内燃机原理复习提纲(重庆大学)

（2）楔型燃烧室：火花塞在楔形高侧的进排气门之间，可在火花塞 （3）附近形成较强的气流，保证低速低负荷性能良好。结构紧凑， 火焰传播距离短，挤气面积较大，对末端混合气冷却作用较强，使爆 燃倾向减小。但同时由于挤气面积内的熄火区增大，HC 排放量较多。 （4）碗形燃烧室：采用平底气缸盖，工艺性好。火焰传播距离短，挤 流效果好，压缩比可高达 11； 浴盆形燃烧室：在双侧或单侧设置挤气面，挤流效果较差；高度相同， 宽度略大于气缸范围，以便于加大气门直径；面容比大，散热损失大， 对 HC 排放不利。
a.性质: 理论上: 理想双原子气体，实际上: 燃烧前: 燃料+空气；
燃烧后: 燃烧产物 b. 比热:理论上: 定比热；实际上: 温度 T↑→比热 c↑ c. 数量：理论上: 不变；实际上: 泄漏→减少
几种主要损失：传热损失； 换气损失：由于更换工质而消耗的功； 时间损失； 后燃及不完全燃烧损失； 缸内流动损失； 工质泄漏损失
局部混合气过浓，局部缺氧 局部混合气过稀，温度过低 5) 失火 失火条件：局部混合气过浓或过稀，超过着火界限；点火时刻不 当；点火系故障 8. 影响汽油机有害排放物生成的因素和具体影响 （1）混合气浓度 过量空气系数，NOx 先增后减，α<1 时，α 提高 HC 和 CO 排放迅速 降低；达到理论混合气后，HC 和 CO 随 α 变化不大。 （2）点火提前角 推迟点火、降低最高燃烧温度并缩短已燃气体停留在高温中的时间， 可减少 NOx 排放；
已燃气体和未燃混合物相互混合，从而加快ห้องสมุดไป่ตู้未燃混合物的反应 速度，缩短反应时间。
第四章 汽油机的燃烧过程及排放控制 1. 汽油机燃烧过程中燃烧阶段的划分及各阶段特征 着火延迟期（滞燃期） 急燃期 后燃期 2. 汽油机的不规则燃烧
在稳定正常运转情况下，各循环之间的循环变动和各缸之间的燃 烧差异。 3. 爆震燃烧 1) 爆燃产生机理：火焰前锋未到，未燃混合气的温度达到其自燃温
绪论：两大机构五大系统及其作用 1.曲轴连杆机构由活塞、活塞环、连杆组、曲轴、飞轮等组成。 活塞：承受燃烧气体压力，并将此力通过活塞销传给连杆以推动曲轴 旋转。 活塞环：气环的主要功用是密封和传热。 油环的主要功用是刮除飞溅到气缸壁上的多余的机油，并在气缸壁上 涂布一层均匀的油膜。 连杆组：功用是将活塞承受的力传给曲轴，将活塞的往复运动转变为 曲轴的旋转运动。 曲轴：曲轴的功用是把活塞、连杆传来的气体力转变为转矩，用以驱 动传动系统和发动机的配气机构以及其他辅助装置。 飞轮：储存作功冲程时的动能 2. 配气机构：作用是按照内燃机工作循环的次序，定时向气缸供给新 鲜空气，并将燃烧后的废气定时排出气缸，以保证内燃机的正常运转。 3. 五大系统：燃料供给系；润滑系；冷却系；点火系；起动系
第六章 柴油机混合气形成与燃烧 1.混合气形成的主要形式 空间雾化混合 1) 大部分燃料喷散雾化，并分布到空气中 2) 燃料在空气中是细小油滴 3) 细小油滴与热空气混合，小油滴的高温下蒸发，形成不均匀的混
合气 4) 在着火延迟期间形成的可燃混合气数量较多，多处着火 5) 燃烧开始时的放热速度很高，以后逐渐减慢 油膜蒸发混合 1) 利用强烈的空气涡流将大部分燃料涂布到壁面上 2) 燃料在壁面上形成油膜 3) 油膜蒸发，燃油蒸气与空气混合，形成相对均匀的混合气
界状态排气时，伴有特殊刺耳的噪声。
（2）强制排气阶段：活塞上行强制推出剩余废气。
（3）进气阶段：自进气门开启至关闭
（4）气门重叠和燃烧室扫气阶段
2. 气门重叠角的定义
气门重叠角：气门重叠：进、排气门同时开启的时刻称为气门叠开。
进气提前角+排气迟闭角——气门重叠角
4. 残余废气系数和充气效率的定义
残余废气系数Φr：进气过程结束时，气缸内的残余废气质量 mr 与进
Vc
Vc
降低循环平均放热温度
压力升高比： pz' ，（ε、 Q1）一定，λ↑→ρ↓→Q2↓→ηt↑。 pc
但是(λ＋ε)↑→（Ｔｚ＋Ｐｚ）↑，零件的热负荷和机械负荷都受
零件耐温和强度限制。
预胀比： Vz Vz'
2.三种理论循环对比
循环平均压力：单位气缸工作容积所作的循环功。 3. 实际循环与理论循环的对比 （1）实际工质的影响:
4) 散布在空气中的少量雾化燃油局部着火 5) 初期放热速率不高，而随着燃烧进行，火焰辐射使蒸发增强，中、
