第一章發(fā)動(dòng)機(jī)的性能混合加熱循環(huán)熱效率耳的影響因素隨著壓縮比8「“T。8T，循環(huán)平均吸熱溫TOC\o"1-5"\h\zt c t c度T，J循環(huán)平均放熱溫度，擴(kuò)大了循環(huán)溫差，T膨脹比。PT循環(huán)總加熱量Q和8保持01c不變，等壓加熱部分T，等容加熱部分J，耳J；九T循環(huán)總加熱量Q和8保持不變t p 1 cPJQETo(2)等容,8TnT(3)等壓8NT，PTQT8不變QNjo0 2 t c t c t 0 1 c 2 t循環(huán)平均壓力p是指單位氣缸容積所做的循環(huán)功，用它來評(píng)定氣缸工作容積的做功t能力。p是隨進(jìn)氣終點(diǎn)壓力 ，壓縮比8，初始膨脹比P等殤指數(shù)k和循環(huán)熱效t de c 0率耳增加而增加。t同一機(jī)型不同加熱模式的對(duì)比。①Q(mào)和8保持不變，在相同Q下Q必然是等壓1c1 2加熱循環(huán)最大等容最小。于是有">n>no②平均加熱溫度T>T>T③tv tm tp miv mlm mlp相同的Q，具有相同的最高壓力p，壓縮終了的溫度T>T>T即放熱1 max P m vQ>Q>Q于是有，n>n>n。2V 2m 2p tp tm tv柴油機(jī)因壓縮比高，燃燒的最高爆發(fā)壓力p很高，但柴油機(jī)的過量空氣系數(shù)°相max a對(duì)汽油機(jī)大，柴油機(jī)的最高燃燒溫度T 比汽油機(jī)低。max排氣過程中，由于系統(tǒng)阻力，排氣終了的壓力p大于環(huán)境壓力pop-p用來r a r a克服排氣系統(tǒng)的壓力。排氣系統(tǒng)阻力越大，p就越大，殘留在氣缸的廢氣就越多。r轉(zhuǎn)速nT平均速度cToc大則活塞組的熱負(fù)荷和曲軸連桿機(jī)構(gòu)的慣性力均增大，磨m m損加劇，壽命下降，為了提高轉(zhuǎn)速又不使c過大，可以減小行程S,高速發(fā)動(dòng)機(jī)，在結(jié)構(gòu)m上采用較小的行程缸徑s/Do但是s/d小也會(huì)造成燃燒室高度減小，燃燒室表面積在容積的比值增大，混合氣形成條件變差，不利于燃燒。升功率p值越大，發(fā)動(dòng)機(jī)的強(qiáng)化程度越高，發(fā)出一定有效功率的發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸越小。l機(jī)械損失的測(cè)定1示功圖法：一般用于當(dāng)上止點(diǎn)位置得到精確校正時(shí)才能取得滿意的結(jié)果。2倒托法：測(cè)定汽油機(jī)機(jī)械損失時(shí)得到較廣泛的應(yīng)用。3滅缸法：適用于多缸發(fā)動(dòng)機(jī)。4油耗線法：倒托法只能用于配有電力測(cè)功器的情況，不適用大功率發(fā)動(dòng)機(jī)，適用于測(cè)定壓縮比不高的汽油機(jī)機(jī)械損失。對(duì)于排氣渦輪增壓柴油機(jī)，倒托法和滅缸法破壞了增壓系統(tǒng)的正常工作，只能使用示功圖法、油耗線法。排氣渦輪中增壓、高增壓的柴油機(jī)只能用示功圖法。第二章發(fā)動(dòng)機(jī)換氣過程1?換氣過程：自由排氣：從排氣門打開到氣缸壓力接近排氣管壓力的時(shí)期，一般排氣提前角為30-80曲軸轉(zhuǎn)角強(qiáng)制排氣階段：廢氣由活塞上行強(qiáng)制推出，缸內(nèi)平均壓力比排氣管內(nèi)平均壓力略高，排氣遲閉角為10-35曲軸轉(zhuǎn)角進(jìn)氣過程：進(jìn)氣提前角為上止點(diǎn)0-40曲軸轉(zhuǎn)角氣門重疊和燃燒室掃氣：由于排氣門遲后關(guān)閉和進(jìn)氣門提前開啟，故存在進(jìn)、排氣門同時(shí)打開的現(xiàn)象，叫氣門重疊（角度選擇以新鮮充量不流入排氣管為原則）。利用氣流的壓差和慣性清楚殘留廢氣，增加進(jìn)氣量叫掃氣排氣損失：分為自由排氣損失和強(qiáng)制排氣損失進(jìn)氣損失：比排氣損失小，兩者之和稱為換氣損失4?充量系數(shù)：每缸每循環(huán)實(shí)際吸入氣缸的新鮮空氣質(zhì)量和進(jìn)氣狀態(tài)下理論計(jì)算充滿氣缸工作容積的空氣質(zhì)量比值5?