發(fā)動機原理總結(jié)

其次章、發(fā)動機性能指標和工作循環(huán)：①根本概念：示功圖：氣缸內(nèi)工作壓力隨活塞位置或者曲軸轉(zhuǎn)角的變化關(guān)系。升功率：標定工況下，發(fā)動機每升氣缸工作容積所發(fā)出的有效功率；性。機械損失：②機械損失的構(gòu)成：發(fā)動機內(nèi)部運動零件的摩擦損失；驅(qū)動附屬機構(gòu)的損失泵氣損失③機械損失〔機械效率〕的主要影響因素：PPT④機械損失的測定方法：示功圖法倒拖法〔只應用于測汽油機，不適用與大功率發(fā)動機〕滅缸法〔應用于多缸柴油機〕油耗線法排氣渦輪增壓柴油機不能用倒拖法和滅缸法作。⑤提高發(fā)動機動力性和經(jīng)濟性的途徑：公式：提高途徑：增加排量：i,Vs承受增壓技術(shù)：ρs合理組織燃燒過程：ηit、фa改善換氣過程：фc提高發(fā)動機的轉(zhuǎn)速：n提高內(nèi)燃機的機械效率：ηm承受二沖程提高升功率：τ⑥理論循環(huán)：實際循環(huán)簡化后便于定量分析的假想循環(huán)。簡化條件：認為工質(zhì)由單一的抱負氣體〔單、雙原子氣體〕即空氣組成，無視廢氣及燃油蒸氣的影響；燃燒過程簡化為由外界很多熱源想工質(zhì)進展的等容、等壓或混合加熱過程壓縮和膨脹過程簡化為抱負的絕熱等熵過程換氣過程簡化為氣門在上、下止點瞬間開關(guān)⑦不同加熱方式對熱效率的影響：P35 〔2.1.3三種理論循環(huán)熱效率的比較〕⑧發(fā)動機實際循環(huán)和理論循環(huán)比較，主要損失有哪些？P41實際工質(zhì)的影響傳熱損失換氣損失燃燒損失〔時間損失、后燃損失、不完全燃燒損失〕渦流和節(jié)流損失泄露損失第三章、發(fā)動機換氣過程①充量系數(shù)：每循環(huán)實際吸入氣缸的穎充量m與進氣狀態(tài)下布滿氣缸工作容積的穎充1量m 之比。sh②配氣相位：以曲軸轉(zhuǎn)角表示的進排氣門開啟時刻以及持續(xù)開啟時間。③換氣損失：理論循環(huán)與實際循環(huán)的換氣功之差。④影響充量系數(shù)的因素：進氣終了壓力pa進氣終了溫度Ta剩余廢氣系數(shù)配氣正時〔配氣相位中對充量系數(shù)影響最大的是進氣遲閉角、其次是排氣遲閉角〕壓縮比進氣狀態(tài)⑤分析轉(zhuǎn)速和符合是如何影響充量系數(shù)的，汽油機與柴油機有什么不同：P68⑥提高充量系數(shù)的措施：降低進氣系統(tǒng)的阻力削減進氣門處損失【增大進氣門直徑，選擇適宜的排氣門直徑；增加氣門數(shù)目；轉(zhuǎn)變配氣凸輪型線〔氣門升程；削減氣門出的流淌損失削減進氣管道阻力【削減進氣道流淌阻力、削減進氣管流淌阻力、削減空濾的流淌阻力】合理選擇配氣相位減小排氣系統(tǒng)阻力削減對穎充量的熱傳導進氣系統(tǒng)承受電子掌握技術(shù)【可變進氣系統(tǒng)、可變配氣相位】第四章、燃燒與燃料熱化學：①根本概念：理論空氣量：L1kg燃料完全燃燒所必需的最低空氣量0過量空氣系數(shù)：1kg燃料實際供給空氣量LL的比值0剩余廢氣系數(shù)：每循環(huán)進氣過程完畢時氣缸內(nèi)的剩余廢氣量與實際充氣量的比值燃料低熱值H：單位量燃料完全燃燒生成氣態(tài)水釋放的熱量u②常規(guī)燃料：液體燃料: 石油(汽油,柴油)1〕:如：自然氣,液化石油氣、煤氣、固體燃料:在燃燒方面還有很多技術(shù)上的難題需要抑制.如煤漿.液體燃料：a.