《汽車發(fā)動機原理》全書配套教學(xué)課件

汽車發(fā)動機原理緒論課程性質(zhì)：專業(yè)基礎(chǔ)課適應(yīng)專業(yè)：交通運輸\車輛工程教學(xué)目的和任務(wù)：比較系統(tǒng)地掌握現(xiàn)代車用發(fā)動機的基本工作原理和工作過程，理解發(fā)動機的主要性能指標(biāo)及評價，掌握發(fā)動機工作過程的分析方法及性能指標(biāo)與各工作過程的內(nèi)在聯(lián)系；了解影響整機性能的使用因素及提高性能的基本途徑。緒論學(xué)時：36講課學(xué)時：32實驗學(xué)時：4學(xué)分：2緒論汽油機燃燒過程5.柴油機燃燒過程6.發(fā)動機的特性7.燃燒與燃燒熱化學(xué)4.發(fā)動機的換氣過程3.發(fā)動機的性能指標(biāo)2.汽車發(fā)動機原理廢氣渦輪增壓技術(shù)8.緒論1.排氣污染與控制9.緒論課程教學(xué)基本內(nèi)容及要求本課程主要講述汽車的基礎(chǔ)理論知識，汽車使用性能和實驗方法。了解發(fā)動機的發(fā)展概況；熟練掌握發(fā)動機理論循環(huán)的特點及實際循環(huán)對其的修正、發(fā)動機性能指標(biāo)；掌握四沖程發(fā)動機的換氣過程；熟練掌握發(fā)動機的燃燒過程；熟練掌握發(fā)動機的特性；發(fā)動機增壓及其特殊問題;懂得發(fā)動機所用燃料的基本原理；了解其他動力裝置;緒論主要試驗發(fā)動機負(fù)荷特性試驗發(fā)動機速度特性試驗

前導(dǎo)課

汽車構(gòu)造、工程熱力學(xué)、化學(xué)等緒論教材發(fā)動機原理.閻春利主編.東北林業(yè)大學(xué)出版社.2013主要參考書

董敬、莊志等.汽車拖拉機發(fā)動機.機械工業(yè)出版社.2006

孫鳳英等.汽車性能.東北林業(yè)大學(xué)出版社.2008年馮健璋.汽車發(fā)動機原理與汽車?yán)碚?北京：機械工業(yè)出版社，1999年緒論考核方式緒論工程熱力學(xué)基礎(chǔ)知識（補充）

熱力過程和準(zhǔn)靜態(tài)過程熱力過程—熱力學(xué)狀態(tài)連續(xù)變化的歷程。

非準(zhǔn)靜態(tài)過程—系統(tǒng)經(jīng)歷一系列不平衡狀態(tài)的過程。準(zhǔn)靜態(tài)過程—系統(tǒng)經(jīng)歷一系列無限接近平衡狀態(tài)的過程。準(zhǔn)靜態(tài)過程進(jìn)行的條件：推動過程的作用無限小?？赡孢^程和不可逆過程可逆過程：系統(tǒng)進(jìn)行一個熱力過程后，能夠沿原路徑逆向回復(fù)到初態(tài)，而不引起別的變化的熱力過程。不可逆因素：摩擦、溫差傳熱。不可逆過程：存在自發(fā)的變化，從而產(chǎn)生不可復(fù)逆影響的過程。（如：摩擦、溫差傳熱的影響。）

不可逆過程意味著作功能力的損失。

熵及溫熵圖熵是一個導(dǎo)出的狀態(tài)參數(shù)，熵的增量等于系統(tǒng)在可逆過程中交換的熱量除以傳熱時的絕對溫度T所得的商。同功量的圖示相仿，也可用兩個獨立的狀態(tài)參數(shù)T,s構(gòu)成的狀態(tài)圖來表示熱量。在T-s圖上的一點表示一個平衡狀態(tài)，一條曲線表示一個可逆過程。定義為：對1kg工質(zhì)，則有：和理想氣體的熱力過程

熱力過程分析概述

工程中，完成熱功轉(zhuǎn)換的熱力循環(huán)都可以被抽象為由定容、定壓、定溫、絕熱和多變過程構(gòu)成的。假設(shè)條件:①理想氣體；②準(zhǔn)靜態(tài)過程

討論的內(nèi)容：①狀態(tài)參數(shù)的變化關(guān)系（p、v、T、s）；

②過程曲線在p-v圖及T-

s圖上的表示。一、定容過程比體積保持不變時系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化所經(jīng)歷的過程過程方程：v＝常量過程中狀態(tài)參數(shù)之間的關(guān)系：由：可得：定容過程在狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖上的表示：二、定壓過程壓力保持不變時系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化所經(jīng)歷的過程過程方程：p=常量過程中狀態(tài)參數(shù)之間的關(guān)系：由：可得：定壓過程在狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖上的表示：三、定溫過程溫度保持不變時系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化所經(jīng)歷的過程過程方程及狀態(tài)參數(shù)之間的關(guān)系：定溫過程在狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖上的表示：四、絕熱過程系統(tǒng)與外界不發(fā)生熱量交換時所經(jīng)歷的過程因此有：對于理想氣體：過程方程絕熱過程在狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖上的表示：五、多變過程各種熱力過程，其過程方程式通常都可以表示為下述形式：前述的四種典型過程均為多變過程的一個特例：多變過程在狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖上的表示。①n順時針方向增大。兩圖的過程線和區(qū)間一一對應(yīng)。②dv>0,功量為正。③ds>0,熱量為正。④dT>0→du>0，dh>0。n=0→pv0=p=常量—定壓過程；n=1→pv=常量—定溫過程；n=κ→pvκ=常量—絕熱過程；n=∞→

p1/nv=p0v=v=常量—定容過程.

熱力循環(huán)和熱效率熱力循環(huán)：工質(zhì)從初態(tài)出發(fā)，經(jīng)過一系列變化又回到初態(tài)的封閉過程，稱為熱力循環(huán)。（簡稱循環(huán)）根據(jù)效果不同，將熱力循環(huán)分為正向循環(huán)和逆向循環(huán)。把熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的循環(huán)稱為正向循環(huán)（或熱機循環(huán)）；依靠消耗機械功而將熱量從低溫?zé)嵩磦飨蚋邷責(zé)嵩吹难h(huán)叫逆向循環(huán)（或熱泵循環(huán)），如制冷機?？傆幸徊糠譄崃坎荒苻D(zhuǎn)換為機械能，而以廢熱的形式放給溫度較低的環(huán)境。實踐證明：企圖不向溫度較低的環(huán)境放熱而把高溫物體的熱能連續(xù)地完全轉(zhuǎn)換為機械能是不可能的。熱機吸熱熱機放熱循環(huán)凈功熱機循環(huán)熱效率它說明工質(zhì)從高溫?zé)嵩次盏臒崃坑卸嗌俎D(zhuǎn)換為功。Q2↑但因為Q2≠0，所以總小于1。制冷機吸熱制冷機放熱制冷機耗功制冷機性能系數(shù)熱泵性能系數(shù)第二章發(fā)動機循環(huán)

與性能指標(biāo)第二章發(fā)動機循環(huán)與性能指標(biāo)主要內(nèi)容：發(fā)動機實際循環(huán)的簡化與評價；對理想循環(huán)的修正；發(fā)動機實際循環(huán)影響因素；發(fā)動機熱平衡；發(fā)動機性能指標(biāo)；機械損失機械效率；燃料與燃燒化學(xué)。一、三種基本循環(huán)發(fā)動機的理想循環(huán)簡化條件：1）假設(shè)工質(zhì)為理想氣體，其物理常數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的空氣物理常數(shù)相同2）假設(shè)工質(zhì)在閉口系統(tǒng)中作封閉循環(huán)3）假設(shè)工質(zhì)的壓縮及膨脹是絕熱等熵過程4）假設(shè)工質(zhì)燃燒為定容或定壓加熱，工質(zhì)放熱為定容放熱(熱源加熱)

5）假設(shè)循環(huán)過程為可逆循環(huán)第一節(jié)發(fā)動機的理想循環(huán)1.混合加熱循環(huán)循環(huán)特點：將燃燒過程假想為由定容加熱和定壓加熱過程兩部分組成：a-c絕熱壓縮過程c-z’定容加熱，加熱量為z’-z定壓加熱，加熱量為z-b絕熱膨脹過程b-a定容放熱，放熱量為適用范圍：高速柴油機

2.定容加熱循環(huán)循環(huán)特點：將燃燒過程假想為定容加熱過程a-c絕熱壓縮過程c-z定容加熱，加熱量為z-b絕熱膨脹過程b-a定容放熱，放熱量為適用范圍：汽油機3.定壓加熱循環(huán)循環(huán)特點：將燃燒過程假想為定壓加熱過程a-c絕熱壓縮過程c-z定壓加熱，加熱量為z-b絕熱膨脹過程b-a定容放熱，放熱量為適用范圍：高增壓和低速大型柴油機二、循環(huán)評定指標(biāo)第一節(jié)發(fā)動機的理論循環(huán)由一定量的燃料能夠得到盡可能多的功發(fā)動機的性能由一定的氣缸工作容積能夠得到盡可能多的功定義：工質(zhì)所作循環(huán)功與循環(huán)熱量之比。式中W--作循環(huán)功

Q1--循環(huán)加熱量

Q2--循環(huán)放熱量1、循環(huán)熱效率根據(jù)工程熱力學(xué)公式，混合加熱循環(huán)熱效率為：等熵指數(shù)K發(fā)動機壓縮比預(yù)膨脹比壓力升高比1、循環(huán)熱效率當(dāng)時為定容加熱當(dāng)時為定壓加熱1、循環(huán)熱效率影響循環(huán)熱效率的因素（1）壓縮比

隨著壓縮比的增大，三種循環(huán)的t，但其提高率將隨值的不斷增大而逐漸降低。

在壓縮比很小時，隨著壓縮比的提高，t增長很快；在較大時，再增加效果很小。當(dāng)

