汽车发动机原理6章2(王建昕)

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07121汽车发动机原理与汽车理论教学大纲

07121汽车发动机原理与汽车理论教学大纲-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN汽车发动机原理与汽车理论课程教学大纲课程名称：汽车发动机原理与汽车理论课程编码：07121学时：60学分：2适用专业：汽车服务工程汽车工程先修课程：汽车构造工程热力学教材：冯健璋主编，《汽车发动机原理与汽车理论》第2版.北京.机械工业出版社，2012参考书：1. 吴建华主编，《汽车发动机原理》，机械工业出版社，2005。

2. 周龙保主编，《内燃机学》，机械工业出版社，2010年。

一、课程性质与任务本书讲述了发动机的工作过程和汽车的基本理论。

内容包括工程热力学基础、发动机的性能指标、换气过程、废气涡轮增压、燃料与燃烧热化学、柴油机燃烧过程、汽油机燃烧过程、发动机特性、发动机排放与噪声、汽车发动机新技术、汽车的动力性与燃油经济性、汽车动力装置参数的确定、汽车的制动性、汽车的操纵稳定性、汽车的平顺性和通过性等。

适用对象：本书为汽车、内燃机制造与维修专业高等教育教材，也可供从事汽车、发动机的设计、制造和运用的工程技术人员、技术工人参考。

本课程的任务是使学生获得发动机的基本工作循环和性能、发动机的换气过程与增压技术、发动机混合气形成和燃烧、发动机性能的评价、发动机特性及发动机性能试验方法等知识，还包含汽车的动力性、燃油经济性、制动性、操纵稳定性等知识。

通过本课程的学习，使学生掌握发动机性能提高和合理使用的基本原理，了解汽车理论相关内容，以及发动机实验的基本技能，为本专业学生日后的工作打下坚实的基础。

二、课程教学的基本要求《汽车发动机原理与汽车理论》在分析发动机理论循环和实际循环的基础上，以理论分析和试验研究相结合的方法，研究发动机主要性能与工作过程参数之间的内在联系，分析影响发动机性能的各种因素，从而指出提高发动机性能并能满足使用要求、合理使用发动机及科学有效地试验发动机的基本途径。

本课程的重点是阐述影响发动机动力性和经济性的各种因素，并根据相互的联系进行分析。

汽油发动机尾气排放超标分析与治理措施

2021(1)e点韶汽车工穩师APPLICATIONi 汽油发动机尾气分析与治理措施「李先锋.I 城职业技术大学)摘要：国！标准实施以来，因尾气排放超标原因，出现了大量汽车年检难以通过的现象。

为了解决此问题，针对汽油机排放超标现象，深入检测站和汽修厂进行了调查研究，结合发动机构造、汽车使用和故障产生机理的方法，文章从汽车汽油发动机有害气体产生的机理、结构、设计指标、汽车使用、运行材料、磨损和损坏的规律等方面，对汽油发动机尾气排放进行分析和阐述，并提出解决措施。

为节能减排领域提供了参考。

关键词:汽油发动机;尾气排放;治理Analysis and Treatment Measures of Excessive Exhaust Emissim of Gasoline Engine **基金项目：山西省教育科学“十三五”规划课题(GH-19318)Abstract ： Since the implementation of the VI national standard, a large number of automobile annual inspections have beendifficult to pass due to the excessive exhaust emissions. In order to solve this problem, aiming at the phenomenon that gasoline engine emissions exceed the standard, in-depth inspection station and auto repair factory conducted investigation and research,combining the methods of engine structure, automobile use and fault generation mechanism, this paper analyzes and expoundsthe exhaust emissions of gasoline engines from the aspects of the mechanism, structure, design index, vehicle use, operating materials, laws of wear and damage, etc, and propose solutions. It provides a reference for the field of energy conservation andemission reduction.Key words : Gasoline engine; Exhaust emission; Treatment多年来汽车保有量增长的同时，汽车运行带来的环境污染也日益严重，国家制定了越来越严格的汽车排放污染标准，倒逼汽车产业升级。

