汽车维护及维修-第1章ppt课件

1、第1章汽车发动机任务过程与性能评定.第一节汽车发动机换气过程.四行程发动机的换气过程包括从排气门开启到进气门封锁的整个时期，约占410480曲轴转角。换气过程包括排气过程和进气过程，换气过程的义务排除废气、充入尽能够多的新颖工质新颖混合气或空气 排得净，进得多固定的配气相位只对一种转速有利。为此，目前轿车上，安装有可变进气系统、可变配气机构改动相位角、气门升程或者进气增压系统。一、四行程发动机的换气过程.1自在排气阶段从排气门在下止点前开启到气缸内压力接近排气管内压力的这一时期，称为自在排气阶段。从排气门开启到活塞行至下止点所对应的曲轴转角称为排气提早角，普通为4080曲轴转角。由于配气机构惯

2、性力的限制，气门开启与封锁不能太快，需求一定时间，假设活塞到下止点时排气门才开场开启，在开启初期开度极小，废气不能通畅流出，气缸内压力下降缓慢，不能实现充分排气，而且在活塞向上止点回行时会构成较大的反压力，添加排气行程所耗费的功。为此，排气门必需在下止点前开启图1-1中b点。自在排气阶段气体的流动分为超临界形状和亚临界形状。.2强迫排气阶段在这一阶段，气缸内的废气是由活塞上行强迫推出。由于要抑制排气门、排气道处的阻力，气缸内平均压力比排气管平均压力普通高出10kPa左右。气体的流速越高，此压差越大，耗费的功越多。为了减少排气节流和利用高速气流的惯性排除废气，排气门应在活塞过了上止点后才封锁。从

3、上止点到排气门封锁这段曲轴转角，称为排气迟闭角，普通为1030曲轴转角。.3进气阶段为保证活塞下行时进气门有足够大的开启面积、新颖工质顺利流入气缸，进气门也要提早开启，普通为进气提早角为040曲轴转角。进气门也需在活塞到达下止点后封锁，这样便可利用高速气流的惯性，在上止点后继续进气。而且发动机转速愈高，进气流速愈大，进气门应愈迟封锁。进气迟闭角，普通为4080曲轴转角。.将进排气门开闭角度以及相对上下止点的位置画出，称为配气定时图 .二、四行程发动机的换气损失(1)排气损失排气损失是从排气门提早翻开，直到进气行程开场，气缸内压力到达大气压力之前，循环功的损失。它可分为：自在排气损失图1-3中面

4、积W，是由于排气门提早翻开而引起的膨胀功的减少。强迫排气损失图1-3中面积Y，是由于活塞上行强迫推出废气所耗费的功。(2)进气损失进气损失主要是进气过程中，因进气系统的阻力而引起的功的损失。如图1-3中面积X所示。它与排气损失相比相对较小。排气损失与进气损失之和称为换气损失，即图中面积(W+Y+X)。在实践循环示功图中把面积(X+Y-d)相当的负功，称为泵气损失。由于丈量上的缘由，泵气损失放在机械损失中思索，而将W+d放入热效率中思索。.三、发动机的充气系数充气系数充气效率 概念 充气系数充气效率是实践进入气缸的新颖工质的量与进气形状下充溢气缸任务容积的新颖工质的量的比值。 式中 m1 、V1

5、实践进入气缸的新颖工质的质量、体积进气形状； ms 、Vs 进气形状下充溢任务容积的新颖工质的质量、气缸任务容积。 .式中： Ta 、 Pa进气终了时的气体温度和压力； Ts 、Ps进气形状的温度和压力； 剩余废气系数，即进气过程终了时气缸内剩余废气量与气缸内新颖充量的比值； 紧缩比。.充气系数总是小于1，可以用来评价不同排量发动机的换气过程的好坏。数值越大，换气过程越完善。影响充气系数的主要要素：. 1进气终了时的压力Pa Pa对 有重要影响，Pa愈高， 值愈大 Pa=Ps-Pa 式中，pa为气体流动时，抑制进气系统阻力而引起的压降(kPa)。普通可写成 式中 管道阻力系数； 进气形状下气体

6、的密度； v管道内气体的流速m/s。 可见，pa主要取决于各段管道的阻力系数和气体流速。假设 大、v高时，pa添加，使Pa下降。. 2进气终了的温度 进气终了的温度Ta高于进气形状温度。引起Ta升高的缘由是: 1新颖工质进入发动机与高温零件接触而被加热。 2新颖工质与高温剩余废气混合而被加热。 3在化油器式汽油机上，为了使液体燃料在进气管中蒸发，以便均匀地与空气混合而进入气缸，普通都采用废气或冷却水热量对进气管加热，故空气经过进气管时受热而温度升高。 措施：将高温排气管与进气管分置于气缸两侧，控制进气预热，适当加大气门叠开角等，均有利于降低Ta 。. 转速和负荷对Ta的影响 1转速： 当负荷不

7、变而转速添加时，由于新颖工质与缸壁等接触时间短，传热量少，所以Ta稍有下降。 2负荷：当转速不变而添加发动机负荷时，缸壁等零件温度升高，Ta有所上升。 3.剩余废气系数 1 添加， 降低，熄灭恶化，油耗、排放添加， 2紧缩比提高，剩余废气系数减小。 3排气压力高，废气多，充气效率降低。 4排气系统阻力大，排气压力高，废气多。.4.配气定时 由 的计算公式可见，由于进气门迟闭而 1 ,新颖充量的容积减小,但Pa值却能够因有气流惯性而使进气有所添加,适宜的配气定时应思索Pa具有最大值。5.紧缩比 紧缩比添加,紧缩容积减小,剩余废气量随之减小,因此有所添加。.四、改善充气效率的措施.进气系统：空气滤