影響因素：進(jìn)氣門關(guān)閉時(shí)缸內(nèi)壓力Pa（正相關(guān)）進(jìn)氣門關(guān)閉時(shí)缸內(nèi)氣體溫度Ta（負(fù)相關(guān)）殘余廢氣系數(shù)（負(fù)相關(guān)）進(jìn)排氣相位角壓縮比（正相關(guān)）進(jìn)氣狀態(tài)（進(jìn)氣溫度和壓力影響不大）6?提高發(fā)動(dòng)機(jī)充量系數(shù)的措施：降低進(jìn)氣系統(tǒng)阻力（減少進(jìn)氣門出流動(dòng)損失，減少進(jìn)氣到、進(jìn)氣管和空氣濾清器阻力，減少對(duì)進(jìn)氣充量的加熱，降低排氣系統(tǒng)流通阻力，合理選擇進(jìn)排氣相位角，諧振進(jìn)氣與可變進(jìn)氣支管）第三章發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣渦輪增壓1?結(jié)構(gòu)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)（廢氣動(dòng)力渦輪和廢氣渦輪增壓）、組合式渦輪增壓系統(tǒng)（廢氣渦輪增壓和進(jìn)氣慣性增壓）、氣波增壓系統(tǒng)1?廢氣渦輪增壓的類型：定壓渦輪增壓系統(tǒng)：渦輪前的廢氣壓力基本保持恒定脈沖渦輪增壓系統(tǒng)2?比較：脈沖增壓廢氣能量損失較小，利用率高，增壓比小于2.5時(shí)（低增壓）用脈沖，增壓比增加時(shí)利用率逐漸接近脈沖增壓可保證足夠掃氣壓力脈沖增壓加速性好定壓增壓渦輪效率高3?主要技術(shù)措施：降低壓縮比（受爆燃限制）增加壓力控制系統(tǒng)減小反應(yīng)滯后（供氣跟不上）：采用脈沖增壓，渦輪前置，帶旁通閥的控制系統(tǒng)，減小進(jìn)排氣管長(zhǎng)度和容積，提高壓縮比和可變點(diǎn)火正時(shí)燃料供給系統(tǒng)的調(diào)整：汽油泵供油壓力隨增壓壓力變化而調(diào)節(jié)，適當(dāng)減小點(diǎn)火提前角第四章燃料與燃燒化學(xué)1?汽油特性：抗爆性：汽油在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)燃燒時(shí)抵抗爆燃的能力，用辛烷值表示（用馬達(dá)法和研究法測(cè)）蒸發(fā)性：影響很和氣質(zhì)量，但太強(qiáng)會(huì)發(fā)生氣阻，使供油中斷氧化安定性：抵抗大氣或氧氣的作用保持其性質(zhì)不發(fā)生長(zhǎng)久性變化的能力清潔性：保持進(jìn)氣系統(tǒng)的清潔2?柴油特性：自燃性：用十六烷值評(píng)定，過高過低都不好霧化和蒸發(fā)性硫含量安定性：柴油在運(yùn)輸、儲(chǔ)存和使用過程中保持其外觀顏色、組成和使用性能不變的能力低溫流動(dòng)性：由于石蠟成分而低溫時(shí)流動(dòng)變差，使運(yùn)轉(zhuǎn)不良甚至熄火3?代用燃料分類：按物態(tài)區(qū)分：氣體（壓縮天然氣CNG,液化石油氣LPG,氫氣等）、液體代用燃料（甲醇，乙醇，生物采油）4?天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)：?jiǎn)稳剂咸烊粴獍l(fā)動(dòng)機(jī)、雙燃料天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)（可兩種燃料同時(shí)用，攜帶兩套燃油系統(tǒng)），兩用燃料天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)5?著火機(jī)理：熱自燃：若化學(xué)反應(yīng)所釋放的熱量大于散失的熱量，混合氣的溫度升高，促使混合氣的反應(yīng)速率和放熱速率增大的相互促進(jìn)，最終導(dǎo)致極快反應(yīng)速率而著火的反應(yīng)連鎖反應(yīng)：通過連鎖反應(yīng)逐漸積累活化中心的方法使反應(yīng)自動(dòng)加速直至著火6?發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒方式：同時(shí)爆炸燃燒，預(yù)混合燃燒，擴(kuò)散燃燒，柴油機(jī)的初始燃燒室預(yù)混合燃燒，燃燒后期屬于擴(kuò)散燃燒第五章采油機(jī)混合氣的形成與燃燒1?