醇類燃料(甲醇、乙醇) b.植物油燃料(生物柴油)③燃料的使用特性：汽油：1.抗爆性：辛烷值、抗爆指數(shù)；2.蒸發(fā)性：餾程、飽和蒸汽壓；3.氧化安定性：實際膠質(zhì)、誘導期；4.腐蝕性；5.無害性；6.清潔性柴油：1.燃燒性：發(fā)火性和抗爆力量。評價指標是柴油自燃點與十六烷值；2.低溫流淌性：凝點、冷濾點；3.蒸發(fā)性：閃點、餾程；4.粘度；5.腐蝕性；6.安定性：貯存安定性、熱安定性；7.清潔性④汽、柴油主要理化特性的差異：自燃性—不用點燃而自動著火的性能。對柴油來說，自燃性差，則起動性差，工作粗暴。十六烷值是評價柴油自燃性好壞的指標。對汽油來說最重要的是辛烷值，即期望自燃性差，抗爆性好。揮發(fā)性—液體燃料氣化的難易程度汽油：物理穩(wěn)定性差、易揮發(fā)，所以用預混合方式燃燒。柴油：物理穩(wěn)性好，不易揮發(fā)，所以用高壓噴射噴入柴油，承受集中燃燒。熱值—能量密度汽Hu44000>Hu42500⑤汽油機和柴油機工作模式的差異：混合氣形成方式不同：汽油— 易氣化，在低溫〔氣缸外〕下蒸發(fā)，預制成均勻混合氣；柴油— 難氣化，用高壓噴霧粉碎，高溫空氣〔氣缸內(nèi)〕促其霧化；著火及燃燒方式不同：汽油— 難自燃，易點燃，用高壓電火花點燃；預混合氣體中的火焰?zhèn)鞑??？稍讧禷=1的條件下完全燃燒。柴油— 易自燃，壓縮著火〔壓燃；集中燃燒，即邊噴邊混-邊燃燒，所以自燃但會爆燃，為了完全燃燒，必需Фa>1.0〔1.2〕負荷調(diào)整方式不同：汽油機—預混合，Фa根本保持不變，量調(diào)整；柴油機—a變化∞，質(zhì)調(diào)整。第五章、汽油機混合氣形成和燃燒①汽油機混合氣形成和燃燒的特點：氣缸外部形成混合氣〔預制混合氣〕外源點火——簡潔掌握點火時間、地點火焰?zhèn)鞑ナ饺紵鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣却蛩闳紵俣娶谟绊懼鹧舆t期的因素：①料性質(zhì):辛烷值↑→τi↑；②點火時，缸內(nèi)溫度↑壓力↑→τi↓；③φα=0.85-0.95時，τi最短；φr↑→τi↑；⑤點火能量E↑→τi↓。爆燃：③爆燃的外部特征：金屬敲擊聲；稍微爆燃時：pe略有增加；嚴峻爆燃時：pe下降，n下降，工作不穩(wěn)定，機身有較大振動；冷卻系統(tǒng)過熱，氣缸蓋溫度、冷卻水溫順潤滑油溫明顯上升；嚴峻時甚至冒黑煙④爆燃的機理：末端混合氣在正?；鹧媲颁h到達前自燃，壓力驟升，產(chǎn)生壓力沖擊波猛烈爆燃對汽油機的危害：熱負荷及散熱損失增加；機械負荷增大；動力性和經(jīng)濟性惡化；磨損加??；排氣特別⑤爆燃的影響因素：核心〔t1<t2〕t1t2增加的因素均可抑制爆燃傾向，〔P116-118〕⑥使用因素對汽油機燃燒過程的影響：一點火提前角的影響θ↓→燃燒不準時→大局部燃料在膨脹中燃燒→熱量利用率低Pe↓be↑二混合氣成分的影響.〔功率混合氣，n↑i↓〔↑〕φα<1,Pe↑,be↑→CO ↑φα=1.05-1.15(經(jīng)濟混合氣)燃燒完全，快速〔準時性↑〕ηit↑→be↓；，稀混合氣，燃燒慢〔不準時，補燃t↓→，可能消滅進氣管內(nèi)回火；〔濃混合氣補燃,t↓→可能消滅排氣管放炮現(xiàn)象。三轉(zhuǎn)速nn↑→湍流↑→μn↑→φ=6ntηit↓→泄漏、傳熱↓→Tc↑→τi↓n↓→泄漏、傳熱↑→湍流↓→μn↓四負荷負荷↓→φr↑→μn↓→θ佳↑→τi↑→補燃↑→ηit↓負荷↑→φc↑→φr↓→Pz,Tz↑→爆燃傾向↑五燃料沉積物的影響用無鉛汽油，沉積物→積碳，工作肯定時間后，積碳厚度不再增大；用含鉛汽油，沉積物→鉛化物，碳占10%，厚度不斷增加。