发动机原理复习要点

发动机原理发动机原理 各章名词解释及知识点各章名词解释及知识点 第一章第一章 发动机的性能指标发动机的性能指标 1 循环热效率 t 工质所做的循环功与循环加热量之比 用以评定循环经济性 循环平均压力 pt 单位气缸容积所做的循环功 用来评定气缸工作容积的做功 能力 2 指示性能指标 指示功 平均指示压力 指示效率 指示热效率 指示燃油 消耗率 3 有效性能指标 有效功率 有效转矩 平均有效压力 有效热效率 有效燃 料消耗率 4 升功率 发动机每升工作容积所发出的有效功率 5 机械效率 有效功与指示功的比值 6 发动机动力性指标 经济性指标分别有哪些 如何求 发动机动力性指标主要有 有效功率 有效转矩 发动机转速 平均有效压力 发动机经济性指标主要有 有效热效率及有效燃油消耗率 7 简述四冲程发动机的实际工作循环过程 发动机的实际循环是由进气 压缩 燃烧 膨胀和排气五个过程组成的 较理 论循环复杂很多 进气过程 为了使发动机连续运转 必须不断吸入新鲜工质 此时进气门 开启 排气门关闭 活塞由上止点向下止点移动 压缩过程 此时进排气门均关闭 活塞由下止点向上止点移动 缸内工质 受到压缩 温度 压力不断上升 增大作功过程的温差 获得最大限度的膨胀 比 提高热功转化效率 为燃烧过程创造有利条件 燃烧过程 此时进排气门均关闭 活塞处在上止点前后 作用是将燃料的 化学能转变为热能 使工质的压力 温度升高 膨胀过程 也称作功过程 此时进排气门均关闭 高温 高压的工质推动 活塞 由上止点向下止点移动而膨胀作功 气体的压力和温度也随即迅速降低 排气过程 当膨胀过程接近终了时 排气门打开 废气开始靠自身压力自 由排气 膨胀过程结束后 活塞由下止点返回上止点 将气缸内的废气排除 8 根据 p v 示工图说明汽油机实际循环与燃料空气循环的差别与原因 9 已知 495 柴油机 四冲程 冲程 s 115mm 燃料低热值 h 42700kJ kg n 2500r min 时 功率 Pe 36 8kw 机械效率为 0 75 有效比 油耗 be 265g kwh 求 平均有效压力 pme 平均指示压力 pmi 有效热效率 e 解 1 由 495 柴油代号可知 缸数 i 4 缸径 D 95mm 又知道冲程 s 115mm 可 得发动机的工作容积 Vs S D 4 2 0 815L 再由公式 可求得平均有效压力 pme 541 8MPa 30 2 60 inVp i n WP sme ee 2 由于机械效率 m Pe Pi pme pmi 0 75 可知 平均指示压力 pmi 722 4MPa 3 由于公式 e 可得有效热效率 e 31 8 6 10 6 3 hbe 10 已知某四缸发动机有效功率为 56KW 标定转速为 6000r min 总排量为 1 78 升 测得每小时燃油消耗量为 16 8Kg 求发动机气缸工作容积和升功率 11 已知某发动机铭牌标注为标定 有效 功率为 96kW 标定转速为 6000r min 测得该工况下每小时燃油消耗量为 28Kg 求该发动机在标定工况 时的有效燃油消耗率 12 机械损失的测定方法 4 种 示功图法 倒拖法 灭缸法 油耗线法 第二章第二章 发动机的换气过程发动机的换气过程 1 换气过程 排气门开启到进气门关闭的整个过程 2 气门叠开 由于排气门的迟后关闭和进气门的提前开启 在排气行程上止 点附近存在进排气门同时打开的现象 知道什么是配气相位 会画四冲程发动 机的配气相位图 什么是配气相位 用曲轴转角表示的实际进 排气门开闭时刻和开启持续时间 称为配气相位 通常用环形 图表示 配气相位图 3 换气损失 排气损失和进气损失 4 充量系数 每缸每循环实际吸入气缸的新鲜空气质量与进气状态下理论计算 充满气缸工作容积的空气质量的比值 是衡量不同发动机动力性能和和进气过 程完善程度的重要指标 5 残余废气系数 进气过程结束时 气缸内残余废气量与进入气缸中新鲜空 气的比值 6 什么是充量系数 提高充量系数的措施有哪些 1 降低进气系统的流动阻力 2 采用可变配气系统技术 3 合理利用进气谐振 4 降低排气系统的流动阻力 5 减少对进气充量的加热 第三章第三章 发动机的排放涡轮增压发动机的排放涡轮增压 1 按增压系统的结构形式分类有哪几种形式 5 种 