清华大学汽车工程系车辆工程专业（本科）《汽车发动机原理》教学大纲

清华大学汽车工程系车辆工程专业（本科）《汽车发动机原理》教学大纲第一部分大纲说明一、课程的性质和任务《汽车发动机原理》是车辆工程专业本科生的专业必修课。

通过对热力机械的共性问题，如动力如何获取和输出，能量如何消耗和利用；两种典型内燃机（点燃式汽油机和压燃式柴油机）的燃料供给、混合气形成、着火、燃烧；车用内燃机运行特性与性能的调节与控制等发动机基本理论的教学，使学生对发动机的工作过程有深入的了解，能熟知发动机相关参数的运行范围，能掌握基本的发动机性能分析方法。

为今后从事发动机和汽车开发、研究、生产提供必备的专业理论知识和技术基础。

二、本课程与相关课程的关系《汽车发动机原理》是车辆工程专业本科生的两门核心专业课之一（另一门是《汽车理论》），安排在大三春季学期上课。

在这之前有《汽车构造1》和《汽车发动机拆装》，这两门课是专业平台课，是学习《汽车发动机原理》必修的基础专业课。

同时，《汽车发动机原理》又是学习其他专业课，如《发动机设计》、《内燃机增压与增压技术》和《内燃机燃料供给》等的必修课。

三、课程的教学基本要求本课程要求学生对汽车发动机（汽油机和柴油机）的结构有基本的了解，并且具备必要的工程热力学、流体力学和传热学等方面的基础知识。

要求学生上课作笔记，认真听讲，积极思考，参加课堂讨论，按时完成布置的作业。

四、教学方法和教学形式建议本课程涉及的知识面较宽。

以课堂讲授为生，辅以一定量的课堂讨论和自学。

第二部分教学时数、教材、考试一、学时分配总学时48：授课学时44，讨论课学时4教学内容授课学时1、性能指标与影响因素 42、燃料与工质 43、循环分析与能量利用 44、换气过程与循环充量 45、燃烧基础知识 46、燃烧过程及混合气形成 47、特殊燃烧问题的机理与对策 48、有害物排放的生成与控制 49、燃烧室与调节参数的优化 610、汽车发动机运行特性 411、柴油机调速特性 2合计44二、教材与参考书目教材：刘铮, 王建昕.《汽车发动机原理教程》.北京: 清华大学出版社, 2001年参考书：（1）周龙保等.《内燃机学》.北京:机械工业出版社,1999年（2）董敬等.《汽车拖拉机发动机》（第3版）.北京:机械工业出版社,1997年（3）唐开元等.《内燃机原理》.译自“Internal Combustion Engine Fundamental”, J.B.Heywood 三、考试两次考试：期中考试；期末考试。

