汽车发动机原理完整版课件全

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1、第1章 工程热力学基础知识第第1 1章章 工程工程热力学基力学基础知知识 热力学是研究能量（特别是热能）性质及其转换规律的科学。它的主要内容包括三部分：（1）工质的性质。（2）热力学基本定律。（3）热力过程和热力循环。第第1 1章章 工程工程热力学基力学基础知知识状态参数:描述气体热力状态的物理量。第一节第一节 热工转换的基础知识热工转换的基础知识一、工质及其状态参数一、工质及其状态参数基本状态参数：压力；温度；比体积。工质：热、功转换的“媒介”。常用的状态参数：压力；温度；比体积；内能；焓；熵。第第1 1章章 工程工程热力学基力学基础知知识（一）（一）压力压力p2单位：Pa，3压力的表示压力

2、绝对压力相对压力状态参数：绝对压力1单位面积上所作用的垂直力称为压力p。工程上常用kPa与Mpa。1Pa=1N/m2，1.1热工转换的基础知识热工转换的基础知识第第1 1章章 工程工程热力学基力学基础知知识（二）（二）温度温度T2单位：单位：开尔文（K）热力学温度与摄氏温度：T=t+To状态参数：热力学温度（绝对温度）。式中：To=273.15K（水的冰点的热力学温度)。1温度表示气体冷热的程度。气体分子运动速度愈高，平均动能愈大，温度愈高。1.1热工转换的基础知识热工转换的基础知识第第1 1章章 工程工程热力学基力学基础知知识（三）（三）比体积比体积v单位：m3/kg单位质量的物质所占有的体

3、积。式中：比体积；mkg的工质占有的体积；工质的质量。1.1热工转换的基础知识热工转换的基础知识第第1 1章章 工程工程热力学基力学基础知知识二、二、理想气体状态方程式理想气体状态方程式1理想气体理想气体假设：（1）分子不占有体积；（2）分子间无吸引力。发动机所用工质都近似地看作理想气体。.理想气体状态方程理想气体状态方程1kg理想气体：pv=RTmkg理想气体：pV=mRT式中：R气体常数J/(kgK)。3.pv图（示功图）图（示功图）pvp1v1v2p21.1热工转换的基础知识热工转换的基础知识第第1 1章章 工程工程热力学基力学基础知知识三、热力过程及其功量三、热力过程及其功量（一）热力

4、系统和热力过程（一）热力系统和热力过程热力系统：热力系统：某宏观尺寸范围内的工质作为研究对象，称为热力系统。热力过程：热力过程：工质由某一状态变化到另一个状态所经历的全部过程的总和。（二）（二）热力过程的功量（示功图）热力过程的功量（示功图）工质由上止点膨胀到下止点，此过程的功量。pv1.1热工转换的基础知识热工转换的基础知识第第1 1章章 工程工程热力学基力学基础知知识设：A活塞截面面积；dx活塞移动距离。工质对活塞作的功为：v增大,w为“+”,工质对活塞作功。v减小,w为“-”,活塞对工质作功。工质膨胀过程：dw=pAdx=pdv1.1热工转换的基础知识热工转换的基础知识第第1 1章章 工

5、程工程热力学基力学基础知知识四、工质的比热容四、工质的比热容C（一）定义（一）定义单位量的物质作单位温度变化时所吸收或放出的热量。式中：dq工质在某一状态下温度变化dT时所吸收或放出的热量。1.1热工转换的基础知识热工转换的基础知识第第1 1章章 工程工程热力学基力学基础知知识1比定容热容比定容热容Cv：比定容热容:加热时气体容积不变。2比定压热容比定压热容Cp：比定压热容:加热时气体压力不变。（二）比定容热容和比定压热容（二）比定容热容和比定压热容1.1热工转换的基础知识热工转换的基础知识第第1 1章章 工程工程热力学基力学基础知知识定容加热定容加热工质的比热：加入的热量:Q1=mCv(T2

