汽车发动机原理考试复习

第二章三种循环:发动机有三种基本理论循环，即定容加热循环（加热循环很快，仅与有关）、定压加热循环（缓慢，负荷使）和混合加热循环（之间）。

发动机的循环常用示功图来说明（等容线斜率大，因此Q1同，Q2 ）理论循环是用循环热效率和循环平均压力来衡量和评定的。

循环热效率是工质所做循环功W（J）与循环加热量Q1（J）之比，用以评定循环的经济性。

循环平均压力pt(kPa)是单位气缸工作容积所做的循环功，用以评定发动机的循环做功能力。

（ρ。

是初始膨胀比，k是初始等熵指数）柴油机（汽油机）的压缩比- 一般在12-22（6-12），最高循环压力=7-14mpa（3-8.5），压力升高比在1.3-2.2（2-4）四冲程发动机的实际循环是由进气压缩做功排气四个行程所组成.理论循环与实际循环比较:1实际工质的影响（实际工质影响引起的损失：理论循环中假设工质比热容是定值,而实际比热容是随温度的升高而上升,且燃烧后生成CO2,和H2O等多原子气体,这些气体的比热容又大于空气,使循环的最高温度降低.由于实际循环还存在泄漏,合工质数量减少,这意味着同样的加热量,在实际循环中所引起的起压力和温度的升高要比理论循环要低得多,其结果是循环热效率底,循环所做的功减少.）2换气损失（换气损失：燃烧废气的排出和新鲜空气的吸入是使循环重复进行所必不可少的，由此而消耗的功为换气损失。

）3燃烧损失（非瞬时燃烧损失和补燃损失：实际循环中燃烧非瞬时完成，所以喷油或点火在上止点之前，并且燃烧还会延续到膨胀行程，由此形成非瞬时燃烧损失和补燃损失。

提前排气损失，实际循环中会有部分燃料由于缺氧产生不完全燃烧损失，在高温度下部分燃烧产物分解而吸热，使循环的最高温度下降，由此产生燃烧损失。

）4传热损失（传热、流动损失：实际循环中，气缸壁和工质间自始至终存在热交换。

综上，实际循环热效率低于理论循环。

）发动机的指示指标评定，概念：发动机的指示性能指标是指以工质对活塞做功为计算基础的指标，简称指示指标。

表示循环动力性、经济性。

发动机的有效性能指标以曲轴输出功为计算基础的性能指标，称有效指标。

有效指标被用来直接评定发动机实际工作性能的优劣。

代表发动机的整机性能。

第三章换气过程阶段、特点、特征四冲程发动机的换气过程包括从排气门开启到进气门关闭的整个时期。

约占410º~ 480º曲轴转角。

换气过程可分作自由排气、强制排气、进气和燃烧室扫气四个阶段。

4进排气门早开晚关，气门重叠和燃烧室扫气进、排气门早开、晚关的原因：进气门早开晚关是为了增大进入汽缸的混合气量和减少进气过程所消耗的功；排气门早开晚关是为了减少残余废气量和排气过程消耗的功。

同时减少残余废气量会相应地增大进气量。

气门重叠和燃烧室扫气（定义）由于排气门晚关和进气门提前打开，因而存在进、排气门同时开启的现象，称为气门重叠。

换气损失，是由排气损失和进气损失两部分组成。

1.排气损失（从排气门提前打开到进气过程开始，缸内压力达到大气压力前，循环功的损失称为排气损失，它包括以下两部分：1）自由排气损失w，2）强制排气损失y）2.进气损失主要是指进气过程中，因进气系统的阻力面引起的功的损失，与排气损失相比进气损失较小。