=20左右時，

t

不大柴油機

=12～22影響循環(huán)熱效率的因素（2）絕熱指數(shù)K

當(dāng)相同時，K增大，t

影響循環(huán)熱效率的因素（3）壓力升高比在定容/定壓加熱循環(huán)中，由公式可知，t

與無關(guān)。影響循環(huán)熱效率的因素

在混合加熱循環(huán)中，當(dāng)循環(huán)總加熱量和壓縮比不變時，

Q2

t

；（4）預(yù)膨脹比定壓循環(huán)中，Q1

若壓縮比不變

Q2

t

；影響循環(huán)熱效率的因素混合加熱循環(huán)中，Q1和壓縮比不變，等壓加熱

t

2、循環(huán)平均壓力循環(huán)平均壓力是單位工作容積的循環(huán)功，用以評定發(fā)動機的做功能力。根據(jù)工程熱力學(xué)公式，混合加熱循環(huán)平均壓力為式中---壓縮始點的壓力定容定壓三、三種基本循環(huán)的比較選擇依據(jù)循環(huán)方式汽油機壓縮比定容加熱柴油機壓力定壓加熱第一節(jié)發(fā)動機的理論循環(huán)發(fā)動機采用工作循環(huán)的依據(jù)--熱效率最大四沖程發(fā)動機的實際循環(huán)包括進(jìn)氣、壓縮、燃燒、做功和排氣

第二節(jié)四沖程發(fā)動機的實際循環(huán)與熱損失新充量進(jìn)入氣缸的過程由于殘余廢氣pr高于po，隨著活塞下行，殘余廢氣膨脹，壓力由pr

下降到低于大氣壓力的pr’

。在壓力差的作用下，新鮮氣體被吸入氣缸，直到活塞達(dá)下止點后，進(jìn)氣門關(guān)閉為止。一、進(jìn)氣過程（圖a中r-r‘-a線）由于進(jìn)氣系統(tǒng)阻力，進(jìn)氣終了的壓力pca，仍低于大氣壓力po

。進(jìn)氣終了氣體因受到高溫零件和殘余廢氣的加熱，其溫度Tca總是高于大氣溫度To。

壓縮過程中，進(jìn)、排氣門均關(guān)閉，活塞從下止點向上止點移動，缸內(nèi)工質(zhì)受壓后溫度和壓力不斷上升。

目的：提高工作過程的溫度，使工質(zhì)獲得最大限度的膨脹比，提高循環(huán)熱效率，為著火燃燒創(chuàng)造有利條件。

二、壓縮過程（圖a中ac‘c線）壓縮開始：工質(zhì)溫度較低，受缸壁加熱，多變指數(shù)n大于定熵指數(shù)k隨著工質(zhì)溫度升高，到某一瞬時與缸壁溫度相等，多變指數(shù)n等于定熵指數(shù)k(熱交換為零)隨著工質(zhì)溫度升高，向缸壁散熱，多變指數(shù)n小于定熵指數(shù)k二、壓縮過程復(fù)雜的多變過程汽油機

(圖2-2b)，由電火花點燃混合氣，火焰迅速傳遍整個燃燒室，使工質(zhì)的壓力及溫度急劇上升，在極短的時間內(nèi)達(dá)到最高值——接近定容加熱。柴油機(圖2-2a)，上止點前開始噴油、燃燒。初始時，燃燒速度很快，氣缸容積變化很小，工質(zhì)溫度、壓力劇增，接近定容加熱中。隨后是邊噴油邊燃燒，燃燒速度慢，且隨著活塞下移，氣缸內(nèi)容積增大，氣壓力升高不大，溫度繼續(xù)升高，接近等壓加熱。三、燃燒過程(圖中c‘—z線)上止點前點火或自燃。燃燒放熱量越多，越靠近上止點，則熱效率越高。

實際燃燒過程中，有散熱損失，燃燒需要時間，因此存在非瞬時燃燒損失。

三、燃燒過程

膨脹過程是燃燒后的高溫、高壓氣體在氣缸內(nèi)膨脹，推動活塞由上止點向下止點移動而作功的過程。圖2-1中zb線為膨脹曲線。隨著氣缸容積增大，氣體的壓力、溫度迅速下降。四、膨脹過程(圖中z—b線)膨脹過程中，與壓縮過程中情況相似，是非絕熱過程，不僅有散熱損失、漏氣損失，還有補燃和高溫?zé)岱纸?。實際膨脹過程也是多變指數(shù)變化的多變過程：在膨脹開始時，由于存在繼續(xù)燃燒現(xiàn)象，工質(zhì)被加熱，多變指數(shù)n小于k；到某一瞬時，工質(zhì)的加熱量與工質(zhì)向缸壁的放熱量相等，多變指數(shù)n等于k；隨后工質(zhì)向缸壁散熱，則多變指數(shù)n大于k。四、膨脹過程為簡便起見，通常在計算中，用一個不變的平均多變指數(shù)來代替變化的多變指數(shù)：壓縮過程的平均多變指數(shù)為n1；膨脹過程的平均多變指數(shù)為n2。四、膨脹過程

在膨脹過程末期，活塞接近下止點時排氣門開啟，廢氣高速排出。當(dāng)活塞由下止點向上止點移動時，缸內(nèi)廢氣繼續(xù)排出，直到排氣門關(guān)閉，排氣過程結(jié)束。五、排氣過程(圖中的b‘-b-r)

排氣終了的溫度常作為檢查發(fā)動機工作狀態(tài)的技術(shù)指標(biāo)。如發(fā)動機工作過程不良，熱功轉(zhuǎn)換效率低，則排氣終了溫度偏高。

六、理想循環(huán)與實際循環(huán)的比較（對理想循環(huán)的修正）

研究實際循環(huán)與理論循環(huán)的差異，就可找出實際循環(huán)的熱量損失所在。分析差異的原因，可探求提高熱量的有效利用途徑。比較示功圖。（1）工質(zhì)性質(zhì)

理論上:

理想氣體，雙原子氣體。實際上:

燃燒前:燃料+空氣；燃燒后:燃燒產(chǎn)物。（2）比熱容

理論上:

定比熱容

實際上:

溫度T

比熱容C

（3）高溫分解例C+OCO+

熱量+OCO2

+熱量

其中CO為中間產(chǎn)物，CO2為最終產(chǎn)物。若遇高溫，則會發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，即高溫分解:

CO2+熱量CO+OH2O+熱量H2+O2

這部分熱量雖然在膨脹過程中還可能會釋放出來，但由于活塞已接近下止點，做功效果變差，熱效率下降。（一）工質(zhì)的影響引起的損失（1）傳熱損失理論上:

壓縮、膨脹過程為絕熱過程。實際上:

大量熱量通過汽缸壁傳給冷卻水或空氣。傳熱損失是發(fā)動機中的最大損失，占總損失量的30%以上。因此，許多研究者致力于開發(fā)絕熱發(fā)動機。（2）流動損失理論上:

閉口系統(tǒng)，沒有氣體流動損失。實際上:

進(jìn)、排氣節(jié)流沿程損失，缸內(nèi)進(jìn)氣、擠壓、燃燒渦流損失。（二）傳熱、流動損失

理論上:

忽略進(jìn)、排氣過程。實際上:

進(jìn)、排氣門提前開啟，遲后關(guān)閉。而且有流動阻力。換氣損失中逆向循環(huán)所包圍的面積為泵氣損失。泵氣損失包含在換氣損失之中。（三）換氣損失1）非瞬時燃燒損失理論上:

定容加熱瞬間完成，定壓加熱速度與活塞運行速度密切配合。實際上:

燃燒需要時間。2）補燃損失理論上:

加熱瞬間停止，膨脹過程無加熱。實際上:

雖然大部分（80%以上）燃料在燃燒過程中燃燒掉，但仍有小部分燃料會拖到膨脹線上才燃燒，做功效果變差，熱效率下降。（四）燃燒損失理論上:閉口系統(tǒng)，無泄漏。

實際上:活塞氣環(huán)不會100%嚴(yán)密密封，總會有些氣體竄到曲軸箱中，造成損失。（五）泄漏損失第三節(jié)發(fā)動機的性能指標(biāo)一、發(fā)動機的指示指標(biāo)指示指標(biāo)是以工質(zhì)在氣缸內(nèi)對活塞做功為基礎(chǔ)。因為:不容易測量,實際將歸到機械損失中考慮。

其中所以:——橫、縱座標(biāo)比例定義：一個循環(huán)工質(zhì)對活塞所做的有用功。（一）指示功

為突出后者，比較不同大小發(fā)動機的熱功轉(zhuǎn)換有效程度，引入平均有效壓力的概念。（一）指示功

汽缸工作容積大指示功大熱功轉(zhuǎn)換有效程度大（二）平均指示壓力定義：發(fā)動機單位氣缸工作容積所做的指示功。其中－每缸工作容積。

（三）指示功率

式中i——缸數(shù)；

Vs——每缸工作容積；

——沖程數(shù)；

Pmi——平均指示壓力；

n——轉(zhuǎn)速。定義：發(fā)動機單位時間所做的指示功。（四）指示燃油消耗率

定義：單位指示功的耗油量。

[g/kw·h]B－每小時耗油量[kg/h]（五）指示熱效率－做指示功所消耗的熱量。

－燃料的低熱值。

0.40～0.50=170～205[g/kw·h]0.25～0.40=205～320[g/kw·h]定義：實際循環(huán)指示功與所消耗的燃料熱量的比值。第三節(jié)發(fā)動機的性能指標(biāo)二、發(fā)動機的有效指標(biāo)有效指標(biāo)是以曲軸對外輸出的功率為基礎(chǔ)，代表發(fā)動機的整體性能。有效功率機械效率有效轉(zhuǎn)矩平均有效壓力有效熱效率有效燃油消耗率有效指標(biāo)1.有效功率定義：發(fā)動機在單位時間對外輸出的有效功稱為有效功率，記作pe

