汽车发动机原理-第四章 燃料与燃烧化学
汽车发动机燃烧原理
汽车发动机燃烧原理一、引言汽车发动机是汽车的心脏，其燃烧原理直接关系到汽车的动力性能和燃油效率。
了解汽车发动机燃烧原理不仅能够帮助我们更好地了解汽车技术，还可以指导我们在日常使用和维护汽车时更加科学地操作和管理。
二、汽车发动机的基本构造汽车发动机包括气缸、活塞、连杆、曲轴等组成的燃烧室，以及进气系统、燃油系统和排气系统等。
这些部件共同协作，完成发动机内部的燃烧过程。
三、汽车发动机燃烧原理1. 压缩冲程首先，活塞向汽缸内移动，压缩气体（混合气）使其温度升高、压强增加，这一过程叫做压缩冲程。
在这个过程中，混合气的化学反应偏向氧气和燃料分子之间的物理反应，还没有到达点火温度，因此不会发生自燃。
2. 点火点火装置将电能转化为火花，并使之产生足够的能量将混合气点燃。
火花塞是点火系统中的重要组成部分，它将具有一定电压和电流的电能转化为火花。
3. 燃烧冲程混合气在点燃后，足够的温度和压力使其发生燃烧反应，释放出大量的热能。
燃烧产生的高温高压气体推动活塞向下运动，转化为曲轴的旋转动力，这一过程叫做燃烧冲程。
4. 排气冲程在燃烧冲程结束后，活塞再次向上运动，将废气推出燃烧室，完成排气过程。
排气门在这个过程中开启，将废气排出引擎。
四、汽车发动机燃烧原理的影响因素1. 空燃比空燃比是指混合气中燃料和氧气的摩尔比。
不同的空燃比会对发动机的性能和燃油效率产生影响。
2. 点火提前角点火提前角是指点火开始时活塞位置相对于曲轴的角度。
合适的点火提前角可以提高发动机的功率和燃油效率。
3. 燃油品质燃油的质量直接关系到燃烧的效果。
低质量的燃油可能导致积炭、爆震等问题。
五、汽车发动机燃烧原理的优化措施为了提高汽车发动机的功率性能和燃油效率，一些优化措施被提出和采用。
例如，采用可变气门正时技术、增压系统和直喷技术等，可以提高发动机的进气效率和燃烧效率。
六、结论汽车发动机的燃烧原理是使汽车正常运转的核心所在。
了解发动机燃烧原理不仅能提高驾驶者对汽车技术的理解，还能指导用户更好地使用和维护汽车。
汽车发动机原理课后习题答案
第一章发动机的性能1。
简述发动机的实际工作循环过程。
1）进气过程:为了使发动机连续运转，必须不断吸入新鲜工质，即是进气过程。
此时进气门开启，排气门关闭，活塞由上止点向下止点移动。
2）压缩过程：此时进排气门关闭，活塞由下止点向上止点移动，缸内工质受到压缩、温度.压力不断上升，工质受压缩的程度用压缩比表示。
3)燃烧过程：期间进排气门关闭，活塞在上止点前后.作用是将燃料的化学能转化为热能，使工质的压力和温度升高，燃烧放热多,靠近上止点，热效率越高.4)膨胀过程：此时,进排气门均关闭,高温高压的工质推动活塞，由上止点向下至点移动而膨胀做功，气体的压力、温度也随之迅速下降。
(5)排气过程：当膨胀过程接近终了时,排气门打开，废气开始靠自身压力自由排气，膨胀过程结束时，活塞由下止点返回上止点，将气缸内废气移除。
3。
提高发动机实际工作循环热效率的基本途径是什么?可采取哪些基本措施？提高实际循环热效率的基本途径是：减小工质传热损失、燃烧损失、换气损失、不完全燃烧损失、工质流动损失、工质泄漏损失。
提高工质的绝热指数κ。
可采取的基本措施是：⑴减小燃烧室面积，缩短后燃期能减小传热损失。
⑵. 采用最佳的点火提前角和供油提前角能减小提前燃烧损失或后燃损失。
⑶采用多气门、最佳配气相位和最优的进排气系统能减小换气损失.⑷加强燃烧室气流运动,改善混合气均匀性,优化混合气浓度能减少不完全燃烧损失。
⑸优化燃烧室结构减少缸内流动损失.⑹采用合理的配缸间隙,提高各密封面的密封性减少工质泄漏损失。
4。
什么是发动机的指示指标？主要有哪些？答：以工质对活塞所作之功为计算基准的指标称为指示性能指标。
它主要有：指示功和平均指示压力。
指示功率.指示热效率和指示燃油消耗率。
5.什么是发动机的有效指标？主要有哪些？答:以曲轴输出功为计算基准的指标称为有效性能指标.主要有：1）发动机动力性指标，包括有效功和有效功率。
有效转矩.平均有效压力。
转速n和活塞平均速度；2）发动机经济性指标，包括有效热效率.有效燃油消耗率；3)发动机强化指标，包括升功率PL.比质量me。
汽车发动机原理第四章燃料与燃烧
1.4~7.6 42.5~44.4
250 860
1.0~6.0 43.97 297 679
— 38.41
— 880
5.0～13.9 50 — —
2.4～9.5 46.42 — 506
7.3～36.9 4.3～19
20.26
27.20
1101
862
779
725
3.4～18 27.60 410 660
一、着火方式及着火机理
（一）着火机理
(1)热自燃
在着火的准备阶段，混合气进行着氧化过程，放出热量。放热的同 时，由于温差的原因，会对周围介质散热。若化学反应所释放出的 热量大于所散失的热量，混合气的温度升高，进而促使混合气的反 应速率和放热速率增大。这种相互促进，最终导致极快的反应速率 而着火。这就是热自燃，或称热爆。