8、清器或加进气消声器、化油器或喷油器、节气门、进气管、进气道和进气门等组成。 减少各段通道的阻力，增大其流通才干，是提高充气效率，改善发动机性能的主要途径。 一、进气门 1.时面值 气门开启断面与对应开启时间的乘积称为气门开启的时面值。它表示气体流过气门的经过才干。气门开启时间长，开启断面大，那么气门开启时面值大，气流经过才干越强，阻力越小。 增大进气门头部直径，减小气门头部锥角，增大气门升程，延伸气门开启时间，均可扩展气门开启时面值。. 2. 进气马赫数M 进气马赫数M是进气门气流平均速度Vm与该处音速C之比，即M=Vm/C。 M是决议气流流动性质的重要参数。 M值反映气体流动和气门构造尺寸的

9、关系，对充气效率有重要的影响。根据一系列实验可知，在正常的配气定时条件下，当超越一定数值时，大约在0.5左右，充气效率急剧下降。因此在能够条件下应控制在最高转速时不超越一定数值，以到达提高充气效率的目的。. 3.气门直径和气门数 进气门直径增大,扩展气流通路截面积添加，v提高。 双气门一进一排：进气门直径可达活塞直径的45%50%，气门与活塞面积之比为0.20.25，进气门比排气门大15%20%。 受构造限制，进一步增大比例已很困难。.多气门构造 ：缸径大于80mm时，采用二进二排构造；缸径小于80mm时，采用三进二排构造。 . 四气门机与二气门机相比，功率可提高70%，扭矩可提高30%，且呼

10、应性比增压机好，故是汽车发动机高功率化的有力措施。. 4.气门升程 气门升程添加、改良凸轮型线、减小运动件质量、添加零件刚度，在惯性力允许条件下使气门开闭尽能够快，以增大时面值，提高充气效率。 最大气门升程与阀盘直径之比L/d取0.260.28。 . 5.减少气门处的流动损失. 二、进气道和进气管 保证足够的流通面积，防止转弯及截面突变，改善外表的光洁程度。汽油机：燃料的雾化、蒸发、分配、压力波的利用。柴油机：构成进气涡流。 高转速、大功率时，进气管宜短粗； 中、低速，进气管宜细长。 三、空气滤清器.合理选择配气定时 在配气定时各参数中，进气门迟闭角的改动，对充气效率v影响最大。 v在某一转速

11、下到达最高值，此转速下能最好地利用气流的惯性充气。 进气迟闭角增大，v 最大值对应的转速添加.排气提早角：保证排气损失最小的前提下，尽量 晚开 排气门。 转速添加，排气提早角增大。气门叠开角：可以添加循环充量，提高充气效率， 降低高温零件的热负荷，减少NOx。 .第二节 汽油发动机熄灭过程.一、混合气浓度表示方法空燃比= 空气量/燃油量 混合气分：稀混合气 理想混合气汽油14.7，柴油14.5 浓混合气混合气浓度表示方法： 过量空气系数、空燃比.二、汽油机的熄灭过程汽油机的理想循环为定容加热循环。汽油机燃料的熄灭是点燃式熄灭。. 正常熄灭过程进展情况，通常测取熄灭过程的展开示功图研讨熄灭过程。

12、在熄灭压力线上，1点为火花塞跳火点，2点为出现火焰中心，3为最高压力点。将熄灭过程分为三个阶段：着火落后期、明显熄灭期和补燃期。.着火落后期滞燃期、诱导期 从火花塞跳火到构成火焰中心时的时间或曲轴转角。特点：1火花放电时两极电压达1015kV，部分温度可达3000K，加快了混合气的氧化反响速度。2此阶段缸内压力无明显升高。. 着火落后期的长短与以下要素有关： 1混合气成分 混合气过量空气at=0.80.9时，着火落后期最短。 2开场点火时的缸内气体温度和压力 开场点火时缸内气体温度和压力越高，着火落后期越短。 3缸内气体流动 加强紊流运动，会加快混合气的氧化反响速度，着火落后期缩短。 4火花能

13、量 加大火花能量，着火落后期缩短。 5剩余废气量 剩余废气对熄灭反响起妨碍作用，使着火落后期变长，所以应尽量减少剩余废气。. 点火提早角：是指从火花塞跳火到上止点间的曲轴转角。可用其表示点火时辰。.明显熄灭期急燃期 从构成火焰中心到最高压力出现。 在均值混合气中，当火焰中心构成之后，火焰向周围传播，构成一个近似球面的火焰层，即火焰前锋，从火焰中心开场层层向周围未燃混合气传播，直到延续不断的火焰前锋扫过整个熄灭室。. 火焰传播速度：火焰前锋相对于未燃混合气向前推进的速度。车用汽油机，熄灭室的火焰传播速度可达50-80m/s。. 常用平均压力升高率pkPa()表征压力变化的急剧程度。 式中：p明显

