汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理（第5版）課件全套 張志沛 第1-8章 內(nèi)燃機(jī)性能指標(biāo)及實(shí)際循環(huán)計(jì)算方法- 內(nèi)燃機(jī)特性

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理

（第5版）Contents第一章內(nèi)燃機(jī)性能指標(biāo)及實(shí)際循環(huán)計(jì)算方法第三章柴油機(jī)混合氣形成和燃燒第五章代用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)及新能源汽車第七章內(nèi)燃機(jī)的廢氣渦輪增壓第二章四沖程內(nèi)燃機(jī)的換氣過程第六章內(nèi)燃機(jī)噪聲、排放污染及防治第四章汽油機(jī)混合氣形成和燃燒第八章內(nèi)燃機(jī)特性第一章內(nèi)燃機(jī)性能指標(biāo)及實(shí)際循環(huán)計(jì)算方法第一節(jié)內(nèi)燃機(jī)理論循環(huán)概述第二節(jié)內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)與熱損失第三節(jié)熱平衡第四節(jié)指示指標(biāo)第五節(jié)有效指標(biāo)第六節(jié)機(jī)械損失第七節(jié)燃燒熱化學(xué)第八節(jié)燃燒基本理論第九節(jié)實(shí)際循環(huán)的近似計(jì)算———經(jīng)典熱計(jì)算第十節(jié)實(shí)際循環(huán)數(shù)值計(jì)算方法內(nèi)燃機(jī)的理論循環(huán)是將實(shí)際工作過程加以抽象簡化后建立的循環(huán)模式。工程熱力學(xué)中曾經(jīng)討論過三種內(nèi)燃機(jī)的理論循環(huán)，即定容加熱循環(huán)、定壓加熱循環(huán)和混合加熱循環(huán)。第一節(jié)內(nèi)燃機(jī)理論循環(huán)概述圖1-1內(nèi)燃機(jī)理論循環(huán)(Ｑ１為循環(huán)加熱量，Ｑ′１為定容加熱量，Ｑ″１為定壓加熱量，Ｑ２為循環(huán)放熱量)ａ)定容加熱循環(huán)，ｂ)定壓加熱循環(huán)，ｃ)混合加熱循環(huán)第二節(jié)內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)與熱損失圖１-２非增壓四沖程柴油機(jī)理論循環(huán)和實(shí)際循環(huán)ｐ-Ｖ圖的比較(示意圖)內(nèi)燃機(jī)的工作過程就是實(shí)際循環(huán)不斷重復(fù)進(jìn)行的過程，內(nèi)燃機(jī)的實(shí)際循環(huán)是由進(jìn)氣、壓縮、燃燒、膨脹和排氣所組成，較之理論循環(huán)復(fù)雜得多，它不可能達(dá)到理論循環(huán)那樣高的熱效率當(dāng)主動(dòng)叉軸以等角速旋轉(zhuǎn)時(shí)，從動(dòng)叉軸是不等角速的。第二節(jié)內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)與熱損失工質(zhì)的影響理論循環(huán)是以空氣為工質(zhì)，并假設(shè)比熱?為定值，實(shí)際循環(huán)中的工質(zhì)是空氣、燃料和燃燒產(chǎn)物，其比熱隨溫度上升而增大，考慮實(shí)際工質(zhì)的具體情況后，將對(duì)循環(huán)產(chǎn)生如下影響:(１)在實(shí)際循環(huán)中工質(zhì)的成分會(huì)發(fā)生變化。(２)工質(zhì)的比熱隨溫度的上升而增大,而且燃?xì)獾谋葻岜戎当瓤諝獾男?其結(jié)果均導(dǎo)致循環(huán)熱效率降低,循環(huán)所做的功減少。(３)工質(zhì)的高溫分解。(４)工質(zhì)分子數(shù)的變化。第二節(jié)內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)與熱損失換氣損失理論循環(huán)認(rèn)為進(jìn)、排氣的推動(dòng)功很接近可互相抵消,而把開式循環(huán)理想化為閉式循環(huán),而在實(shí)際循環(huán)的換氣過程中,排氣門要提前開啟,廢氣在下止點(diǎn)前便開始逸出(沿ｂ１ｄ１線),使ｐ-Ｖ圖上的有用功面積減小(圖１-２中ｂ１ｂｄ１小塊麻點(diǎn)區(qū)所示),在接著進(jìn)行的排氣和吸氣過程中,由于流動(dòng)阻力會(huì)產(chǎn)生進(jìn)、排氣推動(dòng)功的差別(圖１-２中ｄ１ｒａ麻點(diǎn)區(qū)所示),排氣門提前開啟造成的損失與進(jìn)、排氣推動(dòng)功之差,這兩部分損失之和就是實(shí)際循環(huán)的換氣損失。第二節(jié)內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)與熱損失汽缸壁的傳熱損失理論循環(huán)假定汽缸壁和工質(zhì)之間無熱交換，但在實(shí)際循環(huán)中，汽缸壁和工質(zhì)之間自始至終存在著熱量交換。根據(jù)實(shí)際統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知,通過汽缸壁各部分向外散發(fā)的熱量損失所引起的發(fā)動(dòng)機(jī)功率和熱效率下降約占理論混合循環(huán)發(fā)出的功率和熱效率的１０％。第二節(jié)內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)與熱損失汽缸壁的傳熱損失１.汽缸壁傳熱量的計(jì)算具備所有的三種基本方式:導(dǎo)熱、對(duì)流和輻射，其中以對(duì)流為主要的傳熱方式。第二節(jié)內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)與熱損失汽缸壁的傳熱損失２.影響傳熱損失的各種因素１)汽缸幾何尺寸的影響２)發(fā)動(dòng)機(jī)行程缸徑比Ｓ/Ｄ的影響３)燃燒室形式的影響４)冷卻介質(zhì)溫度的影響５)增壓程度的影響６)工況變化的影響第二節(jié)內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)與熱損失時(shí)間損失理論循環(huán)中，活塞是以無限緩慢的速度運(yùn)動(dòng)，以保持汽缸內(nèi)的工質(zhì)始終處于平衡狀態(tài)，并且認(rèn)為由熱源向工質(zhì)進(jìn)行等容加熱的速度極快，可以在瞬間完成，在等壓加熱時(shí)，加熱的速度能與活塞運(yùn)動(dòng)的速度相匹配，以實(shí)現(xiàn)等壓加熱過程。時(shí)間損失的出現(xiàn)，是由于燃料燃燒的放熱規(guī)律與活塞運(yùn)動(dòng)的規(guī)律難以進(jìn)行完美的配合所致。第二節(jié)內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)與熱損失時(shí)間損失供油提前角對(duì)時(shí)間損失的影響正確調(diào)整供油提前角θ，對(duì)柴油機(jī)的良好運(yùn)轉(zhuǎn)是非常必要的。圖1-3

12V135柴油機(jī)供油提前角的調(diào)整試驗(yàn)第二節(jié)內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)與熱損失時(shí)間損失轉(zhuǎn)速對(duì)時(shí)間損失的影響隨著轉(zhuǎn)速增加，須相應(yīng)增大供油提前角，才不致造成時(shí)間損失的增大，而當(dāng)轉(zhuǎn)速下降時(shí)，供油提前角則應(yīng)減小。圖1-4新105柴油機(jī)的最佳供油提前角與轉(zhuǎn)速的關(guān)系不同的柴油機(jī)，其最佳供油提前角的大致范圍如下:

直接噴射式柴油機(jī)θ＝28℃Ａ~35℃Ａ渦流室和預(yù)燃室式柴油機(jī)θ＝15℃Ａ~20℃Ａ第二節(jié)內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)與熱損失燃燒損失包括后燃和不完全燃燒所引起的損失第二節(jié)內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)與熱損失其他損失渦流和節(jié)流損失泄漏損失第三節(jié)熱平衡按照熱能在有效功和各種損失方面的數(shù)量分配來研究燃料中總熱量的利用情況，稱為內(nèi)燃機(jī)的熱平衡，內(nèi)燃機(jī)的熱平衡通常是由實(shí)驗(yàn)確定的。圖1-5內(nèi)燃機(jī)的熱平衡圖ａ、從殘余廢氣和排氣中回收的熱量ｂ、由汽缸壁傳給進(jìn)氣的熱量ｃ、排出廢氣傳給冷卻液的熱量ｄ、從摩擦熱中傳給冷卻液的部分ｅ、從排氣系統(tǒng)輻射的熱ｆ、從冷卻系和水套壁輻射的熱量ｇ、從曲軸箱壁和其他不冷卻部分輻射的熱量第三節(jié)熱平衡總熱量的分配大體上可分為如下五大項(xiàng)：１.轉(zhuǎn)化為有效功的熱量ＱＥ２.傳遞給冷卻介質(zhì)的熱量ＱＳ３.廢氣帶走的熱量ＱＲ４.燃料不完全燃燒造成的熱損失ＱＢ５.其他熱量損失ＱＬ第四節(jié)指示指標(biāo)指示指標(biāo)用來評(píng)定實(shí)際循環(huán)進(jìn)行情況的好壞，它是以工質(zhì)在汽缸內(nèi)對(duì)活塞做功的過程為研究基礎(chǔ)的。

用平均指示壓力及指示功率評(píng)定循環(huán)的動(dòng)力性，用指示熱效率及指示燃料消耗。率評(píng)定循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性。第四節(jié)指示指標(biāo)工質(zhì)在汽缸內(nèi)對(duì)活塞所做的指示功，是通過示功圖的面積來計(jì)算的。圖1-7由ｐ-φ示功圖轉(zhuǎn)換為ｐ-Ｖ示功圖的作圖方法圖1-6120四沖程單缸試驗(yàn)柴油機(jī)的示功圖第四節(jié)指示指標(biāo)

1.指示功和平均指示壓力第四節(jié)指示指標(biāo)

2.指示功率第四節(jié)指示指標(biāo)

3.指示熱效率和指示燃油消耗率第五節(jié)有效指標(biāo)內(nèi)燃機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性指標(biāo)是以曲軸對(duì)外輸出的功率為研究基礎(chǔ)的，是代表內(nèi)燃機(jī)的整機(jī)性能的指標(biāo)，通常稱為有效指標(biāo)。內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力性能指標(biāo)有效功率有效轉(zhuǎn)矩平均有效壓力轉(zhuǎn)速ｎ和活塞平均速度Ｃｍ第五節(jié)有效指標(biāo)2.內(nèi)燃機(jī)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)ηηｅ＝ＷｅＱ１＝ＷｉηｍＱ１ｅ＝ＷｅＱ１＝ＷｉηｍＱ１有效熱效率：

轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角與安裝在轉(zhuǎn)向盤同側(cè)的轉(zhuǎn)向車輪偏轉(zhuǎn)角的比值。有效燃油消耗率(簡稱耗油率)：有效燃油消耗率ｇｅ是單位有效功的耗油量通常以每千瓦時(shí)的耗油量表示。第五節(jié)有效指標(biāo)3.內(nèi)燃機(jī)強(qiáng)化程度

升功率和比質(zhì)量：升功率Ｐｌ是內(nèi)燃機(jī)每升工作容積所發(fā)出的有效功率強(qiáng)化系數(shù)：平均有效壓力ｐｅ與活塞平均速度Ｃｍ的乘積稱為強(qiáng)化系數(shù),寫成pe·Cm

,它與活塞單位面積功率成正比。第五節(jié)有效指標(biāo)4.內(nèi)燃機(jī)其他性能評(píng)定排氣品質(zhì)噪聲起動(dòng)性第六節(jié)機(jī)械損失內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械損失消耗了一部分指示功率,使對(duì)外輸出的有效功率小于指示功率,不同類型的內(nèi)燃機(jī),其各部分機(jī)械損失所占百分比差別很大.第六節(jié)機(jī)械損失

