第一章内燃机的循环及性能评价指标

第一章内燃机的循环及性能评价指标

1内燃机是在气缸内将燃料的化学能通过燃烧转为热能，再通过曲柄连杆机构将热能转化为机械的动力装置.根据完成一次能量转换所需的行程数不同，内燃机分四冲程机和二冲程机2内燃机对外输出功需要的环节：第一环节：混合气的形成并导入气缸的过程.第二环节:燃烧放热过程.第三环节:能过量的传递过程。

3三种理论循环：等容丶等压丶混合加热循环，①当加热量和压缩比相同时放热Qp>Qm>Q v ②.加热量和最高压力一定时，Qv>Qm>Qp③最高压力和最高温度一定时Qv=Qm=Qp

4四冲程内燃机的实际循环热效率取决于混合气形成方式和燃烧放热规律，以及压缩比的最佳匹配.汽油机是均匀混合气以火焰传播形式迅速燃烧，柴油机根据混合气的形成特点家燃烧分预混合燃烧和扩散燃烧

5论循环的评价:常用循环热效率（是指热力循环所获得的理论功与为获得该理论功所加入的总热量之比）评价动力机械设备在能量转换过程中所遵循理论循环的经济性，用循环平均压力(是指单位气缸工作容积所做的循环功)评价循环的做工能力. 6四冲程内燃机的实际循环：由进气行程（过程）丶压缩行程（过程）丶做功行程（燃烧过程和膨胀过程）以及排气过程（过程）4个行程5个过程组成。评价指标：内燃机性能评价指标有两大类，即以活塞做功为基础评价气缸内热功转换的完善程度的指示指标；和以曲轴飞轮端对外输出的有效功为基础，从实用角度评价对外做功的有效指标。实际循环做功能力的评价指标主要有平均指示压力（定义为单位气缸工作容积所做的指示功）和指示功率（指发动机单位时间所做的指示功）。实际循环的经济指标有指示热效率和指示燃油消耗率。

7内燃机有效性能指标：①动力性指标a有效功率（克服运动件的摩擦损失功率以及驱动冷却风扇丶机油泵等附件所消耗的功率损失后，经曲轴对外输出的有用功。称指示功率在传递过程中所有内部消耗功率的总和为机械损失功率）b平均有效压力（单位气缸工作容积输出的有效功）②经济性指标a有效热效率（实际循环对外输出的有效功与未获得此有效功率所消耗的热量之比）③排放指标

8机械损失:内燃机的机械损失①摩擦损失62%-75%②驱动附件的损失10%-20%③泵气损失9机械损失的测定a倒拖法b示功图法c灭缸法

10 排气提前角如何影响发动机性能？①如果加大排气提前角，排气初期缸内压力和温度更高，超临界排气声速更高。排气量更多，缸内更多具有做工能力的气体排出缸外直接影响发动机的动力性和经济性②如果为了保证缸内已燃气体充分膨胀做功，而推迟（减小）排气提前角滞后，自由阶段排出的废气量减少，大部分留给强制排气阶段，使活塞推动废气排出时的损失增加，同样不利于发动机的动力性和经济性。存在着最佳的排气提前角，而且由于超临界排气速度与发动机转速无关，所以碎发动机转速的提高，超临界排气阶段所占的曲轴转角增加，因此，排气提前角随发动机转速的升高应适当提前。

11何为气门叠升现象？四冲程发动机在进气上止点，由于进气门提前开启丶排气门迟后关闭而造成排气门同时开启现象，称气门叠开现象。配气相位图又称配气定时图。

12（非）增压发动机为何有较小较大的气门叠升角？①对量调节的非增压点燃式发动机。通过节气门开度来控制负荷，进气管压力总是低于大气压力，小负荷进气管负压更大，此时进气提前角过大，高温废气可能倒流到进气管。由于这种量调节式发动机进气过程进入气缸的是混合气，容易造成气管回火，因此气门叠升角不宜过大。②质调节的压燃式柴油机，由于进气过程中进入的是纯空气，无节气门等节流损失，进气管压力始终接近于大气压力，采用较大的气门叠升角。③增压柴油机进气压力大于大气压力，新鲜空气在增压差的作用下进入气缸，采用较大的气门叠升角，使一部分空气通过气缸直接排到排气管。这个进气通过气缸直接排到排气管的现象称为扫气过程。扫气可以排除废气提高充气效果降低温度提高可靠性

