哈尔滨工程大学内燃机原理知识点

抱负循环种便于作定量分析的假想循环，称为“抱负循环实际循环与抱负循环差异主要有：1、工质不同2、气体流淌阻力3、涡流与节流损失4、5、燃烧不准时，后燃及不完全燃烧损失6、漏气损失；压缩比：压缩比是一个描述工质容积变化和压缩程度的参数，定义为压缩始点容积比上压缩终点容积。按什么原则取定压缩比：、对点燃式内燃机〔如汽油机，煤气机，在缸内被压缩的是空气与燃料的热条件及燃烧室构造等因素。b.对压燃式发动机〔如柴油机,上限受到机械负荷Pc、Pz，噪声、排放〔,NOX上升；高温下CO2分解形成CO〕的限制。当压缩比上升到确定程度时，压缩比上升的程度明显削减，太高反而得不偿失。压缩比的下限：a、对点燃式内燃机,在满足上限的限制下,尽量使压缩比高些；b、对压燃式发动机〔如柴油机，应保证压缩终点的温度不低于燃料着火燃烧的自燃温度。多变压缩指数影响因素：1、曲轴转速2、气缸尺寸3、周壁散热强度及充量扰动的速度；多变膨胀指数影响因素：转速、燃烧速度、气缸尺寸、负荷等。1〔p-V图〕或压力与曲轴转角的关系图称为示功图。能的信息和数据，是评价分析内燃机性能的主要手段。内燃机的指示参数是用以表征燃料燃烧释放出来的热能转变为机械能完善程度的一组参数，只考虑了气缸内因燃烧不完全和传热等方面所引起的热量损失在的摩擦损失、泵气损失和关心机械损失等。内燃机的指示参数主要包括内燃机的平均指示压力pi、指示功率Ni、指示效率ηi以及指示油耗率gi。指示压力的影响因素：增压度、过量空气系数、换气质量、油气混合完善程度、燃烧完善程度机械损失功率：摩擦、泵气、压气机或扫气泵、关心机械损失功率指示效率及指示油耗率影响因素：燃料热能释放好坏、热量损失大小、热能转换有效程度内燃机的有效参数包括平均有效压力pe、有效功率Ne、有效效率ηe及有效油耗率ge。它们与指示参数的不同之处就是除指示参数考虑的热力损失外，还考虑了机械损失。内燃机性能：动力性、经济性、排放性、牢靠性、运转性。提高内燃机性能的措施：1、承受增压技术2、合理组织燃烧过程，提高循环指示效率3、改善换气过程，提高气缸的充气系数4、提高发动机的转速5、提高内燃机的机械效率6、承受二冲程提高升功率。机械效率：在内燃机工作过程中，经曲轴输出的有效功率Ne总小于活塞所获得的指示功率Ni，其差值为机械损失功率Nm，而有效功率比上指示功率即定义为机械效率。提高机械效率的措施：12、转速n34、润滑油温度与冷却水56、工艺水平。基准。正如经济参数和动力参数一样，强化指标也是评价发动机性能的根本特性参数。(1L)发动机所具有的标定功率就称为发动机的升功率；单位活塞总面积上发动机所具有的标定功率就称为活塞功率。分析内燃机强化的可行性与措施按升功率强化内燃机:减轻发动机的质量、减小外形尺寸。为了提高升功率可以用以下根本方法:(1)承受二冲程循环；(2)增大压缩比，以提高指示效率(3)减小过量空气系数(4)提高发动机的转速n；(5)在化油器式发动机中改用燃油直接喷射；(6)利用进排气系统中的气动效应提高；(7)承受强制进气的增压措施增大充气效率与进气密度乘积值按增压强化发动机来分析:增压是最有效的提高NeL的措施，但增压后需考虑以下儿个因素:增压压力与机械负荷：降低压缩比、减小喷油提前角、选用适当的喷油特性及混合气形成方式等热负荷与降低热负荷的措施：限制气缸中最高气体压力及其增长速度、最高温度及零件间壁中的温度梯度〔通过完善构造工艺、合理组织增压内燃机工作过程实现〕供油与燃烧过程的组织：降低最高压力〔减小压缩比、减小喷油提前角〕增压压力的最正确化增压、提高转速和压缩比是强化内燃机的根本措施，试分析其中的限制因素有哪些?