1.機(jī)械效率

第六節(jié)機(jī)械損失2.機(jī)械損失的測定測定方法倒拖法滅缸法油耗線法示功圖法第六節(jié)機(jī)械損失2.影響機(jī)械效率的因素使用因素的影響

負(fù)荷變化潤滑油品質(zhì)和冷卻液溫度第七節(jié)燃燒熱化學(xué)1.燃燒所必備的空氣量

1kg燃料完全燃燒所需的理論空氣量第七節(jié)燃燒熱化學(xué)1.燃燒所必備的空氣量

過量空氣系數(shù)第七節(jié)燃燒熱化學(xué)2.理論分子變更系數(shù)不考慮汽缸中殘留廢氣的情況下，研究燃燒前、后工質(zhì)摩爾數(shù)的變化的情況：１.α>１的情況２.α<１的情況α<１的情況僅在汽油機(jī)上出現(xiàn)。

第七節(jié)燃燒熱化學(xué)3.實(shí)際分子變更系數(shù)

第八節(jié)燃燒基本理論1.連鎖反應(yīng)的機(jī)理及燃燒放熱規(guī)律當(dāng)反應(yīng)體系中出現(xiàn)活化中心后,就會(huì)引起鏈反應(yīng)。一次反應(yīng)完成后產(chǎn)生同量的或多量的活化中心,使化學(xué)反應(yīng)得以繼續(xù)或加速進(jìn)行,這種化學(xué)反應(yīng)稱為連鎖化學(xué)反應(yīng)。發(fā)展順序：鏈引發(fā)→鏈傳播→鏈終止分類：直鏈反應(yīng)和支鏈反應(yīng)連鎖反應(yīng)的基本概念第八節(jié)燃燒基本理論所謂有效反應(yīng)是指能獲得最終產(chǎn)物及活化中心的反應(yīng)

有效反應(yīng)概念和連鎖化學(xué)反應(yīng)的普遍方程式1.連鎖反應(yīng)的機(jī)理及燃燒放熱規(guī)律第八節(jié)燃燒基本理論

1.連鎖反應(yīng)的機(jī)理及燃燒放熱規(guī)律內(nèi)燃機(jī)燃燒速度的半經(jīng)驗(yàn)方程式第八節(jié)燃燒基本理論2.預(yù)混合氣體中的火焰?zhèn)鞑セ鹧婧诵牡男纬深A(yù)混合氣體在外源點(diǎn)火的情況下形成火焰核心的前提條件是火花塞附近的混合氣必須具備一定的濃度，混合氣過稀或過濃都不能著火?；鸹ㄈ鸹ㄖ螅炕鸹ㄌ峁┑哪芰?，不僅使局部混合氣溫度進(jìn)一步升高，而且引起火花附近的混合氣電離，形成活化中心，促使支鏈反應(yīng)加速，隨著連鎖化學(xué)反應(yīng)范圍擴(kuò)大，反應(yīng)程度加深，出現(xiàn)明顯的火焰小區(qū)，這就是火焰核心。第八節(jié)燃燒基本理論2.預(yù)混合氣體中的火焰?zhèn)鞑セ鹧娴膫鞑ピ谄字行纬苫鹧婧诵闹?，燃燒過程進(jìn)行的實(shí)質(zhì)就是火焰在預(yù)混合氣體中的傳播過程。圖1-15混合氣成分對(duì)火焰?zhèn)鞑サ挠绊懙诎斯?jié)燃燒基本理論2.預(yù)混合氣體中的火焰?zhèn)鞑セ鹧娴膫鞑セ鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣鹊拇笮∪Q于預(yù)混合氣體的物理化學(xué)性質(zhì)、熱力狀態(tài)、混合氣濃度和氣體流動(dòng)狀況。圖1-16火焰結(jié)構(gòu)及其溫度、濃度分布圖1-17在不同紊流作用下的火焰前鋒圖1-18紊流強(qiáng)度與火焰速度比的關(guān)系第八節(jié)燃燒基本理論3.燃油噴霧與擴(kuò)散燃燒擴(kuò)散燃燒是柴油機(jī)的主要燃燒方式。柴油的蒸發(fā)性能比汽油差，因此不能像汽油那樣在常溫條件下預(yù)先制備好均勻混合氣，它只能采用噴射的方法，將燃油直接噴入壓縮升溫后的工質(zhì)中，在缸內(nèi)形成可燃混合氣，依靠壓縮后的高溫環(huán)境自燃發(fā)火，柴油機(jī)中的燃燒屬于噴霧雙相燃燒，它既有預(yù)混合氣的均相氣相燃燒，也有微油滴群的油滴擴(kuò)散燃燒。第八節(jié)燃燒基本理論3.燃油噴霧與擴(kuò)散燃燒噴入汽缸中的燃油首先要經(jīng)歷破碎和霧化過程。擴(kuò)散混合是在燃燒室內(nèi)著火以后的混合階段擴(kuò)散混合階段的燃燒稱為擴(kuò)散燃燒燃油噴霧與混合第八節(jié)燃燒基本理論3.燃油噴霧與擴(kuò)散燃燒擴(kuò)散燃燒階段的燃燒情況非常復(fù)雜，它既存在預(yù)混合燃燒的形式，又存在單油滴的擴(kuò)散燃燒形式，是一種氣、液雙相混合的燃燒過程。擴(kuò)散燃燒的特點(diǎn)第九節(jié)實(shí)際循環(huán)的近似計(jì)算———經(jīng)典熱計(jì)算

1.燃燒熱化學(xué)計(jì)算第九節(jié)實(shí)際循環(huán)的近似計(jì)算———經(jīng)典熱計(jì)算2.換氣過程參數(shù)的確定

第九節(jié)實(shí)際循環(huán)的近似計(jì)算———經(jīng)典熱計(jì)算2.換氣過程參數(shù)的確定

第九節(jié)實(shí)際循環(huán)的近似計(jì)算———經(jīng)典熱計(jì)算3.壓縮過程

第九節(jié)實(shí)際循環(huán)的近似計(jì)算———經(jīng)典熱計(jì)算4.燃燒過程計(jì)算圖1-24的下圖是與燃燒膨脹過程對(duì)應(yīng)的燃燒規(guī)律：圖1-2４實(shí)際循環(huán)燃燒過程的近似和相應(yīng)的燃燒放熱規(guī)律圖1-25不同α?xí)r,石油燃料完全燃燒產(chǎn)物和空氣(α＝∞)的平均等壓摩爾比熱ｃ″ｐ與溫度的關(guān)系第九節(jié)實(shí)際循環(huán)的近似計(jì)算———經(jīng)典熱計(jì)算5.膨脹過程

第九節(jié)實(shí)際循環(huán)的近似計(jì)算———經(jīng)典熱計(jì)算6.平均指示壓力和指示熱效率的計(jì)算在計(jì)算平均指示壓力pi之前應(yīng)先繪出ｐ-Ｖ示功圖。平均指示壓力pi,即:指示效率ηｉ的計(jì)算式:第九節(jié)實(shí)際循環(huán)的近似計(jì)算———經(jīng)典熱計(jì)算7.實(shí)際循環(huán)熱計(jì)算舉例【例1-1】試對(duì)6135G柴油機(jī)標(biāo)定工況進(jìn)行實(shí)際循環(huán)熱計(jì)算，已知條件為:缸徑Ｄ=135ｍｍ，行程Ｓ＝140ｍｍ，缸數(shù)ｉ＝6，12ｈ功率Ｐｅ

=88.５ｋＷ，轉(zhuǎn)速ｎ=1500r/min，壓縮比ε=16.5，每缸工作容積Ｖｈ＝２Ｌ，曲柄半徑與連桿長度比R/L＝1/4，大氣狀態(tài)ｐ０＝100kpa,T0＝288Ｋ，燃料平均質(zhì)量成分ｗＣ＝0.87，ｗＨ=0.126,wo＝0.004，燃料低熱值Hu＝42500kJ/kg燃料，燃燒室形式為ω形分開式。第九節(jié)實(shí)際循環(huán)的近似計(jì)算———經(jīng)典熱計(jì)算7.實(shí)際循環(huán)熱計(jì)算舉例【例1-2】試對(duì)一臺(tái)車用四沖程汽油機(jī)標(biāo)定工況進(jìn)行實(shí)際循環(huán)熱計(jì)算(圖1-29)已知條件為:缸徑Ｄ＝92ｍｍ,行程S=92ｍｍ,缸數(shù)i=4,15min功率Pe=51.5kW,轉(zhuǎn)速n=3800r/min,壓縮比ε=6.5,每缸工作容積Vh＝0.61Ｌ,曲柄半徑與連桿長度比R/L＝1/3.65,大氣狀態(tài)ｐ０

=100ｋＰａ,Ｔ０

=288Ｋ,燃料平均質(zhì)量成分C=0.855,H=0.145,ｍＴ=114,燃料低熱值Hu＝44100kJ/kg燃料,燃燒室形式為浴盆式。第九節(jié)實(shí)際循環(huán)的近似計(jì)算———經(jīng)典熱計(jì)算8.熱計(jì)算的計(jì)算機(jī)程序編制

由計(jì)算實(shí)例可知，實(shí)際循環(huán)熱計(jì)算的數(shù)學(xué)模型雖不算復(fù)雜，但計(jì)算步驟仍較煩瑣，手算很費(fèi)時(shí)間。第十節(jié)實(shí)際循環(huán)數(shù)值計(jì)算方法1.數(shù)值計(jì)算的數(shù)學(xué)模型單純?nèi)紵艧崧视?jì)算零維燃燒模型準(zhǔn)維燃燒模型多維燃燒模型圖1-30多維模型示意圖第十節(jié)實(shí)際循環(huán)數(shù)值計(jì)算方法1.一種簡單的零維模型數(shù)值計(jì)算方法模型假定在推導(dǎo)缸內(nèi)工作過程計(jì)算的基本微分方程式時(shí)，采用如下的簡化假定:(１)不考慮汽缸內(nèi)各點(diǎn)的壓力、溫度與濃度的差異，認(rèn)為缸內(nèi)的狀態(tài)是均勻的，(２)工質(zhì)的比熱容、比熱力學(xué)能和比焓等熱力學(xué)參數(shù)僅與氣體的溫度和氣體的成分有關(guān)，(３)不考慮進(jìn)排氣系統(tǒng)壓力和溫度波動(dòng)對(duì)進(jìn)排氣過程的影響，氣體流動(dòng)視為準(zhǔn)穩(wěn)定流動(dòng)，且不計(jì)氣體流入或流出時(shí)的動(dòng)能，

(４)不考慮通過活塞環(huán)組、氣門等處的氣體泄漏損失。

第十節(jié)實(shí)際循環(huán)數(shù)值計(jì)算方法1.一種簡單的零維模型數(shù)值計(jì)算方法基本微分方程組在上述假定條件下，對(duì)圖１￣３１所示的熱力系統(tǒng)，取缸套壁面、缸蓋底面和活塞上頂面所圍成的容積為控制容積，應(yīng)用熱力學(xué)第一定律、質(zhì)量守恒定律以及氣體狀態(tài)方程，并經(jīng)適當(dāng)?shù)淖儞Q，可以得到計(jì)算內(nèi)燃機(jī)工作過程的通用方程組，即圖1-31汽缸內(nèi)工作過程計(jì)算簡圖

燃燒期：第十節(jié)實(shí)際循環(huán)數(shù)值計(jì)算方法1.一種簡單的零維模型數(shù)值計(jì)算方法缸內(nèi)實(shí)際工作過程的計(jì)算

