内燃机原理复习

1、内燃机原理复习整理第一章发动机的两大机构五大系统：曲柄连杆机构、配气机构；供给系、点火系、冷却系、润滑系、起动系。发动机编号规则口：可信转百接擦向Z岸压|住的二皿T界郭横喋踹利至与构特证杼号籽用：虻花将红N曝气冷URT+宇U片军洌氏及电缸蝇口：可信转百接擦向Z岸压|住的二皿T界郭横喋踹利至与构特证杼号籽用：虻花将红N曝气冷URT+宇U片军洌氏及电缸蝇黑的三机治机基本型抨汨亍而，开粗蓬H制用比出中钾I仃瞪符号钳掉pun况w将导言文无符号面列里同为V中型P平浙型外星71；：利充特刊第二章指示性能指标：以工质对活塞做功为基础的指标。包括指示功和平均指示压力，指示功率、指示热效率和知识燃油消耗率。有效

2、性能指标：平均有效压力、有效功率和升功率机械损失的组成部分：活塞与活塞环间的摩擦（4565）、轴承与气门机构的摩擦（23）、驱动附属机构（1020）、风阻、扫气泵及增压器（1020）。机械损失的确定：示功图法、倒拖法（、灭缸法、油耗线法）。排放指标：排放物浓度、质量排放量（g/km,轻型车）、比排放量（g/kW从重型车）、排放率。提高动力性与经济性的途径：增压、合理组织燃烧，提高循环指示效率nit、改善换气过程，提高气缸充量系数c、提高转速、提高机械效率、采用二冲程提高升功率。一些系数的定义和计算第三章.实际循环与理论循环的差别：a）工质的影响：理论上：理想气体，双原子分子、定比热实际上：燃烧

3、前燃料+空气，燃烧后燃料产物、温度增加比热增加b）传热、流动损失理论上：压缩膨胀为绝热过程、闭口系统没有气体流动损失实际上：大量热通过气缸壁传给冷却水或空气、进排气节流沿程损失，缸内近期挤压燃烧涡流损失C）换气损失理论上：忽略进排气损失实际上：进排气门提前开启延迟关闭，且有流动阻力d）燃烧损失：燃烧速度的有限性、不完全燃烧损失e）泄漏损失：活塞环不100%密封.内燃机的燃料a）柴油：C:85-88%,H:12-13.6%,S:0-0.2%自燃性：十六烷值：正十六烷（100）；a-甲基蔡（0）柴油40-55之间；高有利于冷起动，过高则增加碳烟（65）。低温流动性：凝点；0号，-20号；b）汽油：

4、C:85-87%,H:13-15%挥发性：10%馏出温度：起动性；50%馏出温度：平均蒸发性一一暖车、加速性、工作稳定性；90%馏出温度：难以挥发的重质成分抗爆性：辛烷值；马达法、研究法；抗爆指数=（MON+RON）/2；抗爆剂：四乙铅（人中毒；TWC中毒），MMT,MTBE第四章.换气过程：自由排气阶段、强制排气阶段、进排气重叠阶段、进气阶段、惯性进气阶段.换气损失：膨胀损失W、推出损失X、进气损失Y.随着排气提前角的增大,膨胀损失增加，推出损失减小。适当的排气提前角应使两者之和最小，即W+X最小。.减少排气损失的方法：合理确定排气提前角、增加气门数、增加流通截面积。.减少进气损失的方法：加

5、大进气门流通截面积、正确设计进气管及进气流动路径、降低活塞平均速度。.影响充气量的因素：转速（转速升高进气流速大，流动阻力大，进气终了压力Pa小，充量下降；转速过低惯性进气降低，充量下降）、负荷（负荷上升，节气门开度大，进气阻力小，Pa大，充量大）、大气状态.提高充量系数的措施：降低进气系统的阻力损失，提高缸内进气终了时的压力pa；降低排气系统的阻力损失，减小缸内残余废气系数r；减少高温零件在进气过程中的新鲜充量的加热，降低充量温度Ta；合理的配气正时和气门升程规律。.增大进气终了的压力比降低残余废气系数对充量系数的影响大，所以设计成进气门直径大于排气门直径，气门顶部的形状呈流线型.采用4气门

