。 有效指标：以曲轴上得到的净功率为基础，评价整机性能。 [5] 发动机机械损失有哪几部分组成 答： 发动机机械损由摩擦损失、驱动附件损失、泵气损失组成。 [6] 写出机械效率的定义式，并分析影响机械效率的因素。 影响机械效率的因素： 1、转速ηm 与n 似呈二次方关系，随n 增大而迅速下降； 2、负荷 负荷时，发动机燃烧剧烈程度，平均指示压力；而由于转速不变，平均机械损失压力基本保持不变。则由 ，机械效率下降 当发动机怠速运转时 ，机械效率=0； 3、润滑油品质和冷却水温度 冷却水、润滑油温度通过润滑油粘度间接影响润滑效果。 [7] 试述机械损失的测定方法。 ) 1()1(1111-+--?-=-ρλλρλεηk k k t i m m p p -=1ηi m i m i e i e m p p N N p p N N -=-===11η