度而着火燃烧，形成新的火焰中心，产生新的火焰传播。 2) 特征：发出金属振音（敲缸）；轻微爆震时，功率略有增加；强烈
爆震时，功率下降，工作不稳定，转速下降，机体有较大的震动； 冷却系统过热，冷却水，润滑油温度均上升 3) 爆燃造成的危害：输出功率降低、比油耗升高；气缸过热；零件 的机械负荷增加；磨损加剧。 4. 爆震的影响因素 1) 运转因素的影响 点火提前角；转速；负荷；混合气浓度；燃烧室沉积物 2) 结构因素的影响 气缸直径；火花塞位置；燃烧室结构；气缸盖和活塞的材料 5. 表面点火
通过齿轮来驱动增压器，实现压缩。 特点：内燃机转速的变化可直接导致压气机流量的变化，加速响 应好；低速时可获得较好的转矩；对排气系统无干扰；消耗发动 机功率，增大附件驱动损失，机械效率下降，油耗升高；一般用 于增压比不高的情况。 2) 废气涡轮增压：涡轮增压器和内燃机依靠气路相通，内燃机排出 的燃气经涡轮膨胀作功驱动压气机。 特点：不直接消耗发动机的功率，可以充分利用发动机的排气能 量；可降低排气噪声、烟度和排气中的有害成分，减少了对环境 的污染；高速性能优越，但低速性能不佳；瞬态响应差，加速性 能差。 3) 气波增压 4) 复合增压
4. 指示指标与有效指标 以工质对活塞作功为计算基准的指标称为指示指标； 以曲轴输出功为计算基准的指标称为有效指标。 平均指示压力 pmi：单位气缸工作容积所作的指示功。 平均有效压力 pme：单位气缸工作容积输出的有效功。
指示功率 Pi：发动机单位时间所做的指示功。
有效功率 Pe：曲轴对外输出的功率，称为有效功率， 指示功率 Pi 不 能完全对外输出，存在机械损失功率 Pm。 指示热效率 ηi ：实际循环指示功 Wi 与所消耗的燃料热量 Q1 之比。 有效热效率 ηe：有效功 We 与所消耗燃料热量 Ql 之比值。 指示燃料消耗率 bi（简称指示比油耗）：单位指示功的耗油量。 有效燃料消耗率 be:单位有效功的耗油量（简称比油耗）。 升功率 PL (kW／L)：标定工况下，发动机每升工作容积所发出的有 效功率。
pmm pmi pme
（2）机械损失功率 Pm 包括：
a. 摩擦损失占 62～75%: 活塞及活塞环；连杆、曲轴轴承；配气机
构；
b. 驱动附件损失占 10～20%: 机油泵；电器设备；水泵；风扇
c. 泵气损失:10～20%
d. 驱动机械增压器损失 6~10%
e. 占总 Pi 的 10~30%
第三章 内燃机的燃料与燃烧 1.烃燃料结构对理化特性的影响 1) 链与环——环化学稳定性好，不易自燃 2) 直链与支链(或正烷与异烷)——支链(异烷)的化学稳定性好，抗爆
好 3) 单键和多键——多键非饱和烃不易断链，不易自燃，但稳定性差，
贮存中易氧化结胶(如烯烃) 4) C 原子数(直链)：C 越多，化学稳定性差，着火温度低，易自燃；
（3）雾化性——粘度：表示燃料分子间内聚力的大小
4. 理论空气量及过量空气系数
理论空气量：1kg 燃料完全燃烧所需的理论空气量
过量空气系数：燃烧 1kg 燃料提供的空气量 L 与理论上所需空气量
L0 之比，表示混合气的浓度
α = L/L0
5. 混合气热值
可燃混合气热值：单位质量或单位体积可燃混合气完全燃烧发出的热
定义：在火花点火式发动机中, 凡是不依靠电火花点火, 而是由于炽 热表面点燃混合气的不正常燃烧现象。 分类：后火（后燃）、早火（早燃） 6.NOx 排放类型 内燃机排出的 NOx 主要是 NO，约占 90%，NO2 占 5-10% 7.燃烧过程 HC 的生成机理 1) 缸内壁面淬冷效应 2) 缝隙效应 3) 积碳和壁面油膜的吸附效应 4) 不完全燃烧
1) 进气终了的工质密度ρa
2) 残余废气系数Φr 和压缩比 ε
3) 配气定时 4) 进气状态 7. 提高充气效率的措施 1) 降低进气系统流动阻力：降低进气门处的流动损失、改善气道、
气门和气门座处的气体流动特性。 2) 减少进气管和空气滤清器阻力。 8. 增压方式 1) 机械增压：增压器和内燃机用机械联接起来，通常由内燃机曲轴
气过程结束时进入气缸内的新鲜充量质量 mL 之比：Φr= mr/mL
充气效率v （充气系数）：进气过程结束时进入气缸内的新鲜充量质
量 mL 与进气状态下能充满气缸工作容积的新鲜充量 ms 之比
5. 充气效率表达式
v