噴油系統(tǒng)等等要求：產(chǎn)生足夠高的噴油壓力，實(shí)現(xiàn)所要求的噴油規(guī)律，精準(zhǔn)控制每個(gè)循環(huán)的噴油量，避免異常噴射2.噴射系統(tǒng)有直列柱塞式噴油泵燃油供給系統(tǒng)，分配式噴油泵燃油供給系統(tǒng)3?噴油器：將噴油泵供給的高壓燃油噴入采幽機(jī)燃燒室，使燃油霧化成微細(xì)油粒，并按一定要求是適當(dāng)分布在燃燒室內(nèi)。有孔式噴油器和軸針式噴油器4?噴射過程：指從噴油泵開始供油直至噴油器停止噴油的過程，分為：噴射延遲階段：從噴油泵的柱塞頂封閉，進(jìn)回油孔的理論供油始點(diǎn)起到噴油器的針閥開始升起為止主噴射階段：從噴油始點(diǎn)到噴油器端壓力開始急劇下降為止噴油結(jié)束階段：從噴油器端壓力開始急劇下降到針閥落座停止噴油為止，應(yīng)縮短5?霧化：燃油噴入燃燒室后被粉碎分散為細(xì)小液滴的過程6?貫穿率：油束的貫穿距離和噴孔沿軸線到燃燒室壁的距離比值7?霧化質(zhì)量：油束中液滴的細(xì)度和均勻度8.異常噴射：二次噴射：噴油器針閥落座后，在壓力波動(dòng)的影響下再次升起的現(xiàn)象斷續(xù)噴射：針閥在噴射過程中周期性跳動(dòng)的現(xiàn)象不規(guī)則噴射和隔次噴射：供油量過小/怠速工況時(shí)發(fā)生滴油現(xiàn)象：由于壓力下降過慢使針閥不能迅速落座，出現(xiàn)仍有燃油流出的現(xiàn)象9?燃燒過程：著火落后期：從燃油開始噴入燃燒室至由于開始燃燒而引起壓力升高壓力線明顯脫離壓縮線開始急劇上升的點(diǎn)速燃期：從壓力脫離壓縮線開始急劇上升到達(dá)最大壓力緩燃期：從最大壓力點(diǎn)到最高溫度點(diǎn)，此時(shí)間不宜過長(zhǎng)補(bǔ)燃期：從最高溫度點(diǎn)到燃燒基本燃燒完，時(shí)間不宜過長(zhǎng)，方法是加強(qiáng)缸內(nèi)氣體運(yùn)動(dòng)10.混合氣形成基本方式：（1）空間霧化混合：將燃油噴射到空間進(jìn)行霧化，通過燃油與空氣之間的相互運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散，在空間形成可燃混合氣的方式。有尚未汽化的液態(tài)油滴。（2）油膜蒸發(fā)混合：在球形燃燒室為代表的壁面油膜蒸發(fā)混合方式。完全汽化。11缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)形式：渦流、擠流、滾流、湍流12柴油機(jī)燃燒室：直噴式、非直噴式直噴式可根據(jù)活塞頂部凹坑的深淺分為半開式和開式。開式：淺盆形半開式：?形、擠流口、各種非回轉(zhuǎn)體形、球形。13直噴式燃燒室特點(diǎn)：1、由于燃燒迅速，故經(jīng)濟(jì)性好，有效燃油消耗率低。直噴式柴油機(jī)比分隔式柴油機(jī)有效燃油消耗率約低10%-20%。2燃燒室結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，表面積與容積比小，散熱損失小，沒有主副室之間節(jié)流損失，冷起動(dòng)性能、經(jīng)濟(jì)性好。3對(duì)噴射系統(tǒng)的要求較高，特別是開式燃燒室。4半開式燃燒室對(duì)進(jìn)氣道有較高的要求。5no的排放量較分隔式燃燒x室柴油機(jī)高，特別在高負(fù)荷的區(qū)域內(nèi)，約高一倍。6對(duì)轉(zhuǎn)速的變化較為敏感，特別是半開式燃燒室，較難同時(shí)兼顧高速和低速工況的性能，適用于較非直噴式燃燒室柴油機(jī)低。7壓力升高率大，燃燒噪聲大，工作較粗暴。14非直噴式：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是除位于活塞頂部的主燃燒室外，還有位于缸蓋內(nèi)的副燃燒室兩者之間有通道相連。燃油不能直接噴入主燃燒室內(nèi)，而是噴入副燃燒室內(nèi)。有渦流和預(yù)燃。15非直噴式燃燒室柴油機(jī)特點(diǎn)：1采用濃稀兩段混合燃燒方式，NO和微粒排放低于直x噴式燃燒室，低負(fù)荷下的碳煙排放量較大。