汽车引擎工作原理详解

汽车引擎工作原理详解汽车引擎是现代交通工具的核心部件之一，它负责将燃料转化为动力，驱动车辆行驶。

了解汽车引擎的工作原理对于理解汽车的运行机制和维修保养至关重要。

本文将详细介绍汽车引擎的工作原理，帮助读者更好地理解这一关键技术。

汽车引擎主要由气缸、活塞、曲轴、气门和燃烧室等部件组成。

引擎工作的基本原理是利用内燃机的热能转化为机械能。

当汽车启动时，燃料和空气混合物被喷入气缸中，活塞向下运动，使燃料混合物被压缩。

然后，火花塞产生火花，点燃燃料混合物，产生爆炸力推动活塞向上运动。

曲轴通过连杆将活塞的线性运动转化为旋转运动，从而驱动车辆前进。

在引擎工作过程中，气门起到重要的作用。

气门控制着燃料和空气的进出，以确保燃料混合物的正常燃烧。

气门的开合由凸轮轴控制，凸轮轴通过与曲轴的齿轮传动来实现。

凸轮轴的形状决定了气门的开启和关闭时间，以及气门的升程和降程。

通过合理设计凸轮轴的形状，可以实现引擎的高效工作。

汽车引擎的工作过程可以分为四个阶段：进气、压缩、燃烧和排气。

在进气阶段，气门打开，活塞向下运动，汽缸内充满混合气体。

在压缩阶段，气门关闭，活塞向上运动，将混合气体压缩成高压状态。

在燃烧阶段，火花塞点燃混合气体，产生爆炸力推动活塞向下运动。

在排气阶段，气门再次打开，活塞向上运动，将燃烧产生的废气排出。

为了提高汽车引擎的效率和性能，现代汽车引擎采用了各种先进的技术。

例如，多缸引擎可以提供更高的输出功率，涡轮增压器可以增加进气量，提高燃烧效率。

同时，电子控制单元（ECU）可以实时监测和调整引擎的工作参数，以实现最佳性能和燃油经济性。

总之，汽车引擎是现代交通工具不可或缺的关键部件。

了解汽车引擎的工作原理，对于理解汽车的运行机制和维修保养至关重要。

通过深入了解汽车引擎的工作原理，我们可以更好地理解汽车的运行过程，从而更好地使用和维护汽车。

车用国六柴油机氧化亚氮（N2O）排放特性研究

HT250 型电力测功系统、FQ3100DP 型油耗仪、INCA 电
的 NOx 发生副反应生成 N2O
I60 FT SII 型傅里叶变换红外分析仪等设备组成，对发
反应生成的 HC 会在 DOC 贵金属催化剂表面与排气中
［4］
；相比于铁沸石和矾基
SCR 催化剂，铜沸石催化剂更易于生成 N2O［5］；在 SCR
渐缩小，由于 SCR 入口排气温度达到 190℃，尿素喷射
系统开始工作，较低温度下 NH4NO3 受热分解生成 N2O，
且生成速率随着温度升高逐渐加快。1 000 s 以后，随着
SCR 入口排温差距缩小，冷热态 WHTC 的 N2O 排放趋
于一致；循环 1 300 s 以后，由于 SCR 入口温度过高，
气空调、中冷水恒温控制系统、冷却水温控制系统来控
· 81 ·
2023 年第 11 期
总第 318 期
制发动机各项边界条件，发动机台架试验系统示意图
见图 1。
值，其中最大峰值为 265×10-6。循环 0~210 s，排气中
N2O 体积分数先上升后下降，SCR 入口温度在 260 ℃左
右，据此推测 N2O 主要来源为 SCR 催化剂表面 NH4NO3
（19）：4665-4681
［4］Kamasamudram K，Henry C，Currier N，et al N2O formation and miti⁃
图 6 热态 WHTC 后处理前后 N2O 排放
gation in diesel aftertreatment systems［C］SAE Paper 2012-01-1085
测试试验
车用国六柴油机氧化亚氮（N2O）排放特性研究

《汽车发动机原理》课程考核大纲

《汽车发动机原理》课程考核大纲《汽车发动机原理》课程组2010年10月《汽车发动机原理》课程考核大纲一、课程的性质与任务《汽车发动机原理》是本专业的一门专业课。

它的任务是使学生掌握发动机工作过程的基本理论和提高性能指标的主要途径，并获得应用理论知识解决实际问题的初步能力；掌握车用发动机的特性和试验方法，为学习后续专业课和今后工作中合理运用发动机打下基础。

二、课程教学内容和考核目标教学大纲已明确规定了本课程的教学内容、基本要求与考核方法。

根据教学大纲规定，按照考核的特点对教学内容和基本要求加以细化，按章节详述如下：第1章发动机的性能（一）课程教学内容1.1 发动机基本理论循环发动机基本理论循环的建立目的、方法、基本假定、类型和特点；发动机基本理论循环的分析方法与评价指标；基本理论循环的平均压力和循环热效率；循环平均压力和循环热效率的影响因素。

1.2 发动机实际循环发动机的工作过程与实际循环；实际循环的表示方法；进气、压缩、燃烧、膨胀和排气等5个过程；实际循环各过程的起始与终了参数。

实际循环的评价指标——指示指标：动力性指标——指示功、指示功率和平均指示压力等；经济性指标——指示热效率和指示燃油消耗率。

1.3 发动机整机性能发动机的性能试验的方法、设备与试验过程；发动机的性能的评价指标——有效指标：动力性指标——有效功率、有效扭矩和平均有效压力等；经济性指标——有效热效率和有效燃油消耗率；发动机排放指标与噪声指标；其它性能指标。

1.4 发动机机械损失发动机机械损失的定义与评价指标，主要是机械损失功率和平均机械损失压力；机械损失的构成及影响因素；发动机机械损失的测量方法与原理：示功图法、倒拖法、灭缸法和油耗线法等；发动机机械损失的测量设备与试验过程。