14、熄灭期始点和终点的 气体压力差kPa;明显熄灭期始点和终点相对于上止点的曲轴转角差CA。 汽油机的p在200400 kPa/() 范围内。. 明显熄灭期是汽油机熄灭的主要时期。明显熄灭期愈短，愈接近上止点，汽油机经济性、动力性愈好，但能够导致压力升高率值过高，任务粗暴，对排污亦不利。 普透明显熄灭期约占2040曲轴转角，熄灭最高压力出如今上止点后1215曲轴转角，p=175250kpa/()为宜。. 补燃期后燃期 从最高压力点开场到燃料根本熄灭为止称为补燃期。 . 在此阶段参与熄灭的燃料主要有 1火焰前锋后未及时熄灭燃料再熄灭。 2贴附在缸壁未燃混合气层的部分熄灭。壁面温度低，对火焰具有熄火作

15、用，这样在熄火存在大量未燃烃，在随后的膨胀中部分未燃烃继续熄灭。 3高温分解的熄灭产物H2、O2、CO等重新氧化。熄灭产物CO2、H2O中，有少部分在高温的作用下，分解成H2、O2、CO等产物，在膨胀过程中，因工质温度下降，热分解产物又继续熄灭、放热。 这种熄灭已远离上止点，应尽量减少。.三、汽油发动机的不正常熄灭 汽油发动机的正常熄灭是指由火花塞跳火点燃可燃混合气，构成火焰中心，火焰按一定的速率延续地传播到整个熄灭室空间。假设汽油发动机可燃混合气熄灭不是由火花塞点燃或火焰传播速率不正常的即为不正常熄灭，汽油发动机的不正常熄灭主要有爆燃和外表点火。.1.爆燃.1爆燃产生的缘由末端混合气自燃 .

16、2爆燃的危害汽油发动机允许有细微的、短时间爆燃。由于细微的爆燃可以提高火焰传播速度，缩短熄灭过程所占用的时间，有利于提高有效热效率。但不允许严重的爆燃，严重的爆燃会有以下危害。机件过载机件烧损动力性、经济性下降发动机磨损加剧排气冒黑烟，补燃添加，排气温度添加噪声大.3影响爆燃的要素燃料的性质辛烷值高的燃料抗爆燃才干强。运用抗爆剂可有效地提高燃料的抗爆燃才干，但有些抗爆剂要受环保和发动机排放污染净化安装的制约，因此近年来各国都对含铅汽油的运用有一定控制。西方兴隆国家早已大量运用无铅汽油，我国已于2000年7月1日起制止销售运用含铅汽油。末端混合气的压力和温度末端混合气的压力和温度增高，那么爆燃倾

17、向增大。提高紧缩比，那么气缸内压力、温度升高，爆燃易发生；气缸盖、活塞的资料运用轻金属，由于其导热性好，末端混合气压力、温度低，爆燃倾向小，可提高紧缩比0.40.7单位。火焰前锋传播到末端混合气的时间提高火焰传播速度、缩短火焰传播间隔，都会减少火焰前锋传播到末端混合气的时间，有利于防止爆燃。气缸直径大时，火焰传播间隔添加，爆燃倾向增大，所以没有很大缸径的汽油发动机。发动机的负荷与转速混合气中所含废气的百分比越多那么越不易自行发火，由于废气会妨碍混合气自行发火的化学反响过程。因此，降低负荷那么不易发生爆燃。汽油发动机转速提高时，混和气的扰流加强，火焰传播速度加快。因此，转速高时也不易发生爆燃。.

18、2.外表点火外表点火是指不靠电火花点火而由熄灭室内炽热外表如排气门头部、过热的火花塞绝缘体和电极、炽热积碳等点燃混合气的景象。外表点火的点火时辰是不可控制的，多发生在=9以上的强化汽油发动机上。1后火外表点火出如今火花塞跳火后，并且构成的火焰前锋仍以正常的火焰传播速度向未燃气体推进，称为后火。出现这种景象时，可在发动机断火后发现，发动机仍像有电火花一样，继续运转，直到炽热点温度下降到不能点燃混合气为止，发动机才停转。2早燃早燃是指火花塞跳火之前，混合气被炽热外表点燃的景象。由于早燃提早点火而且热点外表比火花大，使熄灭速率快，气缸压力、温度增高，发动机任务粗暴，并且由于紧缩功增大，向缸壁传热添加

19、，使发动机功率下降，火花塞、活塞等零件过热。 .3影响热面点火的要素凡是能降低熄灭室温度和压力、减少积炭等炽热点构成的要素都有助于防止外表点火。a.燃料与光滑油低沸点的汽油高沸点馏分尤其是重芳香烃含量要少和成焦性小的光滑油高分子量、低挥发性的成分要少，可以降低熄灭室内堆积物的生成，有助于防止外表点火。燃料中添加抑制外表点火的添加剂，如添加磷化物可改动堆积物的物理化学性质，降低其着火才干。b.紧缩比降低紧缩比，可降低熄灭室温度和压力，有助于防止外表点火。c.工况防止汽车长时间低负荷运转和汽车频繁加减速行驶，可以降低熄灭室内堆积物的生成，有助于防止外表点火。.4爆燃与外表点火关系外表点火与爆燃的不