2初期放熱率低，壓力升高率和最高燃燒壓力均低于直噴式燃燒室，燃燒柔和，振動(dòng)噪聲小。3對(duì)于渦流室，壓縮渦流隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高而增強(qiáng)，轉(zhuǎn)速越高，混合氣體形成和燃燒溫度越高，渦流燃燒室適合高速柴油機(jī)，轉(zhuǎn)速高達(dá)5000r/min4缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)比較強(qiáng)烈，空氣利用率好，可在過量空氣系數(shù)1.2左右的條件下正常工作。5對(duì)噴油系統(tǒng)要求不高，不需要進(jìn)氣渦流，進(jìn)氣道形狀簡(jiǎn)單，加工制造成本低，使用故障小6一般對(duì)燃燒室不太敏感，有較強(qiáng)的適應(yīng)性。7燃燒室結(jié)構(gòu)復(fù)雜，表面積與容積比較大，散熱損失較大，流動(dòng)損失也大。分隔式燃燒室對(duì)柴油機(jī)較直噴式燃燒室柴油機(jī)效率低，經(jīng)濟(jì)性差。預(yù)燃室式損失更大，經(jīng)濟(jì)性更差。8散熱損失大噴霧質(zhì)量不高，冷起動(dòng)性能不如直噴式燃燒室，一般都要安裝電預(yù)熱塞，用于在冷氣動(dòng)閥時(shí)提高燃燒室內(nèi)的溫度，保證順利起動(dòng)。16燃燒過程優(yōu)化的基本原則1油一汽一燃燒室的最佳配合2控制著火后期內(nèi)的混合氣的生成量3合理組織燃燒室內(nèi)的渦流和湍流運(yùn)動(dòng)。4緊湊的燃燒室形狀5加強(qiáng)燃燒期間和燃燒后期的擾流6優(yōu)化運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)常用燃燒室的結(jié)構(gòu)和性能對(duì)比燃燒系統(tǒng)特點(diǎn)對(duì)比項(xiàng)目直噴式燃燒室分隔式燃燒室淺盆形°形球形渦流室預(yù)燃室混合氣體形成方式空間霧化空間霧化油膜蒸發(fā)兩段混合兩段混合壓縮比12—1516—1817—1918—2218—22空氣運(yùn)動(dòng)無渦流或進(jìn)氣渦流較強(qiáng)進(jìn)氣渦流和擠流強(qiáng)進(jìn)氣渦流壓縮渦流和燃燒渦流壓縮渦流和燃燒渦流全負(fù)荷過量空氣系數(shù)1.6—2.21.4—1.71.3—1.51.2—1.61.2—1.6熱損失和流動(dòng)損失小較小較小大最大噴油器6—12孔4—6孔1—2孔軸針式軸針式開啟壓力/MPa20—4018—2517—1910—128—13燃油霧化要求高一般要求高要求較咼要求較咼性能特點(diǎn)MPa0.6—0.80.6—0.80.6—0.80.7—0.90.6—0.8be/(g/kw.h)190—210218—245218—245231—272245—292NOx高較咼中等低低PM較低高低低低HC較低高高低低噪聲最高較咼較低低低起動(dòng)性容易較容易難難最難適應(yīng)轉(zhuǎn)速/（r/min）《1500《4000《2500《5000《3500適應(yīng)缸徑/mm》200《15090—130《100《100弟八早汽油機(jī)混合氣的形成和燃燒1?正常燃燒過程：著火落后期：從火花塞點(diǎn)火到火焰核心形成，即從火花塞點(diǎn)火到氣缸壓力線明顯脫離壓縮線而急劇上升時(shí)明顯燃燒期：火焰由火焰中心燒遍整個(gè)燃燒室，也稱火焰?zhèn)鬟f階段，即壓力線急劇上升到壓力到達(dá)最高點(diǎn)后燃期：明顯燃燒期終點(diǎn)3至燃料基本完全燃燒為止2?不規(guī)則燃燒：各循環(huán)之間的燃燒變動(dòng)（循環(huán)變動(dòng)）和各氣缸之間的燃燒差異（各缸工作不均勻）3?不正常燃燒：爆燃：最主要的，常出現(xiàn)于壓縮比較高時(shí)，缸內(nèi)壓力大幅波動(dòng)，同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生一種高頻金屬敲擊聲，也稱敲缸。