1.5 发动机的热平衡发动机实际循环和理论循环的差异，存在差异的原因；发动机实际循环的损失，如工质损失、传热损失和燃烧损失等；发动机的能量分配；发动机热平衡分析，提高发动机性能的基本途径。

汽车发动机原理课后答案解析王建昕帅石金清华大学出版社

《汽车发动机原理》课后习题答案第一章1-1 图1-2示出了自然吸气与增压四冲程发动机的示功图，请问：（1）各自的动力过程功、泵气过程功指的是图中哪块面积？功的正负如何？（2）各自的理论泵气功、实际泵气功和泵气损失功指的是图中哪块面积？功的正负如何？（3）各自的净指示功和总指示功又是由图中哪些面积组成？功的正负如何？（4）造成自然吸气与增压发动机示功图差异的原因是什么？解：由图1-2，(1)自然吸气：动力过程功=面积aczbaW t=W1+W3，正功泵气过程功=面积 W2+W3，负功增压：动力过程功=面积aczbaW t=W1，正功泵气过程功=面积brab W t=W2，正功(2)自然吸气：理论泵气功=0实际泵气功=W2+W3，负功泵气损失功W2+W3负功增压：理论泵气功=p k和p b间的矩形面积，正功实际泵气功=W2，正功泵气损失功=阴影面积，负功(3)自然吸气：总指示功＝W1+W3，正功净指示功＝(W1+W3)-(W2+W3)=W1-W2，正功增压：总指示功=W1＋(p b-p k)*Vs ，正功净指示功=W1+W2，正功(4)差异的原因：增压发动机的进气压力高于排气压力，因此泵气过程功为正。

1-2 增压四冲程发动机在中、小负荷工况运转时，有可能出现压气机后进气压力p b小于涡轮前排气压力pk的情况，请画出此时发动机一个循环的p-V图，标出上下止点、进排气门开关和着火时刻的位置，以及理论泵气功和泵气损失功面积，并判断功的正负。

解：p-V图如下图所示：理论泵气功：绿线包围的矩形面积，负功实际泵气功：进排气线包围的面积，负功泵气损失功：两块面积之差，负功1-3假设机械增压与涡轮增压四冲程发动机的动力过程功W t和压气机后压力p b均相同，请问两者的示功图有何异同？二者的泵气过程功有何差异？为什么？解：涡轮增压的理论排气线为p k，机械增压的理论排气线为p0；且涡轮增压的实际排气线位于机械增压实际排气线的上方。

汽车发动机原理吴建华

热力学是热运动的宏观理论。
第一定律：能量转化
热力学三定律是热力学理论的基础。
第二定律：过程方向第三定律：低温特性
10
工程热力学
Engineering Thermodynamics
热力学是研究物质的能量、能量传递和转换以及能量及物质之间普遍关系的科学。
工程热力学是在阐述热力学普遍原理的基础上，研究以上原理的技术应用的学科，主要研究热能与其他形式的能量（主要是机械能）之间的转换规律及其工程应用。
5
一、分子动理论
分子永理不论停二动息做无规则运
1、扩散现象：不同物质接触时彼此进入对方的现象 1）特点：随温度的升高而日趋明显，在气体、液体、固体中都能发生。 2）原因：由于分子(原子等)的热运动而产生的物质迁移。 2、布朗运动：悬浮颗粒在液体中做永不停息的、无规则的运动
18
热力学的建立—热二律
1824年，卡诺提出了卡诺循环和卡诺定理，发现了热能转变为机械能的根本条件，即必须有温度不同的热源和冷源，这从本质上说明了热力学第二定律。
开尔文在 1848 年根据卡诺定理制定了“热力学温标”，克劳修斯在 1850 年根据卡诺定理提出了 “熵”。
在卡诺研究的基础上，1850-1851年间，克劳修斯和开尔文先后提出了热力学第二定律。
2、引力和斥力都随着距离的增大而减小，斥力减小的快。
7
二、物体的内能
组成： 1、分子动能：温度是物体内分子平均动能的标志； 2、分子势能：由分子间作用力产生，跟体积相关。
物体的内能
改变内能的方式：
1、热传递：物体间内能的转移； 2、做功：其它形式的能与内能间转化。

汽车发动机原理章王建昕(共30张PPT)

