發(fā)動機原理復(fù)習(xí)整理

1、工程熱力學(xué)基礎(chǔ)1工質(zhì)：在工程熱力學(xué)中，把實現(xiàn)熱能與機械功相互轉(zhuǎn)換的工作物質(zhì)稱為 工質(zhì)。燃料燃燒前，工質(zhì)為空氣（柴油機）或空氣和汽油的混合氣（汽 油機）。燃燒后，工質(zhì)主要是二氧化碳和水蒸氣等2熱能的傳遞方式熱能可由工質(zhì)通過傳導(dǎo)、對流或輻射等方式來進(jìn)行傳遞3熱力學(xué)第一、第二定律-能量平衡方程根據(jù)熱力學(xué)第一定律，系統(tǒng)的內(nèi)能、熱量和功三者的轉(zhuǎn)換必然遵守下列方程：dq二du+dw4理想氣體狀態(tài)方程對于mkg!想氣體，狀態(tài)方程式為pV mRT5氣體的熱力過程主要有哪幾種？定容過程、定壓過程、定溫過程、絕熱過程和多變過程發(fā)動機工作循環(huán)和性能指標(biāo)6理論循環(huán)和實際循環(huán)的差別？1）工質(zhì)是一種理想氣體，在整個循環(huán)中

2、保持物理和化學(xué)性質(zhì)不變， 其狀 態(tài)參量的變化完全遵守理想氣體狀態(tài)方程pV=mRT（2）不考慮實際存在的工質(zhì)更換及漏氣損失， 工質(zhì)是在閉口系統(tǒng)中做封閉 循環(huán)。（3）工質(zhì)在絕熱壓縮和絕熱膨脹過程中工作，與外界不進(jìn)行熱交換。（4）用定容放熱和定容或定壓加熱來代替實際的換氣和燃燒過程。7發(fā)動機的工作次序？直列：153624 V 形：R1-L3 -R3-L2_R2- L18發(fā)動機實際工作循環(huán)哪幾個過程組成，哪幾個行程組成？實際工作循環(huán)則是由進(jìn)氣、壓縮、燃燒、膨脹、排氣五個過程所組成的9發(fā)動機的指示性能指標(biāo)、有效性能指標(biāo)（有效功率、有效轉(zhuǎn)矩、有效燃油消耗率）和強化指標(biāo)（升功率）指示指標(biāo)：以工質(zhì)對活塞所做之

3、功為計算基準(zhǔn)的指標(biāo)。指示指標(biāo)不受動力輸出過程中機械摩擦和附件消耗等各種外來因素的 影響，直接反映由燃燒到熱功轉(zhuǎn)換工作循環(huán)進(jìn)行的好壞。有效指標(biāo)：以曲軸輸出功為計算基準(zhǔn)的指標(biāo)稱為有效性能指標(biāo)。有效指標(biāo)代表著發(fā)動機整機性能，被用來直接評定發(fā)動機實際工作性能 的優(yōu)劣，因而在生產(chǎn)實踐中獲得廣泛的應(yīng)用有效功率：從發(fā)動機功率輸出軸上得到的凈功率，用Pe表示Pe=Pi（指示功率）-Pm（機械損失功率）（kW）機械損失功率：這些損失的總和所消耗的功率，用 Pn表示。發(fā)動機的有效功率Pe,可利用測功器和轉(zhuǎn)速計進(jìn)行測量計算而定。有效轉(zhuǎn)矩：發(fā)動機工作時，由功率輸出軸輸出的轉(zhuǎn)矩，用Te表示。p 2 nTe = Tene