机械增压 气波增压 涡轮增压 复合增压 2 增压压力 增压比 增压度 3 排气涡轮增压 利用内燃机排气能量驱 动废气涡轮增压器实现内燃机增压的方法 4 离心式压气机的流量特性 5 压气机的喘振 在压气机的特性曲线上有一 条喘振线 又称稳定工作边界 右侧工作稳定 6 按废气在涡轮机中不同的流动方向 分为径流式和轴流式两种 7 压气机和涡轮机的结构组成 压气机 压壳 叶轮等组成 通过锁片或抱箍 连接在中间体上 中间一般有气封板或扩压板隔断 涡轮机 涡壳和涡轮组成 通过锁片或抱箍连接在中间体上 中间一般有隔热罩隔断 旁通阀用来控制涡 壳中的阀门 在涡轮工况峰值后打开泄压 小件 排气歧管 旁通阀 垫片等 第四章第四章 燃料与燃烧燃料与燃烧 1 过量空气系数 指实际供给燃料燃烧的空气量与理论空气量之比 2 空燃比 可燃混合气中空气质量与燃油质量之比为空燃比 第五章第五章 柴油机混合气的形成于燃烧柴油机混合气的形成于燃烧 1 着火落后期 2 平均压力升高率 3 供油规律 指供油速率随凸轮轴 转角 或时间 的变化关系 喷油规律 喷油速率随凸轮轴转角 或时间 的变化关 系 4 供油提前角 喷油提前角 5 直喷式燃烧室 非直喷式燃烧室 直喷式燃烧室可根据活塞顶部凹坑的深浅分为半开式燃烧室和开式燃烧室两类 典型的非直喷式燃烧室有涡流室燃烧室和预燃室燃烧室 直喷式燃烧室柴油机的性能特点包括 1 由于燃烧迅速 故经济性好 有效 燃油消耗率低 2 燃烧室结构简单 表面积与容积比小 3 对喷射系统的要求 较高 4 对进气道有较高要求 5 NOx 的排放量高 6 对转速的变化较为敏感 7 压力升高率大 燃烧噪声大 刚工作较粗暴 6 阐述柴油机燃烧过程如何划分 以及各阶段的主要特点 柴油发动机的燃烧过程一般分为着火延迟期 速燃期 缓燃期和补燃期四个阶 段 着火延迟期是指从燃料开始喷射到着火 其间经过喷散 加热蒸发 扩散 混合和初期氧化等 系列物理的和化学的准备过程 它是燃烧过程的一个重要参 数 对燃烧放热过程的特性有直接影响 在着火延迟期内喷入燃烧室的燃料 在速燃期内几乎是同时燃烧的 所以放热速度很高 压力升高也特别快 缓燃 期阶段中燃料的燃烧取决于混合的速度 因此 加强燃烧室内的空气扰动和加 速空气与燃料的混合 对保证燃料在上止点附近迅速而完全地燃烧有重要作用 柴油机的混合和燃烧时间很短 以致有些燃料不能在上止点附近及时烧完 而 拖到膨胀行程的后期放出的热量不能得到充分利用 因此应尽量避免燃料在补 燃期燃烧 7 不正常喷射现象有哪些 柴油机的异常喷射现象主要有二次喷射 断续喷射 隔次喷射以及形成气穴等 第六章第六章 汽油机混合气的形成于燃烧汽油机混合气的形成于燃烧 1 火焰传播速率 指火焰锋向邻近的可燃气推移的过程 或火焰锋在可燃气中 的相对运动 燃烧速率反映单位时间烧去可燃物的数量 2 汽油不规则燃烧 循环变动 各缸工作的不均匀性 3 爆震燃烧 爆燃 敲缸 火焰前锋未到 末端未燃混合气的温度达到其自燃 温度而着火燃烧 自发形成新的火焰中心 产生新的火焰传播 4 表面点火 在汽油机中 凡是不靠电火花点火而由燃烧室内炽热表面 如排 气门头部 火花塞绝缘体或零件表面炽热的沉积物等 点燃混合气的现象 统 称表面点火 5 点火提前角 从火花塞跳火到上止点间的曲轴转角 6 均质稀燃 分层稀燃 7 汽油机不正常燃烧有哪几种 1 爆震 2 表面点火 8 什么叫爆燃 爆燃的特征是什么 猛烈撞击燃烧室壁面 使壁面产生振动 发出高频振音 即敲缸声 9 影响汽油机燃烧过程的使用因素有哪些 点火提前角 转速和负荷怎样影响 燃烧过程 1 点火提前角 点火提前角是从发出电火花到上止点的曲轴转角 电火过迟 则燃烧延长到膨胀过程 燃烧最高压力和温度下降 传热损失增多 排温升高 热效率降低 但爆燃倾向减少 NOx 升高 功率排放量降低 2 混合气浓度 当 a 0 8 0 9 时 由于燃烧温度最高 火焰传播速度最大 Pe 达最大值 但爆燃倾向增大 当 a 1 03 1 1 时 由于燃烧完全 be 最低 使 用 a 1 的混合气工作 由于必然会产生不完全燃烧所以 CO 排放量明显上升 当 a1 2 时 火焰速度缓慢 部分燃料可能未及完全燃烧 因而 经济性差 HC 排放量增多且工作不稳定 热效率和功率都降低 3 负荷 负荷减小 