內燃機學1——學習要點與問題

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上學習要點與問題第二章 內燃機的工作指標概述與示功圖第一節(jié) 內燃機指標體系一、 動力性指標轉矩Ttq（標定工況Ttqn）轉矩適應性系數(shù)KT=Ttqmax/Ttqn標定功率Peu 十五分鐘功率u 一小時功率u 十二小時功率u 持續(xù)功率標定轉速n二、 經(jīng)濟性指標u 燃油消耗率 beg/kW.hu 機油消耗率 bog/kW.h第二節(jié) 指示性能指標 ()l 內燃機的指示指標是指工質對活塞做功為基礎的指標；l 其中，只考慮了因燃燒不完全和傳熱方面引起的熱量損失，沒有考慮各運動摩擦副之間所存在的摩擦損失；l 指示指標主要有：Wi、pmi、Pi、bi、it第三節(jié) 機械損失一、兩個概念

2、：機械損失功率、平均機械損失壓力；二、機械損失的組成三、影響因素分析：(1) 增壓、壓縮比(2) 轉速n或活塞平均速度Vm (3)負荷(4) 潤滑油粘度 (5) 氣缸尺寸和數(shù)目 (6) 工藝水平四、測試方法及特點第四節(jié) 有效性能指標 ()l 是指曲軸輸出的相關指標；l pme (公式推導)、Pe、 het 、be ；l 兩個重要的概念：u 充量系數(shù)：fcu 過量空氣系數(shù)： fa第五節(jié) 提高內燃機動力性能與經(jīng)濟性能的途徑 ()（1）轉速n ； （2）沖程數(shù)t ； （3）進氣密度rs 與增壓中冷；（4）充量系數(shù)fc； （5）過量空氣系數(shù)fa ； （6）循環(huán)指示效率hit （7）機械效率hm 第三章

3、 燃料與熱化學引言柴油與汽油性質的不同是造成柴油機與汽油機各種特征不同的根本原因之一。第一節(jié) 內燃機燃料的分類從形態(tài)上分成三類：液體、氣體、固體燃料石油產(chǎn)品的優(yōu)點：石油產(chǎn)品成分：烷烴、烯烴、芳香烴、含氧有機物、硫、其它沸點與蒸餾曲線：u 汽油蒸餾曲線上有3個特征點：10%、50%和90%餾出溫度：Ø 如果10%點太高，會造成汽油機冷起動的困難；太低則容易造成蒸發(fā)損失和在燃油系統(tǒng)中產(chǎn)生氣泡。影響10%點的主要因素是丁烷和異戊烷等在汽油中的含量；Ø 如果50%點太高，會影響汽油機冷態(tài)運轉的性能；Ø 如果90%點太高，燃油燃燒不完全而造成潤滑油稀釋和燃燒室結炭；u 由于

4、柴油是噴在高度壓縮的熱空氣中，柴油的蒸餾曲線并不重要。重要的是蒸餾曲線終點即終餾點的溫度。柴油終餾點的溫度太高、會由于燃油燃燒不完全而造成潤滑油稀釋和碳煙的形成。1kg燃油完全燃燒所放出的熱量叫做燃料的發(fā)熱量或熱值，其單位為kJ/kg第二節(jié) 柴油的性質（重點內容）我國的柴油是以凝點來標號的。柴油在無外源點火的情況下能夠自行著火的性質稱之為自燃性。能夠使柴油自行著火的最低溫度稱為自燃溫度。柴油的自燃性用十六烷值衡量。用兩種自燃性能截然不同的標準燃料作比較：Ø 一種是正十六烷C16H34，自燃性很好，其十六烷值定義為100；Ø 一種是-甲基萘，自燃性很差，其十六烷值定義為0。十