4、 60 1000 9550Te與有效功率Pe的關(guān)系為Te有效轉(zhuǎn)矩（Nm ；n發(fā)動機轉(zhuǎn)速（r/min ）當(dāng)實驗測得發(fā)動機的有效功率為 時，有效油耗率ge為：g mhg e 有效燃油消耗率：指單位有效功的耗油量，也就是發(fā)動機每有效千瓦小時 的耗油量，用ge表示，單位（g/kW h）Pe（ kW 及每小時耗油量為 mh（ kg/h）103升功率：發(fā)動機每升工作容積所發(fā)出的有效功率稱為升功率，用PL表示Pl牯爲(wèi)I。竽I?？梢钥闯觯禾釂JPL的措施是提咼pe和n。PL可用來評價發(fā)動機的承載能力、熱負(fù)荷和機械負(fù)荷的應(yīng)力水平以及發(fā) 動機工作容積（排量）的利用程度，進(jìn)一步提高升功率是發(fā)動機發(fā)展方 向的研究課題之

5、一。PL的大致范圍是：汽油機 2050 （kW/L） 柴油機 1830 （kW/L10發(fā)動機機械損失功率的組成部分？機械損失的組成：? 機械摩擦損失：發(fā)動機內(nèi)部運動件的機械摩擦、攪油及空氣 動力損失。? 輔助設(shè)備（附件）驅(qū)動功率的消耗? 泵氣損失11影響機械效率的主要因素有哪些？1. 轉(zhuǎn)速（活塞平均速度）的影響2. 負(fù)荷的影響3. 潤滑油溫和冷卻水溫的影響4. 氣缸尺寸及數(shù)目的影響5. 加工工藝水平的影響 12發(fā)動機壓縮比范圍？汽油機 6-10 柴油機 14-22增壓柴油機 12-15發(fā)動機的換氣過程13換氣過程?發(fā)動機的換氣過程包含排氣過程和進(jìn)氣過程。?換氣過程的任務(wù)是：將氣缸內(nèi)上一循環(huán)的廢

6、氣排除干凈，為下一循環(huán)充入盡可能多的新鮮工質(zhì)，保證發(fā)動機動力周而復(fù)始地輸出?研究換氣過程，目的在于了解換氣過程的工作狀態(tài)，分析影響充氣 量的各種因素，從中尋求減少換氣損失和提高充氣量的措施 四行程發(fā)動機的換氣過程始于排氣門開啟，止于進(jìn)氣門關(guān)閉?根據(jù)氣體流動特點，一般將此過程分成四個階段：自由換氣、強制換氣、進(jìn)氣和燃燒室掃氣14四行程發(fā)動機換氣過程的階段劃分自由換氣、強制換氣、進(jìn)氣和燃燒室掃氣15充氣效率充氣效率n v：是實際進(jìn)入氣缸的新鮮工質(zhì)質(zhì)量n與進(jìn)氣狀態(tài)下整個氣缸 容積充滿了新鮮工質(zhì)的質(zhì)量m(之比值工VPaV；T。PoVaTam。根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可得：mV16提高充氣效率的措施有哪些？

7、山0一減少進(jìn)氣門處的流動損失 二減小整個進(jìn)氣管道對氣流的阻力 三減少對新鮮工質(zhì)的熱傳導(dǎo) 四減小排氣系統(tǒng)對氣流的阻力 五合理選擇配氣定時提高充氣效率的措施1減小進(jìn)氣系統(tǒng)的阻力1. 進(jìn)氣門部分(1) 增大氣門直徑(2) 增加氣門數(shù)量(3) 增加氣門升程(4) 改善氣門處流動阻力2. 進(jìn)氣管道部分(1) 盡量增加管道的截面積；(2) 降低管道內(nèi)壁的粗糙度；(3) 采用圓形管道；(4) 避免急彎，拐彎處圓弧過渡；(5) 避免截面積急劇變化，利用圓弧過渡;(6) 利用氣道形成掃氣渦流3. 空氣濾清器部分(1) 加大氣流通過截面；(2) 采用高效低阻的濾芯結(jié)構(gòu)和材料；(3) 及時清潔和更換濾芯。4. 節(jié)氣