最佳点火提前角随负荷减小而增大 4 转速 转速增加 气缸中湍流增加 火焰传播速率大体与转速成正比例增加 此外 由于散热损失减少 进气被加热 使气缸内混合的更均匀 有利于缩短 滞燃期 10 说明汽油机燃烧过程各阶段的主要特点 以及对它们的要求 1 着火落后期 从火花塞点火到火焰核心形成的阶段 为了提高效率 希 望尽量缩短着火落后期 为了发动机运转稳定 希望着火落后期保持稳定 2 明显燃烧期 指火焰由火焰中心烧遍整个燃烧室的阶段 因此也可称为火 焰传播阶段 是燃烧的主要时期 3 补燃期 从最高压力点开始到燃料基本燃烧为止称为补燃期 为了保证高 的循环热效率和循环功 应使补燃期尽可能短 11 比较汽油机几种典型燃烧室的优缺点和适用场合 1 楔型燃烧室 楔形燃烧室侧剖面为楔型 结构较紧凑 火焰传播距离较 短 燃烧室气门直径较大 充气性能较好 楔形燃烧室的火花塞布置在楔形高处 对着进 排气门之间 有利于新鲜混合气扫除火花塞附近的废气 混合气过分集 中在火花塞处 使得初期燃烧速度大 工作粗暴 NOx 排出量较高 由于挤气 面积内的熄火现象 废气中 HC 的含量亦较多 2 浴盆型燃烧室 浴盆形燃烧室的特点是有一定的挤气面积 但挤流效果 差 火焰传播距离较长 燃烧速度较低 燃烧时间长 经济性 动力性不高 HC 排量多 但 NOx 的排量较少 工艺性好 3 半球型燃烧室 半球形燃烧室结构紧凑 火焰传播距离也是最短的 气 门直径较大 气道转弯较小 充气效率高 且对转速变化不敏感 有较好的动 力性和经济性 HC 排放量低 缺点是由于火花塞附近有较大容积 使燃烧速率 大 压力升高率大 工作粗暴 NOx 排放较多 第七章第七章 发动机特性发动机特性 1 发动机的负荷特性 当转速不变时 发动机性能指标随负荷而变化的关系 1 汽油机的燃油消耗率普遍较高 且在从空负荷向中小负荷段过渡时 燃油消耗率下降缓慢 仍维持在较高水平 燃油经济性明显较差 2 汽油机排 气温度普遍较高 且与负荷关系较小 3 汽油机的燃油消耗量曲线弯度较大 而柴油机的燃油消耗量曲线在中 小负荷段的线性较好 2 发动机的速度特性 当油量调节机构 油门位置 不变时 发动机性能指标 随转速而变化的关系 外特性 部分速度特性 汽油机和柴油机 1 柴油机在各种负荷的速度特性下的转矩曲线都比较平坦 汽油机的速度 特性的转矩曲线的曲率半径较小 节气门开度越小 转矩峰值向低速移动 且 随转速变化的斜率越大 2 汽油机的有效功率外特性线的最大值点 一般在标 定功率点 柴油机可以达到的最大值点的转速很高 而标定点要比其低很多 3 柴油机的燃油消耗率曲线在各种负荷的速度特性下都比较平坦 仅在两端略有 翘起 最经济区的转速范围很宽 汽油机则不同 其油耗曲线的翘曲度随节气 门开度减小而剧烈增大 相应最经济区的转速范围越来越窄 3 外特性 当发动机节气门开度为 100 时测得的发动机输出功率 扭矩 随 转速变化的曲线 4 转矩特性 5 调速特性 调速器手柄位置固定 油门位置不变 在调速器起作用时 柴 油机性能指标随转速的变化关系 6 万有特性 与转速 n 为横坐标 平均有效压力 pme 为纵坐标 在图上画出许 多等油耗线和等功率线 7 什么是万有特性 简述万有特性的作图方法 能够表达发动机多参数的特性称为万有特性 1 汽油机万有特性的特点包括 1 最低耗油率偏高 并且经济区域偏小 2 等耗油率曲线在低速区向大负荷收敛 3 汽油机的等功率线随转速升高而斜 穿等耗油率线 转速愈高愈费油 柴油机的万有特性的特点包括 1 最低耗油率偏低 并且经济区域较宽 2 等耗油率曲线在高低速均不收敛 变化比较平坦 3 相对汽车变速工况的适应 性好 2 应用最广的万有特性是以转速 n 为横坐标 以平均有效压力 或转矩 为纵坐标 在图上画出许多重要特性参数的等值曲线族 其中最重要的是等燃 油消耗率曲线和等功率曲线 根据需要还可以画出等过量空气系数曲线 等进 气管真空度曲线 冒烟极限等 第八章第八章 发动机排放与噪声控制发动机排放与噪声控制 1 发动机四种主要的排放污染物及其危害 1 一氧化碳 CO 是一种无色 无味的有毒气体 吸入人体后 能以比氧强 300 倍的亲和力同血 液中的血红蛋白结合 形成碳氧血红蛋白 阻碍血液向心脏 脑等器官输送氧 气 从而引起头痛 头晕等各种中毒症状 直至使人