單位為KW。它等于有效轉(zhuǎn)矩與曲軸角速度的乘積。發(fā)動機的有效功率可以用臺架試驗方法測定，也可用測功器測定有效轉(zhuǎn)矩和曲軸角速度，然后用公式計算出發(fā)動機的有效功率pe：式中：Ttq—有效轉(zhuǎn)矩，N·m；

n—曲軸轉(zhuǎn)速，r/min。2.機械效率定義：有效功率與指示功率之比。式中Pm——機械損失功率。3.有效轉(zhuǎn)矩定義：發(fā)動機對外輸出的轉(zhuǎn)矩稱為有效轉(zhuǎn)矩，記作Ttq，單位為N·m。有效轉(zhuǎn)矩與曲軸角位移的乘積即為發(fā)動機對外輸出的有效功。

4.平均有效壓力定義：單位氣缸工作容積發(fā)出的有效功稱為平均有效壓力，記作pme，單位為MPa。顯然，平均有效壓力越大，發(fā)動機的作功能力越強。

式中i——缸數(shù)；

Vs——每缸工作容積；

——沖程數(shù)；

pme——平均有效壓力；

n——轉(zhuǎn)速。5.有效燃油消耗率

定義：發(fā)動機每輸出1kW的有效功所消耗的燃油量稱為有效燃油消耗率，記作be，單位為

g/（kW·h）。式中：B—發(fā)動機在單位時間內(nèi)的耗油量，kg/h；

Pe—發(fā)動機的有效功率，kW。

顯然，有效燃油消耗率越低，經(jīng)濟(jì)性越好。6.有效熱效率定義：發(fā)動機的有效功We與所消耗燃料熱量Q1之比稱為有效熱效率，記作

ηe。燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)化為有效功的百分?jǐn)?shù)。

式中

顯然，為獲得一定數(shù)量的有效功所消耗的熱量越少，有效熱效率越高，發(fā)動機的經(jīng)濟(jì)性越好。－燃料的低熱值。第三節(jié)發(fā)動機的性能指標(biāo)三、發(fā)動機的強化指標(biāo)發(fā)動機的強化指標(biāo)用以評定發(fā)動機的強化程度。發(fā)動機的強化指標(biāo)是指發(fā)動機承受熱負(fù)荷和機械負(fù)荷能力的評價指標(biāo)。1.升功率發(fā)動機在標(biāo)定工況下，單位發(fā)動機排量(每升工作容積)輸出的有效功率稱為升功率。升功率大，表明每升氣缸工作容積發(fā)出的有效功率大，發(fā)動機的熱負(fù)荷和機械負(fù)荷都高。

用以衡量發(fā)動機排量利用的程度。2.質(zhì)量功率比定義：發(fā)動機的凈質(zhì)量與所給出的標(biāo)定功率之比。表征質(zhì)量利用程度和結(jié)構(gòu)緊湊性。3.強化系數(shù)平均有效壓力與活塞平均速度的乘積稱為強化系數(shù)?；钊骄俣仁侵赴l(fā)動機在標(biāo)定轉(zhuǎn)速下工作時，活塞往復(fù)運動速度的平均值。表征發(fā)動機的強化程度，是發(fā)動機技術(shù)進(jìn)步的一個標(biāo)志。第三節(jié)發(fā)動機的性能指標(biāo)四、發(fā)動機的其他指標(biāo)關(guān)系到人類健康的與發(fā)動機性能有關(guān)的1.排氣品質(zhì)排出有害氣體氮氧化合物碳?xì)浠衔镆谎趸寂艢忸w粒除水以外的任何液態(tài)、固態(tài)顆粒四、發(fā)動機的其他指標(biāo)2.噪聲——不得大于84dB3.結(jié)構(gòu)空間——外形小、體積功率大、升體積小4.總質(zhì)量——總質(zhì)量、升質(zhì)量、比質(zhì)量均小5.生產(chǎn)成本——生產(chǎn)耗能小，材料費用低、結(jié)構(gòu)設(shè)計適于批量生產(chǎn)6.使用成本——可靠性好、耐久性好、油耗低、保養(yǎng)費用少、提高車輛的有效利用程度第四節(jié)機械損失與機械效率

一、機械損失的組成及機械效率

機械損失：發(fā)動機實際循環(huán)所做的指示功不可能完全對外輸出，功在發(fā)動機內(nèi)部轉(zhuǎn)化過程中必然會有所損失，所消耗在發(fā)動機內(nèi)部的這部分功稱為機械損失，用Pm表示。2.機械效率定義：有效功率與指示功率之比。式中——機械損失功率。ηm值高機械損失小發(fā)動機性能好為了提高內(nèi)燃機性能，應(yīng)盡量減少機械損失，提高機械效率空調(diào)（可選）電器設(shè)備機械損失功率組成機械損失功率泵氣損失

活塞及活塞環(huán)連桿、曲軸軸承配氣機構(gòu)

水泵

風(fēng)扇

機油泵摩擦損失驅(qū)動附件損失

62~75%10~20%10~20%第四節(jié)機械損失與機械效率

二、機械損失的測定

機械損失功率是通過對實際發(fā)動機試驗來測定。

常用的測試方法：單缸熄火法電力測功機拖動法油耗線延長線法1.單缸熄火法單缸熄火法——滅缸法適用條件：僅適用于多缸內(nèi)燃機試驗流程：先將內(nèi)燃機調(diào)定在標(biāo)定工況下穩(wěn)定運轉(zhuǎn)；然后輪流停止一缸工作，并隨即降低負(fù)荷；使轉(zhuǎn)速迅速恢復(fù)到標(biāo)定轉(zhuǎn)速，測量其有效功率。1.單缸熄火法

試驗原理：由于有一個氣缸不工作，單缸熄火后測出的有效功率，要比標(biāo)定工況下的有效功率小，兩者之差即為停油氣缸的指示功率。1.單缸熄火法整機的機械損失功率為：缺點：對汽油機，由于停缸會使進(jìn)氣情況改變，往往得不到正確結(jié)果也不能用于廢氣渦輪增壓發(fā)動機（增壓狀態(tài)改變）不可用于單缸機2．電力測功機拖動法電力測功機拖動法——倒拖法試驗流程：內(nèi)燃機與電力測功機相連，內(nèi)燃機在標(biāo)定工況下，或在其他規(guī)定工況下穩(wěn)定運轉(zhuǎn)；待達(dá)到熱狀態(tài)穩(wěn)定后，立即切斷供油（柴油機）或停止點火(汽油機)，同時將電力測功機轉(zhuǎn)換為電動機，以給定的轉(zhuǎn)速倒拖內(nèi)燃機；測定電力測功機的拖動功率，此即為內(nèi)燃機的機械損失功率。

2．電力測功機拖動法缺點：①必須使用平衡式電力測功器②由于缸內(nèi)壓力、溫度與實際不符，測量結(jié)果往往偏大。③不可用于增壓機對于柴油機由于壓縮比大，誤差大可達(dá)15-20%對于汽油機壓縮比在6-7，誤差在5%左右在我國發(fā)動機試驗標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，優(yōu)先采用此法測量機械損失功率。3．油耗線延長線法油耗線延長線法——油耗線法、負(fù)荷特性法試驗流程：在標(biāo)定轉(zhuǎn)速或規(guī)定轉(zhuǎn)速下作負(fù)荷特性試驗，繪制燃油消耗量與有效功率的關(guān)系曲線，近似直線部分延長與橫坐標(biāo)相交，則該點的橫坐標(biāo)即為標(biāo)定轉(zhuǎn)速或規(guī)定轉(zhuǎn)速下的機械損失功率。缺點：不適用于汽油機

三、影響機械效率的主要因素

1．轉(zhuǎn)速n（或活塞平均速度Cm）發(fā)動機轉(zhuǎn)速上升（Cm隨之加大），致使：

1）各摩擦副間相對速度增加，摩擦損失增加；

2）曲柄連桿機構(gòu)的慣性力加大，活塞側(cè)壓力和軸承負(fù)荷均增高，摩擦損失增加；

3）泵氣損失加大；

4）驅(qū)動附件消耗的功多。三、影響機械效率的主要因素轉(zhuǎn)速提高后，機械損失功率增加，使機械效率下降。機械損失功率與轉(zhuǎn)速平方近似成正比。因此隨轉(zhuǎn)速升高，機械效率下降較快。ηm與n的關(guān)系如圖所示。n三、影響機械效率的主要因素2．發(fā)動機負(fù)荷當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速一定，負(fù)荷減小時，必須根據(jù)發(fā)動機阻力矩的變化，相應(yīng)減小汽油機的油門開度和柴油機噴油泵齒條位置。因此，氣缸內(nèi)指示功率將減小，但機械損失功率變化不大，故使機械效率下降。

摩擦損失取決于機件的相對運動速度與比壓發(fā)動機的機械損失主要來自摩擦損失三、影響機械效率的主要因素怠速時，負(fù)荷為零，有效功率Pe=0，指示功率全部用來克服機械損失功率，即Pi=Pm，故ηm=0。負(fù)荷由小變大時，指示功率迅速上升，而機械損失功率上升緩慢，所以機械效率提高，但在大負(fù)荷時機械效率上升緩慢，如圖2—13所示。

三、影響機械效率的主要因素3．潤滑油品質(zhì)和冷卻介質(zhì)溫度（1）潤滑油品質(zhì)潤滑油的品質(zhì)影響到運動副的摩擦損失。潤滑油的粘度對摩擦損失大小有重要影響。粘度大承載能力強，易于保持潤滑狀態(tài)。但潤滑油的流動性差，摩擦損失增加。粘度小潤滑油的流動性好，摩擦損失減少。承載能力弱，油膜易破，產(chǎn)生干摩擦，摩擦損失增加。三、影響機械效率的主要因素選用潤滑油的原則：在可靠的潤滑前提下，盡量選用粘度小的潤滑油，以減少摩擦損失，改善起動性能。當(dāng)發(fā)動機強化程度高,軸承負(fù)荷大時,要選用粘度較大的用油;當(dāng)轉(zhuǎn)速高,配合間隙小時,需要用油流動性好,宜選用粘度較小的用油；舊機器,軸承間隙較大,應(yīng)選用粘度較大的用油。三、影響機械效率的主要因素（2）冷卻介質(zhì)溫度冷卻介質(zhì)的溫度影響潤滑油的溫度，繼而影響粘度和機械損失。冷卻介質(zhì)溫度低時，潤滑油粘度大，摩擦損失增加，機械效率下降。如果冷卻介質(zhì)溫度過高，會使?jié)櫥偷恼扯茸冃?，油膜不能支持表面上的壓力而破裂，失去潤滑作用，引起摩擦損失增加，機械效率降低。通常應(yīng)保持冷卻介質(zhì)溫度為80～90℃。