換氣過程：從排氣門開啟，排出廢氣，到進(jìn)氣門關(guān)閉，完成進(jìn)氣，這一過程統(tǒng)稱為換氣過程。

第十節(jié)實(shí)際循環(huán)數(shù)值計(jì)算方法1.一種簡單的零維模型數(shù)值計(jì)算方法進(jìn)排氣過程的計(jì)算對(duì)于進(jìn)排氣過程熱力參數(shù)的計(jì)算,不僅要求解缸內(nèi)過程的熱力參數(shù),有時(shí)還希望了解進(jìn)排氣道及進(jìn)排氣管內(nèi)的壓力及溫度波動(dòng)情況,以預(yù)測或驗(yàn)證進(jìn)排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)果,開展發(fā)動(dòng)機(jī)的增壓匹配計(jì)算等。第十節(jié)實(shí)際循環(huán)數(shù)值計(jì)算方法1.一種簡單的零維模型數(shù)值計(jì)算方法內(nèi)燃機(jī)性能的計(jì)算為了模擬計(jì)算出內(nèi)燃機(jī)的有效性能參數(shù)，需要確定在該計(jì)算工況下的機(jī)械損失或機(jī)械效率，一般需考慮內(nèi)燃機(jī)的形式、轉(zhuǎn)速、汽缸直徑、負(fù)荷、增壓壓力、潤滑油溫度和冷卻液溫度等因素，由于內(nèi)燃機(jī)的形式繁雜，工況多變，目前尚無公認(rèn)的通用計(jì)算方法，需要計(jì)算者根據(jù)具體情況篩選。THANKYOU汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理

（第5版）Contents第一章內(nèi)燃機(jī)性能指標(biāo)及實(shí)際循環(huán)計(jì)算方法第三章柴油機(jī)混合氣形成和燃燒第五章代用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)及新能源汽車第七章內(nèi)燃機(jī)的廢氣渦輪增壓第二章四沖程內(nèi)燃機(jī)的換氣過程第六章內(nèi)燃機(jī)噪聲、排放污染及防治第四章汽油機(jī)混合氣形成和燃燒第八章內(nèi)燃機(jī)特性第二章四沖程內(nèi)燃機(jī)的換氣過程第一節(jié)換氣過程與換氣損失第二節(jié)充氣效率第三節(jié)影響充氣效率的各種因素第四節(jié)提高充氣效率的措施第五節(jié)進(jìn)氣管內(nèi)的動(dòng)力效應(yīng)第六節(jié)內(nèi)燃機(jī)可變技術(shù)1.換氣過程第一節(jié)換氣過程與換氣損失自由排氣階段強(qiáng)制排氣階段進(jìn)氣過程氣門疊開和燃燒室掃氣2.換氣損失和泵氣損失第一節(jié)換氣過程與換氣損失換氣損失排氣損失自由排氣損失強(qiáng)制排氣損失進(jìn)氣損失泵氣損失1.充氣效率的實(shí)驗(yàn)測定第二節(jié)充氣效率實(shí)際內(nèi)燃機(jī)充氣效率可用實(shí)驗(yàn)方法直接測定，對(duì)于非增壓內(nèi)燃機(jī)，可視燃燒室沒有掃氣，用流量計(jì)(如標(biāo)準(zhǔn)孔板)來實(shí)測內(nèi)燃機(jī)吸入的總充氣量Ｖ(ｍ３/ｈ)，而理論充氣量Ｖｓｈ可由下式算出:式中:Ｖｈ———汽缸工作容積，Ｌ，ｉ———汽缸數(shù)ｎ———內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速，ｒ/ｍｉｎ。由此可得實(shí)驗(yàn)測定的充氣效率值為：2.充氣效率的分析式第二節(jié)充氣效率

第三節(jié)影響充氣效率的各種因素

圖2-6不同轉(zhuǎn)速下的進(jìn)氣壓力圖2-7不同節(jié)氣門開度、不同轉(zhuǎn)速時(shí)的進(jìn)氣壓力

第三節(jié)影響充氣效率的各種因素

3.壓縮比ε與殘余廢氣系數(shù)γ第三節(jié)影響充氣效率的各種因素

4.配氣定時(shí)第三節(jié)影響充氣效率的各種因素

5.進(jìn)氣(或大氣)狀態(tài)第三節(jié)影響充氣效率的各種因素

1.減少進(jìn)氣門處的流動(dòng)損失第四節(jié)提高充氣效率的措施進(jìn)氣馬赫數(shù)Ｍ內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣馬赫數(shù)Ｍ是進(jìn)氣門處氣流平均速度ｖｍ與該處音速ａ的比值減小進(jìn)氣門處的流動(dòng)損失增大進(jìn)氣門直徑，配置適當(dāng)大小的排氣門采用四氣門結(jié)構(gòu)(二進(jìn)、二排))改善進(jìn)氣門和氣門座處的流體動(dòng)力性能2.減小整個(gè)進(jìn)氣管道對(duì)氣流的阻力第四節(jié)提高充氣效率的措施空氣濾清器加大流通有效面積，改進(jìn)濾清性能，經(jīng)常清理維護(hù)，及時(shí)更換濾芯。進(jìn)氣管和汽缸蓋中的進(jìn)氣道保證有足夠的流通截面，注意管道內(nèi)表面粗糙度，避免急轉(zhuǎn)彎及流通截面突變而產(chǎn)生的阻力。3.減少對(duì)新鮮工質(zhì)的熱傳導(dǎo)第四節(jié)提高充氣效率的措施內(nèi)燃機(jī)工作過程中所產(chǎn)生的熱量，會(huì)不可避免地對(duì)進(jìn)氣系統(tǒng)中的新鮮工質(zhì)造成影響。新鮮工質(zhì)受到熱傳導(dǎo)引起的溫升和很多因素有關(guān)，除了在設(shè)計(jì)上對(duì)熱傳導(dǎo)與傳熱損失做周密的考慮外，在運(yùn)轉(zhuǎn)條件方面，降低活塞、進(jìn)排氣門等零件溫度和減少新鮮充量接觸面積，都有利于減少熱傳導(dǎo)對(duì)新鮮充量的影響。4.減小排氣系統(tǒng)對(duì)氣流的阻力第四節(jié)提高充氣效率的措施

5.合理選擇配氣定時(shí)第四節(jié)提高充氣效率的措施配氣定時(shí)的合理程度應(yīng)按下列幾個(gè)方面來綜合評(píng)定:(１)提高充氣效率以保證發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能；

(２)合適的充氣效率特性以適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩特性的需要；

(３)較小的換氣損失以保證發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性能；

(４)必要的燃燒室掃氣作用以保證高溫零件的熱負(fù)荷得以適當(dāng)降低，達(dá)到可靠運(yùn)轉(zhuǎn)；

(５)合適的排氣溫度；

(６)降低噪聲及排氣污染5.合理選擇配氣定時(shí)第五節(jié)進(jìn)氣管內(nèi)的動(dòng)力效應(yīng)慣性效應(yīng)慣性效應(yīng)的收益與配氣定時(shí)中的進(jìn)氣遲閉角有直接關(guān)系，隨著進(jìn)氣遲閉角β的增大，最佳?ｔ范圍(即最佳轉(zhuǎn)速范圍)向增大方向移動(dòng)。

5.合理選擇配氣定時(shí)第五節(jié)進(jìn)氣管內(nèi)的動(dòng)力效應(yīng)波動(dòng)效應(yīng)本循環(huán)波動(dòng)效應(yīng)(諧波增壓進(jìn)氣系統(tǒng))上一循環(huán)波動(dòng)效應(yīng)當(dāng)進(jìn)氣門關(guān)閉后,進(jìn)氣管內(nèi)的氣柱還在繼續(xù)波動(dòng),對(duì)下一循環(huán)的進(jìn)氣量造成影響,即稱為上一循環(huán)波動(dòng)效應(yīng)圖2-14本循環(huán)波動(dòng)效應(yīng)說明圖2-15波動(dòng)效應(yīng)1.可變進(jìn)氣管第六節(jié)內(nèi)燃機(jī)可變技術(shù)圖２-１７可變進(jìn)氣管１進(jìn)氣門２空氣濾清器３進(jìn)氣軟管４節(jié)氣門５穩(wěn)壓室６長進(jìn)氣管７短進(jìn)氣管兼諧振器８轉(zhuǎn)換閥圖２１８里卡多公司設(shè)計(jì)的可變進(jìn)氣管ａ)中、低轉(zhuǎn)速ｂ)高轉(zhuǎn)速2.可變氣門正時(shí)第六節(jié)內(nèi)燃機(jī)可變技術(shù)圖２-１９氣門正時(shí)可變機(jī)構(gòu)ａ)提前,ｂ)推后１可動(dòng)活塞２正時(shí)帶輪３外殼４凸輪軸５凸輪軸正時(shí)控制閥６閥軸７返程彈簧８內(nèi)齒輪９外齒輪氣門正時(shí)可變2.可變氣門正時(shí)第六節(jié)內(nèi)燃機(jī)可變技術(shù)圖２-20氣門升程可變機(jī)構(gòu)氣門升程可變氣門升程可變,是在凸輪軸上裝置兩組凸輪,分別為低速使用的低升程、短持續(xù)期進(jìn)氣凸輪和高速使用的高升程、長持續(xù)期進(jìn)氣凸輪。這種可變系統(tǒng)可以滿足高、低速對(duì)配氣正時(shí)的不同要求，保證高、低速良好的性能，但機(jī)構(gòu)復(fù)雜。第六節(jié)內(nèi)燃機(jī)可變技術(shù)調(diào)節(jié)實(shí)際壓縮比和膨脹比調(diào)節(jié)進(jìn)氣渦流取消節(jié)氣門無凸輪配氣機(jī)構(gòu)內(nèi)部廢氣再循環(huán)有利于實(shí)施斷缸技術(shù)減速、制動(dòng)功用可變氣門正時(shí)技術(shù)的其他優(yōu)勢或潛在功能2.可變氣門正時(shí)3.壓縮比可變技術(shù)第六節(jié)內(nèi)燃機(jī)可變技術(shù)壓縮比的改變是通過調(diào)節(jié)燃燒室的體積而實(shí)現(xiàn)的。改變?nèi)紵殷w積的方法有較多種，基本可分為三類：其一改變活塞上止點(diǎn)位置; 其二改變汽缸蓋與活塞頂?shù)南鄬?duì)位置;其三改變汽缸蓋底部的形狀.3.壓縮比可變技術(shù)第六節(jié)內(nèi)燃機(jī)可變技術(shù)多連桿可變壓縮比機(jī)構(gòu)圖２-21多連桿可變壓縮比機(jī)構(gòu)ａ)機(jī)構(gòu)組成ｂ)高壓縮比時(shí)ｃ)低壓縮比時(shí)由于曲軸上的曲柄長度縮短,減少了活塞的擺動(dòng)幅度,進(jìn)而減少了活塞與汽缸壁之間的摩擦,。也因?yàn)槎噙B桿結(jié)構(gòu)的特殊性,使內(nèi)燃機(jī)慣性振動(dòng)大大減弱,可無須平衡軸,但是可變機(jī)構(gòu)較復(fù)雜,增加轉(zhuǎn)速遲緩。3.壓縮比可變技術(shù)第六節(jié)內(nèi)燃機(jī)可變技術(shù)汽缸蓋可動(dòng)式可變壓縮比機(jī)構(gòu)圖２-21多連桿可變壓縮比機(jī)構(gòu)ａ)機(jī)構(gòu)組成ｂ)高壓縮比時(shí)ｃ)低壓縮比時(shí)薩博公司將內(nèi)燃機(jī)分為上、下兩部分，上部為做成一體的汽缸蓋和汽缸筒，下部由曲軸、活塞、連桿、機(jī)體組成，兩部分通過橡膠密封件密封連接并與曲軸箱隔開，可以在一定程度上實(shí)現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。4.二沖程內(nèi)燃機(jī)的應(yīng)用和發(fā)展第六節(jié)內(nèi)燃機(jī)可變技術(shù)應(yīng)用：回流掃氣二沖程內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，特別是曲軸箱掃氣，無須另帶掃氣泵，因此，廣泛用于小型汽油機(jī)上。二沖程內(nèi)燃機(jī)采用的新技術(shù)有：(１)優(yōu)化配氣方式(２)采用缸內(nèi)直噴技術(shù)(３)潤滑方式的革新THANKYOU汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理