第三节 燃烧的基本理论
一切燃烧过程都由着火和燃烧两个阶段组成。着火 阶段是物质燃烧的准备阶段，是着火的物理和化学 的准备过程。所谓物理准备过程是燃烧经过雾化、 受热蒸发并与空气形成可燃混合气等项准备；所谓 化学准备过程则包括可燃混合气形成后，在自燃以 前发生的焰前氧化过程，氧化反应的速度很低，压 力和温度均无明显升高。在此缓慢氧化的过程中， 可燃混合气逐渐积累起热量或活化中心，自身加速 了反应进行的速度，最后出现火焰使混合物的燃烧 转入第二阶段。
《汽车发动机原理》课件
第四章 燃料与燃烧
目录
第一节 发动机燃料及使用特性 第二节 燃烧热化学 第三节 燃烧的基本理论
第一节 发动机燃料及使用特性
作为汽车发动机的燃料，应具备资源丰富，保 证供应充足，其理化特性适应发动机燃烧及车辆 行驶综合性能的要求，并能满足排放法规要求， 续驶里程长、储运安全方便等特点。
发动机原理与汽车理论发动机原理基础知识
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燃烧过程
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结论：膨胀
发动机的实际膨胀过程与压缩过程很相似，也是一 个复杂的热力过程（吸热量大于放热量、吸热量等于 放热量、吸热量小于放热量）。总体来说，缸内气体 的吸热量大于放热量。 膨胀过程不仅有散热损失和漏气损失，还有补燃损 失。 膨胀过程终了b点的压力和温度越低，说明气体膨胀 和热量利用越充分。
发动机原理与汽车理论 发动机原理基础知识
2
课程内容概述
第一章 发动机原理基础知识 第二章 发动机的换气过程 第三章 汽油机的燃料与燃烧 第四章 柴油机的燃料与燃烧 第五章 燃气发动机的燃料与燃烧 第六章 发动机的特性 第七章 汽车的动力性 第八章 汽车的制动性 第九章 汽车的使用经济性 第十章 汽车的操纵稳定性 第十一章 汽车的舒适性 第十二章 汽车的通过性 第十三章 汽车性能的合理使用
原子数，单：k=1.67，双：cvk=1.4，三：k=1.3。
根据热力学公式和循环平均压力可求出混合加热循环的平均 压力为：
pt
k 1
p1
k 1
1
k
1t
影响因素
定容加热循环。
由4个热力过程组成:（ρ=1）
循环净功为W 。
将ρ=1代入混合加热循环计算式中。
定容加热循环的热效率为：
t
1
1
k 1
定容加热循环的平均压力为： pt
k p1
1 k 1
1t
影响因素
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4.理想循环的影响因素
（1）压缩比ε。ε提高,循环热效率ηt和平均压力pt提高。因 为ε提高，可以提高压缩终了的温度和压力，在定容加热量一定 时，缸内最高压力提高，使膨胀功增加。
(2）压力升高比λ和预胀比ρ。在定容加热循环中，压力升高比 λ增加，循放加热量增加(在ε一定时)，使循环净功W0和循环放 热量Q2均相应增加, 所以循环热效率不变，但循环平均压力提高； 在混合加热循环中(在ε和总加热量一定时) ，λ提高，预胀比 ρ减小，循环热效率和平均压力提高。
汽车发动机原理第4章 课后习题答案
第四章复习思考题1.说明汽油机燃烧过程各阶段的主要特点。
答：燃烧过程：（1）着火落后期：它对每一循环都可能有变动，有时最大值是最小值的数倍。
要求：为了提高效率，希望尽量缩短着火落后期，为了发动机稳定运行，希望着火落后期保持稳定（2）明显燃烧期：压力升高很快，压力升高率在0.2-0.4MPa/(°)。
希望压力升高率合适（3）后燃期：湍流火焰前锋后面没有完全燃烧掉的燃料，以及附在气缸壁面上的混合气层继续燃烧。
希望后燃期尽可能的短。
2.爆燃燃烧产生的原因是什么?它会带来什么不良后果?答：燃烧室边缘区域混合气也就是末端混合气燃烧前化学反应过于迅速，以至在火焰锋面到达之前即以低温多阶段方式开始自然，引发爆燃爆燃会给柴油机带来很多危害，发生爆燃时，最高燃烧压力和压力升高率都急剧增大，因而相关零部件所受应力大幅增加，机械负荷增大；爆燃时压力冲击波冲击缸壁破坏了油膜层，导致活塞、气缸、活塞环磨损加剧，爆燃时剧烈无序的放热还使气缸内温度明显升高，热负荷及散热损失增加，这种不正常燃烧还使动力性和经济性恶化。
3.爆燃和早燃有什么区别?答：早燃是指在火花塞点火之前，炽热表面点燃混合气的现象。
爆燃是指末端混合气在火焰锋面到达之前即以低温多阶段方式开始自然的现象。
早燃会诱发爆燃，爆燃又会让更多的炽热表面温度升高，促使更加剧烈的表面点火。
两者相互促进，危害更大。
另外，与爆燃不同的时，表面点火即早燃一般是在正常火焰烧到之前由炽热物点燃混合气所致，没有压力冲击波，敲缸声比较沉闷，主要是由活塞、连杆、曲轴等运动件受到冲击负荷产生震动而造成。