aVa sVs
1 1 r

a 1 s
1 1 r
6. 影响充气效率的因素
物理稳定性好，不易气化 5) H/C 越大，燃料越清洁 2.燃料的炼制方法 直接蒸馏法（分离过程）、裂解法（转化过程） 3. 汽油燃料和柴油燃料使用性能指标 汽油：（1）蒸发性（饱和蒸气压、馏程）
饱和蒸气压：在规定条件下燃油和燃油蒸气达到平衡状态时， 燃油蒸气的压力。
馏程：汽油馏出的温度范围。 （2）抗爆性：燃料不发生爆震燃烧的能力。辛烷值是评价汽油 抗爆性好坏的指标。 柴油：（1）自燃性：可燃混合气在一定温度、压力条件下自行着火燃 烧的能力。十六烷值是评价柴油自燃性好坏的指标。 （2）蒸发性——馏程：燃油馏出某百分比的温度范围
推迟点火、提高排温，也有利于 HC 的后期氧化，但有损于发动机燃 油耗率和比功率； 点火提前角对 CO 排放没有明显影响 （3）转速 转速增加，紊流增强，燃烧速度加快，所用时间缩短，NOx 降低 低速区，转速增加，CO 和 HC 降低；转速过高，HC 和 CO 排放升高。 （4）负荷 在中小负荷区，负荷增加，燃烧温度提高，HC 和 CO 排放降低，NOx 排 放升高； 接近全负荷时，混合气加浓，含氧量减小， HC 和 CO 排放升高，NOx 排放降低 9. 排放控制技术 （1）对曲轴箱窜气和燃油蒸发气体等的前处理 （2）通过改进燃烧过程来降低排放的机内处理 （3）对燃烧排出的有害物，在排气系统进行后处理（三元催化转换 器）能同时净化 NOx、CO、HC 3 种有害气体排放，是汽油机排气废气 后处理种最有效的方法 10.燃烧室内产生气体流动方法 进气涡流，压缩挤流 11.典型燃烧室 （1）半球形燃烧室：面容比最小，火花塞布置于燃烧室中央，火焰 传播距离最短；
（3）机械效率ηm：有效功率 Pe 和指示功率 Pi 的比，用来评价指示
功对外传递过程中的内部损失程度。
机械损失的测定：倒拖法、示功图法、灭缸法和油耗线法。
第二章 内燃机换气过程
1.换气过程： （1）自由排气阶段：排气门早开，靠缸内压力将废气挤出气缸。自
由排气阶段，由于废气流速很高，排出废气量可达 60％以上，且超临
量(kJ/kg 或 kJ/kmol)
6. 预混合燃烧和扩散燃烧特点
7. 紊流对火焰传播的作用 1) 紊流火焰传播中依然存在火焰锋面，且速度和基本结构在紊流强
度较小时不变。 2) 宏观紊流使火焰锋面发生弯曲与皱折，增大火焰锋面的表面积。 3) 微观紊流加强传热与传质作用，因此，加快了火焰传播速度。 4) 紊流强度较大时，火焰锋面就不断破裂而后重新建立，其结果是
第一章 内燃机工作循环与性能指标 1.内燃机理论循环 （1）混合加热循环（2）定容加热循环（3）定压加热循环
P
Q``1
z` z
Q`1
c
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Vc
Vs
b Q2
a
V
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a
V
定容加热循环热效率计算公式：tv
1
1 k1
压缩比ε： Va Vs Vc ，提高ε，可以提高循环平均吸热温度，
5. 机械损失的组成及机械效率 ηm
（1）机械损失功率 Pm（kw）： Pm Pi Pe
Pi

pmiVsin ，i 30
发动机的气缸数；n
发动机转速
(r/min）；τ 行程
数。 四行程 τ=4；二行程 τ=2。
e

pme.Vs.i.n (kW ) 30
平均机械损失压力：pmm(MPa)：单位气缸工作容积的机械损失功