（第5版）Contents第一章內(nèi)燃機(jī)性能指標(biāo)及實(shí)際循環(huán)計(jì)算方法第三章柴油機(jī)混合氣形成和燃燒第五章代用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)及新能源汽車第七章內(nèi)燃機(jī)的廢氣渦輪增壓第二章四沖程內(nèi)燃機(jī)的換氣過程第六章內(nèi)燃機(jī)噪聲、排放污染及防治第四章汽油機(jī)混合氣形成和燃燒第八章內(nèi)燃機(jī)特性第三章柴油機(jī)混合氣形成和燃燒第一節(jié)柴油機(jī)混合氣形成第二節(jié)柴油機(jī)的燃燒過程第三節(jié)柴油機(jī)機(jī)械控制燃油噴射系統(tǒng)第四節(jié)柴油機(jī)電子控制燃油噴射系統(tǒng)1.形成混合氣的兩種基本形式第一節(jié)柴油機(jī)混合氣形成空間霧化混合空間霧化混合是在噴油壓力較高(一般為20000

~30000kPa)的條件下,將燃料噴向燃燒室空間,利用噴注與空氣的相對(duì)運(yùn)動(dòng)及空氣在壓縮過程中產(chǎn)生的熱能,實(shí)現(xiàn)破碎霧化、吸熱蒸發(fā)并與空氣混合形成可燃混合氣。優(yōu)點(diǎn)：不必專門組織進(jìn)氣渦流缺點(diǎn)：工作粗暴，零件承受的熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力較大；NOx的排放率較高。主要用于：大、中型柴油機(jī)1.形成混合氣的兩種基本形式第一節(jié)柴油機(jī)混合氣形成油膜蒸發(fā)混合油膜蒸發(fā)混合是將大部分燃油噴到燃燒室壁面上，形成一層油膜，油膜在壁溫和熱空氣的作用下蒸發(fā)、汽化并與空氣混合形成可燃混合氣。優(yōu)點(diǎn)：對(duì)供油系統(tǒng)及其設(shè)備和噴油壓力要求較低缺點(diǎn)：穩(wěn)定性較差；冷起動(dòng)較困難；HC排放率較高；可增壓性也較差；這種燃燒系統(tǒng)要求較高的使用和維修水平2.燃料的噴霧第一節(jié)柴油機(jī)混合氣形成油束的形成及特性油燃料以很高的壓力12000

~25000kPa和很高的速度(100~300ｍ/ｓ)從噴油器的噴孔噴出，形成一個(gè)如圖3-1所示的圓錐狀油束(稱為噴注)。圖3-1油束形狀第一節(jié)柴油機(jī)混合氣形成油束的形成及特性圖中的橫坐標(biāo)是油粒的直徑,縱坐標(biāo)是某一直徑油粒占全部油粒的百分?jǐn)?shù),曲線越窄,越靠近縱坐標(biāo)軸,表示油粒越細(xì)越均勻,即霧化質(zhì)量越好。圖3-1霧化特性曲線2.燃料的噴霧第一節(jié)柴油機(jī)混合氣形成影響油束特性的因素

噴油器的結(jié)構(gòu)不同，引起油束形成的內(nèi)部擾動(dòng)也不同，從而就產(chǎn)生不同形式的油束，噴油器的主要結(jié)構(gòu)形式如圖。2.燃料的噴霧第一節(jié)柴油機(jī)混合氣形成影響油束特性的因素圖３-４噴孔直徑對(duì)霧化特性的影響燃油噴射壓力越大,則燃油流出的初速度就越大,在噴孔中燃油擾動(dòng)程度及流出噴孔后所受到的介質(zhì)阻力也就越大,使霧化的細(xì)度和均勻度提高,即霧化質(zhì)量好。圖3-5噴油壓力對(duì)霧化特性的影響2.燃料的噴霧第一節(jié)柴油機(jī)混合氣形成影響油束特性的因素介質(zhì)密度增大使反壓力增加，引起作用在油束上的空氣阻力增加，因此，燃料霧化有所改善，噴霧錐角增加，射程縮短。圖3-6不同噴油壓力和反壓力下，油束射程隨時(shí)間的變化關(guān)系2.燃料的噴霧第一節(jié)柴油機(jī)混合氣形成影響油束特性的因素

凸輪形狀較陡或轉(zhuǎn)速較高時(shí)，均會(huì)使噴油泵的柱塞供油速度加快，由于節(jié)流作用會(huì)使油管中的燃油壓力增加，從而使噴油速度增大，因此，霧化變好，油束射程和噴霧錐角均有所增加。2.燃料的噴霧

第一節(jié)柴油機(jī)混合氣形成2.空氣運(yùn)動(dòng)對(duì)混合氣形成的影響空氣運(yùn)動(dòng)可以促使油束分散，增大混合的范圍。熱混合作用對(duì)混合氣的形成有重要影響圖3-7多孔噴油嘴的混合氣形成圖3-8隨空氣運(yùn)動(dòng)的燃燒質(zhì)點(diǎn)軌跡與密度比值的關(guān)系

第二節(jié)柴油機(jī)的燃燒過程1.燃燒過程進(jìn)行情況第Ⅰ階段———滯燃期第Ⅱ階段———速燃期第Ⅲ階段———緩燃期第Ⅳ階段———補(bǔ)燃期

第二節(jié)柴油機(jī)的燃燒過程2.著火延遲的影響因素壓縮溫度對(duì)著火延遲的影響.壓縮壓力對(duì)著火延遲的影響噴油提前角對(duì)著火延遲的影響轉(zhuǎn)速對(duì)著火延遲的影響油品對(duì)著火延遲的影響第二節(jié)柴油機(jī)的燃燒過程2.著火延遲的影響因素從這兩張圖看出,在相同的燃料下,Ｍ型燃燒過程的著火延遲期比直噴式燃燒室的約長１０％,柴油的著火延遲期最短,汽油的著火延遲期最長,航空煤油居中。圖3-16直噴式燃燒室與M型燃燒過程滯燃期的比較(輕柴油)１,直噴式燃燒室２,Ｍ型燃燒過程圖3-17不同燃料和不同燃燒室對(duì)滯燃期影響的比較(該圖是在n=1000r/min時(shí)測繪的,有陰影線者為球形燃燒室,無陰影線者為一般直噴式燃燒室)１,輕柴油２,航空煤油３,汽油

對(duì)放熱規(guī)律的影響：圖3-19給出了滯燃期對(duì)放熱規(guī)律的影響(該曲線是在n=1500r/min,Ｎｅ=8.85kW,θｓ=-18°CA時(shí)測繪的)１,τｉ=0.89ms２,τｉ=1.44ms圖３-19第二節(jié)柴油機(jī)的燃燒過程2.著火延遲的影響因素著火延遲期對(duì)燃燒過程的影響圖3-18對(duì)平均有效壓力和功率的影響：柴油機(jī)的功率與其平均有效壓力成正比,所以著火延遲對(duì)功率的影響與對(duì)平均有效壓力的影響相同。對(duì)燃油消耗率的影響：如果單位時(shí)間內(nèi)柴油機(jī)的耗油量一定，則功率增大就使燃油消耗率下降。圖3-21滯燃期對(duì)燃油消耗率的影響第二節(jié)柴油機(jī)的燃燒過程2.著火延遲的影響因素著火延遲期對(duì)柴油機(jī)性能的影響圖3-20滯燃期對(duì)平均有效壓力的影響對(duì)平均有效壓力和功率的影響：著火延遲期對(duì)排氣溫度的影響趨勢與對(duì)燃油消耗率的影響趨勢大致相同,而對(duì)煙度的影響趨勢則相反第二節(jié)柴油機(jī)的燃燒過程2.著火延遲的影響因素圖3-22滯燃期對(duì)煙度、排氣溫度和指示燃油消耗率的影響(該圖是在D=110mm，S=126.5mm,nd=1500r/min,ε=16時(shí)測繪的)對(duì)煙度和排氣溫度的影響第二節(jié)柴油機(jī)的燃燒過程2.著火延遲的影響因素從這兩張圖看出,在相同的燃料下,Ｍ型燃燒過程的著火延遲期比直噴式燃燒室的約長１０％,柴油的著火延遲期最短,汽油的著火延遲期最長,航空煤油居中。圖3-16直噴式燃燒室與M型燃燒過程滯燃期的比較(輕柴油)１,直噴式燃燒室２,Ｍ型燃燒過程圖3-17不同燃料和不同燃燒室對(duì)滯燃期影響的比較(該圖是在n=1000r/min時(shí)測繪的,有陰影線者為球形燃燒室,無陰影線者為一般直噴式燃燒室)１,輕柴油２,航空煤油３,汽油第三節(jié)柴油機(jī)機(jī)械控制燃油噴射系統(tǒng)1.燃油噴射現(xiàn)以柱塞式噴油泵的供油系統(tǒng)為例，來說明噴油過程的工作特性。圖3-23噴油過程１，噴油泵柱塞２，進(jìn)、回油孔３，出油閥４，出油閥彈簧５、７，壓力傳感器６，高壓油管８，針閥彈簧９，噴油器針閥幾何供油規(guī)律是指從幾何關(guān)系求出的油泵凸輪每轉(zhuǎn)１°(或每秒)噴油泵供入高壓系統(tǒng)的燃油量gp(ｍｍ3/°CA或ｍｍ3/s)隨凸輪轉(zhuǎn)角φ(或時(shí)間t)的變化關(guān)系：噴油規(guī)律是指在噴油過程中每秒或每度泵軸轉(zhuǎn)角從噴油器噴出的燃油量ｇｂ隨時(shí)間或泵軸轉(zhuǎn)角的變化關(guān)系,即：圖3-24供油規(guī)律和噴油規(guī)律的比較(噴油器ZSOSJnp＝750r/min)第三節(jié)柴油機(jī)機(jī)械控制燃油噴射系統(tǒng)1.燃油噴射幾何供油規(guī)律和噴油規(guī)律圖3-25

