内燃机学习要点亲自总结.doc

1，指示指标是用来表示实际循环进行的好坏，有效指标是表示内燃机整机性能的指标动力性能：指示功率、平均指示压力、有效功率、平均有效压力、有效扭矩指示功率Pi：发动机单位时间所做的指示功平均指示压力Pm：发动机单位气缸工作容积的指示功有效扭矩：发动机单位时间由功率输出轴输出的扭矩平均有效压力：发动机单位工作容积所做的有用功Pi=Pmi Vs i n/30t pe=Ttq n/9550 Pme=30Pe t/(i Vs n)=3.14Ttq t/(i Vs)*10-3指示热效率ni：实际循环功与所消耗燃料热量的比值指示比油耗bi：单位指示功的耗油量有效热效率nt：发动机单位有效功所消耗的燃料热量有效比油耗be：单位有效功的耗油量Wi=Pmi*Vs=Pmi*D4/4*S*10-3升功率PL：额定工况下，发动机每升气缸工作容积所做的有效功PL=Pe/(i Vs)=Pme*n/30t2，充量系数：每循环进入气缸的新鲜空气量与假定为进气管状态下空气的量之比（影响因素：进气终了压力Pa 进气终了温度Ta 压缩比）3，过量空气系数：单位燃料燃烧所需的实际空气量与理论空气量之比Oa=m1/(gb lo)m1 实际进入气缸的空气量 gb每循环燃料供给量 lo单位质量燃料燃烧所需的空气量 空气过量系数的影响：Oa是反应混合气体形成和燃烧完善程度的及整机性能的参数，力应求减少Oa,，减小Oa可向气缸多喷油，吸入气缸的空气利用率高，发出功率大 发动机四大指标：1，动力性能指标：n Ttq Pe Pme Pl 2,经济性能指标：be ne 3,排放性能指标：CO、HC、NOx 4,重量尺寸指标 动力性能和经济性能提升的措施：1增压 2合理组织燃烧，提高循环指示热效率ni 3,改善换气过程，提高充量系数Oa,4提高发动机转速 5，提高机械效率 6 采用二冲程 压缩比：压缩前气体容积与燃烧室体积之比 内燃机工作条件的限制：1结构强度 2机械效率 3燃烧方面 4排放方面 实际循环损失：1工质改变损失 2传热损失 3燃烧损失 4换气损失 5泄露损失 燃烧速度的有限性：1压缩负功增加 2最高压力下降 3膨胀功减少 换气损失：膨胀损失 推出功损失 吸气功损失 十六烷值：十六烷值高，自燃温度低，滞燃期短，有利于冷启动，过高则会容易裂解，产生碳烟 充量系数Oc提高的措施（充气效率提高措施）：1降低吸气系统的阻力损失，提高进气终了压力2降低排气系统的阻力损失，减小残余废气系数3减小高温部件对新鲜充量的加热，减小进气温度Ta4合理的配气正时和气门升程规律 影响充气量的因素：进气终了压力Pa，进气终了温度Ta，压缩比转速n过高时，流动阻力大，Pa下降，Oc下降；n过低时，流动惯性不足，Oc下降；负荷上升，Pa上升，Oc上升压缩比上升，Oc上升 配气相位中进气滞后角的影响 扫气：由于进气门提前开启，排气门延迟关闭，使进排气管与燃烧室同时连通，此时进气压力高，由于正向压差的作用，新鲜充量进入气缸，与残余废弃混合，部分直接进入排气管影响：1有利于扫除缸内残余废气 2冷却高温部件，减小热负荷 增压的原理：内燃机的最大功率由气缸内燃料燃烧释放的热量决定，这受到每循环吸入气缸空气量的限制，使气体进入气缸前压缩，提高进气密度，可以增加循环供油量，提高功率 进气中冷的影响：降低进气温度，使进气密度增加，因为有扫气作用，降低了残余废气系数，同时减少了对进气加热作用，充量系数提高，动力性提高，降低排气温度，热负荷 和 NOx的排放 机械增压：发动机的输出轴直接驱动机械增压的方式 排气涡轮增压：压气机与涡轮同轴相连，构成涡轮增压器，涡轮在排气能量的作用下旋转，带动压气机工作，实现对进气的压缩 定压增压和脉冲增压分别用于哪里？