6、或5气门方案的优点不只是增加了进排气的流通面积，减小流动损失。对于汽油机还可以使火花塞中央布置，以缩短火焰传播距离，提高抗爆性，因此可以采用更高的压缩比，提高汽油机的燃油经济性。.可变配气系统：低速时采用小气门叠角和升程；高速时最大气门升程和进气门迟闭角；进气持续角也要相应变化。内燃机的增压增压方式：机械增压、排气涡轮增压、气波增压、负荷增压。优势：1使发动机在总质量和体积基本不变的条件下，输出功率得到大幅度的提高。可以降低单位功率的造价，提高材料利用率。2排气可以在涡轮中进一步膨胀，排气噪声降低。3有利于高原功率恢复。4增压后，缸温和压力提高，可使滞燃期短，有利于降低压力升高率和燃烧噪声。5

7、一般采用较大的过量空气系数，HC、CO和PM降低。6技术适用性广，高低速的二、四冲程各缸径均可增压强化。代价：1机械负荷及热负荷大，影响可靠性和耐久性。2低速排气能量不足，可能会使发动机低速转矩受影响。3加速响应性差。4进一步强化受中冷器影响。涡轮增压的优点发动机重量和体积增加很少情况下，发动机不需作重大改变很容易提高功率20%50%。由于不象机械增压时压比受到限制，故近来高增压的趋势越来越明显。高增压时功率提高甚至可大于100%。由于废气能量的收回发动机经济性会明显的提高一般由于废气能量的回收能提高经济性3%一4%，再加上相对地减少了机械损失及散热损失，提高了发动机机械效率和热效率，使发动机

8、涡轮增压后油耗率降低5%一10%。涡轮增压发动机对海拔高度的变化有较高的适应力，在高原地区工作时比不增压发动机功率下降要少的多，故涡轮增压除了用来提高发动机功率，外还可用作高原发动机恢复功率。涡轮增压后排气噪声相对减少，排气烟度及排气中有害成分也减少，故对减少污染是有利的。排气涡轮增压有定压和脉冲涡轮增压两种基本形式。定压和脉冲涡轮增压的比较排气能量，脉冲增压对排气能量的利用比定压好。两种系统对能量的利用效果将随增压比的提高而逐渐接近。扫气作用，定压系统由于排气管压力波动小，不容易保证气缸的扫气质量；加速性能，脉冲增压系统的内燃机加速性能好；增压器的效率，脉冲系统的热效率低，定压的涡轮效率高增

9、压系统的结构，脉冲系统尺寸较大，排气管结构也比较复杂。综上所是，车用发动机大部分时间是在部分负荷下工作，对加速性能和转矩特性要求较高，故多采用脉冲增压系统。7.内燃机与涡轮增压器的匹配计算7.口）痈定增压后的汽油机所需的空气流量G（即压气机流量）e_占士:二；;J600000e_占士:二；;J600000&1ie/sCO其中此是汽油机功率的是燃油清耗葩值是过贵空气系崛也是扫气系薮上是空域比（2）确定压与初出口空气密度总其中心为充气系数,乩是扫气冢班：乩是总排量;，是冲程髡舫四冲程时为工力是标定转速（3）珊定压气机进口密度生Po=2STdT：1和R分别为进气状态下的数值.（4）计算出压气机的增压

10、比区1sD2S6必K况二J沁其中内巨压气机的多变效率内燃机的增压改造压缩比与过量空气系数：降低压缩比；加大过量空气系数。供油系统：增加供油量；减小喷油提前角（T增）。配气相位：加大气门重叠角。进排气系统：增大进气管容积，减少进气压力波动。增压空气的冷却：提高密度。限制汽油机增压技术的主要技术障碍是爆燃、热负荷和对增压器的特殊要求。机械增压得到重新重视和发展因为：制造工艺水平和材料科学进步、小排量采用涡轮增压难度大、对后处理系统无影响。二冲程内燃机的换气过程：自由排气阶段、扫气阶段、过后排气或过后充气阶段。二冲程内燃机换气过程的特点：换气时间短、扫排气同时进行，缸内参与废气系数高、扫气消耗功大，

11、指示效率低，油耗高、HC排放高。扫气方案：横流扫气（扫气效果差，易短路，受热不均匀）、回流扫气（可以克服扫气是新鲜充量短路、结构简单、制作方便）、直流扫气（扫气品质好）。汽油机混合气形成与燃烧缸内气体流动：涡流、挤流、滚流、湍流。点火过程：击穿阶段、电弧阶段、辉光放电阶段。为在各种工况下都可靠点火常规点火系统供给的能量一般为30-50mJ。燃烧过程：滞燃期（着火阶段）：火花塞跳火形成火焰中心。通过控制点火提前角调整着火时刻，所以滞燃期对汽油机工作影响不大。急燃期：火焰中心烧遍整个燃烧室。压力升高很快，压升率代表发动机工作粗暴程度、振动和噪声水平。与火焰传播速率、火花塞位置、燃烧室形状相关。后燃

