发动机原理.doc

简述四行程内燃机工作原理内燃机的工作原理是利用燃料在气缸内燃烧产生的热能，通过气体受热膨胀推动活塞移动，再经过连杆传递到曲轴使其旋转做功。什么是发动机的压缩比就是指气缸总容积与燃烧室容积的比值，它表示活塞从下止点移到上止点时气缸内气体被压缩的程度三种基本循环理论是什么定压加热循环 定容加热循环 混合加热循环四行程内燃机的实际循环 实际循环与理论循环有那些平定指标实际循环：进气过程 进气门开启，排气门关闭，活塞由上止点向下止点移动，吸入新鲜工质。压缩过程 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。燃烧过程 进排气门均关闭，活塞处在上止点前后。燃料的化学能转化为热能，使工质的压力、温度升高。膨胀过程 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做功，气体压力、温度迅速降低。排气过程实际循环的平定指标：平均指示压力Pmi 假如以一个假想的、大小不变的压力Pmi作用在活塞上，使活 塞移动一个行程，其所做的功等于循环功，则此假象的压力即为平均指示压力。指示功率Pi 发动机单位时间所做的指示功，称为指示功率Pi。指示热效率i和指示燃料消耗率Bi 指示热效率i是实际循环指示功与所消耗的燃料热量之比值。 指示燃料消耗率Bi（简称只是比油耗）是指单位指示功的耗油量。机械损失功率有那些测定方法 它们有哪些特点倒拖法 必须使用平衡是电力测功器，而且由于刚内压力、温度与实际不符，测量偏差往往较大。我国汽车发动机测试标准中规定，应优先采用此法测量机械损失功率。灭缸法 此法的测量误差，对于柴油机，在较好的情况下可以达到5%；但对于汽油机，由于停缸会使进气情况改变，往往得不到正确结果。同样，它也不能用于废气涡轮增压发动机及单缸机。油耗线法（又称负荷特性法） 此法适用于柴油机，不适合汽油机。发动机的热平衡表示方法实际循环热平衡：实际工质的影响 换气损失 燃烧损失 传热损失发动机热平衡：发动机热平衡是热量表现为有效功及各项损失的分配情况QT=QE+QS+QR+QB+QL发动机所消耗燃油的热量QT（kJ/b） 转化为有效的热量QE（kJ/h） 传递给冷却介质的热量QS（kJ/h） 废气带走的热量QR（kJ/h） 燃料不完全燃烧热损失QB（kJ/h） 其它热量损失QL（kJ/h）什么是发动机的配气相位 角的大小对发动机有何影响将进排气门开、关角度以及相对上、下止点的位置画出的图形称为配气相位图（配气定时图）改变进气迟闭角（角），可以改变r随转速变化的趋向，可以调整发动机扭矩曲线，满足不同的使用要求。如加大进气门迟闭角，高转速时r增加，有利于最大功率的提高，但对于低速和中速性能不利。减小进气迟闭角，能防止低速倒喷，有利于提高最大扭矩，但降低了最大功率。因此对于配气定时不能改变的发动机，应根据常用工况确定进气迟闭角（角）在进、排奇门开闭的四个时期中，进气门迟闭角（角）的改变，对充气效率的影响最大进气门早开角 进气们迟闭角 排气门早开角 排气门晚关角什么是发动机的充气效率 实际中怎样测量充气效率是实际进入气缸的新鲜工质量与进气状态下充满汽缸工作容积的新鲜工质量的比值测量：用流量计测出发动机每小时实际充气量（m3/h）。