20、同点：爆燃是火花塞跳火后末端混合气的自燃景象；外表点火是火花塞跳火之前或之后由炽热外表或堆积物点燃混合气所致。爆燃时有剧烈的压力冲击波，有锋利的金属敲击声；外表点火没有压力冲击波，敲缸声比较沉闷，主要是由活塞、连杆、曲轴等运动件遭到冲击负荷产生振动而呵斥。外表点火会诱发爆燃，爆燃又会让更多的炽热外表温度升高，促使更猛烈的外表点火，两者相互促进，危害能够更大。.四、影响熄灭过程的要素汽油的质量 汽油的蒸发性与抗爆性是影响汽油机熄灭过程的主要运用性能。 汽油的蒸发性 汽油的蒸发性用馏程和蒸气压评定。汽油的蒸发性愈强，愈容易汽化，与空气混合愈均匀，易于完全熄灭。因此汽油要有良好的蒸发性，但蒸发性过强

21、，在炎热的夏季、高原山区运用时，易构成供油系“气阻，甚至发生供油中断景象。 汽油的抗爆性 汽油的抗爆性是指汽油在发动机气缸内熄灭时抵抗爆燃的才干，用辛烷值评定。 汽油的辛烷值愈高，其抗爆性愈好。汽油的牌号以辛烷值划分。.混合气成分 在at=0.80.9时，由于熄灭温度最高，火焰传播速度最大，因此pz、Tz、p/、Pe均达最高值，且爆燃倾向最大。 在at=1 .031.1时，由于熄灭完全，be最低，但此时缸内温度最高且空气富有，NOx排放量大。 运用at1的浓混合气任务，由于必然产生不完全熄灭，所以CO排放量明显上升。 当at0.8及at1.2时，火焰传播速度缓慢，部分燃料能够来不及完全熄灭，因

22、此经济性差，HC 排放量增多且任务不稳定。 .点火提早角 点火提早角是从火花塞跳火开场到活塞到达上止点间的曲轴转角。其数值应视燃料性质、转速、负荷、过量空气系数等很多要素而定。. 点火提早角过小，那么熄灭延伸到膨胀过程，熄灭最高压力和温度下降，传热损失增多，排气温度升高，功率下降，耗油量增多。 点火提早角为最正确值时，压力升高率不是过高，最高压力出如今上止点后适宜的角度内1015，示功图面积最大，完成的循环功最多发动机的动力性、经济性最好。 点火提早角过大，那么大部分混合气在紧缩过程中熄灭，活塞上行所耗费的紧缩功添加，发动机容易过热，有效功率下降，任务粗爆程度添加。同时由于混合气的压力过高，末

23、端混合气熄灭前的温度较高，爆燃倾向加大。. .发动机转速 转速添加时，气缸紊流加强，火焰传播速度加快，因此以秒计的熄灭过程缩短，由于循环时间也缩短，普通熄灭过程相当的曲轴转角添加，该当相应加大点火提早角。为此化油器汽油机装有离心提早调理安装，使得在转速添加时，自动增大点火提早角，以保证熄灭过程在上止点附近完成。 转速添加时，火焰传播速度加快，爆燃倾向减小。 .发动机负荷 转速一定，负荷减小时，进入气缸的新颖混合气量减小，而剩余废气量根本不变，故剩余废气所占比例相对添加。由于剩余废气对熄灭反响起妨碍作用，使熄灭速度减慢。为保证熄灭过程在上止点附近完成，需增大点火提早角，靠化油器真空提早点火安装来

24、调理。 低负荷时，爆燃倾向较小。主要是负荷低时，进气量少，剩余废气相对较多，使熄灭最高压力和温度下降，阻止自燃产生。. 冷却水温度 冷却水温度应控制在8090进口车95105范围内。水温过高、过低均影响混合气的熄灭和发动机的正常运用， 冷却水温过高时，会使熄灭室壁及缸壁过热爆燃及外表点火倾向添加。同时进入气缸的混合气温度升高，密度下降，充量减小，使发动机动力性、经济性下降。 冷却水温过低时，传给冷却水热量增多，发动机热效率降低，功率下降，耗油率添加；光滑油粘度增大，流动性差，光滑效果变差，摩擦损失及机件磨损加剧；容易使燃气中的酸根和水蒸气结合成酸类物质，使气缸腐蚀磨损添加；熄灭不良易构成积炭；

25、不完全熄灭景象严重，使排污增多。 .熄灭室积炭 积炭不易传热，温度较高，在进气、紧缩过程中不断加热混合气，使温度升高很快；积炭本身占有体积，减小了熄灭室体积，因此提高了紧缩比，这些都促使爆燃倾向添加。积炭外表温度很高，构成炽热外表或炽热点，易引起外表点火。 紧缩比 提高紧缩比，可提高紧缩行程终了混合气的温度和压力，加快火焰传播速度，选择适宜的点火提早角，可使熄灭在更小的容积下进展，使熄灭终了温度、压力高。且燃气膨胀充分，热效率提高，发动机功率、扭矩大，有效油率降低。提高紧缩比，会添加未燃混合气自燃的倾向，容易产生爆燃。 .气缸直径 气缸直径增大，火焰传播间隔添加，爆燃倾向增大，所以没有很大缸径

26、的汽油机。气缸盖和活塞资料 铝合金比铸铁导热性好，气缸盖和活塞采用铝合金资料，可使熄灭室外表温度降低，热负荷明显减小，减小了爆燃倾向。熄灭室构造.第三节 柴油发动机熄灭过程.高速柴油机的理想循环为 混合加热循环。柴油机的熄灭方式为压燃式。柴油机混合气的构成方式有空间雾化混合、油膜蒸发混合等.柴油机可燃混合气构成的特点： 1.空间小、时间短在紧缩终了时喷油，可燃混合气在狭小的熄灭室内构成，其过程是：喷油-气化-混合-熄灭-边喷-边燃。喷油的继续时间为汽油机的1/201/10，只占曲轴转角的1530。而汽油机混合气构成是从进气继续到紧缩终了，占曲轴转角360左右。2.混合气不均匀、空燃比变化范围极