压缩比增大，指示效率提高。但是，随着压缩比提高，机械损失增大，起动变得困难，并且必需提高燃料的辛烷值，全部这些部打算了把强制点火式发动机的压缩比提高到12以使升功率增大，而且甚至由于机械效率降低反而会使它减小。提高发动机的转速n有利也有弊。随着转速提高，充气系数减小.因此，随着发动机高速性的提高，必需相应地选定配气相位，增大进排气系统的流通截面，并改善压气机和燃果使摩擦损失、运动件的磨损、曲轴、连杆螺钉及发动机其他零件的应力都增大。进气涡流、滚流、挤流和湍流在内燃机混合气形成与燃烧中的作用是什么?其在缸内是如何形成的?答:进气涡流、滚流、挤流和湍流，可以提高混合气形成速度，极大地提高燃烧速度。涡流：的进气涡流。在四冲程内燃机中，进气涡流的形成主要有三种:导气屏、切向进气道、螺旋利用扫气流本身的运动形成涡流。滚流:内燃机进气过程中形成的一种宏观大尺度涡旋，利用流过进气门上、下缘间隙处的气体速度的不均匀产生的旋转气流运动。环形空气被挤入燃烧室凹坑内而产生空气流淌。这种流淌称为挤流。湍流：湍流只有在高速流淌(即大雷诺数)的状况下才能产生。湍流的根本特征是具有随机性质的涡流(又称微涡流)构造，以及这些微涡旋在流体内部的随机运动，因此，湍流能引起相邻流体层间的动量、温度、浓度等的交换和脉动，这有利于加速燃烧过程的进程。影响点火提前角的因素有哪些?说明汽油机点火的特点以及对汽油机点火的一般要求。答:最正确点火提前角与汽油机的转速、负荷、燃烧室构造、燃料品质、点火能量、空燃比混速、负荷是两个主要的影响因素。汽油机点火的特点:承受强制点燃方式，即靠外部能源在可燃混合气的局部区域首先形合气点燃。汽油机点火的一般要求:不管是化油器式汽油机还是电控喷射汽油机，都期望能提高点火能量，延长点火时间，且最好火源离散，以期能快速形成势头强劲的火焰核心。汽油机产生爆燃的主要缘由有哪些?发生爆然后，汽油时机消灭什么现象?答:火花塞点火后，离火花塞较远的末端混合气，在正常火焰锋面到达前，其锋前反响己完成而发生自燃，引起爆炸性燃烧，产生金属敲击声则称之为爆燃。汽油机产生爆燃的主要缘由有:燃料的辛烷值较低、点火提前角不适宜、转速太低或负荷太大。压缩比太大等。布不平衡，从而形成压力脉冲(暴燃波)，在燃烧室内波动，每循环燃烧过程中爆燃波要在燃10~20的自燃混合气量少，缺乏以产生零件的金属敲击声。柴油机工作粗暴与汽油机的爆燃有何区分?可承受哪些措施予以抑制?答:柴油机的工作粗暴同汽油机的爆燃现象在燃烧本质上是全都的，均为可燃混合气自燃的但缸内压力分布仍是均匀的;有压力波冲击现象。抑制柴油机工作粗暴的措施:缩短滞燃期，降低喷油提前角，削减滞燃期内的喷油量和形成的可燃混合气数量。抑制汽油机爆燃的主要措施:缩短火焰传播距离、提高火焰传播速度降低末端混合气温度、增加末端混合气中剩余废气的含量，使末端混合气过浓或过稀当压缩比确定时，选用适宜牌号的汽油。缓慢的氧化，经受冷焰、蓝焰、热焰而着火的过程。并进一步氧化成CO。经过较短的着火延迟期后，生产CO2，并放出大量热，产生热焰。滞燃期对柴油机燃烧过程、运转性能和污染物排放有何影响?影响滞燃期的因素有哪些?