充气效率是评价发动机换气过程完善程度的指标。

充气效率的定义：是实际进入气缸的新鲜充量m与进气状态下充满气缸工作容积的理论新鲜充量ms之比。

影响充气效率的因素有进气状态和进气终了状态的气缸压力Pa、温度Ta、残余废气系数、压缩比及配气相位。

提高发动机充气效率的措施：减少进气系统的流动损失，减小对新鲜充量的加热，减小排气系统的阻力，合理选择配气相位。

第四章增压度：是指发动机在增压后增长的功率与增压前的功率之比。

增压比：是指增压后气体压力与增压前的之比。

汽油机增压的特点：１. 爆燃：汽油机增压后，由于混合气压缩始点的压力、温度增高，以及燃烧室受热零件热负荷提高等原因，将促使爆燃的发生，限制汽油机增压。

采用降低压缩比、推迟点火时刻、中冷技术解决。

２. 混合气的调节汽油机采用变量调节，化油器式发动机进行增压时气体流经化油器喉口的压力是变化的，不仅难于精确供应一定浓度的混合气，还增加了一些如增压方案的选择、化油器的密封、加速响应性能等新问题。

３. 热负荷高：汽油机的过量空气系数小，燃烧温度高，膨胀比小，废气温度也比柴油机高200℃～300℃。

增压后，汽油机的整体温度水平提高，热负荷问题加重。

４. 对增压器的特殊要求汽油机要求增压器体积要小、耐高温性能要好、转动惯量要小，同时效率还要保证在一定的范围内，还要求有增压调节装置，这就造成它的成本比柴油机用增压器要高。

废气涡轮增压对其他性能影响：降低排气污染和噪声；低速转矩性能变差；加速性能变差；起动与制动有一定困难。

第六章燃料喷射过程（具体过程，内部变化）（1）喷油延迟阶段：(从喷油泵压出燃油（供油始点）到喷油器针阀开始抬起（喷油始点）为止，这一阶段称为喷油延迟阶段。

当柱塞关闭进油孔后，泵油室内燃油被压缩，油压开始升高，直到油压超过高压油管中的剩余压力和出油阀的弹簧压力时，出油阀抬起，至减压环带完全脱离导向孔后，燃油才能进入高压油管，使泵端油管压力升高，并以压力波形式向喷油器端传播。