8、門體部分該部分除了降低節(jié)氣門體和節(jié)氣門的氣流阻力外，還要注意對空氣流量計 的選擇。如熱絲式、熱膜式流量計的流動阻力相對就小些2合理選擇配氣定時1. 可變凸輪軸相位讓整根凸輪軸相對于正時皮帶輪旋轉(zhuǎn)一個角度，從而改變開啟提前角和關(guān)閉延遲角2. 可變配氣相位及氣門升程由2個以上的凸輪控制一個氣門，因此氣門的開閉角度、開閉的快慢、 氣門升程均可調(diào)節(jié)，能明顯提高充氣效率如豐田的VVT-i，本田的VTEC現(xiàn)代的CVV發(fā)動機都具有該功能3利用動態(tài)效應(yīng)?采用了可變進(jìn)氣道結(jié)構(gòu)（可變進(jìn)氣歧管長度控制）。4提咼壓縮比17配氣相位18 i-VTEC 與 VVT-i燃料與燃燒19過量空氣系數(shù)和空燃比過量空氣系數(shù)：燃燒1

9、kg燃料實際提供的空氣量L與理論上所需的空氣量L0之比，稱為過量空氣系數(shù)a空燃比：與a理念相似，也有將燃燒時空氣量與燃料的比例值是用空燃比A/F表示。 a 空氣量 燃燒1kg燃料實際供給的空氣質(zhì) 量F 燃料量燃料質(zhì)量1kg2 0汽油（揮發(fā)性、抗爆性-辛烷值）和柴油（低溫流動性、自燃性-十六烷值）的基本特性？揮發(fā)性：汽油的揮發(fā)性常用蒸餾曲線相對地評定。在汽油規(guī)格中，以10%50% 90蔣餾分的餾出溫度作為汽油揮發(fā)性的主要指標(biāo)10嘛發(fā)溫度標(biāo)志燃油的起動性，10%蒸發(fā)溫度低，則起動性好50%留出溫度標(biāo)志汽油的平均揮發(fā)性， 發(fā)動機起動后，其溫度逐步上升到 正常運轉(zhuǎn)溫度的時間稱為暖車時間90%勺餾出溫度

10、標(biāo)志著燃料中含有難于揮發(fā)的重質(zhì)成分的數(shù)量，此溫度越低，表明燃料中重質(zhì)成分少，揮發(fā)性好，有利于完全燃燒?汽油機的最低起動溫度、氣阻和蒸發(fā)損耗等方面的相對性能可根據(jù)10%留出溫度來預(yù)測；?平均揮發(fā)性、暖車時間、加速性以及工作穩(wěn)定性可根據(jù)汽油的50%留出溫度評估；?燃料中重質(zhì)成分的數(shù)量、燃燒冒煙、對機油的稀釋程度可根據(jù)90%勺餾出溫度來評估。抗爆性：燃料的抗爆性是指燃料對于發(fā)動機發(fā)生爆燃的抵抗能力。 燃料 抗 爆性好，有利于提高發(fā)動機的壓縮比，改善發(fā)動機的經(jīng)濟性 評定汽油的抗爆性指標(biāo)是辛烷值。辛烷值高，則抗爆震能力強 柴油 機低溫流動性? 溫度降低時，柴油開始析出固態(tài)石蠟而呈混濁狀態(tài)的溫度稱為濁點。

11、? 溫度繼續(xù)下降，柴油失去流動性能的溫度稱為凝點。? 柴油達(dá)到濁點時，雖然仍具有流動性，但石蠟結(jié)晶顆粒容易阻塞濾 清器和油路。從流動性考慮，希望柴油的凝點低，凝點與濁點的溫 差小。自燃性 柴油機是依靠燃料自燃發(fā)火而燃燒的。它要求燃料有好的自燃性。 一般十六烷值是評定柴油自燃性好壞的指標(biāo)。 它與發(fā)動機的粗暴及起動性均有密切關(guān)系 十六烷值高的柴油，其著火延遲期短，氣缸中形成的混合氣少，燃燒所 釋放的熱量也少， 發(fā)動機工作平穩(wěn)； 同時冷起動性亦能隨之改善。 反之， 發(fā)動機將工作粗暴，起動性能也變差 在選用柴油時不應(yīng)單純地追求高十六烷值 , 通常要求柴油的十六烷值應(yīng) 在4560之間21汽油和柴油的選用