三、影響機械效率的主要因素4．發(fā)動機技術(shù)狀況

發(fā)動機使用技術(shù)狀況好壞，對機械效率影響較大。

例如：活塞環(huán)與氣缸壁磨損后，間隙變大，漏氣增多，指示功率下降；漏氣還會稀釋潤滑油，使?jié)櫥瑮l件變差，摩擦損失增加，機械效率下降。第五節(jié)熱平衡定義：按照熱能表現(xiàn)為有效功和各種損失的數(shù)量分配來研究燃料中總熱量的利用情況稱為發(fā)動機的熱平衡。意義：表示燃料燃燒發(fā)出的總熱量在有效功和各種損失之間的分配情況。

供給發(fā)動機的燃料完全燃燒后，其熱能只有20％～45％轉(zhuǎn)變?yōu)橛行Ч?，而其余的熱量將隨著廢氣、冷卻介質(zhì)等從發(fā)動機中排出。一、發(fā)動機燃料燃燒發(fā)出的熱量Q1定義：若發(fā)動機每小時耗油量為B(kg／h)，則燃料完全燃燒，每小時所放出的熱量Q1(kJ／h)為式中

B—發(fā)動機每小時的耗油量（kg/h）;—燃料的低熱值。二、轉(zhuǎn)化為有效功的熱量Qe

顯然，Qe值越大，轉(zhuǎn)變?yōu)橛行ЧΦ臒崃吭蕉?，發(fā)動機的熱效率越高。

三、傳給冷卻介質(zhì)的熱量Qs傳給冷卻介質(zhì)的熱量主要有:工質(zhì)向氣缸壁及燃燒室散出的熱量；廢氣在排氣管道內(nèi)散失的熱量；摩擦發(fā)熱所散失的熱量；從潤滑油散失的熱量等。四、廢氣帶走的熱量Qr廢氣排出時，溫度仍然很高，會帶走相當(dāng)大一部分未曾被利用的熱量。

五、其他熱量損失QL從Q1中除去上述三項熱量損失外，都屬其他熱量損失。如燃料的不完全燃燒和未計入的熱量損失等。第三章發(fā)動機的換氣過程第三章發(fā)動機的換氣過程發(fā)動機的排氣過程和進(jìn)氣過程的總和，統(tǒng)稱為換氣過程。換氣過程的任務(wù):是將缸內(nèi)的廢氣排凈，吸入盡可能多的新鮮工質(zhì)。

目錄第一節(jié)四沖程發(fā)動機的換氣過程第二節(jié)充量與充氣效率第三節(jié)影響充氣效率的因素第四節(jié)提高充氣效率的措施一、換氣過程發(fā)動機運行時，在如此短的換氣時間內(nèi)，要使排氣干凈，進(jìn)氣充足是比較困難的。為了增加氣門開啟時間，充分利用氣流的流動慣性以及減少換氣損失，改善換氣過程，提高發(fā)動機性能。進(jìn)、排氣門一般都提前開啟，遲后關(guān)閉，不受活塞行程的限制。整個換氣過程超過兩個沖程，約占曲軸轉(zhuǎn)角410°～490°。一、換氣過程

根據(jù)氣體流動特點和進(jìn)排氣門運動規(guī)律，換氣過程分為：

自由排氣階段；強制排氣階段；進(jìn)氣過程階段。

強制排氣進(jìn)氣過程自由排氣一、換氣過程1．自由排氣階段從排氣門在下止點前開始開啟，到氣缸內(nèi)壓力接近于排氣管壓力這個時期，稱為自由排氣階段。如圖3—1所示，氣門開啟時，氣缸內(nèi)壓力較高(大于排氣管壓力2倍以上)，可利用廢氣自身的壓力自行排出。此時，排氣流處于超臨界狀態(tài)，流過排氣門處的氣體流速，等于在該處氣體狀態(tài)下的音速。其流量只決定于氣門開啟面積，并和氣體狀態(tài)有關(guān)，與排氣門前后的壓差無關(guān)。1．自由排氣階段隨著活塞的推移，缸內(nèi)壓力不斷下降，當(dāng)缸內(nèi)壓力與排氣管壓力之比為1．9以下時，排氣流進(jìn)入亞臨界狀態(tài)，排氣量由氣缸壓力和排氣管內(nèi)的壓力差來決定，壓力差越大，排出的廢氣量越大。當(dāng)?shù)侥骋粫r刻，氣缸內(nèi)壓力與排氣管內(nèi)壓力相等時，自由排氣階段結(jié)束，一般在下止點后10。～30。曲軸轉(zhuǎn)角。此階段雖然歷程較短，但廢氣流速很高，排出的廢氣量可達(dá)60％以上。2．強制排氣階段這個階段是由上行的活塞強制將廢氣推出。此時流速取決于氣缸內(nèi)外的壓力差。壓差越大，氣流速度越大，但耗功也越多。排氣門一般在上止點后10～35°曲軸轉(zhuǎn)角才關(guān)閉，這主要是因為在上止點附近，廢氣尚有一定流動能量，可利用氣流慣性進(jìn)一步排氣，減少缸內(nèi)殘余廢氣量，同時還可以減少排氣阻力。3．進(jìn)氣過程為了使新鮮空氣充量更順利地進(jìn)入氣缸，盡可能保證在活塞下行時有足夠大的進(jìn)氣截面積，減小進(jìn)氣阻力，進(jìn)氣門一般在上止點前0～40°曲軸轉(zhuǎn)角打開。為了利用高速氣流的慣性，進(jìn)氣門通常在下止點后40～70°曲軸轉(zhuǎn)角才關(guān)閉，以增加進(jìn)氣量。4．氣門疊開排氣門的遲后關(guān)閉和進(jìn)氣門的提前開啟，使得在上止點附近一定的曲軸轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)，存在著進(jìn)、排氣門同時開啟的現(xiàn)象，稱為氣門疊開。氣門疊開角一般為20～60度曲軸轉(zhuǎn)角；增加新鮮空氣充量；利用新氣幫助清除廢氣，減少氣缸中廢氣量；疊開角過大可能發(fā)生廢氣倒流入進(jìn)氣管中。

一、換氣過程1、自由排氣定義：從排氣門打開到氣缸壓力接近排氣管壓力所對應(yīng)的階段。

分段及詳解前期（超臨界排氣）：Pb/Pr>1.9，廢氣以聲速流經(jīng)排氣門口，與壓差無干。C=（KRT）1/2，420-827°C時，500m/s-700m/s。中期（亞臨界排氣）：1.9>Pb/Pr>1，流速低于音速且取決于壓差。結(jié)束階段：Pb與Pr趨于一致，廢氣不能自由排出，需活塞上行推出廢氣。一、換氣過程1.自由排氣特點排出廢氣量與工況（尤其是轉(zhuǎn)速）無關(guān)僅取決于缸內(nèi)狀態(tài)及排氣管阻力（結(jié)束標(biāo)志為壓力平衡）。時間極短但有近60％的廢氣在此階段排出。2.強制排氣定義：克服排氣系統(tǒng)阻力活塞強制推出廢氣。一、換氣過程3.進(jìn)氣過程定義：活塞下行、缸內(nèi)容積增加、缸內(nèi)壓力下降、環(huán)境壓力－缸內(nèi)壓力>進(jìn)氣系統(tǒng)阻力，吸入新鮮工質(zhì)。特點：初期缸內(nèi)容積增加、壓差不足不進(jìn)氣，進(jìn)氣系統(tǒng)壓力急劇下降。壓力下降到壓差>＝進(jìn)氣阻力后壓力幾乎不變。二、換氣損失換氣過程的損失包括：排氣損失進(jìn)氣損失1．排氣損失排氣損失是從排氣門提前打開，直到進(jìn)氣行程開始，氣缸內(nèi)壓力到達(dá)大氣壓力之前，循環(huán)功的損失。它可分為：

1)自由排氣損失，是由于排氣門提前打開而引起的膨脹功的減少。

2)強制排氣損失，是活塞上行強制推出廢氣所消耗的功。1．排氣損失隨著排氣提前角增大，自由排氣損失增加，強制排氣損失減??；如排氣提前角減少，則強制排氣損失增加。

最有利的排氣提前角應(yīng)使自由排氣損失與強制排氣損失之和為最小。減少排氣損失的主要措施：減小排氣系統(tǒng)阻力排氣門處的流動損失

2．進(jìn)氣損失定義：進(jìn)氣損失主要是指進(jìn)氣過程中，因進(jìn)氣系統(tǒng)的阻力而引起的功的損失。與排氣損失相比相對較小排氣損失與進(jìn)氣損失之和，稱為換氣損失。泵氣損失定義：在實際換氣過程中，由于工質(zhì)流動時節(jié)流、摩擦等原因的存在，產(chǎn)生的能量損失，泵氣損失又稱為泵氣過程功。這部分損失放在機械損失中加以考慮。第二節(jié)充量和充氣效率充量即充氣量，是指在進(jìn)氣過程中，充入氣缸的新鮮空氣或可燃混合氣。每循環(huán)充量：每循環(huán)充量是指發(fā)動機在每一個循環(huán)的進(jìn)氣過程中，實際進(jìn)入氣缸的新鮮氣體(空氣或可燃混合氣)的質(zhì)量，即循環(huán)實際充量，用△m表示。單位時間充量：單位時間充量是指每小時進(jìn)入氣缸的新鮮氣體的質(zhì)量，用△mh表示，