4.爆燃的机理是什么?如何避免发动机出现爆燃?答：爆燃着火方式类似于柴油机，同时在较大面积上多点着火，所以放热速率极快，局部区域的温度压力急剧增加，这种类似阶越的压力变化，形成燃烧室内往复传播的激波，猛烈撞击燃烧室壁面，使壁面产生振动，发出高频振音（即敲缸声）。
避免方法：适当提高燃料的辛烷值；适当降低压缩比，控制末端混合气的压力和温度；调整燃烧室形状，缩短火焰前锋传播到末端混合气的时间，如提高火焰传播速度、缩短火焰传播距离。
第四章 柴油机的燃料与燃烧过程
蒸发性好的组成成分其发火性差。90％和95％馏出温度标志柴油
中所含重质成分的数量。90％和95％馏出温度高，说明柴油中重
质成分较多，其挥发性较差，在气缸内不易蒸发，与空气混合不
均匀，导致排气冒烟和积炭增加；因此，应对90％和95％馏出温
度有所控制，要求其值较低。一般要求柴油的50％馏出温度应适
宜，90％馏出温度和95％馏出温度应比较低。
2）中、小型柴油机：除依靠喷雾条件的改进， 还必须依靠强烈的涡流运动—分隔式燃烧室；
2. 油膜蒸发混合
1）大部分燃油 燃燒室壁
蒸发
汽化 混合
进气涡流
油膜
压缩涡流
混合气
热分层效应 有效利用空气
2）少部分燃油以油雾形式分散在燃烧室空间， 完成着火准备，形成火源，点燃油膜蒸发混 合形成的可燃混合气。
控制燃烧室的壁温和油量，可抑制燃烧 前期的反应，控制燃烧过程的进展。
20℃，适合于冬季或寒冷地区使用。
第二节 柴油机混合气的形成
化学能 燃烧 热能 膨胀做功 机械能 一、混合气形成的特点
与汽油机相比，柴油机的混合气形成有如下的特点。首先是柴 油机的混合气形成只能在气缸内部进行；其次是混合气形成所占时 间甚短，一般占15°～35°曲轴转角，在0.0007～0.003秒的时间 内燃油经历破碎雾化、吸热、汽化、扩散与空气混合等过程，因而 混合气成分在燃烧室各处很不均匀，而且随着燃油的不断喷入在不 断改变。这就迫使柴油机的过量空气系数远大于汽油机。柴油机的 过量空气系数一般为1.2～1.5，致使气缸工作容积利用率降低。
3）介质反压力 介质的密度增加，反压力增大，作用在油
束上的空气阻力增加，有利于燃料雾化，喷雾 锥角增加，射程缩短。
4）喷油泵凸轮外形及转速
发动机化学知识点总结
发动机化学知识点总结一、燃烧原理燃烧是发动机内燃过程的基本工作原理，其核心是化学反应。
在发动机中，燃料和氧气在一定的温度和压力下进行化学反应，产生能量，推动活塞做功，从而驱动发动机工作。
1.1 燃烧反应发动机常用的燃料有汽油、柴油、天然气等。
燃料在氧气的作用下发生化学反应，产生CO2、H2O和能量。
汽油燃烧反应：C8H18 + 12.5O2 → 8CO2 + 9H2O + 能量柴油燃烧反应：C12H26 + 18.5O2 → 12CO2 + 13H2O + 能量天然气燃烧反应：CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O + 能量1.2 燃烧过程燃料进入燃烧室后，与空气混合后被点火，发生燃烧反应。
燃烧过程分为点火延迟期、自燃期和燃烧后期。
点火延迟期：点火后，燃料混合气体要经过一段时间的预混合燃烧，使燃烧速度迅速提高。
自燃期：燃料混合气体在燃烧室内产生自由基，加速燃烧速度，产生高温高压气体。
燃烧后期：燃料混合气体逐渐燃尽，燃烧速度减慢，直至燃料完全燃尽。
1.3 燃烧参数燃烧过程中，有一些重要的参数可以描述燃烧效果，包括点火提前角、燃烧速度、燃烧效率等。
点火提前角：即点火正时提前角，是发动机点火时机相对顶死中心提前的角度，是影响燃烧速度和效率的重要参数。
燃烧速度：指燃料混合气体在燃烧室内燃烧的速度，影响发动机功率和扭矩输出。
燃烧效率：指燃料混合气体完全燃烧产生的能量与燃料燃烧产生的热值之比，是评价燃料利用率的重要指标。
二、化学反应动力学化学反应动力学是研究化学反应速率与影响因素的学科。
在发动机燃烧中，燃料和氧气的化学反应速率对发动机的工作效率和性能有重要影响。
2.1 反应速率化学反应速率是化学反应的速率和快慢程度。
在燃烧过程中，影响燃料燃烧速率的因素有温度、压力、燃料混合比等。
温度：燃烧室温度对燃料燃烧速率有显著影响。
温度越高，分子速度越快，反应速率越快。
压力：燃烧室内部压力影响燃料混合气体的浓度分布，从而影响反应速率。
发动机原理与汽车理论汽油机的燃料与燃烧课件
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发动机原理与汽车理论汽油机的燃 料与燃烧课件
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二、汽油机对混合气的要求
（1）怠速工况 （2）小负荷工况 （3）中等负荷工况 （4）大负荷工况和全负荷工况 （5）冷起动工况 （6）暖机工况 （7）加速工况