27、大由于以上缘由的影响，混合气成分在熄灭室内分布很不均匀，在油雾放射区的油粒多偏浓，其他区油粒少偏稀。柴油机的规范空燃比为14.5:1，为了完全熄灭，减少碳烟产生，空气要过量10%40%，空燃比可达1620。各工况下普通不进展“进气节流控制，只改动喷油量的多少，空燃比将在极大的范围内变化，呵斥大负荷工况冒黑烟，怠速工况过稀而熄火，需加装构造复杂的调速器。.3.边喷、边燃、成分不断变化不仅有空间方面的变化，也有时间方面的变化。在空间方面，浓区缺氧产生碳烟；稀区产生NOx。在时间方面，熄灭的前期氧多、油少，不易着火，延伸了“备燃期，呵斥压力升率P/加大，振感加大敲击。熄灭的后期氧少、废气多，熄灭条件

28、恶化，排气冒黑烟。 柴油机动力性、经济性、净化性和振噪感的好坏，决议于：喷油压力、喷油时辰、喷油质量、喷油规律、空气量的多少、涡流的好坏等多方面要素。其中的“喷油时辰和喷油规律与“熄灭过程准确的匹配问题，只需ECD-CR系统才干处理，“共轨控制系统就应而生。.一、熄灭过程 柴油机熄灭过程非常复杂，为了便于分析和提示熄灭过程的规律，通常将这一延续的熄灭过程分为四个阶段，即着火延迟期又称为滞燃期、速燃期、缓燃期和补燃期，如下图。.着火延迟期 从柴油开场喷入气缸起到着火开场为止的这一段时期称为着火延迟期。 着火延迟期内，熄灭室内的混合气进展着物理和化学预备过程。 物理预备过程：燃油的粉碎分散、蒸发汽

29、化和混合； 化学预备过程：混合气的先期化学反响直至开场自燃。 特点：压力没有偏离紧缩线。. 影响着火延迟期长短的主要要素是： 喷油时缸内的温度和压力越高，那么着火延迟期越短。 柴油的自燃性较好十六值较高，着火延迟期较短。 熄灭室的外形和壁温等。 喷油提早角：开场喷油到活塞到达上止点所对应的曲轴转角为喷油提早角。 .速燃期 速燃期:从开场着火即压力偏离紧缩线到出现最高压力. 特点：压力急剧上升，压力到达最高有能够到达13MPa以上。普通用压力升高率pkPa()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; 速燃期始点和终点相对于上止点的曲轴转角差CA。. 特点： 1

30、压力升高率很高，接近等容熄灭，任务粗暴。 2到达最高压力69MPa。 3继续喷油。 压力升高率过大，那么柴油机任务粗暴，熄灭噪音大；同时运动零件接受较大的冲击负荷，影响其任务可靠性和运用寿命； 压力升高率大，熄灭迅速，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普通应不大于0.40.5 MPa()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预备好的可燃混合气的量 缩短着火延迟期的时间 减少着火延迟期内喷入 减少能够构成可燃混合气的燃油.缓燃期 缓燃期为图中的CD段，即从最大压力点至最高温度点。 当缓燃期开场时

31、，虽然气缸内已构成熄灭产物，但仍有大量混合气正在熄灭。特点： 1喷油过程根本终了，熄灭速率下降氧气、柴油浓度减小，废气增多。 2压力开场下降气缸容积不断增大，温度到达最高。最高温度可达2000K左右， 普通在上止点后2035曲轴转角处出现。.补燃期 从最高温度点起到燃油根本烧完时为止称为补燃期。补燃期的终点很难准确地确定，普通当放热量到达循环总放热量的9599时，可以为补燃期终了。 补燃期内燃油的熄灭可称为后燃，由于熄灭时间短促，混合气又不太均匀，总有少量燃油拖延到膨胀过程中继续熄灭。特别在高速、高负荷工况下，因过量空气系数小，混合气构成和熄灭的时间更短，这种后燃景象就更为严重。 在补燃期中，

32、由于活塞下行了相当的间隔，气缸内容积增大很多，缸内压力和温度迅速下降，故熄灭速度很慢，所放出的热量很难有效利用，还使排气温度升高，导致散热损失增大，对柴油机的经济性不利。此外，后燃还添加了有关零件的热负荷。因此，应尽量缩短补燃期，减少补燃期内熄灭的燃油量。 .二、柴油机熄灭过程存在的主要问题.1任务粗暴假设在着火落后期内构成的可燃混合气过多且同时熄灭或过早的喷油熄灭，那么在柴油发动机熄灭过程的速燃期内，会引起熄灭室内的压力过分急剧地上升，会使熄灭室壁、活塞、连杆、曲轴等机件受剧烈的冲击，并产生剧烈的振动和特有的金属敲击声，给人带来难受的觉得，称为柴油发动机任务粗暴。任务粗暴的发动机往往因遭到较