Ⅱ號(hào)泵的速度特性第三節(jié)柴油機(jī)機(jī)械控制燃油噴射系統(tǒng)2.噴油泵速度特性噴油泵速度特性當(dāng)噴油泵油量控制機(jī)構(gòu)(齒條或拉桿)位置不變時(shí),每循環(huán)供油量隨轉(zhuǎn)速的變化特性稱為噴油泵的速度特性。圖3-26二次噴油的針閥升程圖第三節(jié)柴油機(jī)機(jī)械控制燃油噴射系統(tǒng)3.不正常噴射現(xiàn)象二次噴油：二次噴油使整個(gè)噴射期拉長，過后燃燒現(xiàn)象加重，使柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性下降及部分零件過熱。低速不穩(wěn)定噴油：不齊噴油、間斷噴油和波動(dòng)噴油(雙波噴油)等發(fā)生在發(fā)動(dòng)機(jī)低速、低負(fù)荷或怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，統(tǒng)稱為低速不穩(wěn)定噴油圖3-27各種低速不穩(wěn)定噴油波形的比較ａ)正常噴油ｂ)不齊噴油ｃ)間斷噴油ｄ)波動(dòng)噴油第四節(jié)柴油機(jī)電子控制燃油噴射系統(tǒng)電控柴油噴射系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：控制精確、靈敏不存在產(chǎn)生失調(diào)的可能性在電控噴射系統(tǒng)中，通過改換輸入裝置的程序和數(shù)據(jù)，可以改變控制特性，一種噴射系統(tǒng)可用于多種柴油機(jī)。第四節(jié)柴油機(jī)電子控制燃油噴射系統(tǒng)(１)高的燃油噴射壓力；(２)噴射速率可變控制；(３)預(yù)噴射，第二次噴射的應(yīng)用；(４)噴油量、增壓壓力、噴油起始時(shí)刻的變化與工作條件相適應(yīng)；(５)起動(dòng)時(shí)有隨溫度變化的過量燃油供給量；(６)不隨柴油機(jī)負(fù)荷變化的怠速控制；(７)可控的廢氣再循環(huán)；(８)巡航控制；(９)噴射過程和噴油量具有微小補(bǔ)償，并在整個(gè)壽命期內(nèi)保持高精度。1.基本要求第四節(jié)柴油機(jī)電子控制燃油噴射系統(tǒng)相對(duì)其他電控燃油噴射系統(tǒng)，執(zhí)行響應(yīng)較慢、控制頻率較低、控制精度不穩(wěn)定。不能改變傳統(tǒng)噴射系統(tǒng)固有的噴射特性，雖能對(duì)噴油速率起到一定的調(diào)節(jié)作用，但使直列泵機(jī)構(gòu)變得復(fù)雜。幾乎無須對(duì)柴油機(jī)本身結(jié)構(gòu)進(jìn)行改動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)位置控制噴射，故生產(chǎn)繼承性好，便于對(duì)現(xiàn)有機(jī)型進(jìn)行升級(jí)改造。位置控制系統(tǒng)特點(diǎn)：2.電控柴油噴射系統(tǒng)的基本類型時(shí)間控制系統(tǒng)是第二代柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)，它改變了傳統(tǒng)噴射系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，將原有的機(jī)械式噴油器改用高速強(qiáng)力電磁閥噴油器，以脈動(dòng)信號(hào)來控制電磁閥的吸合與斷開，以此來控制噴油器的開啟與關(guān)閉。特點(diǎn)：屬于直接數(shù)字電控噴射系統(tǒng)，脈動(dòng)式高壓燃油與開關(guān)式電磁控制閥直接接口。結(jié)構(gòu)得到簡化和強(qiáng)化，噴射特性得到改善，適合于高壓噴射燃油量的計(jì)量是一種時(shí)間計(jì)量方式，用兩個(gè)連續(xù)的開關(guān)脈沖來設(shè)定有效供油行程。電磁閥的響應(yīng)時(shí)間對(duì)噴油過程的影響較大時(shí)間控制系統(tǒng)：2.電控柴油噴射系統(tǒng)的基本類型是第三代電控燃油噴射系統(tǒng)，也是時(shí)間-壓力控制型電控柴油噴射系統(tǒng)。共軌系統(tǒng)中的噴油壓力柔性可調(diào)，對(duì)不同工況可確定所需的最佳噴射壓力，從而優(yōu)化柴油機(jī)綜合性能?？瑟?dú)立地柔性控制噴油正時(shí)，配合高的噴射壓力(120

~200MPa)，可將NOｘ和微粒排放同時(shí)控制在較小的數(shù)值范圍內(nèi)。柔性控制噴油速率，實(shí)現(xiàn)理想噴油規(guī)律，容易實(shí)現(xiàn)預(yù)噴射和多次噴射，既可降低柴油機(jī)NOｘ排放，又能保證優(yōu)良的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。由電磁閥控制噴油，其控制精度較高，高壓油路中不會(huì)出現(xiàn)氣泡和殘壓為零的現(xiàn)象。時(shí)間控制系統(tǒng)：2.電控柴油噴射系統(tǒng)的基本類型優(yōu)點(diǎn)：第四節(jié)柴油機(jī)電子控制燃油噴射系統(tǒng)１.噴油量的控制２.噴油定時(shí)的控制３.怠速的控制４.起動(dòng)噴油量的控制５.各缸噴油均勻性的控制

控制功能：3.電控柴油噴射系統(tǒng)的控制功能６.過渡性能與煙度控制７.噴油規(guī)律與噴油壓力的控制８.廢氣再循環(huán)的控制９.擴(kuò)展的功能THANKYOU汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理

（第5版）Contents第一章內(nèi)燃機(jī)性能指標(biāo)及實(shí)際循環(huán)計(jì)算方法第三章柴油機(jī)混合氣形成和燃燒第五章代用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)及新能源汽車第七章內(nèi)燃機(jī)的廢氣渦輪增壓第二章四沖程內(nèi)燃機(jī)的換氣過程第六章內(nèi)燃機(jī)噪聲、排放污染及防治第四章汽油機(jī)混合氣形成和燃燒第八章內(nèi)燃機(jī)特性第四章汽油機(jī)混合氣形成和燃燒第一節(jié)汽油機(jī)混合氣形成第二節(jié)汽油機(jī)的燃燒過程第三節(jié)電子控制汽油噴射系統(tǒng)第四節(jié)電子控制點(diǎn)火系統(tǒng)第五節(jié)汽油機(jī)稀薄燃燒技術(shù)1.汽油機(jī)混合氣的形成方法

汽油機(jī)混合氣的形成和著火燃燒方式受汽油燃料使用特性所限制的,汽油具有揮發(fā)性好的特點(diǎn),汽油機(jī)混合氣的形成方式主要有化油器式和汽油噴射式兩大類型。第一節(jié)

汽油機(jī)混合氣形成2.空燃比對(duì)汽油機(jī)性能的影響汽油完全燃燒并生成CO2、H2O時(shí)的空燃比稱為理論空燃比,理論空燃比約為14.8。汽油機(jī)的性能與空燃比有著密切的關(guān)系，但影響的程度和變化規(guī)律各不相同。第一節(jié)

汽油機(jī)混合氣形成圖4-1空燃比與汽油機(jī)火焰溫度、輸出功率燃油消耗率的關(guān)系3.汽油機(jī)各種工況對(duì)混合氣的要求

穩(wěn)定工況對(duì)混合氣的要求

怠速和小負(fù)荷工況中等負(fù)荷工況大負(fù)荷和全負(fù)荷工況過渡工況對(duì)混合氣的要求汽車在運(yùn)行中的主要過渡工況可分為冷起動(dòng)、暖機(jī)、加速和減速等幾種第一節(jié)

汽油機(jī)混合氣形成

汽油機(jī)的燃燒過程與柴油機(jī)的燃燒過程有較大的區(qū)別：(１)汽油機(jī)的燃燒過程屬于預(yù)混合燃燒，具有定容燃燒的性質(zhì)。(２)由于爆震的限制，汽油機(jī)的壓縮比ε不能過高，一般為7~9，用分層燃燒時(shí)ε可達(dá)12.5。(３)汽油機(jī)的燃燒過程中排氣污染比柴油機(jī)嚴(yán)重(除碳煙外)。第二節(jié)

汽油機(jī)的燃燒過程1.正常燃燒過程第二節(jié)

汽油機(jī)的燃燒過程燃燒過程的分段

按燃燒進(jìn)程中的物理—化學(xué)狀態(tài)，將燃燒進(jìn)程人為地分為三段:滯燃期、急燃期和補(bǔ)燃期圖4-2汽油機(jī)的燃燒過程１開始點(diǎn)火，２形成火焰中心，３最高壓力點(diǎn)，Ⅰ滯燃期，Ⅱ急燃期，Ⅲ補(bǔ)燃期，1.正常燃燒過程第二節(jié)

汽油機(jī)的燃燒過程燃燒速度燃燒速度是指單位時(shí)間內(nèi)燃燒的混合氣數(shù)量，可用下式表示:式中:ｍ———混合氣的質(zhì)量；ρＴ———可燃混合氣密度；ＵＴ———火焰?zhèn)鞑ニ俣?；ＡＴ———火焰前鋒面積。圖4-3燃燒室形狀與粗暴性的關(guān)系1.正常燃燒過程第二節(jié)

汽油機(jī)的燃燒過程不規(guī)則燃燒

汽油機(jī)在穩(wěn)定的正常運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，不同汽缸的燃燒情況以及不同循環(huán)的燃燒情況很難保持穩(wěn)定，會(huì)產(chǎn)生燃燒上的差異，這種循環(huán)之間和汽缸之間的燃燒差異稱為不規(guī)則燃燒。圖4-4汽油機(jī)典型汽缸壓力的循環(huán)變動(dòng)情況ａ)稀混合氣α=1.22，n=2000r/min，ε=9，節(jié)氣門全開，pi變動(dòng)±4.5％,pz變動(dòng)±28%;ｂ)濃混合氣α=0.8,ｎ=2000r/min,ε=9,節(jié)氣門全開,pi變動(dòng)±3.6％,

pz變動(dòng)±10％１)循環(huán)間的燃燒變動(dòng)２)各缸間的燃燒差異2.不正常燃燒第二節(jié)

汽油機(jī)的燃燒過程爆震

汽油機(jī)的爆震是在燃燒室內(nèi)末端(相應(yīng)于火花塞的位置來說)混合氣中發(fā)生的，是末端混合氣在火焰前鋒面尚未到達(dá)之前產(chǎn)生自燃現(xiàn)象的結(jié)果。圖4-7爆震控制系統(tǒng)原理圖影響爆震的因素如下

：

１)燃料品質(zhì)２)末端混合氣的壓力和溫度３)火焰前鋒傳播到末端混合氣的時(shí)間圖4-8實(shí)際點(diǎn)火提前角的控制2.不正常燃燒第二節(jié)

汽油機(jī)的燃燒過程表面點(diǎn)火在汽油機(jī)中,凡是不靠電火花點(diǎn)火而由燃燒室內(nèi)熾熱表面(如排氣門頭部、火花塞絕緣體或零件表面熾熱的沉積物等)點(diǎn)燃混合氣的方式統(tǒng)稱為表面點(diǎn)火。圖4-10各種非正常燃燒過程的ｐ-φ?qǐng)D圖4-9早燃時(shí)的示功圖3.使用因素對(duì)燃燒過程的影響第二節(jié)

汽油機(jī)的燃燒過程混合氣濃度１.混合氣濃度２.點(diǎn)火提前角３.轉(zhuǎn)速４.負(fù)荷５.大氣狀況1.電子控制汽油噴射系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)第三節(jié)

電子控制汽油噴射系統(tǒng)(１)易于控制燃油供給量。(２)提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率(３)不易發(fā)生爆震，故可采用較高的壓縮比來改善熱效率。(４)起動(dòng)性能良好。(５)控制自由度大，對(duì)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放等可以實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)控制；因工況變化，海拔高度、溫度變化等，對(duì)供油系統(tǒng)的影響可以非常容易地校正。(６)具有良好的耐熱性能、抗氣阻和防熱滲性能。2.電子控制汽油噴射系統(tǒng)分類第三節(jié)

電子控制汽油噴射系統(tǒng)3.缸外噴射系統(tǒng)第三節(jié)