发动机原理与汽车理论汽油机的燃 料与燃烧课件
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三、汽油机混合气的形成
1．汽油机混合气的形成过程 （1）单点喷射汽油机混合气的形成过程。 （2）多点喷射汽油机混合气的形成过程 （3）缸内喷射汽油机混合气的形成过程
一、汽油机的排气污染物 二、汽油机排气污染的控制措施
发动机原理与汽车理论汽油机的燃 料与燃烧课件
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一、汽油机的排气污染物
1．一氧化碳（CO） 2．碳氢化合物（HC） 3．氮氧化合物（NOX） 4．二氧化碳（CO2） 5．二氧化硫（SO2）
发动机原理与汽车理论汽油机的燃 料与燃烧课件
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二、汽油机排气污染的控制措施
二、汽油机的不正常燃烧
1.爆燃： 2.表面点火：
发动机原理与汽车理论汽油机的燃 料与燃烧课件
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爆燃
1.爆燃：在某种条件下（如压缩比过高或点火过早），汽 油机的燃烧变得不正常（这时火焰传播速度和火焰前锋形 状发生急剧的变化），上止点附近的压力急剧波动。 2.爆燃时外部特征： 1）发出金属振音（敲缸）； 2）冷却系统过热（冷却水、润滑油温度均上升），汽缸 盖温度上升； 3）在轻微爆震时，功率略有增加；强烈爆震时，功率下 降，转速下降，发动机有较大的振动。
发动机原理与汽车理论汽油机的燃 料与燃烧课件
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三、汽油机混合气的形成
2．汽油机混合气形成过程的控制 （1）顺序喷射方式喷油正时控制（图3-2和图3-3 ） （2）分组喷射方式喷油正时控制（图3-4和图3-5） （3）同时喷射方式喷油正时控制（图3-6和图3-7） （4）异步喷油正时控制
发动机的燃烧过程及工作原理
发动机的燃烧过程及工作原理发动机是汽车、飞机等各种交通工具的核心组件，而燃烧过程是发动机能够产生动力的关键。
本文将介绍发动机的燃烧过程及其工作原理，以揭示发动机背后的奥秘。
一、燃烧过程简介燃烧是指可燃物料与氧气在一定条件下发生的氧化反应。
而发动机的燃烧过程是指通过可燃物料（通常为汽油或柴油）与空气的混合物在气缸内燃烧，从而驱动活塞运动，转化为机械能的过程。
二、火花点火式火花点火式发动机是目前大多数汽车所采用的发动机类型，下面将以火花点火式发动机为例，介绍其燃烧过程及工作原理。
1. 吸气冲程：活塞从上止点开始向下运动，此时气缸内压力低于大气压，进气阀开启。
活塞下行使气缸内形成负压，使得进气阀打开，进气门将燃料和空气混合物送入气缸。
2. 压缩冲程：活塞自下行止点开始向上运动，进气阀关闭。
活塞上行使气缸内的混合物开始被压缩，同时引擎控制单元（ECU）发送信号，点燃火花塞产生的火花，点燃燃料和空气混合物。
3. 爆发冲程：在压缩冲程的末端，点火系统点燃燃料和空气混合物，产生火焰。
火焰迅速蔓延，形成高温高压的气体，推动活塞向下运动。
4. 排气冲程：活塞自下行止点运动至上止点，此时进气气门关闭，排气气门开启。
废气被排出气缸，准备进入下一个工作循环。
三、柴油与火花点火式发动机不同，柴油发动机采用压燃燃料（柴油），无需火花塞点火。
下面将以柴油发动机为例，介绍其燃烧过程及工作原理。
1. 进气冲程：活塞从上止点开始向下运动，进气阀开启，气缸内形成负压，柴油燃料由喷油器喷射至气缸内。
2. 压缩冲程：活塞自下行止点开始向上运动，进气阀关闭。
柴油燃料被压缩至高温高压状态。
在压缩过程的末端，柴油燃料达到自燃温度并点燃。
3. 扩展冲程：点燃后的柴油形成火焰，在气缸内迅速扩展。
高温高压的火焰推动活塞向下运动。
4. 排气冲程：活塞自下行止点运动至上止点，进气气门关闭，排气气门开启。
废气被排出气缸。
四、发动机工作原理总结发动机的工作原理可以归纳为吸气、压缩、燃烧和排气四个基本过程。
汽车构造-课件-第04章汽油机燃料供给系讲解
6
AUTOMOBILE STRUCTURE
概述
4、可燃混合气浓度对发动机性能的影响
对应于燃料消耗率最低时的可燃混合
气称为经济混合气。经济混合气的成分
一般在
a
1.05~1.15
的范围内。
发动机输出功率最大时的可燃混合 气称为功率混合气。不同的汽油机，功
率混合气的成分一般在a 0.85 ~ 0.95
1—空气滤清器；2—化油器；3—排气管；4—汽油箱；
5—汽油表传感器；6—排气消声器；7—汽油滤清器；8—汽油泵
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AUTOMOBILE STRUCTURE