原因？在低增压时宜采取脉冲增压，高增压时两者均可使用，车用发动机大部分时间在部分负荷下工作，加速性能和转矩特性要求高，多采取脉冲增压系统。对于船用和发电场合，变工况要求不高，对增压系统的空间安装位置也无严格要求，且增压度较高，多采用定压增压系统。原因：1 能量利用：低增压度时，脉冲增压对排气能量的利用较好2 扫气作用：脉冲增压的扫气质量较高3 加速性能：脉冲增压系统的加速性能和转矩特性高于定压增压系统4 热效率：定压增压系统的热效率较高5 结构：脉冲增压系统的尺寸较大，结构也复杂 喘振的定义：喘振是当流量减少时，在叶轮和扩压器流道中，气流和叶片发生周期性分离，导致气体回流产生的机械振动叫做喘振 四、二冲程柴油机产生喘振的原因？1 压气机匹配不当，涡轮喷嘴环截面积尺寸过小，压气机扩压器喉口截面积过大2 空气流通阻力增大，由于脏污，结碳，变形引起压气机负荷增大，流量减少，背压增高3 增压器，柴油机故障 增压改造：1降低压缩比，提高过量充气系数 2增加循环供油量 3合理加大气门叠开角 4进行出口空气冷却 增压比b：压气机出口压力比上进口压力 增压度：发动机增压后的标定功率减去增压前的标定功率，除以增压前的标定功率 中冷度：中冷前T-中冷后T / 中冷前T 影响压气机的物理因素：环境温度T 当地大气压力P 转速 空气流量 二冲程内燃机换气过程：1换气时间短 2进排气阀同时打开 3扫气耗功大4 HC排放高 扫气系数：换气结束后，气缸内新鲜充量质量与气缸内空气总质量之比，Os越大，扫气效率越好 过量扫气系数Ok：每循环扫气总量与进气量之比 油找气（扩散燃烧）：冷启动好，经济性好，动力性能和排放性能好，爆发压力高，可靠性下降 TDI涡轮增压直喷 气找油（预混燃烧）：经济性差，冷启动差，高速性好，振动、噪声小 燃烧四大过程：滞燃期（开始喷油到开始燃烧）对汽油机影响不大，对于柴油机，滞燃期过长，压力升高率和最高压力增大，排温升高，热负荷增加，动力性能下降；过短则会工作粗暴，对混合气体形成不利 急燃期（开始燃烧到最高压力出现）这一阶段压力升高很快，急燃期过长，膨胀比减小，高温期传热表面积增加，经济性下降；过短则压缩负功增加，压力升高率和最高压力增加 缓燃期：（最高压力到最高温度出现）此时燃油只要遇到氧，便会立即燃烧，活塞由上止点到下止点运动，压力变化平稳，主要和喷油规律有关，柴油机缓燃期的燃烧是有利的，活塞还位于上止点，气体做功充分，同时不受冲击载荷。 