12、？? 在選用時，根據(jù)發(fā)動機的壓縮比來選擇其相應(yīng)使用的汽油：? 90 號的汽油適用于壓縮比小于 9.0 的發(fā)動機； ? 93號汽油適用于壓縮比 9.0 10.0 的發(fā)動機；? 97 號汽油則適用于壓縮比高于 10.0 發(fā)動機。 選用柴油時，應(yīng)按凝點不同分，按最低環(huán)境溫度來選用10號輕柴油適合于有預(yù)熱設(shè)備的高速柴油機上使用；0號輕柴油一一適合于最低氣溫在 4C以上的地區(qū)使用;-5 C以上的地區(qū)使用； -14 C以上的地區(qū)使用;-29 C以上的地區(qū)使用;-44 C以上的地區(qū)使用-10 號輕柴油適合于最低氣溫在-20 號輕柴油適合于最低氣溫在-35 號輕柴油適合于最低氣溫在 -50 號輕柴油適合于最低

13、氣溫在 柴油機混合氣的形成和燃燒22 柴油機和汽油機相比，混合氣形成有哪些特點？23柴油機的兩種混合氣形成方式及各自特點空間霧化混合氣的優(yōu)點是混合氣形成速度快，燃燒過程比較穩(wěn)定，對轉(zhuǎn) 速范圍的適應(yīng)性強。其缺點是燃料在著火以前形成的混合氣量較多， 使燃燒過程較為粗暴，并生成較多的 NOX油膜蒸發(fā)混合方式比空間霧化混合方式所得到的混合氣更均勻?其缺點是油膜蒸發(fā)的速度受壁溫、油膜厚度和氣流運動的影響很大， 燃燒不及空間霧化穩(wěn)定。當(dāng)燃燒室壁溫較低時，混合氣形成慢，冷 起動困難，怠速及小負(fù)荷時 日曲卡放高。?這種方式形成的混合氣比例越高，燃燒越柔和，排氣中 NO含量也越 低?？臻g霧化混合油膜蒸發(fā)混合絕大

14、部分燃料以較高的壓力被噴射到燃 燒室空間中，散布于空氣中利用強烈的空氣旋流將大部分燃料 涂布到燃燒室壁面上燃料在空氣中呈細(xì)小油粒狀燃料在壁面上形成油膜細(xì)小油滴以液相與空氣混合，形成不均勻 混合氣（液相混合）油膜蒸發(fā)，燃油蒸氣與空氣混合，形 成相對均勻的混合氣（氣相混合）大量細(xì)小油滴受熱汽化，在著火延遲期內(nèi) 形成的可燃混合氣數(shù)量較多，多點大面積 同時著火散布在空間的少量燃油，在著火延遲 期內(nèi)形成少量可燃混合氣，著火面積 小初期燃燒的放熱速率很高，以后逐漸減慢受油膜蒸發(fā)速率的影響，燃燒放熱速 率呈前低后高的規(guī)律2 4柴油機常見燃燒室類型及主要性能比較？?直噴式燃燒室：（1 ）開式燃燒室 （2）半開

15、式燃燒室?分隔式燃燒室 （1）渦流室燃燒室（2）預(yù)燃室燃燒室對比項目直噴式燃燒室分隔式燃燒室開式燃燒室半開式燃燒 室渦流室燃 燒室預(yù)燃室燃燒室主要性能持點pme/MPa高較高較低低be/g/kW h190210 240235275245290NOX高較高低低PM較低高低低HC較低高低低燃燒噪聲最高較高低低起動容易較容易難最難適應(yīng)轉(zhuǎn)速/r/mi n< 1500< 4000< 5000< 3500適應(yīng)缸徑/mm> 200< 150< 100< 100（或 160 200）2 5柴油機的燃燒過程可以分哪幾個階段？滯燃期（著火延遲期） 速燃期 緩燃期 補