電子控制汽油噴射系統(tǒng)圖4-14電控多點(diǎn)汽油噴射系統(tǒng)１起動(dòng)機(jī)，２主繼電器，３電路開啟繼電器，４汽油泵，５燃油箱，６濾油器，７蓄電池，８轉(zhuǎn)速及曲軸轉(zhuǎn)角位置傳感器，９點(diǎn)火開關(guān)，１０點(diǎn)火線圈，１１空氣壓力傳感器，１２空氣濾清器，１３進(jìn)氣溫度傳感器，１４空氣流量傳感器，１５冷起動(dòng)噴嘴，１６怠速空氣閥，１７節(jié)氣門位置傳感器，１８壓力調(diào)節(jié)器，１９氧傳感器，２０起動(dòng)噴嘴時(shí)間開關(guān)，２１冷卻液溫度傳感器圖4-15ＥＣＵ的基本組成框圖電控多點(diǎn)汽油噴射系統(tǒng)是一種將汽油噴射和點(diǎn)火控制結(jié)合起來的電子控制系統(tǒng)。3.缸外噴射系統(tǒng)第三節(jié)

電子控制汽油噴射系統(tǒng)圖4-16發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)框圖4.缸內(nèi)直接噴射系統(tǒng)第三節(jié)

電子控制汽油噴射系統(tǒng)圖4-15各種缸內(nèi)直噴點(diǎn)燃式汽油機(jī)ＶＶＴ-可變氣門定時(shí)，ＥＧＲ-廢氣再循環(huán)缸內(nèi)直噴系統(tǒng)將噴油器安裝在汽缸蓋上直接向燃燒室內(nèi)噴油，更容易控制缸內(nèi)混合氣的形成。噴油時(shí)間可以根據(jù)需要靈活調(diào)整良好的噴霧特性5.噴油量的控制第三節(jié)

電子控制汽油噴射系統(tǒng)ＥＣＵ的首要功能是根據(jù)汽油機(jī)不同工況的要求，控制最佳噴油等。噴油量的控制方式：起動(dòng)控制、運(yùn)轉(zhuǎn)控制、斷油控制和反饋控制等幾種1.電子控制點(diǎn)火系統(tǒng)的基本組成及工作原理第四節(jié)

電子控制點(diǎn)火系統(tǒng)基本組成圖4-19電控點(diǎn)火系統(tǒng)的基本組成1.電子控制點(diǎn)火系統(tǒng)的基本組成及工作原理第四節(jié)

電子控制點(diǎn)火系統(tǒng)工作原理

汽油機(jī)工作時(shí)，ECU根據(jù)接收到的各傳感器的信號(hào)，按存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的有關(guān)程序和相關(guān)數(shù)據(jù)，確定出該工況下最佳點(diǎn)火提前角和點(diǎn)火線圈初級(jí)電路的通電時(shí)間(閉合角大小)，并向點(diǎn)火器發(fā)出指令，去控制點(diǎn)火線圈初級(jí)電路(低壓電路)的導(dǎo)通和切斷?當(dāng)初級(jí)電路導(dǎo)通時(shí)，點(diǎn)水線圈將點(diǎn)火能量以磁場的形式存儲(chǔ)起來，當(dāng)初級(jí)電路切斷時(shí)，在次級(jí)線圈中產(chǎn)生很高的感應(yīng)電動(dòng)勢(15~20ｋＶ)，該電動(dòng)勢經(jīng)分電器上的高壓導(dǎo)線送給火花塞或直接送到火花塞上，去擊穿電極間隙，產(chǎn)生電火花點(diǎn)燃混合氣，使汽油機(jī)完成做功過程。2.點(diǎn)火提前角的控制第四節(jié)

電子控制點(diǎn)火系統(tǒng)確定最佳點(diǎn)火提前角的各種因素１)汽油機(jī)轉(zhuǎn)速２)負(fù)荷３)燃料的性質(zhì)４)其他因素圖4-20負(fù)荷對(duì)點(diǎn)火提前角的影響2.點(diǎn)火提前角的控制第四節(jié)

電子控制點(diǎn)火系統(tǒng)控制點(diǎn)火提前角的基本方法點(diǎn)火提前角控制可分為起動(dòng)時(shí)點(diǎn)火提前角控制和起動(dòng)后點(diǎn)火提前角控制。汽油機(jī)起動(dòng)時(shí)，按ECU內(nèi)存儲(chǔ)的初始點(diǎn)火提前角(設(shè)定值)對(duì)點(diǎn)火提前角進(jìn)行控制.起動(dòng)時(shí)點(diǎn)火提前角的設(shè)定值隨汽油機(jī)而異，對(duì)一定的汽油機(jī)而言，起動(dòng)時(shí)的點(diǎn)火提前角是固定的，一般為10°曲軸轉(zhuǎn)角左右。汽油機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)(起動(dòng)后),主ECU根據(jù)汽油機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷信號(hào)，確定基本點(diǎn)火提前角，并根據(jù)其他有關(guān)信號(hào)進(jìn)行修正，最后確定實(shí)際的點(diǎn)火提前角，并向電子點(diǎn)火控制器輸出點(diǎn)火指令信號(hào)，以控制點(diǎn)火系的工作。3.點(diǎn)火提前角的修正第四節(jié)

電子控制點(diǎn)火系統(tǒng)主要修正項(xiàng)目１)冷卻液溫度可分為暖機(jī)修正和過熱修正。２)怠速穩(wěn)定修正３)空燃比反饋修正圖4-23點(diǎn)火提前角的暖機(jī)修正曲線圖4-24點(diǎn)火提前角的過熱修正曲線圖4-25點(diǎn)火提前角的怠速穩(wěn)定修正曲線圖4-26點(diǎn)火提前角的空燃比反饋修正曲線1.稀薄燃燒技術(shù)概述第五節(jié)

汽油機(jī)稀薄燃燒技術(shù)稀薄燃燒是一個(gè)范圍很廣的概念,只要混合氣空燃比大于18就可以稱為稀薄燃燒。同時(shí)兼顧了燃油經(jīng)濟(jì)性和低排放特性。稀薄燃燒系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，對(duì)噴油系統(tǒng)的要求也相當(dāng)嚴(yán)格，由此使制造成本明顯增加。汽油機(jī)稀薄燃燒包括進(jìn)氣道噴射稀薄燃燒系統(tǒng)(ＰＦＩ)、缸內(nèi)直噴稀薄燃燒系統(tǒng)(ＧＤＩ)和均質(zhì)混合氣壓燃系統(tǒng)(ＨＣＣＩ)。2.缸內(nèi)直噴稀薄燃燒系統(tǒng)第五節(jié)

汽油機(jī)稀薄燃燒技術(shù)缸內(nèi)直噴燃燒系統(tǒng)將噴油器安裝在汽缸蓋上直接向燃燒室內(nèi)噴油，通過噴射時(shí)期的控制可實(shí)現(xiàn)均質(zhì)混合氣燃燒(詳見本章第三節(jié))、分層混合氣燃燒及均質(zhì)混合氣壓燃燃燒(ＨＣ-ＣＩ)。缸內(nèi)直噴分層混合氣燃燒是實(shí)現(xiàn)稀薄燃燒的主要方式。2.缸內(nèi)直噴稀薄燃燒系統(tǒng)第五節(jié)

汽油機(jī)稀薄燃燒技術(shù)缸內(nèi)直噴分層混合氣的形成，主要是通過缸內(nèi)直接噴射的噴霧與汽缸內(nèi)組織的氣流，形成空燃比的梯度分布。缸內(nèi)直噴分層混合氣的形成機(jī)理圖4-27軟噴射分層燃燒系統(tǒng)2.缸內(nèi)直噴稀薄燃燒系統(tǒng)第五節(jié)

汽油機(jī)稀薄燃燒技術(shù)優(yōu)點(diǎn)(１)負(fù)荷調(diào)節(jié)方式可以采用質(zhì)調(diào)節(jié)方式，取消節(jié)氣門裝置，所以中小負(fù)荷時(shí)，泵氣損失降低。(２)在缸內(nèi)油霧蒸發(fā)，使燃燒室內(nèi)溫度降低，傳熱損失減小，所以，有利于提高充氣效率，而且有利于提高壓縮比，提高熱效率。(３)分層混合氣燃燒時(shí)，外圍稀混合氣或空氣對(duì)火焰起到隔熱的作用，所以壁面?zhèn)鳠釗p失減小。(４)在缸內(nèi)形成分層混合氣，平均空燃比大，工質(zhì)的多變指數(shù)增加，提高了熱效率。(５)空燃比控制及過渡工況控制更精確。缸內(nèi)直噴分層混合氣燃燒系統(tǒng)的特點(diǎn)2.缸內(nèi)直噴稀薄燃燒系統(tǒng)第五節(jié)

汽油機(jī)稀薄燃燒技術(shù)富氧條件下的NOX排放后處理比較困難選擇性催化轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換效率較低，不能完全滿足排放法規(guī)的要求NOX吸附器，但吸附器有飽和的問題，需要用HC和CO來奪走NOX中的氧使NOX還原成氮?dú)?。缸?nèi)直噴分層混合氣燃燒存在的問題3.均質(zhì)壓燃燃燒系統(tǒng)(HCCI)第五節(jié)

汽油機(jī)稀薄燃燒技術(shù)均質(zhì)壓燃燃燒是預(yù)混合氣在壓縮過程中溫度升高達(dá)到自燃溫度以后所發(fā)生的燃燒現(xiàn)象.圖4-28汽油機(jī)火焰?zhèn)鞑ト紵筒裼蜋C(jī)擴(kuò)散燃燒示意圖3.均質(zhì)壓燃燃燒系統(tǒng)(HCCI)第五節(jié)

汽油機(jī)稀薄燃燒技術(shù)(１)超低的NOX和ＰＭ排放。(２)熱效率高。(３)HCCI燃燒過程主要受燃燒化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)控制。(４)HCCI

發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行范圍較窄。(５)HCCI

發(fā)動(dòng)機(jī)ＨＣ、ＣＯ排放偏高。圖4-28汽油機(jī)火焰?zhèn)鞑ト紵筒裼蜋C(jī)擴(kuò)散燃燒示意圖ＨＣＣI發(fā)動(dòng)機(jī)的主要特點(diǎn)3.均質(zhì)壓燃燃燒系統(tǒng)(HCCI)第五節(jié)

汽油機(jī)稀薄燃燒技術(shù)第一階段放熱是低溫化學(xué)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)，此時(shí)是冷焰、藍(lán)焰.在第一階段放熱與主放熱階段之間有一個(gè)很短的時(shí)間延遲.第二階段燃燒是多點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行的，一旦開始著火,燃燒迅速且比較均勻，既沒有局部高溫區(qū)，也沒有明顯的火焰?zhèn)鞑?，因而ＮＯｘ和炭粒的形成能夠被有效抑制。ＨＣＣｌ的燃燒特?.均質(zhì)壓燃燃燒系統(tǒng)(HCCI)第五節(jié)

汽油機(jī)稀薄燃燒技術(shù)圖4-29均質(zhì)壓燃著火燃燒放熱特性ＨＣＣｌ的燃燒特性圖4-30不同十六烷值時(shí)均質(zhì)壓燃著火燃燒放熱特性3.均質(zhì)壓燃燃燒系統(tǒng)(HCCI)第五節(jié)

汽油機(jī)稀薄燃燒技術(shù)ＨＣＣｌ技術(shù)尚待解決的問題(１)隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的改變控制著火正時(shí)。(２)高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)燃燒速率的控制(使放熱率減緩，以限制噪聲或過高的燃燒壓力)。(３)改善冷起動(dòng)和發(fā)動(dòng)機(jī)變工況運(yùn)行的響應(yīng)特征。(４)排放(特別是低負(fù)荷ＨＣ和ＣＯ的排放)控制系統(tǒng)的發(fā)展。(５)發(fā)動(dòng)機(jī)控制策略和系統(tǒng)(閉環(huán)反饋系統(tǒng))的發(fā)展以及相應(yīng)傳感器的研制。(６)ＨＣＣｌ燃燒運(yùn)行范圍擴(kuò)展。(７)合適燃料(包括混合燃料)的開發(fā)。(８)多缸機(jī)各缸均勻性的保證3.均質(zhì)壓燃燃燒系統(tǒng)(HCCI)第五節(jié)

