发动机原理复习11

1.工质对活塞作功： 发动机在一个工作循环中，汽缸内工质压力对活塞所作功之和就是循环功。

2．四冲程增压发动机的理论泵气功大于实际泵气功，均为正功。

而自然吸气发动机，则理论泵气功为零，而实际泵气为负功，理论泵气功与实际泵气功之差就是泵气损失功。

4．由示功图直接求出一个循环的功就是循环指示功Wi 。

而每循环由曲轴输出的单缸功量We ，叫循环有效功。

指示功与有效功之差。

则为循环的实际机械损失功Wm 。

Wm ＝Wi - We5.单位气缸工作容积所作的循环指示功被定义为平均指示压力Pmi 。

单位气缸工作容积所作的循环有效功称为平均有效压力Pme 。

6．发动机转速、转矩和功率的关系：7.单位质量的燃料在指定状态下，定压或定容完全燃烧所能放出的热量叫做燃料的热值H 。

完全燃烧是指燃料中的C 全变为CO 2 , H 变为H 2O 。

燃烧时，燃烧产物的H 2O 以气态排出，其气化潜热未能释放之热值叫低热值Hu 。

8．可燃混合气热值H um 是单位质量或单位体积可燃混合气的低热值。

它取决于燃料热值和燃料与空气的混合比。

10．空燃比a 指混合气中空气质量与燃料质量之比。

11. 燃料的能量转换总效率—有效效率ηet 为燃烧效率ηc 、循环热效率ηt 、机械效率ηm 之乘积。

13.传统汽油机、柴油机工作模式的差异：1）混合气形成方式的差异， 2）着火、燃烧模式的差异，3）负荷调节方式的差异。

14．热力循环的三种模型：1）理想循环与理想工质的理论循环模型。

2）理想循环与真实工质的理想循环模型。

3）真实循环加真实工质的真实循环模型。

15．压缩比ε对循环热效率ηt 的影响是压缩比ε增加，循环热效率ηt 增大。

16．不论何种循环，工质的等熵指数κ值越大，循环热效率ηt 越高。

18．柴油机负荷下降，喷油时间缩短，ρ减小，ηt 将较大提高。

汽油机负荷下降，进入汽缸中的混合气数量少，实际压缩比减小，废气稀释作用加强，燃烧速度降低，ρ上升，ηt 降低。

19．提高发动机的热效率有三个主要的实施方向。

1) 提高发动机的压缩比。

2)提高循环加热的“等容度”。

3)保持工质具有较高的绝热指数κ。

21.汽油机高负荷时，混合气φa=0.9，燃料未能充分燃烧，最高燃烧温度比柴油机高，κ值比柴油机小，高温热分解加剧。

因此，汽油机的ηt 下降的幅度大于柴油机。

22．真实循环导致热效率从下降的因素有：1）工质向外传热的损失，2）燃烧提前损失及后燃损失 3）换气损失，4）不完全燃烧损失，5）缸内流动损失，6）工质泄漏的损失。

