重点回顾合并讲解

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1、第一节重点回顾 2012.9.29 一、理论循环的定义及简化条件 在一定的简化条件下将发动机的实际工作循环按燃烧过程不同，抽象 为几种典型的热力学可描述的过程，用于获得某些的性能评价指标及 各种参数对该指标的影响规律。 封闭循环-排气、吸气过程为定容放热，无物质交换； 绝热-压缩过程、膨胀过程为绝热（等熵），不考虑传热损失； 热源加热-燃烧过程为瞬时热源加热（定容或定压），不考虑燃烧过程 的时间损失； 理想工质-工质为空气、不考虑成份变化及数量变化； 可逆过程-循环中无能量的损失只有能量的转换，可用热力学的循环来 表示。 二、三种理论循环 熵-熵是一个重要的状态参数，熵与系统无用能之间有密切的

2、关系。熵 是系统无序程度（又称混乱度）的量度，熵值越大，则无序度越大。 另一方面，从能量的“质”的观点来看，系统无序度越大，系统能量 的“能质”越低，无用能也越大。 三、三种理论循环的比较 a) Q1， 相同：等容加热速率快， Q2pQ2mQ2v tv tm tp b) Q1，pz相同：不同，即pmv Q2vQ2mQ2p tp tm tv c) Tz，pz相同：工质做功能力相同， Q2p=Q2m=Q2v tp tm tv 四、推理举例 和对定容加热循环性能的影响 第二节重点回顾 2012.10.11 一、压缩比 压缩比发动机气缸总容积与发动机气缸压缩容积之比。 汽油机压缩比的设计范围-712

3、柴油机压缩比的设计范围-1422 二、发动机的指示指标定义及计算方法 指示指标标定义义计计算公式备备注 指示功 Wi/kJ 在气缸内完成一个循环所得 到的有用功 Wi=FiabFi-P-V图曲线闭 合所占面 积 a-示功图纵 坐标比例 b-示功图横坐标比例 平均指示压力 pmi/MPa 发动机单位气缸工作容积的 指示功 pmi = Wi/VsVs-气缸工作容积（L） 指示功率 Pi/kW 发动机单位时间内所做的指 示功 Pi = pmi Vsni/30 n-发动 机转速(r/min) i-发动 机汽缸数 -发动 机行程数（4 、2 ） 指示热效率 i 发动机实际循环指示功与所 消耗的燃料热量的

4、比值 i= Wi/Q1 =3.6106/bih Wi-指示功Wi Q1-循环加热量 h-燃料低热值 (kJ/kg) 指示燃料消耗 率 bi/(g.kW-1.h-1) 单位指示功的消耗量bi=B103/ PiB-每小时耗油量(kg/h) 三、发动机的有效指标定义及计算方法 指示指标标定义义计计算公式备备注 有效功率 Pe/kW 发动机通过曲轴对外输出 的功率 Pe=Pi-Pm Pe=Ttqn/9550 Pe=pmeVsin/30 Pi-指示功率（kW） Pm-机械损失功率（kW） 机械效率 m 有效功率与指示功率之比m= Pe/Pi =1- Pm/Pi 有效转矩 Ttq 发动机通过曲轴对外输出

5、的转矩 Ttq= Pe9550/nn-发动 机转速(r/min) 平均有效压力 pme 单位气缸工作容积输出的 有效功 pme= 30Pe/Vsin Vs-气缸工作容积（L） i-发动 机汽缸数 -发动 机行程数（4 、2 ） 有效燃料消耗率 bi/(g.kW-1.h-1) 单位有效功的燃料消耗量be=B103/ PeB-每小时耗油量(kg/h) 有效热效率 e 有效功与所消耗燃料热值 之比 e=We/Q1 =3.6106/beh h-燃料低热值 (kJ/kg) 四、机械损失 主要包括摩擦损失、驱动附件损失和泵气损失。 机械损失的测定方法 倒拖法、示功图法、灭缸法和油耗法 五、随堂练习 六缸四