33、大的冲击负荷而降低其运用寿命。.2排气冒烟柴油发动机废气中有时含有炭烟，炭烟的构成普通被以为是燃油在高温缺氧的情况下进展熄灭，使熄灭中间产物裂化聚合成炭粒。这些炭粒普通还能在随后的熄灭中找到空气而进一步熄灭。但假设空气缺乏或混合不好，那么炭粒不能熄灭而聚合或附于气缸内壁或随废气排入大气构成柴油发动机特有的黑烟景象。 .三、影响熄灭过程的要素1.柴油的性质柴油的自燃性 十六烷值是评定柴油自燃性好坏的目的，对熄灭过程也有一定影响。十六烷值越高，着火性越好。着火性好的柴油，使着火延迟期缩短，柴油机任务柔和。但是十六烷值过高，燃料分子量加大，使燃油蒸发性变差、粘度添加，导致熄灭不完全，排气冒黑烟，燃油

34、经济性下降。因此，国产柴油的十六烷值规定为4050之间，不用要过分增大。.柴油的蒸发性 柴油的蒸发性用馏程表示。馏程指柴油蒸馏过程中馏出一定百分数所处的温度，通常以馏出50的温度来评定。馏程低，阐明这种燃轻馏分多，蒸发性好，有利于混合气构成，改善了熄灭过程。但是，馏程过低，燃料蒸发过快，那么在着火延迟期内构成的混合气量过多，柴油机任务粗暴。车用柴油机柴油馏出50的温度为200300。 .2.负荷 柴油机的负荷调理方法是“质调理，即空气量根本上不随负荷变化，而只调理循环供油量。负荷增大，循环供油量也增大，过量空气系数减小，单位容积内混合气熄灭放出的热量添加，使缸内温度上升，缩短着火延迟期，从而降

35、低了柴油机的任务粗暴。如图为负荷对着火延迟期的影响。 在中、小负荷工况下，熄灭热效率的变化普通不大，但随负荷增大，循环供油量加大，过量空气系数减小，熄灭过程延伸，都能够使熄灭效率下降。.3.转速 转速升高时，由于散热损失和活塞环的漏气损失减小，使紧缩终点的温度和压力增高；转速升高也会使喷油压力提高，改善燃油的雾化，这些都使得以秒为单位的着火落后期缩短，而以曲轴转角为单位的着火延迟期那么有能够缩短，也能够延伸，如图给出了转速对着火延迟期影响的实例。 普通来说，转速过高或过低时，都会使熄灭热效率降低。转速过高时，熄灭所占的曲轴转角加大，充气效率下降，热效率下降；转速过低时，空气涡流减弱，喷油压力下

36、降，使混合气质量变差，热效率也会下降。.4.供油提早角或喷油提早角 供油提早角过大，喷油时气缸内温度、压力较低，着火落后期较长，压力升高率和最大迸发压力增大，导致柴油机任务粗暴，NOx的排放量添加。过早熄灭还会添加紧缩负功，降低柴油机的经济性和动力性。 供油提早角过小，那么燃油不能在上止点附近及时熄灭，对柴油机的经济性和动力性也不利，微粒的排放也会添加。过迟熄灭还会使熄灭温度升高，散热损失添加。 对于每一种工况，均有一个最正确的供油提早角，此时在负荷及转速不变的前提下，功率最高,有效燃油耗费率最低。但为了兼顾降低NOx的排放量和熄灭噪声的需求，普通调理供油提早角略小于最正确的供油提早角。 .

37、由图可见，NOx的排放量和熄灭噪音随供油提早角变小而下降，故实践中常将推迟喷油作为减小NOx的排放量和熄灭噪音的有效措施加以采用，但这往往也是以有效燃油耗费率和微粒的排放量上升为代价的。 在不同转速和负荷下，最正确的供油提早角也不同。当转速添加时，由于喷油延迟角增大以及熄灭过程所占的曲轴转角能够增大，为保证燃油在上止点附近及时熄灭，需求适当加大供油提早角。普通直喷式熄灭室最正确供油提早角随转速的变化比分隔式熄灭室的大。汽车柴油机中的供油提早角调理安装，就是用于实现最正确供油提早角随转速的变化调理的。当负荷添加时，由于循环供油量增大以及熄灭过程变长，也需求适当加大供油提早角。对于最正确供油提早角

38、随负荷的变化调理，那么较难实现。只需在柴油机电控放射系统中，才干真正实现最正确供油提早角随各种工况变化的准确调理。 .5.废气再循环EGR 废气再循环已得到了较多的实践运用主要在轿车柴油机中，它是指将一部分已燃的废气再次引入 熄灭室内参与熄灭。废气再循环能够由简单的机构来控制，也可以与电控放射系统相结合，实现更准确、更理想的控制。经过废气再循环降低了熄灭过程中的工质温度，从而有效的控制了NOx的生成，降低了NOx的排放量。但由于它实践上降低了过量空气系数，会对完善、及时的熄灭产生不利的影响，从而也会使碳烟的排放量增多，柴油机经济性变差，特别是在高速、高负荷的工况下更是如此。因此，仅在低速、低负

39、荷的一定范围内，才在进气中掺入一定量的废气。 .6.紧缩比紧缩比较大时，紧缩终点的温度和压力都比较高，使着火延迟期缩短，发动机任务比较柔和。不同紧缩比对着火延迟期的影响如下图。同时，紧缩比的增大，还能提高发动机任务的经济性和改善起动性能。假设紧缩比过高，熄灭最高压力会过分增大，曲柄连杆机构会接受过高的负荷，影响发动机的运用寿命。.7.活塞资料的影响 铸铁活塞与铝合金活塞相比其温度较高，可以缩短着火延迟期，因此在其他条件一样时，采用铸铁活塞的柴油机任务比较柔和。 .8.喷油规律的影响 喷油规律是指单位时间或转角的喷油量即喷油速度随时间或转角而变化的关系。从减轻熄灭粗暴性思索，比较理想的喷油规律是