影響：①沉積物厚度↑，在吸壓過程，不斷加熱混合氣；②熱的不良導體，使末端混合氣溫度↑；③占肯定燃燒容積，ε↑,D↑，外表點火↑。六大氣狀態(tài)P0↓,m1↓→φα↓→μn↓→Pe↓，be↑→Pc↓→Pz↓→D↓T0↑,m1↓→φα↓→μn↓→Pe↓，be↑→Pc↑→D↑⑦對汽油機燃燒室的設計要求：↑〔e↑e；較低的排放污染；不正常燃燒現(xiàn)象↓；噪聲↓；起動性↑；允許燃燒較稀混合氣。⑧設計時主要考慮因素：構(gòu)造緊湊〔A/v〕良好的重充氣性能火花塞位置安排適當組織適當?shù)耐牧鬟\動⑨各種燃燒室比較〔P1335-1〕第六章、柴油機混合氣形成和燃燒①柴油機混合氣的形成和燃燒的特點：進氣是純空氣，混合氣在氣缸內(nèi)部形成〔混合氣形成方式：空間霧化混合、壁面油膜蒸發(fā)混合〕;混合氣形成時間短,15~30°CA;混合氣形成不均勻,整個燃燒室φα=0~∞混合氣形成與燃燒室嚴密相連，壓燃，預混合燃燒+集中燃燒②柴油機滯燃期的影響因素：噴油時，缸內(nèi)溫度和壓力P↑,T↑→τi↓;燃料性質(zhì)，十六烷值↑→τi↓;轉(zhuǎn)速、負荷、噴油提前角等都是通過噴油時缸內(nèi)溫度來影響τi〔轉(zhuǎn)速↑，τi↓；噴油提前角為開口向上拋物線，存在最正確噴油提前角〕③柴油機工作粗暴與汽油機爆燃比較：一樣點：在燃燒本質(zhì)上一樣，都是可燃混合氣的自燃；不同點：發(fā)生的部位不同,汽油機燃燒爆燃發(fā)生在燃燒后期，而柴油機工作粗爆發(fā)生在燃燒初期。壓力,，有沖擊波產(chǎn)生。汽油機爆燃，敲缸聲高頻，動聽，而柴油機工作粗暴敲缸聲低頻，沉悶。④根本定義：幾何供油規(guī)律：供油速率隨噴油泵凸輪軸轉(zhuǎn)角〔或時間〕變化的關(guān)系噴油規(guī)律：噴油速率隨噴油泵凸輪軸轉(zhuǎn)角〔或時間〕變化關(guān)系柴油機工作粗暴：⑤柴油機不正常噴射：二次噴射、斷續(xù)噴射、隔次噴射、氣穴、滴油⑥影響柴油機燃燒過程的因素：燃料性質(zhì)：主要指十六烷值和餾程一般狀況下，十六烷值高，發(fā)火性好，但蒸發(fā)性差〔餾出溫度高〕工作嚴峻但冒煙。餾程低，蒸發(fā)性好，但發(fā)火性差，冒煙↓但工作粗暴。供油提前角θ大噴油早，缸內(nèi)P,T低較多燃料在上止點前燃燒，壓縮負功↑→Pe↓→be↑→著火落后期長，粗暴。θ小→噴油晚→較多燃料在膨脹沖程中燃燒→熱效率↓→Pe↓→be↑θ最正確→Pemax,bemin轉(zhuǎn)速：n↑→傳熱損失，漏氣損失↓→噴油壓力↑→霧化↑→缸內(nèi)渦流↑→ηit↓,所以車用柴油機都裝有供油提前角自動提前器。n↓→傳熱↑，泄漏↑→混合氣不均勻，燃燒↓ →ηit↓→渦流↓→噴油壓力↓→霧化↓負荷gb↑,空氣量根本不變→φα↓→燃燒完全性↓，噴油持續(xù)性↑，燃燒準時性↓→ηit↓負荷↑→加熱量↑，剩余廢氣系數(shù)↓，壁面溫度Tw↑→著火落后期↓→燃燒粗暴↓噪音↓負荷↓→相對散熱損失↑→ηit↓⑦降低柴油機工作粗暴的途徑：τi，如：↑ε，用十六烷值高的燃料等；削減著火落后期內(nèi)的噴油量；削減著火落后期內(nèi)形成的混合氣量〔承受油膜蒸發(fā)形成混合氣〕〔核心思想就是降低著火落后期形成的混合氣〕第七章、排氣污染與掌握①發(fā)動機排放污染物種類&危害：一氧化碳起頭暈、惡心、頭痛，使中樞神經(jīng)系統(tǒng)受損，慢性中毒，嚴峻時使心血管工作困難；碳氫化合物的重要成分；氮氧化物O在我大氣中簡潔被氧化成，O2毒性很強，是光化學煙霧的主要作物；微粒：致癌，也會導致慢性病、肺氣腫、皮膚病以及其他疾病；硫氧化物：自身有毒，形成酸雨；二氧化碳：溫室效應。