什么是进气管的惯性效应与波动效应 进气管长短对发动机有何影响进气管的动态效应：由于间歇进排气，进排气管存在压力波，在用特定的进气管条件下，可以利用此压力波来提高进气门关闭前的进气压力，增大充气效力，这就称之为动态效应，将动态响应分为惯性效应与波动效应两类惯性效应：在进气行程前半期，由于活塞下行的吸入作用，气缸产生负压，新鲜工质从进气管流入，同时传出负压波，经气门、气道沿进气管向外传播，传播速度为声速，当负压波传到稳压室等空腔的开口端时，又从开口端向气缸方向反射回正压波，如果进气管的长度适当，从负压波出发出到正压波返回进气门所经历的时间正好与进气门从开启到关闭所需时间配合，即正压波返回进气门时，正直进气门关闭前夕，从而提高了进气门处的进气压力，达到增压效果。波动效应：当进气门关闭后，进气管的气柱还在继续波动，对各气缸的进气量有影响，这称为波动效应。如果正压波与下一个循环的近期过程重合，就能使进入终了时压力升高，因而提高充气效率，反之则降低波动次数q愈小，则需要进气管越长；q大则由摩擦引起的压力波衰减大，若q一定，管长与转速成反比，即高转速所需进气管短，低速所需进气管长对可变进气管的要求是：在高转速，大功率时，应装配粗短的进气管；而在中低速最大扭矩时，应配细长的进气管什么是汽油机点火提前角 影响点火提前角都有哪些因素 负荷大小 转速大小怎样影响点火提前角点火提前角是发出电火花到上止点间的曲轴转角。影响因素有：燃料性质、转速、负荷、过量空气系数等。点火提前角的数值应视燃油的性质，转速，负荷，过量空气系数等很多因素而定转速增加时，气缸中紊流增强，火焰速度大体与转速成正比增加，因而以妙计的燃烧过程缩短，但由于循环时间亦缩短，一般燃烧过程相当的曲轴转角增加，应该相应加大点火提前角，而装置离心调节点火提前角由于汽油机负荷调节是量调节，当负荷减小时，进入气缸的混合气数量减小，而残余废气量基本不变，故残余废气所占比例相对增加，使混合气稀释程度变大，起火界限更窄，火焰速度下降，燃烧恶化，为此需要供给较浓的混合气，怠速时a可到0.6左右，为使燃烧过程有效的进行，需要增大点火提前角而装置真空调节点火提前器什么是升功率PL 过量空气系数 空燃比A/F 可燃混合气浓度对汽油机的影响 点火提前特性升功率PL是发动机每升工作容积所发出的有效功率。燃烧1kg燃料实际提供的空气量L与理论上所与空气量L0之比，称为过量空气系数。将燃烧时空气量与燃料的比例直接用空燃比表示：当=0.85-0.95时，火焰传播速度最大，汽油机用这种混合气工作，燃烧速度最快，功率也最大，故这种混合气称为功率混合比；当=1.03-1.11时，火焰速度降低不多，又因有足够的氧气使燃烧完全，因此用这种浓度的混合气工作，汽油机的经济性最好，故此混合比称为经济混合比；当继续增大，由于火焰速度下降，燃烧过程拖长，热效率和功率均下降；当1.3-1.4时，火焰难以传播，汽油机不能工作，此种混合比称为火焰传播下限；当0.4-0.5时，由于严重缺氧，也使火焰不能传播，这种混合比称为火焰传播上限。实际上，为了保证汽油机可靠工作，在0.6-1.2范围，即空燃比A/F=9-18。每一个工况都存在一个“最佳”的点火提前角，这是汽油机功率最大，耗油最低。点火角过大爆燃倾向加大；点火过迟，功率、热效率降低，但爆燃倾向小，NOx排放量降低。