每循環(huán)充量前已分析，由于排氣系統(tǒng)存在阻力，當(dāng)排氣門關(guān)閉時，氣缸內(nèi)尚有一部分殘余廢氣存在，所占?xì)飧诪関r壓力為pr溫度為Tr則其質(zhì)量為

進(jìn)氣終了時，氣缸內(nèi)既有新鮮充量，又有殘余廢氣，所占比體積為va、壓力為pca溫度為tca，則氣缸內(nèi)氣體的總質(zhì)量為每循環(huán)充量充入氣缸的新鮮充量為殘余廢氣系數(shù)是指每循環(huán)殘留在氣缸內(nèi)的廢氣質(zhì)量△mr與新鮮充量△m之比。

殘余廢氣量有多少？每循環(huán)充量氣缸內(nèi)氣體的總質(zhì)量又可以表示為氣缸內(nèi)的新鮮充量可表示為單位時間充量單位時間充量是指每小時進(jìn)入氣缸的新鮮氣體的質(zhì)量，用△mh表示。式中：n—發(fā)動機轉(zhuǎn)速

i—

氣缸數(shù)單位時間充量如果每循環(huán)充量△m保持不變，轉(zhuǎn)速增加；單位時間充量△mh會直線增加，發(fā)動機功率也會不斷增加。當(dāng)轉(zhuǎn)速增加時，每循環(huán)充量不可避免地要降低，以至于單位時間充量的增加逐漸緩慢。當(dāng)轉(zhuǎn)速增到某一數(shù)值后，△mh達(dá)到最大值(此時進(jìn)氣流速達(dá)到音速)，充量基本保持不變。充氣效率定義：發(fā)動機每一工作循環(huán)進(jìn)入氣缸的實際充量，與進(jìn)氣狀態(tài)下能充滿氣缸工作容積的理論充量的比值，稱為充氣效率，用φc表示，即式中：△m。—進(jìn)氣狀態(tài)充滿氣缸工作容積的理論充量。所謂進(jìn)氣狀態(tài)，是指經(jīng)空氣濾清器后進(jìn)氣管內(nèi)的氣體狀態(tài)。為測量方便，在非增壓發(fā)動機上，一般都采用當(dāng)時的大氣狀態(tài)；在增壓發(fā)動機上，采用增壓器出口的狀態(tài)。

充氣效率若大氣壓力及溫度分別為p。和T。，氣缸工作容積的理論充量為△m。，則充氣效率充氣效率充氣效率φc與發(fā)動機的氣缸容積無關(guān)，可用來評定不同排量發(fā)動機換氣過程好壞。φc越大，每循環(huán)實際充量越多，每循環(huán)可燃燒的燃料隨之增加，動力性越好。

充氣效率可直接測定，用流量計測出發(fā)動機每小時實際充氣量V1（），理論充氣量V（）由下面的公式算出：式中：Vs——氣缸工作容積（L）；

i——氣缸數(shù)；

n——發(fā)動機轉(zhuǎn)速（r／min）。第三節(jié)影響充氣效率的因素一、充氣效率的表達(dá)式進(jìn)氣門關(guān)閉時缸內(nèi)氣體的總質(zhì)量為：設(shè)排氣門關(guān)閉時缸內(nèi)殘余廢氣的質(zhì)量為：

充入氣缸新鮮充量的質(zhì)量為：一、充氣效率的表達(dá)式令，，、是考慮進(jìn)、排氣門遲閉角的影響，則

一、充氣效率的表達(dá)式設(shè)殘余廢氣與新鮮充量的氣體常數(shù)R近似相等，將氣體狀態(tài)方程代入上式，則式中：Ts、ps

—進(jìn)氣狀態(tài)的溫度和壓力；

Ta、pa—進(jìn)氣終了時的氣體溫度和壓力；

Tr、pr

—殘余廢氣的溫度和壓力；

—壓縮比。一、充氣效率的表達(dá)式殘余廢氣系數(shù)：進(jìn)氣過程結(jié)束時氣缸內(nèi)殘余廢氣量與氣缸中新鮮充量的比值。二、影響充氣效率的因素進(jìn)氣終了的壓力進(jìn)氣終了的溫度殘余廢氣系數(shù)壓縮比配氣相位負(fù)荷

1.進(jìn)氣終了的壓力進(jìn)氣終了的壓力越大，充氣效率越大式中，為氣體流動時，克服進(jìn)氣系統(tǒng)阻力而引起的壓降（kPa）。其中：——管道阻力系數(shù)；

——進(jìn)氣狀態(tài)下氣體的密度（kg／ms）；

——管道內(nèi)氣體的流速（m/s）。1.進(jìn)氣終了的壓力轉(zhuǎn)速的影響1.進(jìn)氣終了的壓力負(fù)荷的影響（n一定）汽油機（量調(diào)節(jié)），負(fù)荷↓（節(jié)氣門?。２裼蜋C（質(zhì)調(diào)節(jié)）負(fù)荷↑→不變，基本不變或稍↓。2.進(jìn)氣終了的溫度

的原因：①高溫零件加熱；②殘余廢氣加熱；③進(jìn)氣預(yù)熱。影響因素：負(fù)荷↑（接觸時間短）

3.殘余廢氣系數(shù)

殘余廢氣系數(shù)增大，充氣效率降低，而且使燃燒惡化。特別是汽油機低負(fù)荷運轉(zhuǎn)時，稀釋可燃混合氣，使燃燒過程緩慢，經(jīng)濟(jì)性和排放性能變差。殘余廢氣系數(shù)范圍

四行程非增壓柴油機0.03～0.06

四行程增壓柴油機0～0.03

四行程汽油機0.05～0.164.壓縮比壓縮比增大氣缸余隙減小殘余廢氣系數(shù)減小提高沖量系數(shù)5.配氣相位

進(jìn)氣門遲閉角增加（）

新鮮充量的容積減小，但進(jìn)氣終了壓力值卻可能因有氣流慣性而增大合適的配氣定時應(yīng)考慮具有最大值。

6.進(jìn)氣或大氣狀態(tài)

增大由于新氣和缸壁溫差小提高充氣效率

第四節(jié)提高充氣效率的措施一、減少進(jìn)氣系統(tǒng)的阻力（一）減少進(jìn)氣門座處的流動損失增大進(jìn)氣門開啟的時面值氣門開啟斷面與對應(yīng)的開啟時間的乘積稱為開啟時間值。氣門開啟時間長，開啟斷面大，則開啟時面值大，氣流通暢，阻力小。增大進(jìn)氣門開啟的時面值圖3-6所示，其門開啟的最小斷面為氣門錐體側(cè)面積。增大進(jìn)氣門開啟的時面值增大進(jìn)氣門開啟的時面值增大進(jìn)氣門頭部直徑，減小氣門頭部錐角，增大氣門升程，延長氣門開啟時間，均可擴大氣門開啟時面值。從而擴大氣流通過能力，減少阻力提高充氣效率。但增大氣門直徑受到燃燒室結(jié)構(gòu)的限制，因此常用減小排氣門頭部直徑的方法，相應(yīng)增大進(jìn)氣門頭部直徑。增大進(jìn)氣門開啟的時面值現(xiàn)代發(fā)動機單進(jìn)氣門結(jié)構(gòu)中，進(jìn)氣門直徑可達(dá)活塞直徑的45％-50％，氣門和活塞面積比為0.2～0.25。減小氣門錐角也受到強度剛度的限制，不宜太小。增大氣門升程和延長開啟時間，又受慣性力和配氣相位改變的限制，涉及問題較多，影響也較復(fù)雜。（一）減少進(jìn)氣門座處的流動損失2.合理控制進(jìn)氣門處氣流的平均速度。3.增加進(jìn)氣門的數(shù)目一般采用雙進(jìn)氣門和雙排氣門或三個進(jìn)氣門、二個排氣門的結(jié)構(gòu)，提高充氣效率。第四節(jié)提高沖氣效率的措施一、減少進(jìn)氣系統(tǒng)的阻力（一）減少進(jìn)氣門座處的流動損失增大進(jìn)氣門直徑，選擇合適的排氣門直徑增加氣門的數(shù)目改善進(jìn)氣門初流體動力性能，減小氣門處流動損失采取較小的S/D值（短行程）1.增大進(jìn)氣門直徑，選擇合適的排氣門直徑在雙氣門（一進(jìn)一排）式中：d——進(jìn)氣門直徑

D——氣缸缸徑1.增大進(jìn)氣門直徑，選擇合適的排氣門直徑流動阻力沿程阻力

取決于管子的長度、直徑、管壁粗糙度、氣體流速局部阻力取決于流道截面積大小、形狀以及因流動方向的改變使流道內(nèi)分布發(fā)生變化而引起的。較小1.增大進(jìn)氣門直徑，選擇合適的排氣門直徑進(jìn)氣馬赫數(shù)Ma定義：進(jìn)氣門處氣體的平均速度與該處聲速c的比值。它反映流動對充氣效率的影響，成為分析充氣效率的一個特征數(shù)。2.合理控制進(jìn)氣門處氣流的平均速度。1.增大進(jìn)氣門直徑，選擇合適的排氣門直徑2.增加氣門的數(shù)目多氣門結(jié)構(gòu)缸徑大于80mm時，采用二進(jìn)二排結(jié)構(gòu)；缸徑小于80mm時，采用三進(jìn)二排結(jié)構(gòu)。優(yōu)點四氣門機與兩氣門機相比，功率可提高70%，扭矩可提高30%。缺點結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價高；低速時扭矩小。3.改善進(jìn)氣門處流體動力性能，