6、T1)定压加热定压加热工质的比热：加入的热量:Q2=mCp(T2T1)分析加热过程温度升高相同1.1热工转换的基础知识热工转换的基础知识第第1 1章章 工程工程热力学基力学基础知知识同样使温度升高1（或1K），而定压加热过程需要加入的热量要比定容加热过程大，即CpCv。绝热指数:K=Cp/Cv1.1热工转换的基础知识热工转换的基础知识第第1 1章章 工程工程热力学基力学基础知知识（三）（三）真实比热容和平均比热容真实比热容和平均比热容比热容与压力无关，是温度的函数。式中：a、b、c是常数。相应于每一温度下的比热容称为真实比热容。1.1热工转换的基础知识热工转换的基础知识第第1 1章章 工程工程

7、热力学基力学基础知知识C Cm m称为平均比热容。（四）定比热容：（四）定比热容：温度变化不大，把比热容看成常数。1.1热工转换的基础知识热工转换的基础知识第第1 1章章 工程工程热力学基力学基础知知识第二节第二节 热力学第一定律热力学第一定律第第1 1章章 工程工程热力学基力学基础知知识一、功、热量和内能一、功、热量和内能（一）工质的功量（一）工质的功量W（二）热量（二）热量Q（三）工质的内能（三）工质的内能外界给系统加热外界给系统加热Q为为“+”，系统放热，系统放热Q为为“”。1工质内部所具有的总能量。pv1.2热力学第一定律热力学第一定律第第1 1章章 工程工程热力学基力学基础知知识分子

8、热运动的动能，分子间的吸引作用的位能,内能理想气体分子间无吸引力，无位能。是T的函数。是v的函数。内能是温度的单值函数。1.2热力学第一定律热力学第一定律第第1 1章章 工程工程热力学基力学基础知知识 内能为状态参数。只与工质的初、终状态有关，与工质由状态1变化到状态2所经历的过程无关。 mkgQT1T2定容加热mkgQ2T1T2G定压加热pv121.2热力学第一定律热力学第一定律第第1 1章章 工程工程热力学基力学基础知知识2内能的计算1.2热力学第一定律热力学第一定律第第1 1章章 工程工程热力学基力学基础知知识（一）热力学第一定律（二）封闭系统能量方程式二、热力学第一定律二、热力学第一定

9、律式中：q外界加给1kg工质的热量（J/kg）；w1kg工质对外界作的功（J/kg）；u1kg工质内能的增量（J/kg）。能量守恒定律1.2热力学第一定律热力学第一定律第第1 1章章 工程工程热力学基力学基础知知识三、熵及温熵图三、熵及温熵图熵是一个导出的状态参数，它的定义式是：式中：dq系统与外界交换的微元热量； T热力过程时的温度。熵的定义：熵的增量等于系统在热力过程中交换的热量除以传热时的热力学温度所得的商。熵是状态参数。1.2热力学第一定律热力学第一定律第第1 1章章 工程工程热力学基力学基础知知识1.2热力学第一定律热力学第一定律第第1 1章章 工程工程热力学基力学基础知知识温熵图温

10、熵图1.2热力学第一定律热力学第一定律第第1 1章章 工程工程热力学基力学基础知知识第三节第三节 气体的热力过程气体的热力过程第第1 1章章 工程工程热力学基力学基础知知识（二）气体状态参数的变化（二）气体状态参数的变化v1 =v2或绝对压力与绝对温度成正比式中为压力升高比。一、定容过程一、定容过程（一）定容过程方程式为（一）定容过程方程式为：v=常数pv=RT1.3气体的热力过程气体的热力过程第第1 1章章 工程工程热力学基力学基础知知识定容过程的膨胀功（三）能量变化（三）能量变化因dv=0，所以W=0。2内能内能1功量功量1.3气体的热力过程气体的热力过程第第1 1章章 工程工程热力学基力

11、学基础知知识3热量热量：根据比热容的定义1.3气体的热力过程气体的热力过程第第1 1章章 工程工程热力学基力学基础知知识4.熵熵熵的定义：熵变S为1.3气体的热力过程气体的热力过程第第1 1章章 工程工程热力学基力学基础知知识二、定压过程二、定压过程（一）过程方程式（一）过程方程式p=常数（二）气体状态参数的变化（二）气体状态参数的变化比体积与绝对温度成正比。预膨胀比pv=RT1.3气体的热力过程气体的热力过程第第1 1章章 工程工程热力学基力学基础知知识（三）能量变化（三）能量变化1功量：功量：定压过程中气体所作的膨胀功为：2内能：内能：1.3气体的热力过程气体的热力过程第第1 1章章 工程