什么是发动机的负荷特性 速度特性 外特性 万有特性负荷特性 负荷特性是指发动机转速不变，其经济性指标随负荷而变化的关系，以曲线表示则为负荷特性曲线当汽油机保持某一转速不变，而逐渐改变节气门开度（同时调节测功器负荷，如改变水力测功器水量，以保持转速不变），每小时油耗量B和耗油率随功率BE（或扭矩Ttq、平均有效压力pme）变化的关系称为汽油机的负荷特性。当柴油机保持某一转速不变，而移动喷油泵齿条或拉杆位置，改变每循环供油量b时，B、Be随Pe（或Ttq、Pme）变化的关系即柴油机负荷特性。速度特性 发动机性能指标随转速变化的关系称为速度特性。汽油机节气门（油门）开度固定不动，其有效功率Pe、扭矩Ttq、耗油率Be、每小时耗油量B等随转速变化的关系称为汽油机的速度特性。节气门全开所测得的速度特性称为外特性。喷油泵的油量调节机构（油门拉杆或齿条）位置固定不动，柴油机性能指标（主要是Pe、Ttq、B、Be）随转速n变化的关系称为柴油机的速度特性。当油量调节机构固定在标定（或额定）功率循环供油量时，测得的速度特性为标定功率速度特性，习惯上亦称外特性。什么是汽油机的爆震 分析爆震产生的机理（原理） 影响爆震的因素爆震：汽缸内发出特别尖锐的金属敲击声，亦称之敲缸。轻微敲缸时，发动机功率上升，油耗下降，但严重时，会产生冷却水过热，功率下降，耗油率上升，成为一种极其有害的不正常燃烧。爆震的产生原因：在正常的火焰传播过程中，处在最后燃烧位置上的那部分未燃混合气（常称末端混合气），进一步受到压缩和辐射热的作用，加速了先期反应。如果在火焰前锋尚未到达之前，末端混合气已经自然，则这部分混合气燃烧速度极快，火焰速度可达百米甚至数百米以上，使局部压力、温度很高，并伴随有冲击波。爆震影响因素：燃料性质 末端混合气的压力和温度 火焰前锋传播到末端混合气的时间。汽油机的排气污染物有哪些 怎样减排氮氧化物 一氧化碳 未燃碳氢化合物 微粒组织好汽油机在较大空燃比A/F（例如A/F20）下的稀薄燃烧减小点火提前角 将一部分排气送回燃烧室 因工况而异柴油机柱塞 出油阀 喷油器的工作原理柱塞的工作原理：诸塞和诸塞套构成喷油泵中最精密的偶件，称作柱塞偶件。正是由于柱塞偶件的精密配合及诸塞的高速运动，才可以实现对燃油的增压。出油阀工作原理：在高压油管内的油压和弹簧压力的作用下，压紧在阀座上，柱塞上起压油时，油压将出油阀向上压，但出油阀开始开起时，还不能出油，一直要等到减压环带离开阀座的导向孔时，才有柴油进入高压油管；同样在出油阀下落时，减压环带一落入导向孔，就立即使高压油管与高压腔隔绝，柴油便停止进入高压油管。如果没有减压环带，则在出油阀与阀座的锥面贴合后，高压油管中瞬间仍存在很高的剩余压力，会使喷油器发生滴油现象。喷油器工作原理：将燃油雾化成较细的颗粒，并把它们分布到燃烧室中，和空气形成良好的可燃混合气。在不喷油时，喷孔被一个受强力弹簧押金的针阀所关闭，将燃烧室玉高压油腔隔开（在燃油喷入燃烧室之前，一定要克服弹簧的压力）。国产柴油机号泵调速器的结构及工作原理调速器结构：调速器轴、飞球、滑套、调速杠杆、调速弹簧、调速齿轮。工作原理：属于单速式调速器，只能控制发动机的最高转速。由曲轴驱动的调速轴带动飞球旋转，飞球在离心力的作用下向外移动，当准苏低于标定转速时，具有一定预紧力的调速弹簧通过调速杠杆及滑套上的锥面挤压飞球，使飞球限制在旋转中心附近，这时弹簧力和飞球离心力的轴向分力对止点的例句平衡，柴油机在此转速下稳定运行如果柴油机超过标定转速，飞球离心力的轴向分力对支点的例句就克服了弹簧力对止点的例句，于是飞球自外移动，滑套推动调速杠杆带动调节齿杆便供油量减少，使转速不再升高。