減少氣門處流動損失適當(dāng)增加氣門升程，改進(jìn)凸輪型線，減小運動件質(zhì)量，增加零件剛度，在慣性力允許條件下使氣門開閉得盡可能。適當(dāng)加大氣門桿身與頭部的過渡圓弧，減小氣門座密封面的寬度，修圓氣門座密封錐面的尖角等措施，均可改善進(jìn)氣門處流體動力性能，減小流動損失。4.采取較小的S/D值（短行程）轉(zhuǎn)速不變得情況下S/D值減小活塞平均速度減小馬赫數(shù)降低缸徑增大，還可以采用大的氣門直徑一、減少進(jìn)氣系統(tǒng)的流動損失（二）減小整個進(jìn)氣管道的流動阻力進(jìn)氣道進(jìn)氣管空氣濾清器化油器1.進(jìn)氣道主要措施改善進(jìn)氣道形狀，減小阻力改善進(jìn)氣道形狀，使新鮮工質(zhì)形成渦流一般應(yīng)具有足夠的流通面積表現(xiàn)光滑拐彎小多段通道連接對中2.進(jìn)氣管進(jìn)氣管道結(jié)構(gòu)、尺寸及表面質(zhì)量對充氣效率有較大影響。進(jìn)氣管道應(yīng)保證足夠的氣體流通面積和結(jié)構(gòu)上的要求。汽油機還必須考慮燃料的蒸發(fā)、氣化和分配；柴油機還應(yīng)利于進(jìn)氣渦流的形成，以改善混合氣的品質(zhì)和燃燒等。2.進(jìn)氣管三種進(jìn)氣管截面形狀圓形圓形斷面流動阻力最小矩形矩形最大D形D形居中為了改善發(fā)動機低速時動力性和保證高速時進(jìn)氣充分，現(xiàn)代發(fā)動機還采用可變長度的進(jìn)氣管。由進(jìn)氣歧管轉(zhuǎn)換電磁閥控制轉(zhuǎn)換輥，在發(fā)動機高轉(zhuǎn)速范圍，電磁閥工作，使進(jìn)氣通道變短。在相同截面情況下3.空氣濾清器空氣濾清器阻力隨結(jié)構(gòu)而不同。阻力大小隨使用時間的延長而增大。它必須在保證濾清效果的前提下，盡可能減小阻力，如加大通過斷面，改過濾清器性能。在使用中，應(yīng)經(jīng)常清洗濾清器，及時更換濾芯。

4.化油器由于化油器喉管斷面小，流動阻力大。為了減小喉管阻力而又不影響燃料霧化，常采用多腔多喉管化油器。近年來汽油機采用電控燃油噴射系統(tǒng)，取消了化油器，既可以減小進(jìn)氣阻力，同時又滿足了混合氣濃度、霧化和分配均勻等要求，得到廣泛應(yīng)用。

二、減小對新鮮工質(zhì)的加熱新鮮充量被吸人氣缸的過程中，受到進(jìn)氣管道、氣門、氣缸壁、活塞等一系列受熱零件的加熱，造成進(jìn)氣溫度升高，氣體密度下降，使循環(huán)充量減少。特別是汽油機，經(jīng)常把排氣管與進(jìn)氣管布置在發(fā)動機的同一側(cè)。有些發(fā)動機采用調(diào)節(jié)預(yù)熱裝置，根據(jù)季節(jié)溫度不同可調(diào)節(jié)預(yù)熱程度，在柴油機上采用進(jìn)排氣管分置于發(fā)動機兩側(cè)。三、減小排氣系統(tǒng)的阻力排氣系統(tǒng)包括：排氣門、排氣管、排氣道和消聲器等。排氣系統(tǒng)阻力降低，排出的廢氣量增加，排氣終了壓力pr下降，不僅可以使殘余廢氣系數(shù)減小，充氣效率提高，而且還能夠減少排氣損失。排氣管道也應(yīng)與進(jìn)氣管道同樣注意其結(jié)構(gòu)要求，使用中應(yīng)注意消除殘留積炭等。

四、合理的選擇配氣相位（一）進(jìn)氣門遲閉角

進(jìn)氣門遲閉角利用氣流的過后充氣現(xiàn)象來增加每循環(huán)氣缸充量的。轉(zhuǎn)速較低（Ma較小）轉(zhuǎn)速較高（Ma較大）（二）進(jìn)、排氣門重疊角高速非增壓發(fā)動機（重疊角在20~60度）重疊角在40度以下，基本無燃燒室掃氣。使充氣效率提高，原因是重疊角使進(jìn)氣初期和排氣后期的節(jié)流損失減小。增壓發(fā)動機（重疊角在110~140度）強烈的燃燒室掃氣。（三）排氣提前角在保證排氣損失最小的前提下，盡量晚開排氣門。加大膨脹比提高熱效率（四）配氣相位的選擇根據(jù)發(fā)動機的高速性來決定：充氣效率高，保證動力性必要的燃燒室掃氣合適的排氣溫度良好的充氣效率特性，適應(yīng)轉(zhuǎn)矩特性較小的換氣損失，保證經(jīng)濟(jì)性復(fù)習(xí)思考題1．何謂換氣過程?包括哪幾個階段?2．什么是自由排氣和慣性排氣?這兩個階段的長短對發(fā)動機性能有何影響?3．什么是換氣損失?如何減少換氣損失?4．何謂充量、循環(huán)充量、單位時間充量?復(fù)習(xí)思考題5．何謂充氣效率?影響充氣效率的因素有哪些?6．分析配氣相位、轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、壓縮比對充氣效率是怎樣影響的?7．提高循環(huán)充量和充氣效率的措施有哪些?8．如何確定最佳排氣提前角?第四章常用燃料與燃燒化學(xué)

一、常用燃料

1.燃料成分——主要是碳?xì)浠衔顲mHn隨著C含量的減少，H含量的增加，燃料的質(zhì)量變輕，并呈氣態(tài)。當(dāng)C含量增加，H含量減少時，則成為重質(zhì)燃料，當(dāng)n近似為零時，便成為煤炭。1.燃料成分1.燃料成分燃料中H的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大，燃燒污染低；H的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小，燃燒污染高。不同的燃料分子組合，確定了燃料的不同特性。發(fā)動機所用的燃料中，主要含有：烷烴；烯烴；炔烴等。

1.燃料成分烷烴烷烴是飽和的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)。正烷烴是直鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，異烷烴是分支結(jié)構(gòu)。由于異烷烴分子結(jié)構(gòu)緊湊，其著火性要比正烷烴差，抗爆性比正烷烴好。異辛烷的抗爆性最好，定為100％。烯烴是由兩個或多個C原子構(gòu)成，C原子間至少有一個雙鍵連接，屬不飽和結(jié)構(gòu)。烯烴也有異構(gòu)體，正烯烴與正烷烴相比，具有更高的抗爆性。常溫下穩(wěn)定性差，易生成膠質(zhì)，高溫下形成過氧化物的傾向較小。環(huán)烷烴為環(huán)形單鍵相聯(lián)的碳?xì)浠衔?。環(huán)烷烴的抗爆性介于正烷烴和異烷烴之間，形成過氧化物的傾向較小。芳香烴以雙鍵相聯(lián)的環(huán)狀結(jié)構(gòu)稱之為芳香烴。芳香烴結(jié)構(gòu)緊湊，性能最穩(wěn)定，不液化氣主要由丙烷和丁烷組成，混合比從50：50～98：2。汽油和柴油由多種成分構(gòu)成。2.燃料的使用性能（1）汽油的使用性能

1)揮發(fā)性汽油是由多種碳?xì)浠衔锝M合而成，不能象單一化合物那樣有一個沸點，而是一個范圍。常用餾程來評價汽油的揮發(fā)性，即10％、50％、90％蒸發(fā)溫度。（1）汽油的使用性能10％蒸發(fā)溫度標(biāo)志燃油的起動性。10％蒸發(fā)溫度低，起動性好，但太低了容易引起氣阻，在油箱和化油器中蒸發(fā)損失增加。10％蒸發(fā)溫度太高，則冷起動困難。50％蒸發(fā)溫度標(biāo)志燃油的平均揮發(fā)性。50％蒸發(fā)溫度低，可以縮短暖機時間，但過低會導(dǎo)致化油器結(jié)冰。50％蒸發(fā)溫度高，則汽油機冷機的過渡特性差。90％蒸發(fā)溫度標(biāo)志燃油中所含重質(zhì)成分的多少。90％蒸發(fā)溫度高，燃油中重質(zhì)成分多，在燃燒室內(nèi)易形成雜質(zhì)，并稀釋潤滑油。（1）汽油的使用性能

2)抗爆性汽油機爆燃燃燒是一種不正常燃燒現(xiàn)象。評定汽油抗爆性的指標(biāo)是辛烷值，汽油的牌號是按辛烷值劃分的。汽油的辛烷值，是按不同的體積分?jǐn)?shù)，將正庚烷(辛烷值為0)和異辛烷(辛烷值為100)混合，組成標(biāo)準(zhǔn)燃料，其中異辛烷的含量便是“標(biāo)準(zhǔn)”燃料的辛烷值。（1）汽油的使用性能

測定方法：在專用可變壓縮比單缸試驗機上，與待測燃料進(jìn)行對比試驗。當(dāng)兩者具有相同的抗爆性時，“標(biāo)準(zhǔn)”燃料的辛烷值就是待測燃料的辛烷值。辛烷值的測定方法分：研究法(RON)馬達(dá)法(MON)兩種使用不同的測定方法和規(guī)范，同一燃料的辛烷值不同。

（1）汽油的使用性能汽油的抗爆性在很大程度上取決于碳?xì)淙剂系慕Y(jié)構(gòu)：閉鏈結(jié)構(gòu)比開鏈結(jié)構(gòu)燃料的抗爆性強；不飽和結(jié)構(gòu)比飽和結(jié)構(gòu)燃料的抗爆性強；分支結(jié)構(gòu)比直鏈結(jié)構(gòu)燃料的抗爆性強。2.燃料的使用性能

(2)柴油的使用性能

1)低溫流動性

柴油的低溫流動性，是指柴油在低溫條件下具有一定流動狀態(tài)的性能。通常在柴油中含有一部分石蠟，當(dāng)溫度降低時，石蠟結(jié)晶析出，使流體流動阻力增加，甚至失去流動性。評定柴油低溫流動性的指標(biāo)是凝點、濁點和冷濾點等。我國只采用凝點和冷濾點。凝點是指油品在規(guī)定的試驗條件下冷卻，將試管傾斜45°，保持液面不能移動時的最高溫度。我國輕柴油的牌號是按凝點劃分的。(2)柴油的使用性能