16、燃期27柴油機異常噴射現(xiàn)象有哪幾種？二次噴射滴油現(xiàn)象斷續(xù)噴射不規(guī)則噴射和隔次噴射 氣穴與穴蝕 汽油機混合氣的形成和燃燒2 8汽油機中的動力性、經(jīng)濟性和排放物 CO HC NO隨過量空氣系數(shù)的變 化關(guān)系如何？11 1. 2fcj-ill2z=s蟻用605r)4cjso20fl o coo OB o o 0 o s 4 s 4 -包空氣累數(shù)少2 9反饋控制的概念 P1163 0爆震?爆震（燃燒）：特征是氣缸內(nèi)發(fā)出清脆的金屬敲擊聲，亦稱之敲缸 ?爆震產(chǎn)生的原因是；在正?；鹧?zhèn)鞑サ倪^程中，處在最后燃燒位置 上的那部分末端混合氣受到壓縮和接受輻射熱能，加速了先期反應(yīng) 而自燃。這部分自燃混合氣的燃燒速度極

17、快，火焰速度可達(dá) 300m/s， 甚至1000m/s以上，使局部壓力、溫度增高，并伴隨有沖擊波 汽油機不允許在嚴(yán)重爆震燃燒的情況下工作影響爆震的因素? 燃料性質(zhì)：辛烷值高的燃料抗爆震能力強。? 末端混合氣的壓力和溫度：末端混合氣的壓力和溫度增高，則爆震 傾向增大。例如，提高壓縮比，則氣缸內(nèi)壓力、溫度升高，容易發(fā) 生爆震。? 火焰前鋒傳播到末端混合氣的時間：提高火焰?zhèn)鞑ニ俣?、縮短火焰 傳播距離，都會減少火焰前鋒傳播到末端混合氣的時間，這有利于 避免爆震。3 1過量空氣系數(shù)a對汽油機燃燒的進(jìn)行有何影響？最大功率混合氣與經(jīng)濟混合氣的a值為多少？為什么？?改變過量空氣系數(shù)a值時，火焰?zhèn)鞑ニ俣?發(fā)生變化

18、，影響燃燒過程。(1) 功率混合氣：當(dāng)a =0.850.95時，火焰?zhèn)鞑ニ俣茸羁?，這種濃度的 混合氣將使發(fā)動機發(fā)出最大功率，故稱為功率混合氣。但爆震傾向加大。 此時有效耗油率較高。(2) 經(jīng)濟混合氣：當(dāng)a =1.051.15時，火焰?zhèn)鞑ニ俣热暂^高，混合氣 中的氧氣足夠使燃料完全燃燒，此時發(fā)動機的熱效率最高，有效耗油率最 低，故稱經(jīng)濟混合氣。汽車行駛的大部分時間是汽油機處于中等負(fù)荷下工 作，這時使用經(jīng)濟混合氣可提高其燃料經(jīng)濟性。( 3)過濃、過稀混合氣? 當(dāng)汽油機混合氣過濃時，由于空氣不足，燃料燃燒不完全，將引起 排氣管冒黑煙，嚴(yán)重時將使未燃的油分子一遇到空氣中的氧分子就 急驟燃燒起來，造成排氣

19、管放炮。此時，一氧化碳 CO碳?xì)浠衔?HC非放增加，氮氧化合物NOX排放較少；? 若混合氣過稀，則由于火焰?zhèn)鞑ニ俣染徛资谷紵环€(wěn)定，補燃 量增加，燃燒過程延續(xù)到排氣沖程終了，這時 HG?？ǚ帕繙p少， 但NO排放量增加。3 2電控汽油噴射系統(tǒng)中空氣流量的檢測方法有哪幾種？ 一類是直接測量方式，它直接通過空氣流量傳感器測量空氣量，又可以 分為質(zhì)量流量檢測方式和體積流量檢測方式。另一類是間接測量方式33 汽油機的燃燒過程階段劃分？1 滯燃期(著火延遲期) 2 急燃期(明顯燃燒期) 3 補燃期(后然期)3 4常用燃燒室形狀有哪幾種？? 浴盆形燃燒室? 楔形燃燒室?半球形燃燒室?多球形燃燒室? L