影響：燃燒性質(zhì)（辛烷值）末端混合氣壓力和溫度（正相關(guān)）,火焰前鋒傳播到末端混合氣的時(shí)間（正相關(guān)）表面點(diǎn)火：凡是不靠點(diǎn)火花點(diǎn)火而由燃燒室內(nèi)熾熱表面點(diǎn)燃混合氣的現(xiàn)象4?空燃比a空氣質(zhì)量和燃油質(zhì)量的比，理論空燃比14.95?發(fā)動(dòng)機(jī)各工況對(duì)混合氣的要求：穩(wěn)定工況：怠速工況：很濃。小負(fù)荷很濃，中等負(fù)荷稀，全負(fù)荷時(shí)加濃過渡工況：冷啟動(dòng)：混合氣體空燃比2：1很濃暖車：很濃，并逐漸減小加速：噴入附加燃料急減速：減少燃料6?電控汽油噴射供給系統(tǒng)類型：按噴射位置：缸內(nèi)噴射，進(jìn)氣管噴射（單點(diǎn)噴射，多點(diǎn)噴射）按噴射控制裝置：機(jī)械式，電控式按噴射方式：連續(xù)噴射，間歇噴射按空氣流測(cè)試方法：空氣流量質(zhì)量的質(zhì)量流量控制，進(jìn)氣管壓力和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的速度密度控制，節(jié)氣門開度和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的節(jié)流速度控制7?汽油噴射供油系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：1對(duì)混合氣空燃比精確控制2減少進(jìn)氣阻力充氣效率高3可采取較高的壓縮比,各缸混合比的均勻性易控制5可使用低辛烷值燃料6冷啟動(dòng)性能和加速性能好，過渡圓滑第七章發(fā)動(dòng)機(jī)的特性發(fā)動(dòng)機(jī)的工況分類（1）第一類工況，其特點(diǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)的功率變化時(shí)，轉(zhuǎn)速幾乎保持不變，該工況又被稱為固定式發(fā)動(dòng)機(jī)工況。（2）第二類工況，其特點(diǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)的功率與轉(zhuǎn)速接近于幕函數(shù)關(guān)系，該工況又被稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的螺旋槳工況。（3）第三類工況，其特點(diǎn)是功率與轉(zhuǎn)速都在很大范圍內(nèi)變化，該工況又被稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的面工況。發(fā)動(dòng)機(jī)的功率標(biāo)定發(fā)動(dòng)機(jī)的功率標(biāo)定，是指制造企業(yè)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的用途、壽命、可靠性、維修與使用條件等要求，人為地規(guī)定該產(chǎn)品在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下輸出的有效功率以及對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速，即標(biāo)定功率與標(biāo)定轉(zhuǎn)速。我國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)功率分為四級(jí)（1）15分鐘功率發(fā)動(dòng)機(jī)允許連續(xù)轉(zhuǎn)15分鐘的最大有效功率。（2）一小時(shí)功率（3）12小時(shí)功率（4）持續(xù)功率3柴油機(jī)的負(fù)荷特性當(dāng)柴油機(jī)保持某一轉(zhuǎn)速不變，移動(dòng)噴油泵齒條或拉桿位置，改變每循環(huán)供油量b，燃油消耗量B、有效燃油消耗率b，等隨負(fù)荷p而變化的關(guān)系稱為柴油機(jī)負(fù)荷特性。e e4?汽油機(jī)的負(fù)荷特性當(dāng)汽油機(jī)的轉(zhuǎn)速不變，而逐漸改變節(jié)氣門開度，同時(shí)調(diào)節(jié)測(cè)功器負(fù)荷，以保持轉(zhuǎn)速不變；