12、期：最高压力点燃料基本完全燃烧燃烧速率降低、活塞下移，缸内压力下降。最佳点火提前角时最高燃烧压力在上止点后12-15（CA）时达到。燃烧循环变动的原因：缸内气体运动状况的循环变动、缸内混合气成分的循环变动。降低燃烧循环变动的措施：多点点火、组织进气涡流、提高转速、加浓混合气、电控燃油喷射、加大点火能量。爆燃原因：终燃混合气的快速自然。不利影响：输出功率、热效率降低；发动机过热；零件的应力增加。爆燃是限制火花点火发动机功率提高和经济性改善的一个重要因素，他限制了压缩比、增压度。提高燃料抗爆性，改进燃烧系统和进气系统。燃料抗爆性能的评定：辛烷值有马达法（MON）、研究法辛烷值（RON）、道路法辛烷

13、值。抗爆指数：国际上广泛采用（MON+RON）/2表示燃料的抗爆性能随着点火提前角的增加，示功图上偏离压缩线到最高燃烧压力出现的时间减小；爆燃倾向增大；转速增加，爆燃倾向减小；负荷减小，爆燃倾向减小过浓或过稀的混合气有助于减小爆燃；沉积物的存在使爆燃倾向增加。气缸直径、火花塞位置、气缸盖与活塞的材料、燃烧室结构的影响。防止爆燃的方法：推迟点火、缩短火焰传播距离、终燃混合气的冷却、增加流动、燃烧室扫气。表面点火现象分为正常表面点火（后火、早火）和激爆。防止表面点火的措施：选用挥发性好的燃油和结焦性小的润滑油、降低压缩比、避免长时间低负荷运行和频繁加减速。燃烧室的要求：燃料经济性高、燃料过程等容度

14、高、生成污染物少、动力性高、不出现爆燃或不正常燃烧、循环变动小、燃烧快、稀燃能力强、起动性好、瞬态特性好、EGR承受能力强。燃烧室设计要点：压缩比、面容比、火花塞位置及其性能、燃烧室气流运动、优化。A/V大，火焰传播距离长，容易爆燃，HC排放高，相对散热面积大、热损失大。柴油机混合气的形成与燃烧柴油机可燃混合气的形成方式：空间雾化混合、油膜蒸发混合燃烧阶段的划分：滞燃期、急燃期、缓燃期、后燃期。十六烷值表示柴油发火性能的指标。柴油牌号表示柴油低温流动性能，以凝点为准。降低燃烧噪音的主要途径：缩短滞燃期、减少滞燃期内的喷油量（二次喷射）。启动条件：压缩温度足够高、形成易于着火的混合气。柴油机燃烧

15、室类型：浅盆型、深坑型、球型、涡流室燃烧室、预燃式燃烧室。柴油机燃料供给与调节柴油机燃料供给与调节应有一下要求：能产生足够高的喷射压力，以保证燃料良好的雾化；对应于柴油机的每一工况能精确、及时的控制每循环喷入气缸的燃料量。各缸喷油量应当均匀；整个工况范围内，尽可能保持最佳喷油时刻；能保证柴油机安全可靠的工作。要求柴油机燃料供给与调节系统能在品质（高压喷雾与喷油规律）、数量（油量的精确控制）、时间（喷油始点与持续期）和可靠性方面均能满足与整机的匹配。燃料供给系的分类：泵-管-嘴系统；泵-喷嘴系统；共轨式系统。异常喷射现象：二次喷射、气穴与穴蚀、不稳定喷射。喷油器的分类：轴针式、空式。不稳定喷射：