23.机械损失功由摩擦功Wmf 、附件消耗功Wme ，和泵气损失功Wp 三部分组成。

24．活塞组件的摩擦损失主要包括活塞环面、活塞裙部以及活塞销的摩擦损失，达到整个发动机机械摩擦损失的50%左右。

27．影响机械效率的因素有：1）发动机的机械效率ηm 都随转速上升而下降。

2）负荷Pe 愈高，ηm 愈高，负荷Pe=0，ηm =0。

3）润滑油的粘度的影响：粘度过高、过低，机械效率ηm 都会下降。

29．高温高压的废气通过废气涡轮增压提高发动机的进气压力，增加进气量，提高输出功率。

产生泵气正功，提高机械效率ηm。

30．排气过程分自由排气阶段和强制排气阶段。

31．排气损失由自由排气损失和强制排气损失两部分组成，排气早开角△ψeo小，自由排气损失小，而强制排气损失大；△ψeo大，则反之。

任何工况都有一个最佳排气早开角，使由自由排气损失和强制排气损失的合达到最小。

转速越高，最佳排气早开角越大，而转速越低，最佳排气早开角越小。

32．进、排气门开、关所对应的曲轴转角叫做配气相位角。

33．延后关闭进气门能利用进气流动的惯性增大进气量，进气晚关角△ψac过小，气体流动惯性未能得到充分利用，△ψac过大时则会把充入缸内的新气推出气缸。

最佳进气晚开角△ψac随转速上升而加大。

34．进气晚关角对进气充量影响最大；排气早开角对换气损失影响最大。

35.进气过程中，进气阻力会降低充量系数。

进气旋流越强，进气阻力越大。

36.进气门处的通道截面最小，气体流速最高，阻力最大，对φc的影响也最大。

37.气门口平均进气马赫数Mam>0.5之后，充量系数φc会迅速下降。

38．增大气门头部直径，增加气门数，增大气门的角面值均能降低平均进气马赫数Mam。

39．加大气门直径ds和气门升程hv，选择合适的配气相位、气门锥角θ和凸轮型线都能加大角面值。

40. 工质的进气温升ΔTa′增大，必然降低φc值。

进气温升△Ta′包括：1）△Tw 高温壁面传热引起的温升，2）△TL气体摩擦热引起的温升；3）△Tr残余废气引起的温升；4）△Tg燃料气化吸收潜热所引起的温升。

42.发动机的充量系数φc随转速n变化规律，叫做发动机的进气速度特性。

汽油机具有全负荷进气速度特性和部分负荷进气速度特性。

柴油机只有全负荷的进气速度特性。

43.进气外特性对动力性能的重大影响，汽油机输出有效转矩Ttq的大小，主要取决于每循环进入气缸的充气量。

45．进气的动态效应，是指进气管中压力波在进气后期到达，能提高φc值。

46．发动机的燃烧可分为预混合燃烧和扩散燃烧两类。

汽油机属预混合燃烧；而柴油机主要属扩散燃烧。

扩散燃烧的燃烧速度取决于混合气形成的速度；而预混合燃烧的燃烧速度主要取决于化学反应速度和火焰传播的速度。

47．柴油机的压缩着火和汽油机的爆燃具有低温多阶段着火的特点；而汽油机的火花点燃和柴油机着火后喷入气缸内的燃料着火具有高温单阶段的着火特点。

48．预制均匀混合气中的火焰传播分为层流火焰传播和湍流火焰传播。

层流火焰传播速度主要受混合气温度、压力、φa、以及燃料特性等因素影响。

湍流火焰传播速度主要受气流运动强度的影响49．低温多阶段着火要经历冷焰诱导、冷焰、蓝焰三个阶段。

高温单阶段着火不经过冷焰直接由蓝焰进入热焰阶段。

50．最小点火能量Eb的大小要取决于燃料特性、过量空气系数φa、混合气温度和压力、气流运动、火花塞电极间隙和温度等。

51．火花塞电极最佳间隙对应着火能量Eb的最小值。

当电极间隙小于淬熄间隙时，将无法点燃混合气。

52．过量空气系数φa=1时，着火能量Eb值最小，φa过稀或过浓都会使Eb上升。

汽油机φamax>1.3，φamin<0.5时，无论Eb如何提高，点火已不可靠。

53．层流火焰传播速度VL < l m/s，VL主要受混合气温度、压力、φa、以及燃料特性等因素影响。

加强燃烧室内气流运动的强度是改善汽油机燃烧的有效手段。

湍流使火焰前锋面表面积增大，火焰传播速度大大加快。

54．柴油在发动机中要经历高压喷射、雾化、蒸发、混合、压缩着火以及燃烧阶段，雾化混合的状态将对燃烧过程产生重要的影响。

55．燃油的喷雾特性主要包括贯穿距离、喷雾锥角和喷雾粒径。

细化喷雾粒径可以大大增加油粒的蒸发表面积，加速汽化过程。

减小喷孔直径、增大喷油压力、增大空气密度、减小燃油粘度和表面张力都能使油粒直径减小。

合理的贯穿距离、喷雾锥角能加快燃油蒸汽与空气的混合过程，提高空气的利用率。

56.汽油机燃烧过程可分为着火落后期、明显燃期、后燃期三个阶段。

57．燃烧过程提前或滞后都会对发动机性能造成的不利影响。

燃烧速度快，压力高，动力性和经济性好，但会使燃烧噪声及振动增加，氮氧化物增升高率和pmax高。

p出现在上止点后10o~15o曲轴转角，发动机的有效输出功率最大。

max59．柴油机燃烧过程可分为四个时期， 1）着火落后期；2）速燃期；3）缓燃期4）后燃期60放热规律三要素三个要素指的是燃烧放热始点（相位）、放热持续期和放热率曲线的形状。