13换气损失：①排气损失（主要包括a自由排气损失，自由排气损失指排气门提前开启而引起的部分具有做功能力的气体排出使膨胀功减小的部分又称膨胀损失b强制排气损失指活塞从下止点向上止点运动过程中推出的废气所消耗的功。排气损失取决于排气提前角。发动机转速一定，排气提前角过小【大】，自由排气损失减小【增加】，强制排气损失增加【减小】）②进气损失（指进气阻力的存在使进气过程中气缸压力低于大气压力的部分）与排气损失相比，进气损失较小，但它影响发动机的充气效率和发动机的性能。

14如何减少换气损失？①合理的配气定时②尽可能加大气门流通截面积③减小进排气管流动阻力④适当降低活塞的平均速度⑤采用排量可变技术

15从哪些方面评价发动机换气过程的完善程度？换气过程的好坏可以从两方面评价，即气缸内前一循环的废气被这一循环的新鲜充量替换的程度和本次循环进入气缸新鲜充量的程度。前者从换气本质上评价换气过程的完善程度，常用残余废气系数表示，即气缸内残留的前一循环废气量mr和进入气缸的新鲜充量m1之比，而后者主要反映进气过程的完善程度，由此从进气量的定量角度评价换气过程的好坏。

16换气的目的：尽量排净废气，最大限度的充入新鲜气体，完善燃烧。

17充气效率：，每循环实际进入气缸的新鲜充量m1与进气状态下充满气缸工作容积的理论充量msh之比，

影响充气效率的因素：①进气终了状态的密度②残余废气系数和压缩比③配气定时④进气状态

提高充气效率的措施：①减小进气系统阻力②合理的配气定时③有效利用进气管内压力波的动态波动效应④利用增压技术

18进气管的三种效应：①动态效应(指利用发动机在间歇地进行进排气过程中产生的的进排气管的压力波，来提高充气效率的方法)——②进气管的惯性效应（利用进气行程中所产生的压力波的作用，在进气门关闭之前在进气门处出现压力波，提高充气效率）③进气管的波动效应（利用进气门关闭后进气管内产生的压力波，来提高充气效率，特别是在中低速区过短的进气管长度不能有效利用气流的波动效应，不利于提高充气效率）

惯性效应和波动效应都通过进气管长度来调整，有必要同时考虑。

19废气再循环（EGR）对发动机性能影响（柴油）以及柴油EGR的区别？①汽油机采用均匀混合气靠外部能源点燃的方式点燃，采用量调节负调节方法，喷油量取决于进入气缸的空气流量，进入气缸的空燃比不受EGR的影响而基本保持不变；②柴油机这种质调节压燃式发动机，采用燃料直接喷入气缸内的高温高压的空气中强制雾化的混合气形成方式，燃料喷射量不受进入气缸的空气量的限制，只取决于负荷的大小（压燃式发动机也一样）

20EGR系统分类：汽油机的EGR系统（EGR开丶闭环控制系统）柴油机EGR系统（外部丶内部EGR系统）

21柴油丶汽油的特性：①柴油a十六烷值：评定柴油自燃性好坏的指标。与柴油机起动性和工作粗暴密切相关，自燃性好，着火延迟期短，工作柔和；冷起动性改善。b馏程：评定柴油蒸发性的主要指标c粘度：表示柴油流动性的好坏，影响柴油机喷射系统的喷雾质量，粘度大雾化后油滴平均直径也越大d凝点：评定柴油的低温流动性e热值：表示燃料的做功能力，热值越大，做功能力越强②汽油a抗爆性：汽油的抗爆性用辛烷值评价，辛烷值越高抗爆能力越强b流程和蒸汽压:流程和蒸汽压是评价汽油蒸发性的重要指标

22汽油柴油性能的差异对发动机性能的影响？①混合气形成和负荷调整方法的不同：汽油机量调节，柴油机质调节②着火和燃烧方式不同：汽油自燃温度高，点燃温度低，点燃的方式，以火焰传播方式，取决于火焰传播速度。柴油自燃点低，采用压缩自燃的方式，边混合边燃烧，取决于燃料的的喷射规律和扩散燃烧速度。