5、六烷值高的柴油，其自燃溫度低，滯燃期短，有利于發(fā)動機的冷起動，適合于高速柴油機使用。過高十六烷值的柴油在燃燒過程中容易裂解，造成排氣過程中的碳煙。第三節(jié) 汽油的性質（重點內容）燃料對于發(fā)動機發(fā)生爆燃的抵抗能力稱為燃料的抗爆性。汽油的抗爆性是以辛烷值來表示的。我國生產(chǎn)的汽油是按研究法辛烷值RON分級的。一般有90#、93#、97#幾種規(guī)格。兩種標準燃料：異辛烷、正庚烷第四節(jié) 燃料的燃燒（熱化學）燃燒所需空氣量的一般計算方法。柴油、汽油：0 =1/0.23*(8/3gc+8gH - gO) kg/(1kg燃料)柴油14.3；汽油14.8第五節(jié) 內燃機的代用燃料種類，各種代用燃料的特性第四章 內燃機

6、工作循環(huán)理論循環(huán)的假設1) 工質為理想氣體，成分不變； 2) 無換氣； 3) 無燃燒，（用加熱過程代替）；4) 等熵壓縮、膨脹； 5) 無泄漏； 6) 無傳熱、散熱問題；7) 無流動損失問題等。第一節(jié) 內燃機理論循環(huán)1) 提高壓縮比，可以提高工質的最高溫度，從而提高了,但提高率逐漸降低。 增大壓力升高比可以增加混合加熱循環(huán)中等容部分的加熱量，提高了熱量利用率，從而提高了循環(huán)熱效率。 壓縮比以及壓力升高比的增加，將導致最高循環(huán)壓力pz的急劇上升。 初始膨脹比可以提高循環(huán)平均壓力，但等壓部分加熱量增加，導致循環(huán)熱效率下降。 絕熱指數(shù)k增大，循環(huán)熱效率上升。2) 內燃機實際工作條件的約束和限制：結構

7、條件的限制、機械效率的限制、燃燒方面的限制。第二節(jié) 內燃機實際循環(huán)實際循環(huán)與理論循環(huán)的區(qū)別1）工質 ：（1）工質成分（2）工質比熱容（3）高溫分解（4）燃燒前后分子數(shù)發(fā)生變化2）傳熱損失、3）渦流和節(jié)流損失、4）換氣損失、5）燃燒時間損失（燃燒、噴油速度）6）燃燒損失（后燃、不完全燃燒）、7）泄漏損失第三節(jié) 壓縮、膨脹多變指數(shù)分析1) 壓縮平均多變指數(shù)分析 2) 膨脹平均多變指數(shù)分析 分析的原則和方法要掌握。第四節(jié) 傳熱與熱平衡1) 影響傳熱損失的因素氣缸幾何尺寸的影響、燃燒室型式、冷卻介質溫度、增壓、工況2) 熱平衡QT=Qe+Qw+Qr+Qb+Qs第五章 內燃機的換氣過程第一節(jié) 概述燃燒過

8、程對換氣過程的要求： 排氣充分、干凈； 吸氣充足； 泵氣損失小。第二節(jié)四沖程內燃機的換氣過程一、排氣階段 1、排氣提前角：一般范圍：（30-80度曲軸轉角）原因：排氣門開啟需要時間、利用缸內壓力排氣、減小活塞上行時的排氣阻力 2、自由排氣由于氣缸內外的壓力差的作用而導致的排氣階段，稱為自由排氣。 3強制排氣階段缸內的氣體被活塞強制推出的過程是強制排氣階段排氣過程缸內壓力高于排氣管內壓力，排氣系統(tǒng)有阻力：氣門、氣道、消聲器、凈化器等，排氣遲閉及排氣遲閉角： 利用排氣的流動慣性實現(xiàn)過后排氣、避免在上止點附近增加排氣阻力、遲閉角過大會導致排氣倒流二、進氣過程 從進氣門開啟到關閉的全過程都是進氣過程1