6、行程柴油机DS=135140mm，在n=2200r/min时发 动机的有效功率 Pe54kW，有效燃料消耗率 be=217 g kW.h，机械效率 =0.75，（柴油低热值hu42500 kJkg ）。求该工况下的： 1. 指示功率Pi， 2. 气缸工作容积VS, 3. 平均有效压力Pme， 4. 有效转矩Ttq， 5. 有效效率 。 第三节重点回顾 2012.10.18 一、配气定时及气门叠开现象 气门叠开现象：在进气上止点，因进气提前角和排气迟关角的存在， 使进、排气门同时开启的现象。 作用：扫气、冷却，多进气； 缺点：过大时倒流。 二、换、泵气损失 三、最佳排气提前角 确定排气提前角的原

7、则： 使W+Y最小 提前角过大：W过大， 工质做工能力损失； 提前角过小：自由排气段，排出量少，强制排气阻力，Y 第四节重点回顾 2012.10.25 一、充气效率及影响因素 充气效率：实际进入气缸的新鲜充量与进气状态下充满气缸工作容积 的新鲜充量之比。 影响因素： 进气密度 压缩比，残余废气系数 配气定时 进气状态 二、提高充气效率的措施 减少进气系统阻力 合理选择配气定时 进气管长度及气流的动态效应 第五节重点回顾 2012.11.1 一、柴油性能的评价指标 十六烷值：评定柴油自燃性好坏的指标，与发动机的粗暴性、起动性 密切相关。 测定方法：单缸试验机、标准燃料、十六烷100%，甲基萘0%

8、、被测 柴油的自燃性与标准燃料相同。 十六烷值的范围： 十六烷值：4565，不宜过大或过小 过大：冒烟 过小：不易着火 二、汽油性能的评价指标 辛烷值：评定汽油的抗爆性的指标。 测定方法：单缸试验机、标准燃料、异辛烷100%，正庚烷0%、被测 汽油的抗爆性与标准燃料相同。 辛烷值的表示： 马达法、研究法。 三、燃烧热化学 过量空气系数：燃烧1kg 燃料实际供给的空气量与理论上所需要的空 气量之比，称为过量空气系数。 理论空气量的计算公式： u 燃烧产物的数量 过量空气系数：燃烧1kg 燃料实际供给的空气量与理论上所需要的空 气量之比，称为过量空气系数。 理论空气量的计算公式： 第六节重点回顾

9、2012.11.8 一、内燃机的燃烧方式 预混合燃烧： 层流火焰传播、湍流火焰传播 扩散燃烧： 单滴油滴的扩散燃烧模型、喷雾燃烧模型 第七节重点回顾 2012.11.15 一、汽油机燃烧过程的三个阶段-着火延迟期 定义 从火花塞跳火到压力偏离压缩线（出现火焰，5放热量）的时间 或曲轴转角 作用 火花塞放电点燃混合气形成火焰核心（链引发） 火花塞放电特性 两极电压达1015kV； 击穿电极间隙的混合气，造成电极间电流通过； 电火花能量多在4080mJ； 局部温度可达3000K，使电极附近的混合气立即点燃； 形成火焰中心，火焰向四周传播； 气缸压力脱离压缩线开始急剧上升。 一、汽油机燃烧过程的三个

10、阶段-着火延迟期 特点 燃烧量小，压力升高不明显。 要求 尽量缩短着火延迟期并保持稳定。 影响滞燃期的因素 二、汽油机燃烧过程的三个阶段-明显燃烧期 定义 从火焰核心形成（开始燃烧）到最高燃烧压力点（火焰传播到整个 燃烧室）对应的曲轴转角或时间。 作用 迅速地把大部分燃料的化学能转变为热能。 特点 是汽油机燃烧的主要时期，热量利用率高。 明显燃烧期愈短，愈靠近上止点，汽油机经济性、动力性愈好。 要求 在压力升高率（平均压力升高率）不过高（0.1750.25MPa）（若 过高则工作粗暴，机械负荷、热负荷增加对NOx排放增加）的前提 下尽量缩短明显燃烧期（20-40CA）并靠近上止点。 三、汽油机

11、燃烧过程的三个阶段-后燃期 定义 从压力最高点到燃料燃烧90%以上的时间或曲轴转角。 作用 火焰前锋后未及燃烧的燃料再燃烧； 贴附在缸壁上未燃混合气层的部分燃烧； 高温分解的燃烧产物（H2、CO等）重新氧化。 特点 燃烧速度慢，远离上止点，热量利用率低。 要求 尽量减少后燃期 第八节重点回顾 2012.11.22 一、汽油机不正常燃烧 分类 爆震和表面点火（早燃、后燃） （一）爆震 特征：气缸内发出特别尖锐的金属敲击声，亦称之敲缸。 原因：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）， 受到压缩和辐射热的作用，加速了先期反应产生了自燃。压力冲击波反 复撞击缸壁。 影响因素： 1）燃料