化油器式燃料供给系简介
2、简单化油器及其工作过程
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简单化油器工作示意图
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1 加速踏板
2
主喷管
3
喉管
4
阻风门
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AUTOMOBILE STRUCTURE
化油器式燃料供给系简介
（3）加浓系统 加浓系统在大负荷及全负荷时额外供
给一部分汽油，保证混合气为功率混 合气，使发动机发出最大的功率。
有了这套补偿加浓系统，就可以将主 供油系统设计得只提供最经济稀混合 气，而不必考虑全负荷及大负荷时的 动力性要求，故也称为省油系统或省 油器。
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AUTOMOBILE STRUCTURE
化油器式燃料供给系简介
（5）起动系统 起动系统的功用是当发动机在冷态下起动时，在化油器内形成极浓的 可燃混合气，使进入气缸的可燃混合气中含有足够的汽油蒸汽，以保 证发动机能顺利起动。
起动系统
(左)阻风门全开
(右)阻风门关闭
1-螺钉；2-阻风门摇臂；3-支架；4-钢丝；5-阻风门
汽车发动机原理第四章 燃料与燃烧
第4章 燃料与燃烧基础知识 4.1 发动机燃料与使用特性
二、燃料使用特性 一、汽油
油品的一大类。复杂烃类(碳原子数约 4～12)的混合物。 无色至淡黄色的易流动液体。沸点范 围约初馏点30℃至205℃，空气中含 量为74～123g／m3时遇火爆炸。主 要组分是四碳至十二碳烃类。易燃。 汽油的热值约为44000kJ/kg。燃料的 热值是指1kg燃料完全燃烧后所产生 的热量。
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第4章 燃料与燃烧基础知识 4.1 发动机燃料与使用特性
一、汽油 2.制备
由石油分馏或重质馏分裂 化制得。原油蒸馏、催化裂 化、热裂化、加氢裂化、催 化重整等过程都产生汽油组 分。
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第4章 燃料与燃烧基础知识 4.1 发动机燃料与使用特性
3、重要性能
最重要的性能为蒸发性和抗爆性。 （1）蒸发性
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第4章 燃料与燃烧基础知识 4.1 动机燃料与使用特性
一、汽油 3、重要性能
汽油的等级
是按辛烷值划分的。高辛烷值汽油可以满足高压缩比 汽油机的需要。汽油机压缩比高，则热效率高，可以 节省燃料。汽油抗爆能力的大小与化学组成有关。带 支链的烷烃以及烯烃、芳烃通常具有优良的抗爆性。 提高汽油辛烷值主要靠增加高辛烷值汽油组分，但也 通过添加四乙基铅等抗爆剂实现。
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第4章 燃料与燃烧基础知识 4.1 发动机燃料与使用特性
一、汽油 3、重要性能
汽油标号的高低只是表示汽油辛烷值的大小，应根 据发动机压缩比的不同来选择不同标号的汽油。目前 国产轿车的压缩比一般都在9以上，最好使用93号或 97号汽油。 高压缩比的发动机如果选用低标号汽油，会使汽缸 温度剧升，汽油燃烧不完全，机器强烈震动，从而使 输出功率下降，机件受损。低压缩比的发动机硬要用 高标号油，就会出现“滞燃”现象，即压到了头它还 不到自燃点，一样会出现燃烧不完全现象，对发动机 也没什么好处。
动力之源汽车发动机工作原理
动力之源汽车发动机工作原理动力之源：汽车发动机工作原理汽车发动机是汽车的核心部件，是提供动力的重要组成部分。
它通过能源转化为机械能，推动汽车运行。
本文将详细介绍汽车发动机的工作原理。
一、燃烧室中的燃料空气混合物汽车发动机的工作原理首先涉及到燃烧室中的燃料空气混合物。
发动机使用内燃式原理，将燃料和空气混合后点火燃烧，产生能量。
燃料在汽车中一般是汽油或柴油，空气则是通过进气系统引入进燃烧室的。
二、汽缸内的往复运动汽车发动机的柱塞运动是实现燃料燃烧的关键。
每个汽车发动机通常都有多个气缸，每个气缸内都装有一个活塞（柱塞）。
活塞在气缸内做往复运动，从而达到燃料燃烧的目的。
三、工作循环：四冲程循环汽车发动机一般采用四冲程循环，也被称为奥托循环。
它包括进气冲程、压缩冲程、工作冲程和排气冲程。
1. 进气冲程：汽缸活塞从上死点下行，气门进入开启，进气门下斜，汽缸内便是低于大气压力的负压。
此时活塞下降，吸气门开启，进气门关闭，燃料空气混合物通过进气门进入进入汽缸。