40、“先缓后急即在着火延迟期内喷入气缸的油量不宜过多，以控制速燃期的最高熄灭压力和平均最大压力升高率，而着火熄灭后，应以较高的喷油速率将燃油喷入气缸，停油应干脆迅速，喷油延续角不宜过大，目的是使熄灭过程尽量在上止点附近进展，以获得良好的性能。 . 如图阐明了喷油规律对熄灭过程的影响。图中gf为每循环喷油量，两种喷油规律的喷油提早角fj及着火延迟期i均一样。曲线1所示的喷油规律是开场喷油很急，在着火延迟期中喷入气缸的燃油较多，因此平均压力升高率和最高熄灭压力都较大，任务较粗暴；曲线2所示的喷油规律根本满足“先缓后急的要求，当放射继续角坚持不变时，熄灭比较柔和.第四节发动机性能目的.一、指示性能指目的

41、以工质在气缸内对活塞做功为根底而建立的用来评定实践循环质量好坏的目的，称为指示性能目的。用平均指示压力及指示功率评定实践循环的动力性，用指示热效率及指示燃油耗费率评定实践循环的经济性。.二、有效性能目的以曲轴对外输出的功率为根底而建立的用来评定发动机整机性能的目的，称为有效性能目的。.三、环境友好性目的关系到人类生存的环境和安康的目的，环境友好性目的。如：有害排放物、噪声。.第五节汽车发动机特性. 发动机性能目的随调整情况、运转工况而变化的关系称为发动机特性。特性用曲线表示称为特性曲线，它是评价发动机性能的一种简单、方便、必不可少的方式。性能目的调整情况运转工况调整特性性能特性.一、发动机的速

42、度特性 发动机性能目的随转速变化的关系称为发动机的速度特性。假设驾驶员将油门踏板位置坚持一定，由于道路阻力不同，汽车行驶速度也会改动，上坡时汽车速度逐渐降低，下坡时速度添加，这时发动机即沿速度特性任务。.汽油机的速度特性 1速度特性：汽油机节气门开度固定不动，其有效功率Pe、扭矩Ttq、燃油耗费率be、每小时耗油量B等随转速n变化的关系。 2测取：发动机台架实验。测取前，应将点火提早角及化油器电喷指燃油、进气、点火系统调整完好；测取时，应按规定坚持冷却水温度、光滑油温度在最正确形状。 . 节气门全开时速度特性称为外特性。节气门部分翻开时的速度特性称为部分负荷速度特性。由于节气门的开启可以无限变

43、化，所以部分负荷速度特性曲线有无数条，而外特性曲线只能有一条。 .外特性曲线 1扭矩曲线变化趋势 随着转速n的添加，扭距Ttq逐渐增大，出现最大扭距Ttqmax后逐渐下降，且下降程度越来越大。曲线呈上凸外形。 . 根据公式可见，Ttq随n的变化取决于指示热效率i、机械效率m、充气效率v与过量空气系数随n的变化。. 1在节气门开度一定时，过量空气系数at可视为常数。 2充气效率v在某一中间转速时最大。由于一定的配气相位仅对一种转速最适宜，此转速下能最好地利用气流惯性。其他转速时v均降低，曲线为上凸形。 .3指示热效率it 转速低，进气流速低，紊流减弱，使雾化、混合形状较差，火焰传播速度降低，散热

44、及漏气损失添加，it较低，转速高时，熄灭过程所占曲轴转角较大，熄灭在较大容积下进展，it也较低。但变化比较平坦，对Ttq影响较小。4机械效率 m 转速添加，耗费于机械损失功添加。因此，随转速升高，机械效率m明显下降。. 综协作用的结果是；当转速由低开场上升时，v，it同时添加的影响大于m下降的影响，使Ttq添加，对应于某一转速时，Ttq到达最大值。转速继续添加，由于v、it、m均下降，因此Ttq随转速升高而较快的下降，即Ttq曲线变化较陡。.2.功率变化趋势Pe=Ttqn/9550 当转速由低逐渐升高时，由于Ttq、n同时添加Pe添加很快。在到达最大扭距转速ntq后，再提高转速，由于Ttq有所

45、下降，使Pe上升缓慢。某一转速时Ttqn达最大值。以后，再添加转速，由于扭距下降超越转速上升的影响，Pe反而下降。 3.燃油耗费率变化趋势b=k3/itm b在某一中间转速当itm到达最大值时出现最低值。当转速较此转速低时，由于m上升弥补不了it的下降，使b添加。转速较此转速高时it、m均较低，b也添加。.部分负荷速度特性 随着节气门的关小，节流损失增大，充气效率减小，使部分负荷速度特性的 Pe、Ttq低于外特性值。且转速越高，充气效率减小的越多，因此，节气门开度越小，随转速添加，扭距、功率曲线下降得越快，并使最大扭矩及最大功率点向低速方向挪动。. 节气门开度80%90%左右时，耗油率曲线位置