12、性质 2）末端混合气的压力、温度(压缩比、散热组织） 3）火焰前锋传播到末端混合气的时间 危害： 1. 轻微敲缸时，燃烧定容性改善，发动机功率上升，油耗下降。 2. 严重时破坏缸壁表面的附面气膜和油膜（摩擦损失增加；气缸盖和活塞顶温度升 高（传热增加）；从而导致冷却系过热，功率降低，耗油率增加。 3. 剧烈爆震将造成活塞、气门烧坏，轴瓦破裂，火花塞绝缘体破裂，润滑油氧化成 胶质，活塞环卡死。 一、汽油机不正常燃烧 （二）表面点火-热点点火 原因：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。点火时刻是不可控制的（早燃、晚燃 ），常见于压缩比9。 早燃：

13、火花塞点火之前，炽热表面点燃混合气 危害 1. 由于它提前点火而且热点表面比火花大，燃烧速率快气缸压力、温度增 高，发动机工作粗暴； 2. 压缩功增大，向缸壁传热增加，致使功率下降； 3. T，P升高；火花塞、活塞等零件过热。 4. 早燃与爆燃相互促进：TP升高诱发爆燃，爆燃促进更多热点形成更剧烈 的表面点火。 后燃：是指在火花塞点火之后，炽热表面或热辐射点燃混合气的现 象。 与爆燃不同，表面点火一般是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、曲轴等运动件受到冲击负荷产生振动而造成。 影响因素 凡是能促使燃烧室温度和压力升高以及促使积

14、炭等炽热点形成 的一切条件，都能促成表面点火。 二、汽油机燃烧室设计要点 结构紧凑 以面容比（AV）来表征（A/V值越小越好）。 具有良好的充气性能 主要应考虑进气门、进气道的布置。应允许有较大的进气门直径或进气流通 面积，适于多气门布置。 进气流线短，转弯少，使混合气尽可能平直、光顺地流入燃烧室。 火花塞位置安排适当 扫除火花塞周围残余废气性要好，使点燃性，低速稳定性好，循环变动小。 火花塞尽量布置在使末端混合气受热少的位置，如排气门附近。 应使由火花塞传播开的火焰面变化分配合理，确保运转平稳。 火焰传播距离应尽可能短。 燃烧室形状合理分布 组织适当的紊流运动 第九节重点回顾 2012.12

15、.06 一、柴油机燃烧过程 燃烧过程概述 分为着火延迟期（又称为滞燃期）、速燃期、 缓燃期和补燃期 。 （汽油机的燃烧过程分为着火延迟期、明显燃 烧期和后燃期） 二、放热率 典型高速柴油机燃烧过程放热率（累积放热量） 第阶段AB为予混合燃烧阶段，放热率一般都很高，历时37CA，与速燃期 相对应。 第阶段BC为扩散燃烧阶段，放热率逐渐下降，历时约为40CA，-阶段 的放热率约为80%。 第阶段CD为放热的尾巴，可能延至整个膨涨过程放热量约占20%。 大量研究表明，开始燃烧时刻，放热规律曲线形状和燃烧持续时间是放热规律 三要素，燃烧始点最佳是使Pmax出现在上止点后78CA，燃烧持续时间最佳为40CA（ 25-30CA）。 三、供油规律及喷油规律 （1）几何供油规律：单位时间（曲轴转角）内油泵的供油量随时间（或曲 轴转角）的变化关系。它纯粹是由喷油泵柱塞的几何尺寸和运动规律确定的。 () tf dt db p = （2）喷油规律：即喷油速率， 单位时间（曲轴转角）内喷油器喷入燃烧室内的燃油量随时间（曲轴转角） 的变化关系； () tf dt db b = 四、不正常喷射现象和穴蚀 穴蚀 在油路中存在压力波动出现极低的压力喷嘴处的高温形成蒸汽 泡高压回来气泡破裂形成激波（压力很高，足以破坏金属表 面）多次冲击形成小孔破坏配合面及密封。 五、燃油喷