2. 压缩冲程：活塞自下而上运动，气缸中的燃料空气混合物被压缩，使其体积减少，压力升高。
此时，气缸内的温度也会急剧上升。
3. 工作冲程：活塞达到上冲顶点后，点火系统引发火花塞火花，点燃燃料空气混合物。
燃烧产生的高温高压气体推动活塞向下运动，将化学能转化为机械能。
4. 排气冲程：活塞再次上升，从气缸中将燃烧后的废气排出。
同时，气门开启，排气门开启，废气经过排气门排出，准备进行下一个工作循环。
四、点火系统和供油系统汽车发动机工作还依赖于点火系统和供油系统的正常运行。
1. 点火系统：点火系统的作用是在燃烧室中产生一个能够点燃燃料空气混合物的火花。
它由火花塞、点火线圈和电控模块等组成。
当点火系统接收到来自电控模块的信号时，火花塞产生火花，点燃燃料空气混合物。
2. 供油系统：供油系统的作用是提供适量的燃料供给燃烧室。
供油系统一般由燃油泵、喷油嘴和燃油压力调节器等组成。
《现代汽车发动机原理》第4章 柴油机的雾化与燃烧
❖ 雾化：油滴尺寸越小，可以大大增加燃料的蒸 发表面积，增加燃料与空气的接触机会，使气 化和燃烧进行得越快。所以油滴必须粉碎得细 小均匀。
❖ 贯穿力：如油滴静止不动，就会被燃气包围不 能与空气接触而无法燃烧，所以直到燃烧终了 为止，油滴必须具有在空气中突进的能力，使 能达到一定的喷射距离。
❖ 分布：为了增加平均有效压力，气缸内的空气 应全部用于燃烧。在燃烧室中，油滴没有达到 的地方空气就不能全部利用，而油滴密集处又 由于空气不足而出现不完全燃烧。
将燃料分散成细粒的过程称为燃料的雾化 或喷雾，其目的是大大增加燃料蒸发的表面 积，增加燃料与氧接触的机会，以达到迅速 混合的目标。
实际的雾化过程是流动的并且复杂的，所 以从理论上要对它进行解析是极其困难的。 对于实际的雾化大多数资料是以实验研究所 得的结果为依据的。下面介绍柴油雾化的基 本原理。
❖ 燃料雾化及特性
多孔喷油嘴
轴针式喷油嘴
图4.4 柴油机喷油嘴结构
❖ 喷油压力 燃油的喷射压力越大，则燃油流出的初速度就越大。在
喷孔中燃油扰动程度及流出喷孔后所受到的介质阻力也越大 ，从而使雾化的细度和均匀度提高，即雾化质量好，如图 4.6所示；喷油压力增加时，也使油束射程增加，如图4.7所 示，喷油压力过高，则高压油管容易涨裂，喷油器容易磨损 ，对喷油管制造要求也愈高。
第4章 柴油机的雾化与燃烧 4.1燃油雾化与混合气形成
❖ 4.1.1 燃料雾化及油束特性 柴油机燃烧主要在气态下进行，因此液体
燃料通过高压油泵的柱塞运动，将燃料压缩 到一定高的压力并输送到喷油嘴，在喷孔前 后形成较大的压力差，经喷孔而高速喷射雾 化。由于要求必须在很短的时间内形成可燃 混合气，所以雾化应具备以下的必要条件：
图4.8 空间雾化混合方式 图4.9 油膜蒸发混合方式
汽车发动机原理课后习题答案
汽车发动机原理课后习题答案第⼆章发动机的性能指标1.研究理论循环的⽬的是什么？理论循环与实际循环相⽐，主要作了哪些简化？答:⽬的：1.⽤简单的公式来阐明内燃机⼯作过程中各基本热⼒参数间的关系，明确提⾼以理论循环热效率为代表的经济性和以平均有效压⼒为代表的动⼒性的基本途径 2.确定循环热效率的理论极限，以判断实际内燃机经济性和⼯作过程进⾏的完善程度以及改进潜⼒ 3.有利于分析⽐较发动机不同循环⽅式的经济性和动⼒性简化：1.以空⽓为⼯质，并视为理想⽓体，在整个循环中⼯质的⽐热容等物理参数为常数，均不随压⼒、温度等状态参数⽽变化 2.将燃烧过程简化为由外界⽆数个⾼温热源向⼯质进⾏的等容、等压或混合加热过程，将排⽓过程即⼯质的放热视为等容放热过程 3.把压缩和膨胀过程简化成理想的绝热等熵过程，忽略⼯质与外界的热交换及其泄露等的影响4.换⽓过程简化为在上、下⽌点瞬间开和关，⽆节流损失，缸内压⼒不变的流⼊流出过程。
2.简述发动机的实际⼯作循环过程。
四冲程发动机的实际循环由进⽓、压缩、燃烧、膨胀、排⽓组成3.排⽓终了温度偏⾼的原因可能是什么？有流动阻⼒，排⽓压⼒>⼤⽓压⼒，克服阻⼒做功，阻⼒增⼤排⽓压⼒增⼤,废⽓温度升⾼。
负荷增⼤Tr增⼤；n升⾼Tr增⼤，∈+，膨胀⽐增⼤，Tr减⼩。
4.发动机的实际循环与理论循环相⽐存在哪些损失？试述各种损失形成的原因。
答：1.传热损失，实际循环中缸套内壁⾯、活塞顶⾯、⽓缸盖底⾯以及活塞环、⽓门、喷油器等与缸内⼯质直接接触的表⾯始终与⼯质发⽣着热交换2.换⽓损失，实际循环中，排⽓门在膨胀⾏程接近下⽌点前提前开启造成⾃由排⽓损失、强制排⽓的活塞推出功损失和⾃然吸⽓⾏程的吸⽓功损失3.燃烧损失，实际循环中着⽕燃烧总要持续⼀段时间，不存在理想等容燃烧，造成时间损失，同时由于供油不及时、混合⽓准备不充分、燃烧后期氧不⾜造成后燃损失以及不完全燃烧损失4.涡流和节流损失实际循环中活塞的⾼速运动使⼯质在⽓缸产⽣涡流造成压⼒损失。
发动机原理课件-第四章 燃料与燃烧
2.着火性能 指标：十六烷值（CN） 十六烷C16H34—十六烷值定为100，易自燃