其分理类论：意沿空义间壁重雾大面化，混顺相合对、气空流间雾喷化的油传，统理形论成是一油个创膜新，
油dp气/dφ相小互蒸，运N发动O，x混低如，合ω空燃速气烧利室度用受率高控，最于小壁φa温＝1和. 涡流强度
实际中在A形与B形中间，可有多种方案，
小➢插曲—性德国能人：的骄傲：
燃油不直接喷入主燃烧室内进行混合燃烧
2. 7-4题 3. 7-11题 4. 7-15题
5. 受油膜蒸发速率的影响，燃烧放热率呈前低后高的规律
本节要点
7.1 柴油机燃烧过程及其特性分析
7.2 柴油机燃油喷射及混合气形成 7.3 柴油机的燃烧室及其特性
7.4 柴油机的燃烧噪声 7.5 柴油机电子控制燃油喷射系统
第7章作业
1. 影响柴油机压升率高低的主要因素是什么？试提出4种降低柴油机压升率的方案（可以从喷油策略、进气流动策略、燃烧室设计等方面选择），并分析其机理。
➢ 大尺度涡流＋局部微涡流和湍流；
➢ 解决低速涡流太弱而高速过强的问题
➢ 局部微涡流，可加速混合燃烧，PM低；
问题： ✓难以加工，工艺性差； ✓缩口部热负荷过高易开裂。
3、球形燃烧室（M燃烧过程）
油膜蒸发混合
➢ 特点：
球形燃烧室，高涡流比（Ω>3 ）
高速（混单合孔＋着（火或＋燃1烧主＝12副～1）0m喷s）油嘴，
S0影响— 顶隙S0减小，可使：
➢ 空气集中在燃烧室凹坑内，利用率高；
➢ 燃油不要分散在S0内，此处混合不好；
➢ S0内的燃烧受壁面淬冷，燃烧慢，不完全。
因此，所有柴油机燃烧室都应尽量
减小S0
2、深坑形燃烧室
形状影响：
➢ 实际中在A形与B形中间，可有多种方案， ➢ A燃烧室，有缩口形状，烟度及be明显改善；

汽车发动机原理章王建昕PPT课件

➢汽油机转速和转矩波动大于柴油机一般：汽 ±10 r/min
柴 ±2 r/min
➢转速和转矩波动源于燃烧波动（如右图)
pmax波动：2.5~3.5MPa （dQB/dφ）max波动： 2倍
第24页/共35页
8.2.3 循环波动
2、危害
点火时间、空燃比等控制参数无法调节到最佳；
燃烧不好的循环会产生ηi 、Wi等下降（设想上图中如10个循环都按pmax最高的循环来工作，会怎样？）
8.2 汽油机的不正常燃烧
汽油机正常燃烧的特征（点燃式发动机）： ➢ 由火花点火引燃（也可有其它强制点火方式） ➢ 以火核为中心的火焰有序传播
汽油机不正常燃烧： ➢ 爆燃（爆震、敲缸） ➢ 表面点火 ➢ 激爆
汽油机的不规则燃烧： ➢循环波动——不同循环之间的燃烧变动 ➢各缸不均匀——各缸之间的燃烧差异
第32页/共35页
防止表面点火的对策
➢ 降低燃烧室温度水平（与防爆燃一样，ε↓、点火角↓等） ➢ 燃烧室设计优化（合理冷却、避免尖角和突出部） ➢ 选用低沸点汽油以减少重馏分（如芳烃）形成的积碳 ➢ 控制润滑油消耗（润滑油不完全燃烧易形成积碳） ➢ 采用汽油或润滑油添加剂以防止或消除积碳 ➢ 提高汽油中抗表火性好的成分，如异辛烷等。
放热速率特征值CA50：累计放热50%的相位，5~10 CA （ATDC）
燃烧特性参数1：最高爆发压力pmax ➢ pmax ↑，ηi ↑，W i ↑，
但NOx ↑，机械负荷及热负荷↑； ➢ pmax位置，φc＝10～15 CA（ ATDC）
第5页/共35页
Pmax的控制优化
➢Pmax出现的位置可用点火提前角θig来控制； MBT：Minimum advance for Best Torque，对于最大转矩的最佳点火提前