汽油機(jī)稀薄燃燒技術(shù)ＨＣＣｌ汽油機(jī)燃燒過程控制ＨＣＣｌ燃燒過程主要受控于混合氣自身的化學(xué)反應(yīng)速度，其著火時(shí)刻與燃燒放熱速率主要取決于混合氣溫度、濃度、成分、燃料自燃特性等因素，只能通過控制進(jìn)氣加熱、變壓縮比、廢氣再循環(huán)、增壓、可變配氣相位、使用添加劑等手段進(jìn)行間接控制。THANKYOU汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理

（第5版）Contents第二章四沖程內(nèi)燃機(jī)的換氣過程第三章柴油機(jī)混合氣形成和燃燒第四章汽油機(jī)混合氣形成和燃燒第五章代用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)及新能源汽車第六章內(nèi)燃機(jī)噪聲、排放污染及防治第七章內(nèi)燃機(jī)的廢氣渦輪增壓第八章內(nèi)燃機(jī)特性第一章內(nèi)燃機(jī)性能指標(biāo)及實(shí)際循環(huán)計(jì)算方法第五章代用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)及新能源汽車第一節(jié)代用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)第二節(jié)新能源汽車第一節(jié)

代用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)1.代用燃料第一節(jié)

代用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)2.代用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮天然氣(ＣＮＧ)發(fā)動(dòng)機(jī)

價(jià)格低于汽油和柴油，供應(yīng)有保障，配套設(shè)施較為完善，使用及運(yùn)行費(fèi)用較低。天然氣具有良好的抗爆性，研究法辛烷值(RON)約為120，不需要添加抗爆劑。天然氣與空氣更易形成混合氣，燃燒完全，加之其著火界限寬，稀薄燃燒性能好。發(fā)動(dòng)機(jī)壽命長，維修費(fèi)用大大降低。優(yōu)點(diǎn)，

缸外進(jìn)氣道噴射時(shí),天然氣呈氣體狀態(tài)，使進(jìn)入汽缸內(nèi)的空氣量減少,發(fā)動(dòng)機(jī)充氣系數(shù)比液體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)低約10%,加之其密度、能量密度較低,與同排量的汽油機(jī)相比,功率約下降10%以上.高壓氣瓶使整車重量加大,空間減小,持續(xù)運(yùn)行時(shí)間短.缺點(diǎn)第一節(jié)

代用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)2.代用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)液化石油氣(ＬＰＧ)發(fā)動(dòng)機(jī)

而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、熱效率和燃料經(jīng)濟(jì)性;極大地降低汽車對(duì)大氣的污染;提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性;ＬＰＧ的著火極限范圍比汽油寬，空燃比容易調(diào)整，能保持穩(wěn)定良好的燃燒，從而保證發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)性能比較穩(wěn)定;ＬＰＣ的燃點(diǎn)比汽油高，不易產(chǎn)生火災(zāi)，比汽油安全。液化石油氣燃料特點(diǎn)第一節(jié)

代用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)2.代用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)醇類燃料發(fā)動(dòng)機(jī)

辛烷值高。含氧量大，具有自供氧能力。著火界限寬，火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤鞜嶂档?。因其含氧量大，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性沒有降低。汽化潛熱高。甲醇與乙醇的沸點(diǎn)低，易產(chǎn)生氣阻，且蒸發(fā)排放較高。甲醇有一定毒性。甲醇與乙醇對(duì)燃料系統(tǒng)金屬件及塑料、橡膠等非金屬件均有一定腐蝕性。甲醇、乙醇作為內(nèi)燃機(jī)燃料特點(diǎn)第一節(jié)

代用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)2.代用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)

氫氣的可燃極限極廣，不需使用分層燃燒技術(shù)即可實(shí)現(xiàn)稀燃。氫氣的燃燒速度快，遠(yuǎn)高于其他氣體燃料。氫氣很容易就能被點(diǎn)燃。氫氣熱值高。氫氣作為燃料的優(yōu)點(diǎn)第二節(jié)

新能源汽車1.概述

新能源汽車是指采用非常規(guī)的車用燃料作為動(dòng)力來源(或使用常規(guī)的車用燃料、采用新型車載動(dòng)力裝置)，綜合車輛的動(dòng)力控制和驅(qū)動(dòng)方面的先進(jìn)技術(shù)，形成的技術(shù)原理先進(jìn)、具有新技術(shù)、具有新結(jié)構(gòu)的汽車。第二節(jié)

新能源汽車2.純電動(dòng)汽車(ＢＥＶ)

動(dòng)能量完全由電能提供的、由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車,稱為純電動(dòng)汽車.

純電動(dòng)汽車一般采用高效率充電動(dòng)力蓄電池作為動(dòng)力源,不需要內(nèi)燃機(jī),因此其電機(jī)相當(dāng)于傳統(tǒng)燃油汽車的發(fā)動(dòng)機(jī),動(dòng)力蓄電池相當(dāng)于傳統(tǒng)燃油汽車的油箱。第二節(jié)

新能源汽車2.純電動(dòng)汽車(ＢＥＶ)

典型的純電動(dòng)汽車組成純電動(dòng)汽車由電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電源系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)等三部分組成,如圖。第二節(jié)

新能源汽車2.純電動(dòng)汽車(ＢＥＶ)

動(dòng)力蓄電池動(dòng)力蓄電池種類：第二節(jié)

新能源汽車2.純電動(dòng)汽車(ＢＥＶ)動(dòng)力蓄電池固態(tài)鋰空氣蓄電池：鋰空氣蓄電池采用金屬鋰或含鋰材料作為負(fù)極，空氣作為正極。根據(jù)采用的電解質(zhì)的不同可分為三類，如圖。第二節(jié)

新能源汽車2.純電動(dòng)汽車(ＢＥＶ)電機(jī)電動(dòng)汽車對(duì)電機(jī)性能的基本要求：(１)電機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速應(yīng)滿足電動(dòng)車輛動(dòng)力性能的要求；(２)一般要求電機(jī)能夠承受２~４倍的過載，并能夠?qū)崿F(xiàn)四象限的運(yùn)轉(zhuǎn)，高效率地回收電動(dòng)汽車在制動(dòng)時(shí)反饋的能量；(３)電機(jī)的工作電壓高、轉(zhuǎn)速高，可以提高電機(jī)的比功率，減小電機(jī)的尺寸，減輕電機(jī)的質(zhì)量和減小各種控制裝置和導(dǎo)線的截面積，有利于在電動(dòng)汽車上進(jìn)行安裝和布置，并可以降低成本；(４)電機(jī)有良好的可靠性，耐溫和耐潮濕，可以在惡劣的環(huán)境條件下長期運(yùn)轉(zhuǎn)，且結(jié)構(gòu)簡單、使用維修方便，適合批量生產(chǎn)；第二節(jié)

新能源汽車2.純電動(dòng)汽車(ＢＥＶ)電機(jī)電動(dòng)汽車用電機(jī)種類：第二節(jié)

新能源汽車2.純電動(dòng)汽車(ＢＥＶ)電機(jī)電機(jī)的運(yùn)行機(jī)制：在純電動(dòng)汽車中，電機(jī)可以有電機(jī)驅(qū)動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)和反饋制動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛模式時(shí)，電機(jī)處于驅(qū)動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)即為電動(dòng)機(jī)，在車輛制動(dòng)能量回饋時(shí)，電機(jī)處于反饋制動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換為發(fā)電機(jī)。第二節(jié)

新能源汽車3.混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(HEV)根據(jù)所采用不同的動(dòng)力組合裝置和不同的組合方法可分為：(１)串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng);(２)并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng);(３)混聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)。第二節(jié)

新能源汽車3.混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(HEV)優(yōu)點(diǎn)：內(nèi)燃機(jī)工作狀態(tài)不受車輛行駛工況的影響具有良好的經(jīng)濟(jì)性和排放性能整車的結(jié)構(gòu)布置自由度較大因此可以提高能量利用效率缺點(diǎn)：輸出能量利用率比較低電傳動(dòng)效率較低電動(dòng)機(jī)的功率要足夠大需要較大的蓄電池容量串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)圖5-5串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)示意圖第二節(jié)

新能源汽車3.混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(HEV)與串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相比，其能量的利用率相對(duì)較高，因此燃油經(jīng)濟(jì)性比串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)更高。并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)需要變速裝置和動(dòng)力合成裝置，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜。并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)圖5-6并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)示意圖第二節(jié)

新能源汽車3.混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(HEV)混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車工作模式：(１)純內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)模式(２)純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)模式(３)混合驅(qū)動(dòng)模式(４)再生制動(dòng)模式(５)蓄電池停車充電模式(６)內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)、蓄電池充電模式并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)圖5-7混聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)示意圖第二節(jié)

新能源汽車4.燃料電池電動(dòng)汽車(FCEV)燃料電池電動(dòng)汽車：以燃料電池作為動(dòng)力源,通過氫氧反應(yīng)產(chǎn)生電能驅(qū)動(dòng)電機(jī)來驅(qū)動(dòng)車輛行駛。圖5-8燃料電池汽車動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖第二節(jié)

新能源汽車4.燃料電池電動(dòng)汽車(FCEV)氫燃料電池是一種發(fā)電裝置，是把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的電化學(xué)發(fā)電裝置。燃料電池通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的電能作為交通工具的動(dòng)力源。圖5-9燃料電池原理示意圖THANKYOU汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理

（第5版）Contents第二章四沖程內(nèi)燃機(jī)的換氣過程第三章柴油機(jī)混合氣形成和燃燒第四章汽油機(jī)混合氣形成和燃燒第五章代用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)及新能源汽車第六章內(nèi)燃機(jī)噪聲、排放污染及防治第七章內(nèi)燃機(jī)的廢氣渦輪增壓第八章內(nèi)燃機(jī)特性第一章內(nèi)燃機(jī)性能指標(biāo)及實(shí)際循環(huán)計(jì)算方法第六章內(nèi)燃機(jī)噪聲、排放污染及防治第一節(jié)內(nèi)燃機(jī)噪聲污染及防治第二節(jié)內(nèi)燃機(jī)排放污染及防治1.噪聲分析第一節(jié)

內(nèi)燃機(jī)噪聲污染及防治車輛噪聲源圖6-2車輛基本噪聲源汽車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜運(yùn)行條件惡劣行駛工況多變圖6-1汽車的主要噪聲源和傳播途徑1.噪聲分析第一節(jié)

內(nèi)燃機(jī)噪聲污染及防治車輛噪聲源表6-1說明了上述噪聲與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(或車速)的關(guān)系及其影響因素.1.噪聲分析第一節(jié)

內(nèi)燃機(jī)噪聲污染及防治發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲源在汽車噪聲中,發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲是主要噪聲源之一,它對(duì)整車噪聲級(jí)有決定性影響。2.內(nèi)燃機(jī)噪聲的防治第一節(jié)

內(nèi)燃機(jī)噪聲污染及防治降低燃燒噪聲加強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度采用隔聲罩殼采用排氣消聲器低噪聲發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)1.內(nèi)燃機(jī)排放污染物的危害第二節(jié)

內(nèi)燃機(jī)排放污染及防治一氧化碳(ＣＯ)ＣＯ是燃料在空氣不足的情況下的燃燒產(chǎn)物，是內(nèi)燃機(jī)排氣中有害濃度最大的成分。1.內(nèi)燃機(jī)排放污染物的危害第二節(jié)

