发动机原理复习要点.doc

第一章 工程热力学基础1) 工质(重点) 在工程热力学中，把实现热能与机械功相互转换的工作物质称为工质。2) 热能的传递方式 热能可由工质通过传导、对流或辐射等方式来进行传递。3) 热力学第一、第二定律-能量平衡方程(重点) 热力学第一定律：热和功可以相互转换，转换前、后的能量保持不变。 热力学第二定律：实现热功转换的条件以及自发过程进行的方向性和不可逆性4) 理想气体状态方程。在气体平衡状态下，理想气体的压力、温度和比容三者之间的关系式称为理想气体状态方程式，它是根据分子运动学说导出的。 对于1kg理想气体，状态方程式为： pv=RT对于mkg理想气体，状态方程式为： pV=mRT式中：V=mv ，它是mkg气体所占的总容积。 5) 气体的热力过程主要有哪几种？ (重点)定容、定温、定压、绝热第二章 发动机工作循环和性能指标1) 理论循环分为哪几种形式？ (重点) 理论循环包括三种形式：a）定容循环； b）定压循环； c）混合循环2) 发动机实际工作循环哪几个过程组成，哪几个行程组成？ (重点)实际工作循环则是由进气、压缩、燃烧、膨胀、排气五个过程所组成的，进气、压缩、供气、排气四个行程组成。3) 发动机的指示性能指标、有效性能指标（有效功率、有效转矩、有效燃油消耗率）和强化指标(重点)发动机的指示性能指标是以工质对活塞所做之功为计算基准的指标。指示指标不受动力输出过程中机械摩擦和附件消耗等各种外来因素的影响，直接反映由燃烧到热功转换工作循环进行的好坏。指示功率：发动机单位时间内所做的指示功，用 表示 发动机的指示功率（每秒所做的指示功）为：式中： 行程数（四行程 =4，二行程 =2）。指示燃油消耗率：指单位指示功的耗油量，也就是发动机每小时发出1kW指示功率时所消耗的燃油量，用表示指示热效率：指实际循环指示功与所消耗的燃油热量的比值，用表示。效率之间的关系： 高则 小，反之低则 大。有效性能指标是以曲轴输出功为计算基准的指标称为有效性能指标。有效功率：从发动机功率输出轴上得到的净功率 有效转矩：发动机工作时，由功率输出轴输出的转矩，用表示有效燃油消耗率：指单位有效功的耗油量，也就是发动机每有效千瓦小时的耗油量，用表示。有效热效率：指实际循环有效功（）与所消耗的燃油热量的比值，用表示。强化指标：1转速和活塞平均速度; 2.升功率; 3.比质量4) 发动机机械损失功率的组成部分？课本19页 机械损失由进排气损失（活塞与活塞环的摩擦损失、轴承与气门机构的摩擦损失）驱动附属机构的功率消耗、流体摩擦损失、驱动扫气泵及增压器的损失组成5) 影响机械效率的主要因素有哪些1、转速（活塞平均速度）的影响：机械效率随发动机转速或活塞平均速度的上升而下降；2、负荷的影响：负荷愈小，机械效率愈低；3、润滑油温和冷却水温的影响：润滑油温度升高，其粘度将下降，粘性阻力减小，机械损失功率也减少，机械损失功率随油温的增加而降低，一般水冷式发动机，其水温应控制在 8095范围内，其机油温度则在85110范围内为宜。第三章 发动机的换气过程1) 换气过程(重点)发动机的换气过程包含排气过程和进气过程。换气过程的任务是：将气缸内上一循环的废气排除干净，为下一循环充入尽可能多的新鲜工质，保证发动机动力周而复始地输出。 2) 四行程发动机换气过程的阶段划分。四行程发动机的换气过程始于排气门开启，止于进气门关闭，约占400500曲轴转角。根据气体流动特点，一般将此过程分成五个阶段：1、自由排气阶段；2、强制排气阶段；3、扫气阶段；4、充气阶段；5、后充气阶段。3) 充气效率(重点)充气效率：是实际进入气缸的新鲜工质质量m与进气状态下整个气缸容积充满了新鲜工质的质量之比值。充气效率高，说明发动机每循环进入气缸的新鲜工质多，发动机输出的功率和转矩增大，动力性也就提高了。4) 提高充气效率的措施有哪些？ (重点) 影响充气效率的因素很多，主要因素有： （1）进排气系统的流动阻力：进排气系统截面变化越急剧、管道越细长、管壁越粗糙、气体流速越高、初始压力越低、则压降（率）越大。充气效率也就越低。 （2）气缸内的残余废气量：气缸内残余的废气量越多，充气效率就越低。因为：1、残余废气要占用部分容积，自然会减少新鲜工质的空间，吸入新鲜工质的量也同样会减少；2、残余废气多，则排气终了压力相对就高，气缸内负压小，吸入新鲜工质的量也会减少。 （3）进气系统和机件对新鲜工质的加热状况：新鲜工质经过进气系统时，对于节气门体有预热装置的发动机，进气将被加热。新鲜工质进入气缸后，缸壁、活塞、缸盖等高温机件也 会使工质升温（部分增压发动机除外）。 工质被加温后密度将降低，充气效率也会降低。 （4）配气相位：增加排气门开启持续角能降低排气终了压力，增加进气门开启持续角能提 高进气终了压力，均能提高充气效率。但是，在发动机实际工作中，它们是相互制约的。 （5）进排气系统的动态效应：惯性效应：通过设计长度合适的进气管道，使膨胀波发出到压缩波反射回到气缸内所经历的时间，正好与进气门开启到关闭所需的时间相互配合，当压缩波到达气缸时，进气门恰好关闭，将较高压力的新鲜工质关在气缸中，从而提高充气效率 实验表明，进气管道长度越长，惯性效应越明显。 提高充气效率的措施：1、减小进气系统的阻力：减少空气滤清器、节气门体、进气管道、进气门（增大气门直径，增加气门数量，增加气门升程，改善气门处流劢阻力）等部位的气流阻力是提高充气效率的主要措施；2、进气管道部分：降低进气管道的流动阻力能提高充气效率。要减小进气管道内气流阻力，措施有：（1）尽量增加管道的截面积；（2）降低管道内壁的粗糙度；（3）采用圆形管道；（4）避免急弯，拐弯处圆弧过渡；（5）避免截面积急剧变化，利用圆弧过渡；（6）利用气道形成扫气涡流。3、空气滤清器部分：(1)加大气流通过截面；(2)采用高效低阻的滤芯结构和材料；(3)及时清洁和更换滤芯。4、节气门体部分：该部分除了降低节气门体和节气门的气流阻力外，还要注意对空气流量计的选择。 如热丝式、热膜式流量计的流动阻力相对就小些5) 配气相位4+1角度(重点)要提高充气效率，除了选择合理的配气相位外，还要根据发动机转速和负荷的变化情况，适时地对配气相位进行微调，实现配气相位的优化控制。 1可变凸轮轴相位：让整根凸轮轴相对于正时皮带轮旋转一个角度，从而改变开启提前角和关闭延迟角。但气门开启持续角不变，对充气效率影响较小；2可变配气相位及气门升程：由2个以上的凸轮控制一个气门，因此气门的开闭角度、开闭的快慢、气门升程均可调节，能明显提高充气效率。如丰田的VVT-i，本田的VTEC，现代的CVVT发动机都具有该功能。第四章 燃料与燃烧1) 过量空气系数和空燃比(重点)过量空气系数：燃烧1kg燃料实际提供的空气量与理论上所需的空气量之比，称为过量空气系数。空燃比：将燃烧时空气量与燃料的比例值是用空燃比A/F表示。2) 汽油（挥发性、抗爆性）和柴油（低温流动性、自燃性）的基本特性?汽油对发动机性能有重要影响的特性有：挥发性、抗爆性、燃烧热值、化学稳定性和安 全性。（1）挥发性：汽油的挥发性常用蒸馏曲线相对地评定。在汽油规格中，以10%，50%，90%等馏分的馏出温度作为汽油挥发性的主要指标，1、汽油机的最低起动温度、气阻和蒸发损耗等方面的相对性能可根据10%馏出温度来预测；2、挥发性、暖车时间、加速性以及工作稳定性可根据汽油的50%馏出温度评估；3、重质成分的数量、燃烧冒烟、对机油的稀释程度可根据90%的馏出温度来评估。（2）抗爆性：燃料的抗爆性是指燃料对于发动机发生爆燃的抵抗能力。燃料的抗爆性好，有利于提高发动机的压缩比，改善发动机的经济性，评定汽油的抗爆性指标是辛烷值。辛烷值高，则抗爆震能力强。国产汽油就是用研究法辛烷值来标号的，分为90、93和97三个牌号。柴油的使用性能： （1）低温流动性；(2) 挥发性；(3)自燃性；3) 汽油和柴油的选用？ (重点)在选用时，根据发动机的压缩比来选择其相应使用的汽油： 90号的汽油适用于压缩比小于9.0的发动机； 93号汽油适用于压缩比9.010.0的发动机； 97号汽油则适用于压缩比高于10.0发动机。选用柴油时，应按最低环境温度来选用。 10号轻柴油适合于有预热设备的高速柴油机上使用； 0号轻柴油适合于最低气温在4以上的地区使用； -10号轻柴油适合于最低气温在-5以上的地区使用； -20号轻柴油适合于最低气温在-14以上的地区使用； -35号轻柴油适合于最低气温在-29以上的地区使用； -50号轻柴油适合于最低气温在-44以上的地区使用。 第五章 柴油机混合气的形成和燃烧1) 柴油机和汽油机相比，混合气形成有哪些特点？ (重点)汽油机的均质可燃混合气的形成方法主要有3种： （1）化油器式：利用化油器在气缸外部形成大致均匀的可燃混合气，依靠控制节气门开度的变化来调节混合气数量。 （2）缸外汽油喷射式（电控汽油喷射式）在一定压力下利用喷油器直接向进气管或进气道内喷射汽油，入的空气相混合形成可燃混合气。 （3）缸内直喷式汽油机，其在节能方面具有很大优势。 柴油机的混合气形成与汽油机相比有两个显著特点。其一是混合气的形成在气缸内部进行，其二是混合气形成时间较短，从喷油到结束，约占1530曲轴转角。2) 柴油机的两种混合气形成方式。柴油机混合气形成依靠两方面作用：一是燃料喷雾；是组织空气运动。组织必要的空气运动可以促使柴油很快在整个燃烧室空间得到均匀分布，加速混合气形成。3) 柴油机常见燃烧室类型及主要性能比较？直喷式燃烧室： （l）开式燃烧室 （2）半开式燃烧室 （3）半开式燃烧室中的空气运动 分隔式燃烧室 （1）涡流室燃烧室 ： 进气涡流挤压涡流 （2）预燃室燃烧室4) 柴油机的燃烧过程可以分哪几个阶段？柴油机的燃烧过程： 着火延迟期：从喷油始点A到由于开始燃烧而引起压力升高使压力脱离压缩线开始急剧上升的B点（着火点）。 速燃期：又称预混合燃烧期，即从压力脱离压缩线开始急剧上升（B点）至燃烧放热率变缓的突变点（C点）。 缓燃期：又称为扩散燃烧期，即从C点至最高燃烧温度点（D点）。 补燃期：又称为后燃期，即从最高温度点（D点）至燃油基本燃烧完毕E点（累计放热率大于95）5) 柴油机异常喷射现象有哪几种？异常喷射现象：（1）二次喷射；（2）滴油现象；（3）断续喷射；（4）不规则喷射和隔次喷射；（5）气穴与穴蚀 第六章 汽油机混合气的形成和燃烧1) 汽油机中的动力性、经济性和排放物CO、HC、NOX随过量空气系数的变化关系如 何？ (重点)过量空气系数对动力性、燃料经济性和排放的影响：（对着书找合理的解释）2) 过量空气系数对汽油机燃烧的进行有何影响？最大功率混合气与经济混合气的 值为多少？为什么？ (重点)课本125页改变过量空气系数值时，火焰传播速度发生变化，影响燃烧过程。（1）功率混合气：当=0.850.95时，火焰传播速度最快，这种浓度的混合气将使发动机发出最大功率，故称为功率混合气。但爆震倾向加大。此时有效耗油率较高。 （2）经济混合气：当=1.051.15时，火焰传播速度仍较高，混合气中的氧气足够使燃料完全燃烧，此时发动机的热效率最高，有效耗油率最低，故称经济混合气。汽车行驶的大部分时间是汽油机处于中等负荷下工作，这时使用经济混合气可提高其燃料经济性。3) 电控汽油喷射系统中空气流量的检测方法有哪几种？(重点)根据空气量的计量方式的不同，空气流量检测方法可以分为两类：一类是直接测量方式，它直接通过空气流量传感器测量空气量，又可以分为质量流量检测方式和体积流量检测方式。另一类是间接测量方式。常用空气流量传感器有叶片式、卡门漩涡式及热线（或热膜）式等几种空气流量检测方式：（a）直接测量方式 （b ）密度-转速方式 （c）转角-转速方式4) 汽油机的燃烧过程阶段划分？ 汽油机的燃烧过程：1、着火延迟期；2、明显燃烧期；3、补燃期5) 常用燃烧室形状有哪几种？汽油机常用典型燃烧室：浴盆形燃烧室 楔形燃烧室 半球形燃烧室 多球形燃烧室 L形燃烧室 第七章 发动机特性1）汽油机和柴油机的负荷调节方法有何区别？ (重点)汽油机的负荷调节方法称为“量调节”，即化油器式发动机通过改变节气门开度，改变进入气缸的混合气数量来适应负荷变化；汽油喷射式发动机所形成的混合气的混合比，按不同工况的空气量来计量喷油量，而进气管中的空气流量由节气门来控制，仍属于量调节。柴油机的负荷调节方法称为“质调节”，即通过改变混合气的过量空气系数来适应负荷的变化2) 发动机的负荷特性(重点)发动机的负荷特性：指发动机在某一转速下，燃油经济性指标及其他参数随负荷变化的关系，若用曲线表示则称为负荷特性曲线。1、负荷特性是内燃机的基本性质。常用它评价内燃机工作的经济性。根据需要可以测定内燃机不同转速下的负荷特性。转速变化时，各条负荷特性曲线的变化趋势相同，各条曲线所代表的转速不同。每条曲线的最右端点表示全负荷转速下的功率及燃油消耗率。 2、 由负荷特性可以看出，低负荷时，有效燃油消耗率很高，经济性差。因此，应注意提高内燃机的功率利用率。 3、同一转速下，最低有效燃油消耗率越小，其曲线变化越均匀，经济性越好。 4、相比之下，柴油机的最低燃油消耗率比汽油机的低10%30%；柴油机部分负荷的低油耗区比汽油大，因此柴油机比汽油机省油。3) 汽油机的速度特性曲线变化趋势分析及原因(重点) 汽油机