出现在上止点后10o～15o的点火提前角和喷油提前角为最佳点火提1）使pmax前角和喷油提前角，汽油机的最佳点火提前角随转速的升高而加大；随负荷减小而加大。

柴油机的喷油提前角随转速升高而加大；随负荷加大而加大。

出现在上1）最佳点火提前角和喷油提前角所对应的燃烧放热始点能使pmax止点后10o～15o的曲轴转角，循环热效率最高。

最佳点火提前角随转速的升高而加大；随负荷减小而加大。

最佳喷油提前角随转速升高而加大；随负荷加大而加大。

2）放热持续期越短越好。

汽油机的放热持续期主要取决于火焰传播速度和距离。

柴油机放热持续期取决于喷油持续的长短和混合气形成的快慢。

3）汽油机具有先慢后快的放热规律。

直喷式柴油机的放热率是先快后慢，因而噪声、振动大，爆发压力高。

4 ．燃油喷射过程可分为三个阶段，即喷射延迟阶段、主喷射阶段和喷射结束阶段。

5 ．单位凸轮轴转角由喷油泵输出的燃油量称为供油速率。

单位凸轮轴转角由喷油器喷入燃烧室的燃油量称为喷油速率。

供油规律是指供油速率随凸轮轴转角的变化关系；喷油规律是指喷油速率随凸轮轴转角的变化关系。

6.2.2内燃机缸内的气流运动形式可分为涡流、挤流、滚流和湍流四种形式。

6.2.3 柴油机的混合气形成方式可分为空间雾化混合与壁面油膜蒸发混合汽油机的两种异常燃烧现象，即爆震燃烧和表面点火。

汽油机爆燃会发出高频的金属敲击声；发动机功率下降，转速下降，振动增大；冷却水温度和润滑油温度上升；爆燃严重时，汽油机会冒黑烟。

防止爆燃的技术措施是，适当减小点火提前角和降低压缩比、优化燃烧室设计，提高燃料抗爆性等。

1．表面点火的起因及危害由燃烧室内的排气门、火花塞裙部等炽热高温表面点燃混合气的现象称表面点火。

表面点火有早火和后火之分。

早火使着火时间提前，使压缩负功增大，机械负荷增加，动力性和经济性恶化。

3．防止表面点火的主要措施有：1 ）降低压缩比和减小点火提前角，降低燃烧室表面温度。

2 ）使排气门和火花塞等处得到合理冷却。

3 ）减少汽油中的重馏分，减少积炭。

4 ）避免润滑油在燃烧室内形成积炭。

5 ）添加剂有消除或防止积炭作用。

汽油机的不规则燃烧是指各循环之间的燃烧变动和各缸之间的燃烧差异，前者称为循环波动，后者称为各缸工作不均匀。

和零部件自振频率有关，dp/dφ的7.3.1 柴油机的燃烧噪声主要与dp/dφ、pmax影响最大。

当dp/dφ＞0.5MPa /（o）时，会出现强烈的噪声。

3 ．降低燃烧噪声的措施1）缩短着火落后期。

2）减少着火落后期内形成的可燃混合气数量。

3）减小喷油提前角。

4）提高冷却水温度。

8.1 有害排放物的生成机理与影响因素发动机在燃烧过程中产生的有害成分主要为CO、HC、NOx和微粒等。

8.1.3 有害排放物的生成机理1 ．氮氧化物（NOx )发动机NO生成途径有高温NO，在1600℃以上的高温条件下氧分子裂解成氧生成NO。

产生高温NO的三要素是温度、氧浓度和反应时间。

原子，与N22 ．一氧化碳（CO )在φa＜1 的浓混合气时，由于缺氧生成CO 。

3 ．碳氢化合物（HC )在汽油机中，1）φa＜1造成不完全燃烧。

2）壁面淬熄效应及缝隙效应，在燃烧室壁面形成厚约0.1~0.2mm 的不完全燃烧的火焰淬熄层，产生大量的HC，称为壁面淬熄效应。