46、最低。超越80%90%开度，混合气较浓，存在熄灭不完全景象，耗油率曲线位置较高，低于80%90%开度时，剩余废气相对增多，熄灭速率下降，使it降低，耗油率曲线位置也高，且开度越小，耗油率曲线位置越高。.柴油机速度特性 速度特性：喷油泵油量调理机构位置固定不动，柴油机性能目的主要是功率Pe、扭距Ttq、燃油耗费率b、每小时耗油量B随转速n变化的关系。 外特性标定功率速度特性：油量调理机构固定在标定循环供油量位置时速度特性。 部分负荷速度特性：当油量调理机构固定在小于标定循环供油量各个位置时，所测得的速度特性。.外特性曲线变化趋势 1扭矩曲线变化趋势 柴油机的扭矩曲线比汽油机平坦。 柴油机扭矩曲线

47、的变化趋势，很大程度上决议于每循环供油量随转速变化的情况。 . 扭矩表达式可定性地写成 由式可见，柴油机扭矩随转速的变化趋势决议于it、m、b随转速n变化的趋势。 . 1b随转速n的提高，每循环供油量b添加。 2v也是在某一中间转速n出现最高值。 .3i指示热效率i某一中间n稍高i转速低空气涡流减弱，熄灭不良及散热漏气损失添加i转速高v 、b ，使，不完全熄灭严重熄灭占曲轴转角 ，熄灭容积. 2.功率曲线 由于扭矩Ttq曲线变化平坦，在一定n范围内，功率Pe几乎与转速n成正比添加。 3.燃油耗费率曲线 由于柴油机紧缩比高，i较高，曲线比汽油机的平坦，最低耗油率值比汽油机相应值低。当i、m到达最

48、大值时，出现bmin值。.部分负荷速度特性 随油量调理机构位置向减小供油量方向挪动时，循环供油量减小，使部分负荷速度特性的Pe、 Ttq值低于外特性。但随着负荷减小，循环供油量随转速的变化趋势根本不变，使部分负荷速度特性的变化趋势同外特性类似，所以柴油机的部分负荷速度性的Pe、Ttq曲线是随负荷的减小，大致平行下降。 耗油率曲线的变化趋势根本同外特性。当负荷为75%左右时，曲线位置最低。 .发动机扭矩特性 要求发动机的扭矩随转速的降低而添加。 如当汽车上坡时，假设油量调理拉杆已达最大位置，但所发出的扭矩仍感缺乏，车速就要降低，此时需求发动机随车速降低而发出更大扭矩，以抑制爬坡阻力。因此，为阐明

49、发动机的性能，引入扭距贮藏系数和转速贮藏系数的概念。. 1.扭矩贮藏系数 要充分阐明发动机的动力性能，除给出标定功率及其相应的转速外，还要同时思索发动机的扭矩特性，从而引入扭距贮藏系数和顺应性系数K的概念。 式中 Ttqmax外特性曲线上的最大扭矩 Nm； Ttq标定工况下的扭矩(Nm)。. 或K值大，阐明两扭矩之差Ttqmax - Ttq值大，即随转速的降低，扭矩Ttq增大越快，从而在不换档的情况下，爬坡才干、抑制短期超负荷的才干越强。 汽油机：值在10%30%范围，K值在1.21.4。 柴油机：假设不予以校正，那么值只需5%10%范围，K值只需1.05左右，难以满足车辆运用要求。.转速贮藏

50、系数n转速贮藏系数是标定工况时的转速与最大扭矩转速的比值。 式中 nB标定工况转速； ntq最大扭矩转速最大扭矩转速ntq越低，n越大，车辆在不换挡的情况下，发动机抑制阻力添加的潜力越强。普通，汽油机n=1.152.0 ，柴油机n=1.52.0 。 .柴油机扭矩特性的改善 柴油机扭矩贮藏系数小的根本缘由是由喷油泵速度特性决议的。因此，柴油机中都采用油量校正安装来改造外特性扭矩曲线。 油量校正安装的作用是：当发动机在标定工况下任务时，假设转速因外界阻力矩不断添加而下降，那么喷油泵能自动添加循环供油量，以增大低速时的扭矩，提高扭矩贮藏系数。. 负荷特性：转速不变，其经济性目的随负荷可用功率Pe、扭

51、矩Ttq或平均有效压力Pme表示的变化关系。 当汽车以一定的速度沿阻力变化的道路行驶时，就是这种情况。此时必需改动发动机油门来调整有效扭矩，以顺应外界阻力矩的变化，以坚持发动机转速不变。二、发动机的负荷特性.汽油机负荷特性 1.负荷特性：当汽油机转速不变，而逐渐改动节气门开度，每小时耗油量B、燃料耗费率b随负荷Pe、Ttq或Pme而变化的关系。 2.测取：发动机台架实验。测取前应将化油器、点火提早角电喷指燃油、进气、点火系统调整完好；测取时应按规定坚持冷却水温度、光滑油温度在最正确形状。 3.汽油机靠改动节气门开度，改动进入气缸的混合气数量来顺应负荷变化。其负荷的调理方法称为“量调理。.汽油机负荷特性分析燃油耗费率曲线 由公式be=k3/itm可知，燃油耗费率b的变化取决于it、m的变化。it、m随负荷的变化如下图。 . 1i 转速一定，负荷添加，节气门开度加大，剩余废气相对减少，热负荷添加，从而改善了燃油雾化、混合条件，使熄灭速度加快，散热损失相对减少，i添加。负荷增至大负荷，加浓安装任务，i下降。 2m m随负荷添加而迅速添加。