答:滞燃期愈长，其间喷入气缸的燃料愈多，形成可燃混合气也愈多，则下一阶段的燃烧愈大，且缸内温度高，易产生NOX，但滞燃期太短，不利于混合气的形成，使柴油机性能恶化。下成了影响滞燃期的因素。试从混合气形成和燃烧的角度说明，现代高速柴油机的燃烧室一般应满足哪些要求?柴油机直接喷射式燃烧室与分开式燃烧室各有何有缺点?答:现代高速柴油机的燃烧室要求:能产生确定强度涡流，利于混合气形成，同时防止燃烧剧烈导致压力上升比太大而产生柴油机工作粗暴热负荷过高，既要提高其经济性，又要降低排放的要求。直喷式燃烧室优点:构造简洁，有效燃油消耗率低，启动简洁。其缺点:最大爆发压力较冲突。分开式燃烧室优点::油耗高，启动困难，构造简洁。说明提高内燃机压缩比的利弊;为什么直喷式、涡流式柴油机和汽油机的压缩比取值不同?答:在点燃式内燃机中，提高的压缩比，可以提高内燃机性能。但是，压缩比太大会引起可使柴油机机械负荷上升，机械效率下降。也会使一氧化碳，一氧化氮的排放量加剧。柴油机要保证压缩终了时的空气压力不低于燃料着火燃烧的自燃温度大。直喷式柴油机的一般比涡流式柴油机的压缩比高。柴油机与汽油机的燃烧过程有何区分?汽油机为什么在燃油经济性上不如柴油机?为了提高汽油机的热效率，可实行哪些措施?答:柴油机与汽油机的燃烧过程的区分:柴油机为压缩自燃式内燃机，其燃烧过程包括预混合燃烧和集中燃烧两局部。主要是集中燃烧。柴油机着火方式为中温多阶段着火，分为:滞燃期、急燃期、缓燃期和后燃期。汽油机为点燃式内燃机，其燃烧过程为预混合燃烧，是高温单阶段着火，分为滞燃期、急燃期、和后燃期三阶段。汽油机经济性不如柴油机的缘由:压缩比比柴油机低，节气门存在使泵气损失较大。提高热效率的措施:承受分层充气燃烧系统，组织淡薄混合快速燃烧，以及提高压缩比，削减散热量等。柴油机对喷油系统的根本要求：为了使柴油机获得好的性能指标，对现代柴油机燃油系统的要求是:(l)定量供油气缸工作的均衡性和整机运行的稳定性定时供油喷油开头时刻应与柴油机的转速和负荷相适应，燃烧过程缸内最高压力应消灭在上止点后12°CA前后，以便得到柴油机经济性、振动特性、排放的最正确折中。具有适中的喷油持续期，一般柴油机的喷油持续期不应超过28°CA。喷油嘴针阀落座干脆，无特别喷射现象(3)定质供油机各工况的需要这些要求与柴油机的动力性、经济性、排放性有关。等容卸载出油阀和等压载出油阀的工作原理如何?分析各自的特点和应用场合。等容卸载出油阀工作原理:压油管空间被隔开，出油阀再下降一段距离hk才落座，hk出油阀密封带中线到卸载凸缘下棱边的高度，称为卸载行程。出油阀的导向孔直径dk，称之为等容卸载出油阀。等压卸载出油阀工作原理:它由两个阀组成，一个出油阀，一个回油阀。泵油时，柱塞腔压力上升，出油阀开启，燃油流入高压油管，当柱塞的螺旋斜边翻开回油孔泄油后，柱塞腔压力下降，出油阀关闭，余压力大小可通过回油阀弹簧预紧力和刚度进展调整。现代高性能柴油机在高速、全负荷时喷油压力很高，故需较大的减压容积;而在低怠速工况，喷油压力明显减小，减压作用过度将会造成柴油机供油的不稳定。因此，高压喷射用等容式出油阀不能满足柴油机在各种工况下的工作要求。油机燃油喷射系统。特别喷射：二次喷油、断续喷油、间歇喷油、穴蚀喷射过程：喷油滞后、主喷射、自由膨胀喷油规律测量：动量法、压力-升程法、长管法喷油系统与柴油机匹配的原则：①了解柴油机的特征和主要参数，如机型、传动系统布置、燃烧室型式、缸径和行程、运行范围、经济性和排放要求等，它们会影响喷油泵、喷油器的油速率、最大泵端压力、喷油孔的数量和直径、出油阀参数等，为匹配试验做预备。