9、、進氣提前 進氣門在上止點前開啟，稱進氣提前，提前的角度稱進氣提前角。（10-40度曲軸轉角） 為活塞下行吸氣作好流通面積的準備 減少活塞負功2、進氣過程的氣體狀態(tài)變化活塞下行，首先殘余廢氣膨脹，直至缸內壓力低于進氣管壓力，才開始進氣。三、氣門疊開和燃燒室掃氣過程1、氣門疊開現(xiàn)象進氣門提前開和排氣門延遲關閉造成進排氣門同時開啟的狀態(tài)，稱為氣門疊開。疊開狀態(tài)持續(xù)的角度是氣門疊開角。2、氣門疊開的作用掃氣：利用新鮮充量掃除廢氣，代價是有部分新鮮充量直接排出，降低排氣溫度(渦輪)。冷卻：冷卻活塞、缸蓋、氣門缸套。3、氣門疊開角的大小 汽油機：新鮮充量是油氣混合氣，疊開角過大會排出混合氣，廢氣倒流造成

10、回火。 柴油機：疊開角可較大，增強掃氣和冷卻效果 四、換氣損失 定義：理論循環(huán)換氣功和實際循環(huán)換氣功之差。1 、非增壓內燃機的換氣損失 2 、增壓內燃機的換氣損失 3 、排氣損失 4 、進氣損失 5 、泵氣損失與泵氣功 非增壓發(fā)動機換氣示功圖五、配氣相位六、充量系數(shù) 內燃機每循環(huán)實際進入氣缸的新鮮充量m1與以進氣管狀態(tài)（溫度、壓力等）充滿氣缸的工作容積的理論充量之比；七、提高充量系數(shù)的措施1、降低進氣阻力，提高Pa1) 降低進氣門處的流動損失 加大進氣門直徑，受到缸徑限制，進氣門直徑大于排氣門直徑 增加進氣門數(shù)目2)采用可變進氣技術理想的配氣系統(tǒng)：氣門升程和進氣門遲閉角可隨工況調整高速時：增加

11、升程和遲閉角，利用慣性過后充氣低速時：減小升程和遲閉角，以免倒流3) 減少進氣管和濾清器的阻力2、降低排氣阻力，減小 r3、減少對充量的加熱，降低Ta第三節(jié) 二沖程內燃機的換氣過程三個階段自由排氣階段掃氣與強制排氣階段過后排氣與過后充氣階段與四沖程的比較換氣質量評價參數(shù)：掃氣系數(shù)：留在氣缸內的新鮮充量與缸內氣體總量的比值掃氣系數(shù)越大說明殘余廢氣越少過量掃氣系數(shù)：每循環(huán)實際流過掃氣口的氣體質量于掃氣狀態(tài)下氣缸工作容積的充量質量之比過量掃氣系數(shù)小，說明浪費的新鮮充量少，所作無用功也少對于理想換氣系統(tǒng)的要求，應當是在盡可能小的過量掃氣系數(shù)的前提下，獲得盡可能高的掃氣系數(shù)，降低殘余廢氣系數(shù)。第六章 內

12、燃機增壓一、增壓技術概述 增壓對發(fā)動機性能的影響：動力性、經(jīng)濟性、排放性能發(fā)動機增壓的優(yōu)缺點優(yōu)點：升功率高，提高了動力性；降低單位功率的造價；排氣噪聲降低；具有高原恢復功率的能力；壓力升高比降低，降低燃燒噪聲；技術適應性廣缺點：機械負荷和熱負荷增加，可靠性受到挑戰(zhàn)；低速扭矩特性不好；加速性不好增壓方式：機械增壓、廢氣渦輪增壓、氣波增壓、復合增壓兩個概念：增壓度、增壓壓比二、廢氣渦輪增壓器 1 渦輪增壓器的組成與結構渦輪：由葉輪及渦輪殼體組成，其作用是利用廢氣能量做功，帶動壓氣機工作；壓氣機：由葉輪及其殼體組成，與渦輪葉輪同軸，作用是對空氣做功，增加其壓力，提高其密度；中間體(軸承體)：由徑向軸