什么是理想化油器的供油特性（曲线）理想化油器特性就是在满足最佳性能要求的情况下，混合气成分随负荷（或充气量）的变化关系当汽油机在各种转速下以全负荷运行，即节气门全开时，应向汽缸提供适当加浓的功率混合气A/F=1214；中等负荷（节气门部分开度），应有最好的经济性适宜使用较稀的经济混合气，理想混合气随负荷增加而逐渐变稀，负荷超过50%后，空燃比变化不大，这时A/F约为17；怠速时，（节气门接近闭合）为了抵消废气对新鲜混合气稀释的影响，保证稳定转速，需要提供更浓的混合气，A/F=1012.4化油器中有哪些供油装置节气门 喉管 主喷口 油量孔 浮子室 浮筒 浮子室通气孔 进油阀门什么是汽油的辛烷值 柴油的十六烷值辛烷值是表示汽油抗爆震性的指标。辛烷值高抗爆震的能力强。十六烷值是评定柴油自然性好坏的指标。它与发动机的粗暴性及启动性密切相关。什么是发动机的点线面工况点工况：发动机转速n和功率Pe基本保持不变，如河上日夜抽水；恒速工作（线工况）：发动机转速基本不变而功率Pe改变，如带动发电机工作时，为保证频率稳定，要求发动机转速基本不变，功率则随发电机符合大小，可由零变到最大；流体阻力负荷（线工况）：发动机功率与转速构成一定函数关系，常见为接近三次幂函数关系，PeKn3，K为比例常数，如螺旋桨工况；陆上运输（面工况）：发动机功率和转速都独立地在很大范围内变化，它们之间没有特定的关系，如陆上运输的车辆。什么是汽油机表面点火 它与爆震的关系在汽油机中，凡是不靠电火花点火而有燃烧室内炽热表面（如排气门头部，火花塞绝缘体或零件表面吃热的沉积物等）点燃混合气的现象，统称表面点火。表面点火与爆震（爆燃）都属于汽油机的不正常燃烧。与爆震不同，表面点火一般实在正常火焰烧到之前由炽热物点燃混合气所致，没有压力冲击波，“敲缸声”比较沉闷，主要是由活塞、连杆等运动部件受到冲级负荷产生的震动而造成。爆燃会让更多的炽热表面温度升高，促使更剧烈的表面点火，两者互相促进，危害可能更大。怎样从动力角度考虑发动机与汽车的匹配汽车的最高车速，指在水平良好的路面上，汽车所达到的最高行驶速度；汽车的加速时间，用原地起步加速时间与超车加速时间表示；最大爬坡能力，用满载时汽车在良好路面上的最大爬坡速度表示。汽车的燃油经济性常用按一定行驶规范行驶百公里的燃油消耗量，或消耗一定量然后行驶的里程来衡量。什么是发动机的扭转储备系数 转速储备系数u=u扭矩储备系数 外特性曲线上的最大扭矩Ttp标定工况（或最大功率）时的扭矩标定工况（或最大功率）时的转速n1与最大扭矩时的转速n2之比称为转速储备系数机械增压和废弃涡轮增压系统的构造 工作原理和优缺点 汽油机增压为何困难 现代汽油机为何会广泛采用增压技术机械增压：由发动机曲轴经齿轮增速箱直接驱动压气机，并将压缩空气供入汽缸优缺点：可有效提高发动机功率，并能用于二冲程复合增压系统中；由于驱动压气机需要消耗内燃机功率，因此增压后的油耗比非增压的高；驱动增压器需要齿轮增速箱，使机构复杂而且增压比及增压器转速均受到曲轴转速的限制。废气涡轮增压：发动机排出的具有一定能量的废气进入废气涡轮并膨胀做功。废气涡轮的全部功率用于驱动与涡轮机通州旋转的压气机工