工况的排放、噪声受到用户和社会的关注，匹配时应有适当的对策。能超过喷油泵滚轮和凸轮外表的接触应力许用值。⑥匹配工作的优劣要将喷油系统、柴油机装到试验台架或配套机械上进展试验和使用考核后，才能最终确定。与化油器系统相比，汽油喷射系统有那些优点?答:与化油器式燃油供给系统相比，汽油喷射系统有如下一系列优点，因此，得到快速推广和应用。①取消喉管，减小进气空气流淌阻力，无需进气加热，可提高充气效率，有利于增加汽油机HC排放。⑤空气计量实现全工况优化。⑥多点喷射时，在各工况下各个气缸充量的燃油空气比可得到准确把握。比，提高经济性。⑧有利于汽油机增压。L型电控汽油喷射系统的主要组成局部和电控装置。四冲程和二冲程内燃机换气过程的主要特点及主要差异：四冲程内燃机主要特点有:换气过程分为四个阶段进气阶段、气门重叠和燃烧室扫气阶段;换气过程有泵气损失;其进排气过程在两个不同的活塞行程内进展;其进、排气门和进、排气道均布置在气缸盖上，气门尺寸和气道的流通截面受到确定限制。二冲程内燃机主要特点有:其换气过程只用两个活塞行程完成;其特别装有扫气泵提高扫气压力;其换气时活塞在下止点四周，进排气过程同时进展;其气口开闭由活塞把握，扫气口的高度与活塞行程成比例;0.两者的主要差异有(以二冲程为例，其与四冲程比较):换气角度小，时间短，但气门重叠角大，耗气量大;换气质量较差，剩余燃气系数较大，排气压力波动猛烈;排吸力气强，但变工况适应性差;无泵气损失，但机械效率低，承受纯燃气涡轮增压困难。非增压和增压内燃机的配气定时有哪些差异?配气定时对内燃机动力性、经济性及工作牢靠性的影响如何?环。该过程还可以冷却燃烧室四周气缸盖、排气门，活塞顶，缸套，有助于提高燃烧室零部成燃油损失，影响经济性。泵气功用力与活塞的运动方向全都，气体对活塞做正功。排气行程中活塞由下止点向上止点运动，数和就称为泵气功。为什么泵气功是代数值：如非增压内燃机进气压力小于排气压力，泵气功为负功;增压内燃机进气压力大于排气压力，泵气功为正功。所以泵气功为代数值。系统流淌阻力的大小和气门定时。其损失表现为能量的耗损，必为负值;而泵气损失表现为能量的转移，可正可负。内燃机承受提高转速来提高功率时，从换气过程看，可能会遇到哪些困难？有何措施防止充气系数下降?的限制;排气同样如此，而且排气阻力增加，增加了缸内剩余燃气量，燃气还可能会倒流入汽缸。为了防止充气系数的下降，可以实行增加充量的压力，以降低进气系统的阻力损失;减小剩余燃气系数，即排气门开度加大;降低充量的温度，即削减高温零件在进气过程中对颖充量加热;合理利用换气过程的动态效应，提高补充进气比;亦可承受涡轮增压中冷技术。如何利用可变进排气系统、可变配气定时，其特点如何?如何利用进排气动态效应?答:可变进排气系统:1、转变进气管长度，即转变了进气流速、阻力和管道内平均有效压力使内燃机在各转速范围内都能到达最正确效果;2、转变进气道截面，亦转变了进气流速、阻力和涡流强度;3、转变排气道截面，其利用排气门开度，利用其进、排气压力改善稳定性和扭矩特性。可变配气定时系统:1,VTEC机构，其使用了高速和低速二种凸轮，转变了配气相位和;2、电磁把握可变气门机构，其改二冲程换气过程有哪些形式，各有何优缺点?弯流扫气。