-甲基萘—十六烷值定为0，不易自燃
二者混合液与柴油的自燃性比较，混合液中十六 烷的体积百分数为柴油的十六烷值。 车用柴油的CN：40~50 3.馏程—评价柴油蒸发性的指标 50% 馏出温度：低，柴油蒸发性好，轻馏分多，有利于 混合气形成和着火，冷起动性能好。 90% 和 95% 馏出温度：高，柴油中重馏分多，燃烧容易 不完全易形成积炭，排气容易冒烟。
着火方式—进入燃烧有两种方法： 点燃—利用点火系向可燃混合气增加能量 自燃—利用自身积累的热量或活化中心着火 ※ 点燃是在局部混合气内进行的，自燃是在全部混合气
内同时发生的。
发动机内的燃烧过程经历三个基本步骤： 1）燃油与空气形成可燃混合气 2）点燃可燃混合气，或可燃混合气发生自燃。 3）火源扩大到整个可燃混合气，形成全面燃烧
增大，这种相互促进，最终导致极快的反应速率而着火。
着火临界温度和着火临界压力：
能保证着火的缸内最 低温度和压力称为着 火临界温度和着火临 界压力。 —着火的必要条件 该曲线称着火临界线 热着火机理着火条件
着火临界线
（二）链式反应着火机理（也称链锁反应或链爆炸 ) 反应自动加速不一定要依靠热量的积累使大量分 子活化，以某种方式（辐射、电离）激发出活化 中 心，通过链锁反应逐渐积累活化中心的方法也能 使 反应自动加速，直至着火。 链锁反应：其中一个活化作用能引起很多基本反 应，即反应链。
Фa =1时为理论混合气； Фa <1时为浓混合气
Фa >1时为稀混合气
空燃比：=空气量/燃料量= ФaL0
**汽油机：Фa=0.8～1.2；柴油机： Фa=1.2～1.6； 增压柴油机： Фa=1.8～2.2
汽车发动机应用的化学原理
汽车发动机应用的化学原理1. 简介汽车发动机是现代交通工具中的核心部件之一。
作为汽车的动力来源，发动机通过化学反应将燃油转化为机械能，驱动汽车运行。
本文将介绍汽车发动机应用的化学原理。
2. 燃烧原理汽车发动机的关键在于燃烧过程。
燃烧是一种氧化还原反应，其基本过程是燃料和氧气的反应，产生热能和发生化学变化。
燃料在进入汽车发动机燃烧室时先与空气混合，然后被点燃。
燃料和空气的混合比例对于燃烧的效率和性能至关重要。
通过精确控制燃料喷射和空气进气量，可以实现最佳的燃烧过程，提高发动机的功率和经济性。
3. 燃料类型汽车发动机常用的燃料有汽油和柴油两种。
两者的燃烧特性有所不同。
3.1 汽油汽油是一种混合烃类化合物，主要由碳和氢元素组成。
在汽车发动机中，汽油在混合气形式下被喷射进入燃烧室，与空气混合后燃烧。
汽油的燃烧需要适当的点火温度和压力。
点火系统会产生一个电火花，使混合气体点燃。
在燃烧过程中，汽油的烃类化合物被氧化为二氧化碳和水，释放出大量的热能。
汽油燃烧产生的气体通过活塞压缩和运动，转化为机械能驱动汽车运行。
3.2 柴油柴油是一种碳氢化合物，其分子通常比汽油更大。
柴油发动机使用高压压力，将柴油直接喷射到高温高压的燃烧室内。
在高温环境下，柴油会自燃。
柴油的燃烧过程更加高效，能够提供更高的动力。
柴油发动机通常比汽油发动机的热效率高，但柴油燃烧产生的氮氧化物和颗粒物排放相对较高。
4. 燃烧反应及其控制汽车发动机燃烧过程中发生的化学反应是复杂且动态的。
以下是一些常见的燃烧反应和其控制方式：4.1 氧化反应燃料在燃烧室内与氧气发生氧化反应，主要生成二氧化碳和水。
这是最主要的燃烧反应，也是发动机产生能量的来源。
4.2 氮氧化物生成高温下燃烧产生的一种副产物是氮氧化物（NOx）。
氮氧化物对环境和人体健康有害，因此需要采取措施控制其生成。
常见的控制方法包括优化燃烧条件、降低燃烧温度和使用催化剂。
4.3 颗粒物生成柴油发动机燃烧会产生颗粒物。
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1.抗爆性
汽油的抗爆性是指汽油在发动机气缸内燃烧 时抵抗爆燃的能力。
• 汽油的抗爆性用辛烷值来表示。辛烷值越高， 其抗爆性越好。
• 辛烷值: 在规定条件下,被测定汽油和标准燃 料进行比较，标准燃料中所含异辛烷的百分 数是被测定汽油的辛烷值。
• 测定汽油的辛烷值有不同的试验方法，常用 的为马达法与研究法。
马达法辛烷值（MON）是以较高的混合气温度 （一 般加热至149℃）和较高的发动机转速（一般达）的 苛刻条件为其特征的实验室标准发动机测得的辛烷 值。它表示汽油在发动机常用工况下低速运转时的 抗爆能力。
• 研究法辛烷值（RON）是以较低的混合气温度 （一 般不加热）和较低的发动机转速（一般在）的中等 苛刻条件为其特征的实验室标准发动机测得的辛烷 值。它表示汽油在发动机重负荷条件下高速运转时 的抗爆能力。
5.低温流动性