16、不齐喷射：针阀开启不足，针阀的跳动无一定的规律，从而造成每循环喷油量不一致；隔次喷射：有的循环针阀不能开启。原因：高速、大负荷时，喷射压力高，为防止二次喷射采用了大的出油阀减压容积；低速、小负荷时，供油量少，柱塞行程短，漏油多，油压低，且减压过度。对喷雾的要求：良好的雾化：通常以雾化细度和雾化均匀度来评价。雾化细度用油滴平均直径表示，均匀度以偏离平均值的偏差来表示。喷雾愈细愈均匀则雾化燃油的“物理准备”阶段进行得愈充分，愈容易使燃油及时完全燃烧。足够的贯穿距离：要求足够远而又尽量不喷到燃烧室壁。要增大贯穿力，油滴直径必须大，与（1）矛盾。均匀分布在燃烧室内：仅靠喷雾无法满足这一要求，必须与燃烧

17、室形状和空气流动结合起来。雾化的评价参数：宏观：喷雾锥角、喷雾贯穿距离、贯穿速度。微观：SMD、均匀度、粒径分布。柴油机电控供给系按控制方式分类：位移控制式、时间控制式。汽油机燃料供给系统电喷系统的优势：准确地执行它应用的功能、足够快的反应、稳定性好、搞干拢能力能；喷至进气门背，吸热蒸发，有利于提高充量系数；多点喷射有利于保证各缸均匀性；调节精确，雾化好，壁面沉积少，对工况变化反应迅速；缸内直喷有利于实现稀燃和分层燃烧；不易产生气阻；发动机电子控制的优点：燃油经济性好；功率输出高；降低排放；节气门反应快捷、及时；改善冷起动和暖机过程；怠速控制好。喷射方式：进气管单点喷射、进气管多点喷射、缸内直

18、接喷射。怠速控制的基本要求：保持发动机转矩与负荷的平衡较低的燃油消耗良好的排放：提高转速可有效改善HC和CO排放迅速平稳的过渡特性确定发动机工况所要测定的参数：发动机转速和曲轴角位置、发动机转矩、进气空气流量、各种压力、各种温度、节气门位置。传感器包括：转速、曲轴位置和气缸识别传感器；负荷传感器；节气门位置传感器；温度传感器；排气氧传感器；爆燃传感器。执行器：燃油与空燃比执行器；点火系与点火执行器；进气系统与谐振控制；怠速执行器；EGR及其执行器；怠速控制在所有可能的工况下提供理想的怠速空气量及时补偿发动机的负荷变化防止发动机失速采用维持最低怠速与减速空气量控制待方式，以取得良好的燃油经济性采

19、用急减速时增加空气量等方式改善排放对于零件老化及各车异性等，能自动地进行补偿，以减少周期性调整的要求改善车辆的可驾驶性内燃机排放排放物的类型：HC,CO,CO2,NOx,碳烟，其他（硫、磷、锰）。汽油机HC的主要来源：燃烧排气：燃烧过程中未来得及燃烧和未完全燃烧的HC燃料。气门叠开期间的扫气；曲轴箱：曲轴箱窜气，含大量HC；蒸发：从燃油箱、燃油管接头、化油器等处蒸发的燃油蒸气。汽油配售、存储和加油系统的燃油蒸发。NOx生成条件：高温条件、富氧条件、滞留时间。PM高温缺氧条件下生成。汽油机微粒来源主要有：硫酸盐、碳烟。柴油机微粒排放比汽油机大几十倍。柴油机PM的组成主要取决于排气温度。HC的危害

20、成分极其复杂，估计有100100200200种，包括未燃和未完全燃烧的燃油、润滑油及其裂解和部分氧化产物，如烷烃、烯烃、芳香烃、酮、酸和醛类等。较高浓度的苯可能引起白血病，有损肝脏和中枢神经系统。多环芳烃及其衍生物有致癌作用。甲醛、乙醛和丙烯醛。刺激眼粘膜、喉和支气管，对血液有毒害，可能还有遗传毒性和致癌活性。NOx的危害绝大部分是NO,极少部分是，NO2；NO无色，高浓度的NO引起中枢神经障碍，影响肺的功能；在紫外线作用下空气中的NO迅速氧化成NO2；NO2褐色，强烈的刺激味，吸入人体后，和血液中的血红素蛋白（Hb）结合，使血液输氧能力下降,对心、肝、肾都会有影响,还会使植物枯黄；NO2是地面附近形成“光化学烟雾”的主要因素之一。PM的危害主要是碳，吸附硫酸盐及多种有机物（SOF）,粒径一般小于0.3um；悬浮于离地面12m高的空气中，可深入人体肺的深部造成机械性超负荷，损伤肺内各种通道的自净机制,从而使其他化合物容易发生致癌作用；多种有机物质