即在扫气过程中，局部颖空气与燃气参混，存在扫气死角，换气效果差。1横流扫气:不能实现补充充气，存在而外排气损失，温度不匀，使缸套、活塞变形，易产生23介于横流和回流之间。直流扫气。1扫、排气相互混合少，可进展补充进气，扫气口布置在缸套的全周上，从而可使气口高度减小，减小失效进程，便于增压；缺点:构造简洁，气2扫、排气掺混量少，无燃气死区，换气效果好，适合高速强载，可避开额外排气损失，可实现汽缸额外充气;缺点:构造简洁，本钱高，缸套热负荷严峻。充气系数、扫气系数、扫气过量空气系数和扫气效率的物理意义以及相互间的关系如何?提高充气系数的主要措施有哪些?对于四冲程内燃机:充气系数:进气过程完毕时，实际进入汽缸的颖空气质量与在进气状态下能布满汽缸工作容积的颖空气质量之比。它是衡量进入汽缸充量的多少和换气过程的完善程度。扫气系数:定义为每循环流经汽缸总的空气质量与进气过程完毕时实际进入汽缸的颖空气质量之比，它衡量扫气过程中颖空气的利用程度。二冲程内燃机:扫气效率:它衡量扫气效果的优劣。扫气过量空气系数:气口的空气量的容积与一样状态下布满汽缸工作容积的空气容积量的比值。提高充气系数的主要措施:1、降低进气系统的流淌损失;2、降低排气系统阻力;3、削减对进气充量的加热;4、合理利用换气过程中的动态效应;5、承受涡轮增压中冷技术。何谓内燃机的功率标定?按国家标准的规定，内燃机的标定功率有哪几种?同一型号的内燃机能否有不同的标定功率、其依据是什么?内燃机功率标定，即工况标定。是指制造厂商依据内燃机的性能和用途，规定该产品在标准大气条件下，所输出的有效功率及其对应的转速按国标，内燃机的标定功率依不同用途有四种:15分钟功率，1小时功率，12小时功率，持续功率。同一型号的内燃机可以有不同的标定功率，其依据是具体的用途和工作性质。为什么汽油机不装调速器能在各种工况(包括怠速工况)速器?汽油机因其扭矩特性陡峭，因此工况的自稳定力气强，一般都不配备调速器;而柴油机因其扭矩特性平缓，因此工况的自稳定力气差，必需配备调速器。内燃机速度特性的定义是什么?对装有全程式调速器的柴油机而言，试用特性曲线来解析其全负荷速度特性、局部负荷速度特性和各种工况下的调速特性。内燃机速度特性是指内燃机在循环供油量保持不变的状况下，其主要参数(Me、Ne、ge、Tr以及烟度，噪声级等)随转速n而变化的规律。:在全负荷工况下，调速弹簧预紧力被调定到最大;假设柴油机的转速因负荷减轻而上升，低稳定工作转速时的供油量为止。当油门把握手柄固定在任一个局部负荷工况位置时，调速弹簧的预紧力也就相应地被力，而迫使供油量快速削减，直到供油量快速削减到儿乎为零。线变化。明显，当油泵按其任一调速特性工作时，其供油量均小于等于标定工况时的供油量。当柴油机装有全程式调速器而未装油量限制器时，应如何对其进展速度特性的试验?为什么答:可以先将油门把握手柄固定在标定工况的油量位置。这时，调速弹簧的预紧力被调定为最大张力。然后可以将发动机转速调整到一个适当的值(一般为燃油经济速度，正常的平稳工作状态的转速，此转速适当地略高于标定工况)，使发动机处于某个局部负荷特性速度。(曲线)工作时，其供油量均小于标定工况时的供油量。这样，即使未装油量限制器，也不会影响速度特性的试验。内燃机的根本运行特性是指哪几种特性?内燃机“万有特性”是否为其根本运行特性?为什么?内燃机的基木运行特性是指速度特性，调速特性，负荷特性油耗曲线，等功率