后燃期：（最高温度到燃料完全燃烧）气体仍膨胀做功，但热量不能充分利用，相反增加冷却水和排气带走热量，经济性下降，还会使热负荷增加，排气温度升高 影响燃烧过程的因素：1燃油品质 2换气质量 3缸内工质状态 4喷油定时 5雾化程度 6运转工况 开式燃烧室：不组织气体流动，靠油束和燃烧室形状配合，空气利用率低，经济性好，相对散热面积小，需要较大的过量空气系数，易冒烟且产生较多的NOx 半开式燃烧室：对燃油系统要求较低，经济性好，空气利用率高，多用于小型机球型燃烧室：工作柔和，噪声小，排烟小涡流式燃烧室：利用强烈的有组织的压缩涡流，所需的过量空气系数Oa小，启动和经济性差 供油规律：单位凸轮转角喷油泵供入高压油管中的燃油量随凸轮转角的变化关系dgp/g =f( ) 喷油规律：单位凸轮转角喷油器喷入气缸的燃油量随凸轮转角的变化关系 dgn/d =h( ) 放热规律（燃烧规律）：QB=Q+QW=U+W+QWQB燃料燃烧释放的热量 Q工质吸收的热量 QW传给气缸的热量U工质热力学变化 W工质对活塞所做的机械功对曲轴转角 微分 影响喷油规律的因素：1凸轮型线和有效工作段 2柱塞直径和喷孔直径 3高压油管直径 4柴油机负荷和转速 喷射的三个阶段：1喷射延迟阶段（供油始点到喷油始点） 2主要喷射阶段（喷油始点到供油终点） 3尾喷阶段：（供油终点到针阀落点） 影响油束特性因素：1喷油压力 2喷孔直径 3燃油品质 4喷射背压 喷油延迟角：从几何供油始点到喷油始点所对应的凸轮转角 喷油提前角：从供油始点到活塞行程上止点的曲轴转角 供油提前角：喷油泵柱塞关闭进回油孔到柴油机活塞到上止点的曲轴转角 供油始点：柱塞关闭回油孔，泵腔内开始受压缩时 喷油时刻：压缩行程末，活塞快运行到上止点时 回油孔式泵油量调节：1始点调节 2终点调节 3始终点调节（供油始点，终点均可调，供油速度均较高，喷油压力高，具有良好的供油特性） 回油阀式泵油量调节：1转动凸轮法（未改变柱塞有效行程和凸轮有效工作段） 2升降套筒法 3升降柱塞法（未改变柱塞有效行程，改变凸轮有效工作段，改变了供油规律，即供油速率和喷油持续时间） 供油装置应满足条件：1 保证在规定的时间供油，在规定的曲柄转角内供应每循环全部燃油2 按负荷大小供油3 根据燃烧室型式和混合气形成方式，建立一定油压，保证良好雾化4 阀门迅速开启，迅速关闭内燃机负荷特性（燃油消耗率be 燃油消耗量B 排温t）内燃机转速不变时，性能指标随负荷而变化的关系内燃机的速度特性（转矩T 功率Pe 燃油消耗率be 排温t）内燃机的供油量调节机构保持不变，性能指标随转速而变换的关系万有特性曲线：以转速n为横坐标，平均有效压力Pme为纵坐标，汇出燃油消耗率，排温，过量空气系数等值曲线族理想的供油规律为什么采取先缓后急？先缓后急即在滞燃期内喷油速率要低，以控制压力升高率和最高燃烧压力，以降低机械负荷和燃烧噪声，着火燃烧后喷油速率要快，使燃料在上止点附近尽快燃烧，有较高的热效率调速器的功能：1使内燃机随负荷变化，迅速自动调节供油量，提高转速 2限制最高转速，防止飞车 3保证柴油机转速不低于最低转速1机械式调速器 2液压式调速器稳态调速率： n2突卸负荷后再次稳定下来的转速 n1突卸负荷前的转速瞬态调速率：n3突卸负荷时的最高转速 不灵敏度： n2柴油机负荷减小时，调速器开始起作用的曲柄转角 n1柴油机负荷增大时调速波动率： n不变时，Nmax与Nmin之差除以平均转速Nm 四冲程内燃机换气过程的三个阶段1自由排气阶段 2扫气与强制排气阶段 3过后排气与过后充气阶段 分析进排气们提前开启和迟后关闭的原因排气门提前开启增大膨胀行程下止点的流通面积，使排气顺畅，减少活塞退出功；排气门迟后关闭，可避免排气阻力增大，实现过后排气进气门提前开启增大进气面积，减小进气阻力，提高充量系数；进气门迟后关闭可利用气流