內(nèi)燃機(jī)排放污染及防治氮氧化物(NOX)

從大氣污染的角度來看,最重要的是NO和NO2。除了N2O在環(huán)境中有少量可見外，其余氮氧化物可忽略不計(jì)，與環(huán)境污染有關(guān)的NO和NO2總稱NOX。1.內(nèi)燃機(jī)排放污染物的危害第二節(jié)

內(nèi)燃機(jī)排放污染及防治

碳?xì)浠衔?ＨＣ)

內(nèi)燃機(jī)排氣中HC濃度隨著工況與試驗(yàn)條件的不同差別很大。

當(dāng)前，汽車排氣中的HC和NOｘ一樣，由光化學(xué)反應(yīng)所生成的過氧化物更加引人注目。1.內(nèi)燃機(jī)排放污染物的危害第二節(jié)

內(nèi)燃機(jī)排放污染及防治

光化學(xué)煙霧

汽車內(nèi)燃機(jī)排氣中，作為起因物質(zhì)的NOｘ和HC在太陽能的作用下進(jìn)行光化學(xué)反應(yīng)，生成光化學(xué)過氧化物進(jìn)而形成的煙霧稱為光化學(xué)煙霧。1.內(nèi)燃機(jī)排放污染物的危害第二節(jié)

內(nèi)燃機(jī)排放污染及防治

微粒

所謂微粒，是指存在于接近大氣條件的，除掉未化合的水以外的任何分散物質(zhì)。鉛化物碳煙油霧1.內(nèi)燃機(jī)排放污染物的危害第二節(jié)

內(nèi)燃機(jī)排放污染及防治

臭氣

2.我國汽車排放標(biāo)準(zhǔn)第二節(jié)

內(nèi)燃機(jī)排放污染及防治

我國汽車排放控制始于20世紀(jì)80年代，1993年，我國頒布了?輕型汽車排氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)?(ＧＢ１４７６１.１—１９９３)，繼而于1999年、2001年、2002年又先后頒布了多項(xiàng)有關(guān)汽車的排放標(biāo)準(zhǔn).3.內(nèi)燃機(jī)排氣污染物的生成第二節(jié)

內(nèi)燃機(jī)排放污染及防治

對(duì)于汽油機(jī)，根據(jù)燃燒化學(xué)反應(yīng)，在不同空燃比Ａ/Ｆ下，燃燒產(chǎn)物各成分的計(jì)算值如圖6-6所示一氧化碳(ＣＯ)3.內(nèi)燃機(jī)排氣污染物的生成第二節(jié)

內(nèi)燃機(jī)排放污染及防治在燃燒過程中ＨＣ的生成，主要有以下途徑：由于α<１時(shí)空氣量不足，發(fā)生不完全燃燒。缸壁激冷效應(yīng)縫隙效應(yīng)吸附效應(yīng)碳?xì)浠衔?ＨＣ)

3.內(nèi)燃機(jī)排氣污染物的生成第二節(jié)

內(nèi)燃機(jī)排放污染及防治在較低的溫度下，N2和O2生成NO的機(jī)理可以認(rèn)為是簡單的雙分子反應(yīng)，即:但是在高溫時(shí),NO的生成機(jī)理受澤爾多維奇(Zeldovich)反應(yīng)所支配,有以下兩個(gè)反應(yīng)氮氧化物(ＮＯｘ)

生成ＮＯ的因素有以下三點(diǎn)：(１)溫度(２)氧的濃度(３)滯留時(shí)間

3.內(nèi)燃機(jī)排氣污染物的生成第二節(jié)

內(nèi)燃機(jī)排放污染及防治１)白煙:通常在低溫起動(dòng)不久及怠速工況時(shí)發(fā)生。２)藍(lán)煙(青煙)通常在柴油機(jī)尚未完全預(yù)熱或低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生。３)黑煙通常在柴油機(jī)大負(fù)荷時(shí)發(fā)生。碳煙

4.內(nèi)燃機(jī)排放污染物的影響因素第二節(jié)

內(nèi)燃機(jī)排放污染及防治混合氣成分點(diǎn)火提前角負(fù)荷轉(zhuǎn)速過渡工況廢氣再循環(huán)率汽油機(jī)排放污染物的影響因素圖6-7點(diǎn)火提前角對(duì)燃油消耗量和有害排放物的影響

4.內(nèi)燃機(jī)排放污染物的影響因素第二節(jié)

內(nèi)燃機(jī)排放污染及防治混合氣成分噴油提前角燃燒室的類型柴油機(jī)排放污染物的影響因素圖6-8混合氣成分與柴油機(jī)排放的關(guān)系圖6-9噴油提前角對(duì)排放的影響5.內(nèi)燃機(jī)排放污染物的防治第二節(jié)

內(nèi)燃機(jī)排放污染及防治

改進(jìn)燃燒系統(tǒng)前處理機(jī)內(nèi)處理廢氣再循環(huán)系統(tǒng)改進(jìn)點(diǎn)火系統(tǒng)三元催化轉(zhuǎn)換器(ＴＷＣ)汽油機(jī)顆粒捕集器(ＧＰＦ)汽油機(jī)排放污染物的防治汽油的處理代用燃料曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)(PCV)系統(tǒng)汽油蒸發(fā)控制系統(tǒng)采用汽油噴射采用稀薄燃燒系統(tǒng)采用增壓和增壓中冷后處理5.內(nèi)燃機(jī)排放污染物的防治第二節(jié)

內(nèi)燃機(jī)排放污染及防治

采用廢氣再循環(huán)前處理機(jī)內(nèi)凈化推遲噴油采用增壓和增壓中冷氧化催化器微粒捕集器柴油機(jī)排放污染物的防治改變?nèi)剂闲再|(zhì)消煙添加劑加水乳化油減少碳煙改善噴油規(guī)律后處理ＮＯｘ還原催化器THANKYOU汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理

（第5版）Contents第二章四沖程內(nèi)燃機(jī)的換氣過程第三章柴油機(jī)混合氣形成和燃燒第四章汽油機(jī)混合氣形成和燃燒第五章代用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)及新能源汽車第六章內(nèi)燃機(jī)噪聲、排放污染及防治第七章內(nèi)燃機(jī)的廢氣渦輪增壓第八章內(nèi)燃機(jī)特性第一章內(nèi)燃機(jī)性能指標(biāo)及實(shí)際循環(huán)計(jì)算方法第七章內(nèi)燃機(jī)的廢氣渦輪增壓第一節(jié)內(nèi)燃機(jī)增壓概述第二節(jié)廢氣渦輪增壓器的工作原理第三節(jié)廢氣渦輪增壓系統(tǒng)的兩種基本形式第四節(jié)柴油機(jī)廢氣渦輪增壓第五節(jié)汽油機(jī)廢氣渦輪增壓第一節(jié)

內(nèi)燃機(jī)增壓概述

1.增壓的基本概念第一節(jié)

內(nèi)燃機(jī)增壓概述2.增壓的分類按增壓比分類：增壓比πｋ是指增壓后氣體壓力PK與增壓前氣體壓力P0之比,即πｋ＝PK/P0(１)低增壓:πｋ

=1.3~1.6對(duì)應(yīng)的Pe＝700~1000kPa(２)中增壓::πｋ

=1.6~2.5對(duì)應(yīng)的Pe＝1000~1500kPa

(３)高增壓:πｋ>2.5對(duì)應(yīng)的Pe＝1500以上(４)超高增壓:πｋ>３.５第一節(jié)

內(nèi)燃機(jī)增壓概述2.增壓的分類按增壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式分類：機(jī)械增壓系統(tǒng)、廢氣渦輪增壓系統(tǒng)、復(fù)合式發(fā)動(dòng)機(jī)、組合式渦輪增壓系統(tǒng)、氣波增壓系統(tǒng)等圖7-1機(jī)械增壓系統(tǒng)１

排氣管

２

汽缸

３

曲軸

４

齒輪副

５

壓氣機(jī)

６

進(jìn)氣管圖7-2廢氣渦輪增壓系統(tǒng)圖7-3復(fù)合式發(fā)動(dòng)機(jī)圖7-4組合式渦輪增壓系統(tǒng)１

渦輪增壓器

２

連接管

３

穩(wěn)壓箱

４

共振管

５

共振室

６

進(jìn)氣管

７

汽缸圖7-5氣波增壓系統(tǒng)ａ

發(fā)動(dòng)機(jī)

ｂ

轉(zhuǎn)子

ｃ

傳動(dòng)帶驅(qū)動(dòng)

ｄ

高壓排氣

ｅ

高壓空氣

ｆ

低壓空氣

ｇ

低壓排氣第二節(jié)

廢氣渦輪增壓器的工作原理廢氣渦輪增壓器是利用內(nèi)燃機(jī)的廢氣作為動(dòng)力,推動(dòng)單級(jí)軸流式(或徑流式)渦輪機(jī)高速旋轉(zhuǎn),以帶動(dòng)安裝在同一根軸上的離心式壓氣機(jī),增大內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣壓力的工作機(jī)械。第二節(jié)

廢氣渦輪增壓器的工作原理離心式壓氣機(jī)的工作原理與特性

基本工作原理和主要參數(shù)(１)空氣的增壓比πｋ＝PK/P0(２)流經(jīng)壓氣機(jī)的空氣每秒質(zhì)量流量mk(kg/s)或容積流量V0(m3/s)(３)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速nk(４)壓氣機(jī)的絕熱效率ηad-k圖7-7離心式壓氣機(jī)簡圖圖7-8壓氣機(jī)中氣流參數(shù)的變化圖7-9壓氣機(jī)中的壓縮過程第二節(jié)

廢氣渦輪增壓器的工作原理壓氣機(jī)工作輪中的能量轉(zhuǎn)換圖7-10離心式壓氣機(jī)工作輪中的能量轉(zhuǎn)換歐拉方程式該式確立了壓縮功與工作輪外緣切向速度之間的聯(lián)系,為工作輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作輪轉(zhuǎn)速的選擇提供了理論依據(jù).第二節(jié)

廢氣渦輪增壓器的工作原理空氣在擴(kuò)壓器中的流動(dòng)

擴(kuò)壓器為截面逐漸增大的流道,空氣流經(jīng)擴(kuò)壓器時(shí),它所具有的動(dòng)能大部分在這里轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?因此氣流的速度降低,而壓力、溫度升高。圖7-11擴(kuò)壓器原理圖第二節(jié)

廢氣渦輪增壓器的工作原理壓氣機(jī)的流量特性流量特性的分析離心式壓氣機(jī)的喘振圖7-12離心式壓氣機(jī)的特性曲線

圖7-14在一定轉(zhuǎn)速和不同流量下工作輪葉片前緣處的流動(dòng)情況ａ)設(shè)計(jì)流量

ｂ)大于設(shè)計(jì)流量

ｃ)小于設(shè)計(jì)流量

圖7-15在轉(zhuǎn)速不變(C2U＝μu2＝常數(shù))和不同空氣流量下葉片擴(kuò)壓器中的空氣流動(dòng)ａ)設(shè)計(jì)流量

ｂ)大于設(shè)計(jì)流量

ｃ)小于設(shè)計(jì)流量第二節(jié)

廢氣渦輪增壓器的工作原理壓氣機(jī)的通用特性曲線

由于增壓比πｋ＝PK/P0和絕熱效率ηad-k是無因次參數(shù),故仍保持不變由這些無因次參數(shù)整理出的曲線稱為通用特性曲線(圖7-17),它具有廣泛的實(shí)用性.圖7-17通用特性曲線第二節(jié)

廢氣渦輪增壓器的工作原理基本工作原理

徑流式渦輪機(jī)主要由渦輪殼(渦殼)、噴嘴葉片