2)霧化和蒸發(fā)性柴油的霧化性和蒸發(fā)性，決定了混合氣形成的質(zhì)量和速度。柴油的霧化性和蒸發(fā)性過強，不僅貯存和運輸中蒸發(fā)損失大，而且安全性差。評定柴油霧化和蒸發(fā)性的主要指標(biāo)是運動粘度、餾程、閃點和密度。(2)柴油的使用性能運動粘度表示液體在重力作用下流動時，內(nèi)摩擦力的量度。其值為相同溫度下液體的動力粘度與其密度之比，以m2／s為單位。餾程

柴油餾程采用50％蒸發(fā)溫度、90％蒸發(fā)溫度和95％蒸發(fā)溫度。50％蒸發(fā)溫度越低，說明柴油輕質(zhì)餾分多，蒸發(fā)速度越快，柴油機就越易起動。90％蒸發(fā)溫度和95％蒸發(fā)溫度越低，說明柴油中重質(zhì)餾分少，混合氣燃燒完全，不僅能提高柴油機動力性，減少機械磨損，還能避免過熱，降低油耗。(2)柴油的使用性能閃點表示柴油的蒸發(fā)性，同時也能說明柴油使用的安全性。閃點低，說明柴油中輕質(zhì)餾分多，蒸發(fā)性好。閃點過低則蒸發(fā)過快，會造成氣缸壓力突然上升，引起柴油機工作粗暴，使用不安全等。柴油閃點的測定采用閉口杯法。2.燃料的使用性能燃燒性

燃燒性是指柴油的自燃能力。燃燒性好的柴油，其自燃點低，在滯燃期內(nèi)，燃燒室的局部易形成高密度的過氧化物而形成火焰中心，滯燃期短，氣缸壓力升高平緩，工作柔和。評定柴油機燃燒性的指標(biāo)是十六烷值。十六烷值高的柴油，其自燃性好，柴油機工作柔和。反之，十六烷值低的柴油，易使柴油機工作粗暴。十六烷值對柴油機的起動性也有一定影響。第四章常用燃料與燃燒化學(xué)二、燃燒化學(xué)1.燃燒的化學(xué)反應(yīng)對于碳?xì)浠衔?，?dāng)其完全燃燒時，其化學(xué)反應(yīng)方程式為：不完全燃燒時二、燃燒化學(xué)空燃比與過量空氣系數(shù)（1）空燃比實際上，發(fā)動機氣缸內(nèi)的工質(zhì)，并不是按化學(xué)當(dāng)量比來混合的?？扇蓟旌蠚獾臐舛仁前疵垦h(huán)實際供給的空氣量與燃料的比來衡量?？杖急仁侵该垦h(huán)充入氣缸的空氣量與燃料量的質(zhì)量比值，用a表示，即二、燃燒化學(xué)(2)過量空氣系數(shù)

是指氣缸內(nèi)實際空氣量，與噴入缸內(nèi)的燃料完全燃燒所需的理論空氣量的質(zhì)量比，用φat表示，即第四章常用燃料與燃燒化學(xué)三、發(fā)動機混合氣的著火1．著火現(xiàn)象及著火界限發(fā)動機中HC化合物的著火，均屬于鏈—熱反應(yīng)。按發(fā)火條件不同，分為：高溫單級著火低溫多級著火

三、發(fā)動機混合氣的著火2．發(fā)動機燃燒方式(1)同時爆炸燃燒

均勻混合氣在燃燒室內(nèi)的燃燒前后任一瞬間，燃燒室內(nèi)的混合氣都是可燃的均勻混合氣體，可同時爆炸燃燒。(2)預(yù)混合火焰

均勻混合氣的過量空氣系數(shù)是一個常數(shù)，著火極限和火焰速度均與壓力、溫度和過量空氣系數(shù)有關(guān)。由于火焰前鋒的推移，使燃燒傳播到整個燃燒室內(nèi)，燃燒室內(nèi)壓力各處基本一致，而溫度各不相同。在燃燒期間，燃燒室內(nèi)存在兩個相：未燃混合氣相和燃燒產(chǎn)物相。(3)擴散火焰

固體或液體燃料的燃燒現(xiàn)象。燃燒室內(nèi)產(chǎn)生自燃后，空氣和燃料從各個方向連續(xù)導(dǎo)入，在反應(yīng)過程通過擴散、混合，混合氣各處濃度都不同。當(dāng)燃料與空氣混合，燃燒并產(chǎn)生燃燒產(chǎn)物，必須防止它將燃料與空氣隔開。通常采用組織空氣運動的方法，造成空氣渦流。2．發(fā)動機燃燒方式汽油機的點火燃燒就是預(yù)混合火焰的典型例子。柴油機的初始燃燒部分，由于在滯燃期內(nèi)，部分混合氣均勻混合，基本上屬于預(yù)混合火焰，燃燒后期屬于擴散火焰。第五章汽油機混合氣

形成和燃燒目錄第一節(jié)

汽油機混合氣的形成第二節(jié)

汽油機正常燃燒過程第三節(jié)

汽油機的不正常燃燒第四節(jié)

影響燃燒過程的因素第五節(jié)

汽油機的燃燒室第六節(jié)

汽油機電控汽油噴射系統(tǒng)概述第一節(jié)汽油機混合氣的形成一、化油器式汽油機混合氣形成1.理想化油器特性

在滿足最佳性能要求的前提下，混合氣成分隨負(fù)荷(或混合氣量)的變化關(guān)系。汽油機是利用節(jié)氣門實現(xiàn)混合氣量的調(diào)節(jié)。起動φat=0.2～0.6怠速φat=0.6～0.8小負(fù)荷φat=0.7～0.9中等負(fù)荷φat=1.05～1.15大負(fù)荷φat=0.8～0.92．理想化油器特性的實現(xiàn)主供油裝置大負(fù)荷加濃與怠速加濃怠速加濃裝置加速裝置起動裝置

二、汽油噴射系統(tǒng)混合器形成成分決定條件

吸入的空氣量和噴油器噴射的燃料量電子控制的汽油噴射系統(tǒng)，以發(fā)動機轉(zhuǎn)速和空氣量為依據(jù)，由ECU接受來自各個傳感器的信號，經(jīng)處理后，將控制信號送到噴油器，通過控制噴油器啟閉時間長短，變供油量，使達(dá)到最佳空燃比，以適應(yīng)發(fā)動機運行工況的要求。

第二節(jié)汽油機正常燃燒過程一、正常燃燒進(jìn)行情況火花塞跳火形成火焰中心連續(xù)地傳播在此期間，火焰?zhèn)鞑ニ俣燃盎鹧媲颁h的形狀均沒有急劇變化，這種狀況稱為正常燃燒。正常燃燒過程1燃燒過程燃燒過程按其壓力變化的特征，可分為I、Ⅱ、Ⅲ三個階段。

I．著火延遲期（滯燃期）

從火花塞跳火開始到形成火焰中心為止這段時間，稱為著火延遲期，見圖5—7中階段I所示。從火花塞跳火開始到上止點的曲軸轉(zhuǎn)角，稱為點火提前角，用θ。表示。

火花塞跳火后，并不能立刻形成火焰中心，因為混合氣氧化反應(yīng)需要一定時間。當(dāng)火花能量使局部混合氣溫度迅速升高，以及火花放電時，兩極電壓在15000V以上時，混合氣局部溫度可達(dá)2000℃，加快了混合氣的氧化反應(yīng)速度。這種反應(yīng)達(dá)到一定的程度(所需要時間約占整個燃燒時間的15％左右時)，出現(xiàn)發(fā)光區(qū)，形成火焰中心。此階段壓力無明顯升高。

著火延遲期的長短，與燃料本身的分子結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)、過量空氣系數(shù)（=0．8～0．9時最短)、開始點火時氣缸內(nèi)溫度和壓力(取決于壓縮比)、殘余廢氣量、氣缸內(nèi)混合氣的運動、火花能量大小等因素有關(guān)。汽油機燃燒過程中，著火延遲期的影響不如柴油機大。Ⅱ．明顯燃燒期（急燃期）．

從火焰中心形成到氣缸內(nèi)出現(xiàn)最高壓力為止這段時間，稱為明顯燃燒期，見圖5—7中第Ⅱ階段。

當(dāng)火焰中心形成后，火焰前鋒以20～30m／s的速度，從火焰中心開始逐層向四周的未燃混合氣傳播，直到連續(xù)不斷掃過整個燃燒室?；旌蠚獾慕^大部分(約80％以上)在此期間內(nèi)燃燒完畢，壓力、溫度迅速升高，出現(xiàn)最高壓力點3。下圖為正常燃燒時，火焰前鋒的瞬時位置。壓力升高率：表征缸內(nèi)壓力變化的急劇程度，一般為200-400kPa/(°)。

最高壓力點3出現(xiàn)的時刻，對發(fā)動機功率、燃油消耗有很大影響。過早，混合氣點火早，使壓縮功增加，熱效率下降；過遲，燃燒產(chǎn)物的膨脹比減小，燃燒在較大容積下進(jìn)行，散熱損失增加，熱效率也下降。實踐證明，最高壓力出現(xiàn)在上止點后12°～15°曲軸轉(zhuǎn)角時，示功圖面積最大，循環(huán)功最多。此時對應(yīng)的點火提取前角為最佳點火提前角。因而，可以通過調(diào)整點火提前角，使最高燃燒壓力出現(xiàn)在適宜的位置。

Ⅲ．補燃期(后燃期)

從最高壓力點開始到燃料基本燃燒完為止，稱為補燃期。這一階段主要是明顯燃燒期內(nèi)火焰前鋒掃過的區(qū)域，部分未燃盡的燃料繼續(xù)燃燒；吸附于缸壁上的混合氣層繼續(xù)燃燒；部分高溫分解產(chǎn)物等，因在膨脹過程中溫度下降又重新燃燒、放熱。