汽车发动机原理

汽车发动机原理《汽车发动机原理》是2007年8月由北京大学出版社出版的教材，作者是韩同群。

该书主要讲述了汽车常用动力一点燃式和压燃式内燃机的基本技术和理论，兼顾新型车用动力技术，包括燃料电池和混合动力驱动技术等内容。

全书共分为四篇，第一篇热力工程基础、第二篇动力输出与能量利用、第三篇燃烧与排放、第四篇运行特性与性能调控。

本书是编者根据多年来对车辆工程、交通运输、汽车运用等非内燃机专业学生讲授汽车发动机原理的教学经验而编写的，在内容上，坚持实用性原则，并对汽车发动机前沿技术做了较多的介绍。

本书主要讲述汽车常用动力一点燃式和压燃式内燃机的基本技术和理论，兼顾新型车用动力技术，包括燃料电池和混合动力驱动技术等。

全书共12章，依次分为四篇，第一篇(第1～4章)讲述与热力发动机密切相关的热工基础知识，主要包括工程热力学和传热学的基础理论与应用。

第二篇(第5～7章)在热力学基本定律基础上讲述内燃机的能量转换以及循环充量的原理和规律，即动力机械的动力输出与能量利用问题；第三篇(第8～10章)讲述内燃机的燃烧与排放问题，包括内燃机的燃烧过程、规律与有害排放物及噪声控制。

第四篇(第ll～12章)讲述内燃机应用于汽车动力时具有重要影响的运行特性与性能调控问题。

本书可作为汽车类专业本科教材，也可供从事汽车及发动机科技工作人员及研究生参考使用，还适于初学发动机原理的读者自学之用。

汽车发动机基本理论：一、基本理论汽油发动机将汽油的能量转化为动能来驱动汽车，最简单的办法是通过在发动机内部燃烧汽油来获得动能。

因此，汽车发动机是内燃机----燃烧在发动机内部发生。

有两点需注意：1．内燃机也有其他种类，比如柴油机，燃气轮机，各有各的优点和缺点。

2．同样也有外燃机。

在早期的火车和轮船上用的蒸汽机就是典型的外燃机。

燃料（煤、木头、油）在发动机外部燃烧产生蒸气，然后蒸气进入发动机内部来产生动力。

内燃机的效率比外燃机高不少，也比相同动力的外燃机小很多。

《汽车发动机原理》-机械工业出版-主编吴建华内容总结

《汽车发动机原理》机械工业出版社主编吴建华第一章发动机的性能发动机的性能指标主要有：动力性能指标（功率、转矩、转速）、经济性能指标（燃料及润滑油消耗率）、运转性能指标（冷启动性能、噪声和排气品质）第一节发动机理论循环一、三种基本循环假设：1）工质是理想气体，其物理常数与标准状态下的空气物理常数相同2）工质是在闭口系统中做封闭循环3）工质的压缩和膨胀是绝热等熵过程4）燃烧是外界无数个高温热源等容或等压向工质加热，工质放热为等容放热5）循环过程是可逆循环二、循环热效率μtμt=W/Q1 =( Q1 – Q2 )/ Q1W工质所做的循环功（J）；Q1 循环加热量（J）；Q2 循环放热量（J）三、循环平均压力p t循环平均压力p t（kPa）:单位气缸容积所做的循环功。

p t =W/VsVs是气缸工作容积（L）；p t 随进气终点压力p de，压缩比εc，初始膨胀比ρo，等熵指数κ和循环热效率的增加而增加。

第二节四冲程发动机的实际循环发动机实际循环：进气过程、压缩过程、燃烧过程、膨胀过程、排气过程实际循环与理论循环比较：1、实际工质的影响2、换气损失换气损失：为了使循环重复进行，必须更换工质，因此而消耗的功。

3、燃烧损失1）非瞬时燃烧损失和补燃损失2）不完全燃烧损失3）传热损失4）缸内流动损失……第三节发动机的指示性能指标指示性能指标（指示指标）：以工质对活塞所做功为计算基准的指标一、指示功和平均指示压力指示功Wi：气缸内完成一个工作循环所得到的有用功平均指示压力p mi：单位气缸容积一个循环所做的指示功p mi =Wi/VsVs(L)气缸工作容积；p mi （Pa）；Wi(J)；Wi= p mi Vs= p mi πD²S/4D(m)缸径;S(m)活塞行程；二、指示功率指示功率Pi：发动机单位时间所做的指示功Pi= p mi Vs n i /30τp mi （MPa），Vs(L)，n(r/min)，Pi（kW）；i气缸数；τ冲程数，四冲程τ=4。