13、承和止推軸承及潤滑和密封等部分組成，其作用是支撐葉輪轉子，并對輪軸進行潤滑、冷卻和密封。2 離心式壓氣機的工作原理：把氣流路徑分為4段： 進氣道：速度、溫度、壓力； 工作輪：速度、溫度、壓力； 擴壓器：速度、溫度、壓力； 渦殼： 速度、溫度、壓力；絕熱效率壓氣機的工作參數(shù)流量：通過壓氣機的氣體質量流量，kg/s,壓比c：壓氣機出口壓力與進口壓力之比（絕對壓力）轉速：壓氣機葉輪的轉速，與渦輪同速，r/min,絕熱效率：等熵壓縮功與實際壓縮功之比，表征實際過程進行的完善程度。 kad = Wkad/Wk壓氣機的流量特性：畫圖說明兩種損失：摩擦損失，隨流量增加而增加，使高速度情況下曲線變得更陡；撞擊

14、損失，偏離設計點，不沿工作輪、擴壓器的入口角進入，有夾角，發(fā)生撞擊，是形成拋物線的主要原因喘振：壓氣機轉速一定時，流量減小到一定程度發(fā)生的一種不正常流動現(xiàn)象，對柴油機和增壓器都是有害的。葉輪由于振動損壞，發(fā)動機會熄火。3 徑流式渦輪的工作原理渦輪的功用是將排氣所擁有的能量盡可能多地轉化為渦輪旋轉的機械功；余速損失：從渦輪排出的氣體仍然具有一定的速度，且該部分動能不能在渦輪中得到利用而直接進入排氣管，故通常將該部分動能稱為余速損失，也稱余項損失；熱力過程及絕熱效率 排氣能量轉換為機械功的有效程度，即效率。渦輪的特性參數(shù)膨脹比：渦輪進口壓力與出口壓力之比。渦輪轉速：與壓氣機同軸，轉速相等相似流量：

15、是馬赫數(shù)的函數(shù)，相似轉速：是馬赫數(shù)的函數(shù)，三、渦輪增壓系統(tǒng)渦輪增壓系統(tǒng)一般是指渦輪增壓器與進排氣管的組合，決定了廢氣能量的利用方式和渦輪的工作方式。一般有兩種：等壓增壓與脈沖增壓組成：渦輪、壓氣機、軸；平衡運轉： 功率平衡； 轉速平衡； 流量平衡。壓氣機的調整修正方法 流量范圍的選擇； 喘振線位置的移動 壓氣機堵塞的控制 增壓改造 壓縮比：適當降低，受爆壓與爆燃的限制； 適當加大過量空氣系數(shù)，降低熱負荷； 供油系統(tǒng)：循環(huán)供油量需增加； 配氣系統(tǒng)：配氣相位； 進排氣系統(tǒng)：進排氣管； 增壓中冷四、汽油機增壓的特殊問題 爆燃增壓后進氣溫度壓力的提高使爆燃傾向增加，因此要采取措施，降低進氣溫度。具體有

16、：增壓中冷、降低壓縮比、降低增壓比等。 熱負荷汽油機過量空氣系數(shù)小，燃氣溫度高，排溫可達800-900度。 高轉速現(xiàn)代汽油機轉速可達50006000r/min，甚至更高，要求壓氣機流量范圍寬。 第七章 汽油機燃燒第一節(jié) 汽油機的燃燒過程與特點一點火過程二燃燒過程三燃燒過程按燃燒質量劃分 四火焰?zhèn)鞑ニ俣任逯鸾缦藁蚩扇挤秶煌r下的燃燒過程的特點第二節(jié) 燃燒穩(wěn)定性1現(xiàn)象2危害3表征參數(shù)4主要原因5降低措施汽油機燃燒的特點第三節(jié) 非正常燃燒一爆燃1現(xiàn)象2外部特征3原因4強烈爆燃對發(fā)動機工作的影響5燃料抗爆性能的評定（辛烷值）6影響爆燃的主要結構和運轉因素7防止爆燃的方法（實際發(fā)動機常采用的措施