②柴油機&汽油機排放物生成機理：一氧化碳：燃料不能完全燃燒生成。汽油機：фa=1CO2H2O。實際上，фa<1時，局部CO；фa>1CO，但是燃料混合不均勻可能產(chǎn)COCO2COO2。柴油機：理論上不存在CO，但是混合不均勻和局部缺氧會產(chǎn)生少量的CO。CO是柴油機的幾十倍。碳氫化物：未燃和未完全燃燒的燃油。HC在汽油機中的生成機理HC的生成機理〔55～65%〕{書上只介紹了排氣生成機理}不完全燃燒;(2)壁面淬熄及縫隙效應;(3)壁面油膜和積碳的吸附;非排氣HC的生成機理(1)曲軸箱竄氣〔20～25%〕;(2)燃油蒸發(fā)〔15～20%〕;HC在柴油機中的生成機理〔由機內(nèi)燃燒產(chǎn)生〕(1)混合不均勻;(2)噴油器壓力室容積的影響〔3〕冷啟動白煙；HC氮氧化合物：排氣中的O高溫順氧與氮在高溫中的停留時間是發(fā)動機燃燒過程中NO生成的三要素。NONO2。NOX的排放與柴油機數(shù)量級根本相當,柴油機稍高。微粒油機混合氣極不均勻，盡管總是富氧燃燒，但局部缺氧還是會導致炭煙生成。③【汽油機】排放污染物的機內(nèi)&機外凈化技術(shù)：機內(nèi)凈化：1. 推遲點火時刻；EGR；燃燒系統(tǒng)優(yōu)化設計；提高點火能量；電控汽油噴射技術(shù)。機外凈化〔排氣后處理：. 熱反響器；催化轉(zhuǎn)化器；NO吸附復原催化劑。x④【柴油機】排放污染物的機內(nèi)&機外凈化技術(shù)：機內(nèi)凈化：1.推遲噴油時刻；排氣再循環(huán)；增壓及增壓中冷；改善噴油特性；改進燃燒方法和燃燒室。機外凈化：1.氧化催化轉(zhuǎn)化器；NO復原催化劑；x微粒捕集器。第八章、發(fā)動機特性①根本概念：發(fā)動機工況：發(fā)動機在某一轉(zhuǎn)速和負荷狀態(tài)下的工作狀態(tài)，簡稱工況。負荷特性：轉(zhuǎn)速不變，其經(jīng)濟性指標隨負荷〔PeTtq或平均有效壓力Pme表示〕的變化關(guān)系。nTtqPme為縱坐標，在圖上畫出很多等耗油率曲線和等功率曲線，組成發(fā)動機萬有特性。柴油機的調(diào)速特性：適應性系數(shù)：轉(zhuǎn)矩儲藏系數(shù)：穩(wěn)態(tài)調(diào)速率：瞬態(tài)調(diào)速率：②萬有特性制取與根本應用：制?。篜2458-23根本應用：等燃油消耗率曲線最內(nèi)層為最經(jīng)濟區(qū)，曲線越向外，經(jīng)濟性越差。油耗較小。對于汽車用發(fā)動機，最經(jīng)濟區(qū)大致處于萬有特性中部，等燃油消耗率曲線橫向較長。耗率較小。工程機械用發(fā)動機，期望最經(jīng)濟區(qū)在標定轉(zhuǎn)速四周，等燃油消耗率曲線縱向較長些。首先，汽油機的燃油消耗率比柴油機高。其次，汽油機的最經(jīng)濟區(qū)域處于偏上位置；柴油機的最經(jīng)濟區(qū)比較靠近中等負荷。由于車用汽油機常在較低負荷工作，故經(jīng)濟性能不佳；車用柴油機燃油經(jīng)濟性較好。③分析比較汽油機和柴油機負荷特性曲線的差異：柴油機的負荷特性曲線低于汽油機的負荷特性曲線