当传播到喷油器针阀处的压力超过针阀的开启压力p0时，针阀才打开，将燃油喷入气缸。

从供油始点到喷油始点的时间间隔称为喷油延迟时间，其相应的曲轴转角称喷油延迟角，即喷油延迟角等于供油提前角减去喷油提前角。

一般转速升高，喷油延迟角加大；高压油管加长，压力波由泵端到喷油器端的传播时间增加，喷油延迟角亦加大。

)（2）主喷射阶段：(从喷油始点到喷油器端压力开始急剧下降时为止，这一阶段称为主喷射阶段。

针阀刚开启时，燃油开始喷入气缸，喷油器压力有瞬时下降，随着柱塞继续运动，压力又上升。

当柱塞控油斜边打开回油孔时，最初开度很小，因节流作用，泵端压力并不立刻下降。

随着柱塞运动，回流孔逐渐开大，泵端压力急剧下降，出油阀落座。

因出油阀落座过程减压环带的减压作用，使高压油管压力迅速下降，并影响到喷油器端的压力，因此，喷油器端压力下降较迟。

绝大部分燃油是在这一阶段喷入气缸的，其时间长短主要与柱塞有效行程（即柴油机负荷）有关，其次，也受到高压系统容积、出油阀减压作用等因素的影响。

) （3）滴漏阶段：(从喷油器端压力开始急剧下降到针阀完全落座（喷油终点）为止，这一阶段称为滴漏阶段。

当喷油器端压力下降到针阀关闭压力后，针阀落座，停止喷油。

这期间还有少量燃油从喷孔喷出，由于喷油压力降低，燃油雾化不良，故应缩短这一阶段。

)油束本身特性：1）喷雾锥角：喷雾锥角与喷油器结构有很大的关系。

对相同的喷油器结构，一般用喷雾锥角来标志油束的紧密程度。

喷雾锥角大说明油束松散（粒细），小说明油束紧密（粒粗）。

（2）油束射程L：即油束的贯穿距离，亦称贯穿力。

L大小对燃料在燃烧室中的分布有很大影响。

如果燃烧室尺寸小而射程大，就有较多的燃油喷到燃烧室壁上；反之，如果L过小，则燃料不能很好地分布到燃烧室空间，燃烧室中的空气得不到充分利用。

因此，油束射程必须根据混合气形成方式的不同要求与燃烧室相互配合。

（3）雾化质量：表示燃料喷散雾化的程度，一般是指喷散的细度和喷散的均匀度。

燃料喷散得越细，越均匀，说明雾化质量越好。

喷散细度可以用油束中油粒的平均直径来表示，平均直径越小，则喷雾越细。

喷散的均匀度可用油粒的最大直径与平均直径之差来表示，直径差越小则喷雾越均匀。

同样也可以用实验的方法，把油束中的油粒直径测量出来后，画成曲线来表示油粒的细度和均匀度。

这种曲线叫做雾化特性曲线。

对混合气形成和燃烧最有影响的因素，除了上述油束特性外，还有一个重要因素就是油束在燃烧室中的分布特性，即油束与燃烧室的配合情况。

柴油机燃烧过程阶段、划分、特征：第一个阶段，着火延迟阶段（滞燃期）。

(在压缩过程中，气缸中空气压力和温度不断升高，燃料的着火温度因压力升高不断下降。

在上止点前A点喷油器针阀开启，向气缸喷入燃料。

这时气缸中空气气温度达600°C,远远高于燃料在当时压力下的自燃温度，但燃料并不马上着火，而是稍有落后，即到B点才开始着火燃烧，压力开始急剧升高，B点相当于气体压力曲线与纯压缩曲线分离的地方。

从喷油开始（A点）到压力开始急剧升高时（B点）为止，这一段时间成为着火延迟时期或滞燃期。

在滞燃期阶段，喷入气缸的燃料经历一系列的物理、化学变化过程，包括燃料雾化、加热、蒸发、扩散与空气混合等物理准备阶段及着火前的化学反应准备阶段。

着火延迟期以“曲轴转角”表示，可以从示功图上直接测定。

滞燃期时间虽短，但对整个燃烧过程影响很大，它直接影响第二个阶段的燃烧。

)第二个阶段，即压力急剧上升的BC阶段，称为急燃期。

在这一阶段中，由于在滞燃期内喷入气缸的燃料几乎一起燃烧，而且是在活塞靠近上止点附近、气缸容积较小的情况下燃烧，因此气缸中压力升高特别快。

(一般用平均压力升高率△p/ △￠来表示压力升高的急剧程度。

△p/ △￠=pc-pB/￠c-￠B压力升高率决定了柴油机运转的平稳性。

如果压力升高率太大，则柴油机工作粗暴，运动零件受到很大的冲击负荷，发动机寿命就会显著缩短。

为了保证柴油机运转的平稳性，平均压力升高率不宜超过0.4—0.6MPa/°（CA）。

)特点：形成多个火焰中心，持续喷油。

压力急剧上升。

急燃期产生的影响：压力升高率大，燃烧迅速，柴油机的经济性和动力性会较好；压力升高率过大，则柴油机工作粗暴，燃烧噪音大；同时运动零件承受较大的冲击负荷，影响其工作可靠性和使用寿命等。

压力升高率应限制在一定的范围之内，柴油机的压力升高率一般应不大于0.4~0.5 MPa／(º)曲轴。

与汽油机相比，柴油机的压力升高率较大。

第三个阶段，从压力急剧升高的终点（C点）起到压力开始急剧下降的D点为止，称为缓燃期。

(这一阶段的燃烧是在气缸容积不断增加的情况下进行，所以燃烧速度必须很快才能使气缸压力稍有上升或几乎保持不变。

有些发动机在缓燃期燃料仍在继续喷射，如果燃料喷到有氧气的地方，则此时由于气缸中温度很高，化学反应很快，着火延迟很短，喷入燃料很快着火燃烧。

但这时如果氧气渗透不充分，过浓的混合气也容易裂解形成炭烟。

因此，在缓燃期，如何加强空气运动，加速混合气形成，对保证在上止点附近迅速而完全地燃烧有重要作用。

第三阶段结束时，燃气温度可高达1700—2000°c)特点：当缓燃期开始时，虽然气缸内已形成燃烧产物，但仍有大量混合气正在燃烧。

第四个阶段，从缓燃期的终点（D点），到燃料基本完全燃烧时（E点）为止称为后燃期。

(在柴油机中，由于燃烧时间短促，燃料和空气的混合又不均匀，总有一些燃料不能及时烧完，拖到膨胀线上继续燃烧。