17、）二表面點火第四節(jié) 汽油機燃燒室一一般設計要求二設計要點1壓縮比2燃燒室面容比F/V3火花塞位置及其性能4燃燒室內的適當強度的氣流運動5燃燒室的優(yōu)化途徑三典型燃燒室比較第五節(jié) 稀薄燃燒與分層燃燒一均質燃燒的缺點二稀燃、分層、缸內直噴的優(yōu)點 三典型的缸內直噴燃燒系統(tǒng)簡介第八章 柴油機燃燒柴油機燃燒過程學習要點1. 柴油機的燃燒過程。2. 熟悉各階段的特征及主要影響和決定因素。3. 明確柴油機著火延遲期的重要性及因素影響的分析方法。4. 柴油機燃燒過程與汽油機的差別。5. 擴散燃燒與預混合燃燒（各自燃燒組織的關鍵點）。6. 能根據(jù)燃料等的差別分析燃燒及燃燒組織的差別。7. 放熱規(guī)律三要素。8. 能

18、通過放熱規(guī)律的差別，分析燃燒的變化。9. 如何通過合理組織燃燒組織，提高經(jīng)濟性？10. 明確任何結論都是有條件的。目的不同（如：經(jīng)濟性、排放），結論也不同（最佳著火提前角）。柴油機燃燒組織與燃燒室學習要點1. 組織柴油機燃燒的核心問題（加快油氣混合速度）2. 燃油噴射、缸內氣流、燃燒室形狀匹配的原則（保證快速混合要求）。3. 燃油噴霧的特征。4. 缸內氣流的成分以及加強缸內流動的主要目的（油氣混合）。5. 缸內渦流的作用（熱分層、促進混合）。6. 促進混合的各種作用能量7. 油氣主要混合方式。8. 各類燃燒室柴油機的結構特點。9. 各類燃燒室柴油機的燃燒匹配、混合氣形成的特點。10. 各類燃燒

19、室柴油機的性能特點。11. 改善燃燒性能的途徑。問題1. 柴油機的著火延遲期與汽油機的滯燃期有何不同？2. 為什么說柴油機的著火延遲期對柴油機的性能影響要大？3. 如果柴油機的過量空氣系數(shù)在柴油的可燃范圍之外，還能正常燃燒嗎？4. 為什么柴油機的循環(huán)變動不很嚴重？5. 為什么一般柴油機的最高燃燒壓力要高于汽油機？6. 柴油機的預混合燃燒階段與汽油機燃燒有何不同，它主要取決于什么因素？7. 柴油機的燃燒粗暴與汽油機的爆燃有何異同點？8. 為什么一般柴油機的最高燃燒溫度要低于汽油機？9. 為什么柴油機等容燃燒放熱的比例小于汽油機？10. 為什么柴油機排放容易有C顆粒？11. C煙是在哪個階段開始出現(xiàn)的？12. 從經(jīng)濟角度講，柴油機燃燒的核心問題是什么？13. 柴油機組織缸內氣流的主要目的是什么？14. 風冷柴油機燃燒柔和還是水冷柴油機燃燒柔和？第九章 柴油機燃油噴射學習要點1泵-管-嘴系統(tǒng)的燃油噴射過程。2理論供油規(guī)律與實際噴油規(guī)律的差別及主要影響因素。3噴油過程階段劃分以及各階段的主要影響因素。4二次噴射的原因、常見工況、后果、判別方法以及若干類解決措施。5空泡與穴蝕的定義，產(chǎn)生的原因、常見工況、后果、判別方法以及若干類解決措施。6不穩(wěn)定噴射的定義，產(chǎn)生的原因、常見工況、后果、判別方法以及若干類解決措施。7最佳噴油時刻與