标准要求，选用轻柴油牌号应遵循以下原则： 1）10号轻柴油适用于有预热设备的柴油机； 2）5号轻柴油适用于风险率为10%的最低气温在8℃以上的 地区； 3）0号轻柴油适用于风险率为10%的最低气温在4℃以上的 地区； 4）﹣10号轻柴油适用于风险率为10%的最低气温在﹣5℃以 上的地区； 5） ﹣20号轻柴油适用于风险率为10%的最低气温在﹣14℃ 以上的地区； 6） ﹣35号轻柴油适用于风险率为10%的最低气温在﹣29℃ 以上的地区； 7） ﹣50号轻柴油适用于风险率为10%的最低气温在﹣44℃ 以上的地区；
柴油的十六烷值：标准燃料是正十六烷和一 甲基萘的混合物。
正十六烷自燃性最好，作为自燃性好的标准， 其十六烷值定为100。一甲基萘最不易自燃， 作为自燃性差的标准，定其十六烷值为0。 柴油的自燃性通常介于正十六烷与一甲基萘 之间。
十六烷值过高或过低的柴油，都对柴油机的 性能或工作不利。十六烷值越高，着火性越 好。十六烷值过高，燃烧不完全。
4.清净性
采用喷射式汽油发动机的汽车最常发生的 问题是在进气系统和喷油器上产生沉淀， 其主要原因是汽油中不稳定的化合物。为 了经常保持进气系统的清洁，充分发挥汽 油喷射的优点，可向汽油中加入汽油清净 剂。一般是聚烯胺和聚醚胺化合物。
• 汽油清净剂作为机内净化的手段，在发达 国家早已普遍采用。
5.汽油规格
3.氧化安定性
汽油抵抗大气或氧气的作用而保持其性质 不发生长久性变化的能力称为氧化安定性。
• 汽油氧化安定性直接影响汽油的储存、运 输和在发动机上的应用。安定性不好的汽 油，易发生氧化、缩合和聚合反应，生成 酸性物质和胶状物质，将导致燃料供应系 统堵塞，气门关闭不严，气缸散热不良， 增大爆燃倾向。
• 马达法辛烷值（MON）低于研究法辛烷（RON）。 一般采用研究法辛烷值来确定汽油的抗爆性。如要比
较全面表示抗爆性时，同时标出RON和MON值。
2.蒸发性
液态汽油汽化的难易程度称为汽油的蒸发性。
• 汽油的蒸发性越强，越容易汽化，要求汽油必须具 有良好的蒸发性。但蒸发性也不能太强，否则易形 成供油系“气阻”，甚至发生供油中断现象。
• 蒸发性很弱的汽油，难以形成良好的混合气，这样 不仅会造成发动机起动困难、加速缓慢，而且未气 化的悬浮油粒还会使发动机工作不稳定，油耗上升。 如果未燃尽的油粒附着在气缸壁上，还会破坏润滑 油膜，甚至窜入曲轴箱稀释润滑油，从而使发动机 润滑遭破坏，造成机件磨损增大。
汽油的蒸发性用汽油蒸发量为10％、50％、 90％和100％时所对应的温度来评定。
第四章 燃料与燃烧化学
第一节 第二节 第三节 第四节
发动机燃料 代用燃料及其应用 燃烧化学 燃烧的基本理论
第一节 发动机燃料
基本燃料（汽油、柴油）
•代用燃料：醇类燃料（甲醇、乙醇）、气 体燃料（液化石油气、天然气、氢气）
一、汽油
汽油的主要性能有：抗爆性、蒸发性、
氧化安定性、抗腐蚀性及清洁性。
国产柴油的十六烷值规为40~65之间，不 必要过分增大。
2.雾化和蒸发性
馏程、运动黏度、密度、闪点都是与雾化和蒸发性 有关的油品指标。
柴油的蒸发性影响滞燃期内柴油的蒸发量及燃烧的 完全程度，用馏程表示。
通常以馏出50﹪的温度来评定。馏程低，说明这 种燃轻馏分多，蒸发性好，有利于混合气形成，改 善了燃烧过程。但是，馏程过低，燃料蒸发过快， 则在着火延迟期内形成的混合气量过多，柴油机工 作 粗 暴 。 车 用 柴 油 机 的 柴 油 馏 程 为 200℃~300℃ 。
第二节 代用燃料及其应用
一、代用燃料分类
按 气体代用燃料：天然气、液化石油气、
物
氢气、煤气、沼气等
代态
用
液体代用燃料：甲醇、乙醇、植物油
燃 料 按化 烃燃料
燃料等
学成 分 含氧燃料
二、天然气
天然气主要成分为甲烷CH4 (容积比可达83～99以 上)，另外还包括乙烷C2H6以及丙烷C3H8等。
我国目前有两种规格，一种是车用汽油的 国家标准（GB 1793-1999），一种是无铅 汽油的行业标准。
• 我国的无铅车用汽油国家标准见表4-1。
二、柴油
1.自燃性 柴油的自燃性: 柴油在没有外界火源的情况
下能自行着火的能力。
• 柴油的自燃性好，柴油机工作较柔和，在低 温时易于起动。
• 十六烷值是评定柴油自燃性好坏的指标。
• 用10％馏出温度低，汽油的起动品质越好。
• 50％馏出温度低，说明汽油的中间馏分容易 蒸发，有利于汽油机的加速和由冷的状态很 快转入工作状态。
• 90％馏出温度高，表明汽油中不易蒸发的重 质含量多。汽油中这些重质成分在混合气形 成的过程中很难蒸发，它们附着在进气管和 气缸壁上，将增加燃油消耗、稀释气缸壁上 的润滑油和加大气缸磨损。
• 柴油的粘度决定柴油的流动性。 粘度 流动性 物化性好，过低，润滑性降低； 粘度过 滤清困难，喷雾不良，流动阻力增大。
3.硫含量 1）对于装有催化转化器的汽车，硫使转化器的寿 命降低； 2）腐蚀零件，危害环境； 3）硫还会增加柴油机的磨损。
4.安定性 安定性是指柴油在运输、储存和使用过程中应 保持其外观颜色、组成和使用性能不变的能力。 影响安定性的因素有： 柴油中所含的不安定组分（二烯烃、烯烃和环 烷芳香烃）