由于活塞下行，壓力降低，使補燃期內(nèi)燃燒放出的熱量不能有效地轉(zhuǎn)變?yōu)楣?。同時，排氣溫度增加，熱效率下降，影響發(fā)動機動力性和經(jīng)濟(jì)性。因此，應(yīng)盡量減少補燃。正常燃燒時，汽油機補燃較柴油機輕得多。

2、燃燒速度

燃燒速度是指單位時間內(nèi)燃燒的混合氣的量。由上式可見，影響燃燒速度的因素如下：1.火焰速度火焰速度是決定明顯燃燒期長短的主要因素?，F(xiàn)代汽油機的UT可高達(dá)50-80m/s。影響火焰速度的主要因素有：燃燒室中氣體的紊流運動、混合氣成分和混合氣初始溫度。1）紊流運動是指無數(shù)小氣團(tuán)的一種無規(guī)則運動，每一氣團(tuán)的大小不一，其流動速度也不一致，但其宏觀流動方向是一致的。

紊流運動使火焰燃燒區(qū)厚度增加，火焰?zhèn)鞑ニ俣燃涌?，紊流強度與火焰速度比成正比關(guān)系。2）混合氣成分不同，火焰?zhèn)鞑ニ俣让黠@不同，3）混合氣初始溫度高，火焰?zhèn)鞑ニ俣仍黾印?.火焰前鋒面積

利用燃燒室?guī)缀涡螤罴捌渑c火花塞位置的配合，可以改變不同時期火焰前鋒掃過的面積，以調(diào)整燃燒速度。3.可燃混合氣的密度增大未燃混合氣的密度，可以提高燃燒速度。因此，增大壓縮比和進(jìn)氣壓力等，均可加大燃燒速度。二、汽油機不規(guī)則燃燒定義：是指在正常運轉(zhuǎn)情況下，內(nèi)燃機各循環(huán)之間的燃燒差異和各缸之間的燃燒差異。

1．各循環(huán)之間的燃燒差異2．各缸間的燃燒差異1．各循環(huán)之間的燃燒差異原因：燃燒的不穩(wěn)定性表現(xiàn)：循環(huán)的壓力波動影響循環(huán)波動的因素：混合氣濃度、發(fā)動機負(fù)荷、轉(zhuǎn)速、點火時刻、燃燒室形狀，火花塞位置、壓縮比、配氣定時等為提高發(fā)動機功率，減少油耗，降低排放污染和噪聲，應(yīng)使燃燒差異降到最小限度

1．各循環(huán)之間的燃燒變動工況一定各個循環(huán)的示功不同

2．各缸間的燃燒差異原因：可燃混合氣對各缸分配不均危害：

各缸混合氣成分不同，不能使各缸處于理想的混合濃度工作。使發(fā)動機功率下降油耗上升，排放污染加大個別缸出現(xiàn)過熱、火花塞燒損現(xiàn)象

2．各缸間的燃燒差異主要影響因素：化油器

化油器的安裝位置要適當(dāng)，使其至各缸氣道的路徑相同，保證進(jìn)氣管到各缸的通道(管長、直徑、對稱性等)相等。進(jìn)氣管

進(jìn)氣管內(nèi)表面光滑，彎道少。汽油噴射技術(shù)

可以改善霧化質(zhì)量，使各缸間混合氣的分配均勻。如多點噴射的汽油機，使各缸供油量基本保持一致，發(fā)動機性能得到改善。

三、燃燒室壁面的熄火作用現(xiàn)象：在火焰?zhèn)鞑ミ^程中，緊靠壁面附近的火焰不能傳播。原因：由鏈反應(yīng)中斷和冷缸壁使接近缸壁的一層氣體冷卻所造成。危害：存在大量未燃燒的烴，排氣中HC增加。解決措施：盡量減小熄火厚度及燃燒室的面容比F/V，以降低汽油機的HC排出量。三、燃燒室壁面的熄火作用影響因素：當(dāng)過量空氣系數(shù)=1左右，熄火厚度最小，混合氣加濃或減稀，此厚度均增加；負(fù)荷減小時，熄火厚度顯著增加；燃燒室溫度、壓力提高，氣缸紊流加強，熄火厚度均減小。第三節(jié)汽油機的不正常燃燒一、爆震燃燒1．定義：

汽油機燃燒過程中，火焰前鋒以正常的傳播速度向前推進(jìn)，當(dāng)火焰前方未燃的混合氣(末端混合氣)受到已燃混合氣強烈的壓縮和熱幅射作用，其本身的溫度不斷升高，以致于在正常的火焰到達(dá)之前，末端混合氣內(nèi)部最適宜著火的部位，已出現(xiàn)一個或多個火源，形成火焰中心，這種現(xiàn)象稱為爆燃。

1．爆燃特征：

氣缸內(nèi)發(fā)出特別尖銳的金屬敲擊聲，亦稱之敲缸。壓力沖擊波反復(fù)撞擊缸壁。原因（本質(zhì)）：末端混合氣受到壓縮和輻射熱的作用，加速了先期反應(yīng)產(chǎn)生了自燃。2、影響因素1）燃料性質(zhì)

辛烷值高的燃料，抗爆燃能力強。2）末端混合氣的壓力、溫度和壓縮比①末端混合氣的壓力和溫度增高，則爆燃傾向增大。②提高壓縮比，則氣缸內(nèi)壓力、溫度升高，爆燃易發(fā)生；③氣缸蓋、活塞的材料使用輕金屬，由于其導(dǎo)熱性好，末端混合氣壓力、溫度低，爆燃傾向小，可提高壓縮比0.4～0.7單位。2.影響因素3）火焰前鋒傳播到末端混合氣的時間提高火焰?zhèn)鞑ニ俣取⒖s短火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x減少火焰前鋒傳播到末端混合氣的時間這有利于避免爆燃

氣缸直徑大時，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x增加，爆燃傾向增大，故沒有很大缸徑的汽油機。3、危害輕微敲缸時，發(fā)動機功率上升；嚴(yán)重時，可產(chǎn)生冷卻水過熱，功率下降，耗油率上升。嚴(yán)重時破壞缸壁表面的附面氣膜和油膜，使傳熱增加，氣缸蓋和活塞頂溫度升高，冷卻系過熱，功率減少，耗油率增加；可造成活塞、氣門燒壞，軸瓦破裂，火花塞絕緣體破裂，潤滑油氧化成膠質(zhì)，活塞環(huán)粘在槽內(nèi)。爆燃正常燃燒爆燃4．減少爆燃的措施(1)使用抗爆性高的燃料選用高辛烷值的汽油(2)降低末端混合氣溫度和壓力

加強冷卻液、降低進(jìn)氣溫度，推遲點火，降低壓縮比，及時清除燃燒室積炭，合理設(shè)計燃燒室，縮短火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x等。(3)降低負(fù)荷、提高轉(zhuǎn)速

降低負(fù)荷，上一循環(huán)的殘余廢氣量相應(yīng)增多，廢氣對混合氣的自燃有阻礙作用。提高轉(zhuǎn)速，混合氣的擾流強度提高，火焰?zhèn)鞑ニ俣燃涌?，不易產(chǎn)生爆燃。

二、熱面點火（表面點火）定義：在汽油機中，凡是不靠電火花點火而由燃燒室熾熱表面(如過熱的火花塞絕緣體和電極、排氣門、熾熱的積炭等)點燃混合氣而引起的不正常燃燒現(xiàn)象，稱為表面點火。分類：根據(jù)被熾熱表面點火的火焰是否始終以正常速度進(jìn)行傳播非爆燃性表面點火（早火和后火）爆燃性表面點火。

早燃（早火）定義：指在火花塞點火之前，熾熱表面就點燃混合氣的現(xiàn)象。危害:由于它提前點火而且熱點表面比火花大，使燃燒速率快，氣缸壓力、溫度增高，發(fā)動機工作粗暴，并且由于壓縮功增大，向缸壁傳熱增加，致使功率下降，火花塞、活塞等零件過熱。

火花塞跳火點燃混合氣后，在火焰?zhèn)鞑ミ^程中，由于熾熱表面使火焰前鋒未掃過區(qū)域的混合氣被點燃，但形成的火焰前鋒仍以正常的火焰?zhèn)鞑ニ俣认蛭慈細(xì)鈪^(qū)推進(jìn)，稱為后火。這種現(xiàn)象可在發(fā)動機斷火后，發(fā)現(xiàn)發(fā)動機仍像有電火花點火一樣，繼續(xù)運轉(zhuǎn)，直到熾熱點溫度下降到不能點燃混合氣為止，發(fā)動機才停轉(zhuǎn)。

后火2．爆燃性表面點火(激爆)激爆是一種表面點火現(xiàn)象，它是由燃燒室沉積物引起的爆燃性表面點火，是一種危害最大的表面點火現(xiàn)象。

發(fā)動機低速低負(fù)荷(水平路上，汽車行駛速度低于20km／h)運轉(zhuǎn)時，燃燒室表面極易形成熱性很差的沉積物。它使高壓縮比汽油機的表面溫度更高。此外，沉積物顆粒被高溫火焰包圍，使其急劇氧化而白熾化，將混合氣點燃。在發(fā)動機加速時，氣流吹起已著火的碳粒，使混合氣產(chǎn)生多火點燃的著火現(xiàn)象，致使混合氣劇烈燃燒，壓力升高率和最高燃燒壓力急劇增加。

3．防止表面點火的措施選用低沸點的汽油和含膠質(zhì)較少的潤滑油。降低壓縮比。避免長時間低負(fù)荷運行和頻繁加速減速行駛。在燃料中加入抑制熱面點火的添加劑等。

爆燃和表面點火的區(qū)別與聯(lián)系：爆燃是火花塞跳火后，末端混合氣的自燃現(xiàn)象；表面點火是火花塞跳火以前或之后，由熾熱表面或沉積物點燃混合氣所致。