20、形燃燒室 發(fā)動機特性 35汽油機和柴油機的負(fù)荷調(diào)節(jié)方法有何區(qū)別？3 6發(fā)動機的負(fù)荷特性曲線變化趨勢分析及原因3 7如何利用負(fù)荷特性求任意工況的ge?3 8汽油機的速度特性曲線變化趨勢分析及原因3 9發(fā)動機的外特性？汽油機的外特性是在節(jié)氣門全開時測得的，曲線上每一點表示它在此 轉(zhuǎn)速下的最大功率及轉(zhuǎn)矩，所以代表發(fā)動機最高動力性能，所有發(fā)動機都 需要做外特性曲線車用汽油機外特性轉(zhuǎn)矩Te曲線? Te=k2 ( n v / a ) n mn i?在節(jié)氣門開度一定時，a值基本不隨轉(zhuǎn)速而變化，汽油機Te大小主要決定于n v n mn i隨n的變化。? n v是在某一中間轉(zhuǎn)速時最大，這時因為在此轉(zhuǎn)速下能最好地

21、利用慣 性進(jìn)氣，當(dāng)轉(zhuǎn)速低于或高于此轉(zhuǎn)速時。nv都將降低? n i的變化是在某一中間轉(zhuǎn)速略為凸起。在較低轉(zhuǎn)速下，因缸內(nèi)氣流 擾動減弱，火焰?zhèn)鞑ニ俣葴p低，散熱及漏氣損失增加，使n i降低； 轉(zhuǎn)速高時，燃燒所占的曲軸轉(zhuǎn)角大，燃燒效率低，也使n i降低。不 過它的變化比較平坦，對Te影響較小。?轉(zhuǎn)速增加，消耗于機械損失的功增加，因此nm隨轉(zhuǎn)速上升而下降。?綜合而言，當(dāng)轉(zhuǎn)速由低速開始上升時，由于nv、 n i上升，Te有所增加，對應(yīng)于某一轉(zhuǎn)速時，Te達(dá)最大值。轉(zhuǎn)速繼續(xù)提高，由于n v、 n m同時下降，因此Te隨轉(zhuǎn)速升高而較快地下降，即Te曲線變化變陡 功率Pe曲線?當(dāng)轉(zhuǎn)速從很低值增加時，由于Te和轉(zhuǎn)速

22、同時增加，P = Ten/9550迅 速上升；?直至轉(zhuǎn)矩達(dá)到最高點后，再繼續(xù)提高轉(zhuǎn)速，則 Pe上升逐漸緩慢；?至某一轉(zhuǎn)速Ten達(dá)到最大值時，Pe亦不能再增加；?若轉(zhuǎn)速再上升，由于Te的降低已超過了轉(zhuǎn)速上升的影響，所以功率 Pe反而下降。有效燃油消耗ge曲線?綜合n i、n m勺變化，ge在某一中間轉(zhuǎn)速時最低；當(dāng)轉(zhuǎn)速高于此轉(zhuǎn) 速時，則因n i、n m同時下降而ge上升。當(dāng)轉(zhuǎn)速低于此轉(zhuǎn)速，因n i上升彌補了 n m的下降，ge亦增加。?由于進(jìn)氣管動態(tài)效應(yīng)影響到n v隨n的變化規(guī)律，因而Te、ge等隨n 變化的曲線也常呈某些波動現(xiàn)象。4 0柴油機裝調(diào)速器的必要性？（1）由柴油機的速度特性已知，其有效轉(zhuǎn)矩曲線隨轉(zhuǎn)速變化平緩。因此， 柴油機外界阻力矩的少量變化，就會引起柴油機轉(zhuǎn)速的較大變化。又由噴 油泵速度特性，轉(zhuǎn)速升高，循環(huán)供油量增加。（2）發(fā)動機在標(biāo)定轉(zhuǎn)速附近運轉(zhuǎn)時， 如果忽然卸去負(fù)荷會造成轉(zhuǎn)速大幅上 升，循環(huán)供油量也迅速增加，發(fā)動機轉(zhuǎn)速進(jìn)一步快速上升，甚至超過允許 限度而出現(xiàn)飛車事故。因此，柴油機上必須有防止超速的裝置。（3）汽車發(fā)動