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6.6 油滴的蒸发与燃烧
2、强迫气流中液滴的蒸发：
d 02 T fv2 K fv2
K fv2 4 g Nu ln 1 BT
f cp
上述公式，不要求完全掌握
气流速度对液滴蒸发的影响
Department of Automotive Engineering Tsinghua University
6、实际柴油机为液滴群着火，其初期着火点在何处？液滴群的两个阶段燃烧指的是什么？属于何种类型燃烧？各有何特点？
7、分析影响最小点火能量Eb大小的因素；并比较分析过量空气系数对Eb 、着火界限、层流火焰传播速度影响的异同。
Department of Automotive Engineering Tsinghua University
1/ 2
喷雾贯穿距离
由于高温导致气体粘性和阻力增大、燃油蒸发加快等，实际贯穿距离应更短一些。
Department of Automotive Engineering Tsinghua University
6.5.2 喷雾特性
贯穿率：喷油持续期内的贯穿距离与喷孔至壁面的距离之比。
静止空气，＜1 强涡流，＞1 撞击喷雾，＞＞1
6.7 燃烧放热规律
燃烧放出的热量一部分传给工质，用于增加工质的内能和对外作功，一部分通过燃烧室壁面散失到冷却水中，根据热力学第一定律有：
QB Q Qw U W Qw dQB / d dQ / d dQw / d
由： U=m Cv T ， pv = m R T， Cv = R/（k-1） dQW ＝ t Fw T Tw d 得：式（5-15），
第5章作业
1. 何谓可燃混合气的着火？自燃着火与点燃着火有那些差别？ 2. 缸径为100 mm的四气门进气道喷射汽油机，在转速为3000 r/min时，燃烧过程在上止点前后50度曲柄转角内完成。请问这时缸内的火焰传播速度是多少？是层流火焰还是湍流火焰？ 3. 某一2.8升的4缸柴油机的喷油器喷孔为4×0.2mm, 最大转矩 (1400r/min)时的平均有效压力为0.75MPa, 有效燃油消耗率为 220g/kWh，该工况下喷油时的汽缸压力为2.5MPa。试计算喷油压力分别为50、90、130MPa时的喷雾分裂距离和分裂时间，以及喷油后20 CA 时的贯穿距离、喷雾锥角、Sauter粒径；并分析喷油压力对喷雾特性的影响。假设此工况条件下，柴油密度为850 kg/m3，空气密度为 11.85 kg/m3，空气粘度为3.56×10-5kg/m.s。(注意公式单位: Lp－m; tb－ms; SMD－μ m; 基于高压容器模拟结果) 4. 由热力学第一定律推导燃烧放热速率的计算公式，要注明各计算参数的量纲。 Department of Automotive Engineering
第5章复习思考题
1、为什么说内燃机中燃料的燃烧都是气态燃烧？燃烧的实质是什么？燃烧过程由哪几个阶段组成？
2、何谓可燃混合气的着火？自燃着火与点燃着火有哪些差别？ 3、利用热着火理论，分析说明：为什么存在不着火区？为什么有可燃混合气着火的浓限与稀限？此界限与何种因素有关？
4、分析说明紊流火焰传播速度大大高于层流火焰传播速度的原因。 5、描述高压喷雾油束的几何形状与其内油粒大小和分布的特点，并指出贯穿特性与雾化特性有哪些评价指标？它们对柴油机性能会产生什么影响？；
dQB 1 dp dV pV dk V ＝ d kp d k 12 d t Fw T Tw d k 1
应用示功图的P（φ），逐点迭代，算出dQB/dφ
Department of Automotive Engineering Tsinghua University
所有油粒总体积与总面积之比。
d n SMD＝ d n
3 i i 2 i i
SMD的半经验公式，
SMD 23.9 p j pc
0.135
a 0.121g b 0.131
喷雾粒径分布的三种方式
粒径分布
如图所例
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6.5.1
2阶段 =
液体燃料的喷射雾化
液柱阶段 + 分裂雾化阶段
1、喷雾过程：
（3阶段 = 液柱 + 分裂 + 雾化）
喷雾初速度：
u j0 CF
2( p j p c )
f
（6-10）
CF—流通系数，pj —喷油压力，pc—周围空气压力，ρf—燃油密度
特性指标：喷雾特性（空间特性）贯穿距离、喷雾锥角、喷雾粒径；喷油特性（时间特性，见7章）
6ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ6 油滴的蒸发与燃烧
喷雾 → 蒸发 → 混合 → 燃烧 →··
1、静止空气中的液滴蒸发与燃烧：
着火前，T、φ a的分布；燃烧发生在火焰锋面（当量比）锋面上，Cf和Co为零，T达到最高完全蒸发时间
d 02 T fv K fv
蒸发常数
K fv
4q m d 0 f
单个液滴的蒸发与燃烧模型
液体燃料的喷射与雾化
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6.5.1
液体燃料的喷射雾化
外力：推进力、空气阻力、重力
2、液滴破碎：
液滴破裂准则：
内力：表面张力、
液体分裂过程
维伯（Weber）函数
内摩擦力（粘度）
We
作用于液滴表面的外力液滴内力
6.7 燃烧放热规律
3、累计放热率
发生的全部燃烧放热量与循环放热量QB0 之比称为累积放热率X，或称累积放热百分比； ◎特征值：放热的始点、终点、持续期、峰值、形状、
缸压(MPa)
8
最高爆压
6
由燃烧始点φb至某一时刻φi为止，已
压力升高率
4
着火始点
2
0 -40 100
-20
0
20
40
60
80
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小测验
判断以下说法的正确性（错误打“×”，正确打“√”） a）一般来说，二冲程低速柴油机的有效燃油消耗率比四冲程高速柴油机的有效燃油消耗率高（ × ） b）一般来说，自然吸气四冲程汽油机的升功率PL比自然吸气四冲程柴油机大,因而Pme也大（ √ ） c）加长进气歧管长度可以提高发动机高转速范围的充气系数（ × ） d）正确的着火理论是“链式着火”而不是“热着火” ？（）
2、燃烧放热速率
（Rate of Heat Release)
A/D
工作站
air 测功机控制柜油耗仪
Fuel 角标测功机
缸压传感器
单位Kmol混合气在单位时间（或单位曲轴转角）的燃烧放热量称为燃烧放热速率；也称为瞬时放热率
示功图测试系统
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第6章作业
1. 题6-10 2. 题6-12
3. 题6-13
4. 由热力学第一定律推导燃烧放热速率的计算公式，要注明各计算参数的量纲。
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静止气流时：
强迫气流时：
气流速度对液滴蒸发的影响
扩散燃烧特征，高温缺氧燃烧，易生碳烟；预混合燃烧特征，碳烟生成趋势逐渐减弱。
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6.7 燃烧放热规律
计算机 A/D转换器电荷放大器
燃烧过程的研究手段： 1、示功图 p-v图、p-φ图
液体燃料的喷射与雾化
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6.5.2 喷雾特性
2、喷雾锥角
计算方法
（孔式，半经验，基于高压容器模拟结果）
p j pc a d 0.05 a2
喷油压力pj ↑，β ↑ ；喷孔直径d0 ↑，β ↑ ；空气密度ρ a ↑，β ↑ 。
a d 0 u 2
液滴破碎条件：外力与内力不平衡
液滴粒径（最大）
d 0max
We c a u 2
硶可法、姚强等，《燃烧理论与污染控制》，机械工业出版社，2008年 Department of Automotive Engineering
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第6章燃烧的基础知识
6.1 燃烧现象及其分类
6.2 可燃混合气的着火与着火理论
6.3 湍流及其在燃烧中的作用
6.4 均质混合气中的火焰传播
6.5 液体燃料的雾化与喷雾特性
6.6 油滴的蒸发与燃烧
6.7 示功图与燃烧放热率
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80
100
TDC
曲轴转角 (°CA)
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第6章要点
1、两种基本燃烧方式、及其特征对比；
2、两种基本着火理论、及其影响因素；
3、预混合燃烧的火焰传播特性、及其影响因素； 4、喷雾过程与喷雾特性（三项指标、油滴破碎机里）； 5、油滴和油滴群的蒸发与燃烧； 6、燃烧放热规律的概念、公式、分析。