12、工程热力学基力学基础知知识3热量热量：根据比热的定义及Cp=常数1.3气体的热力过程气体的热力过程第第1 1章章 工程工程热力学基力学基础知知识4.熵熵熵的定义：熵变S为1.3气体的热力过程气体的热力过程第第1 1章章 工程工程热力学基力学基础知知识三、定温过程三、定温过程（一）过程方程式（一）过程方程式T=常数，即pv=常数（二）气体状态参数的变化（二）气体状态参数的变化1.3气体的热力过程气体的热力过程第第1 1章章 工程工程热力学基力学基础知知识四、绝热（等熵）过程四、绝热（等熵）过程系统与外界无热交换（一）过程方程式（一）过程方程式=常数K绝热指数1.3气体的热力过程气体的热力过程第第

13、1 1章章 工程工程热力学基力学基础知知识公式推导对求微分：1.3气体的热力过程气体的热力过程第第1 1章章 工程工程热力学基力学基础知知识上式乘得：常数常数常数1.3气体的热力过程气体的热力过程第第1 1章章 工程工程热力学基力学基础知知识（二）气体状态参数的变化（二）气体状态参数的变化绝热压缩终了温度：同理，绝热膨胀终了温度：1.3气体的热力过程气体的热力过程第第1 1章章 工程工程热力学基力学基础知知识（三）能量变化（三）能量变化1.功量：功量：2内能：内能：3热量热量：4.熵：熵：1.3气体的热力过程气体的热力过程第第1 1章章 工程工程热力学基力学基础知知识五、多变过程五、多变过程常

14、数多变指数=0，常数定压过程=1，常数定温过程常数绝热过程常数定容过程1.3气体的热力过程气体的热力过程第第1 1章章 工程工程热力学基力学基础知知识第四节第四节 热力学第二定律热力学第二定律第第1 1章章 工程工程热力学基力学基础知知识一、热力循环与热效率一、热力循环与热效率（一）热力循环（一）热力循环1.4热力学第二定律热力学第二定律第第1 1章章 工程工程热力学基力学基础知知识（二）热效率（二）热效率1.4热力学第二定律热力学第二定律第第1 1章章 工程工程热力学基力学基础知知识二、热力学二、热力学第二定律第二定律不可能创造出只从热源吸收热量作功而不向冷源放热的热机。热量不可能自发地从冷

15、物体转移到热物体。1.4热力学第二定律热力学第二定律第2章 发动机工作循环与性能指标发动机循环理想循环理想循环实际循环实际循环发动机性能经济性动力性可靠耐久性使用维修性排放噪声性加工工艺性经济性、动力性、排放、振动、噪声 主要研究第一节 发动机理论循环 第2章 发动机循环与性能指标第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环一、三种基本循环一、三种基本循环（一）简化条件：（1）假设工质为理想气体，其比热容为定值。（2）假设工质在闭口系统中作封闭循环。（3）假设压缩与膨胀过程是绝热等熵过程。（4）假设燃烧是定容或定压加热。工质放热为定容放热

16、。第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环（二）理论循环（二）理论循环ac绝热压缩；cz定容加热zz定压加热；zb绝热膨胀ba定容放热。高速柴油机近似为混合加热循环。燃烧过程基本上由定容燃烧和定压燃烧两个阶段组成。1混合加热循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环2定容加热循环定容加热循环 汽油机中混合气燃烧迅速，近似为定容加热循环。ac绝热压缩；cz定容加热zb绝热膨胀；ba定容放热。第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发

17、动机的理论循环3定压加热循环定压加热循环 高增压和低速大型柴油机，工作循环近似为定压加热循环。 受燃烧最高压力的限制，大部分燃料在上止点后压力基本上一定的情况下燃烧。ac绝热压缩；cz定压加热zb绝热膨胀；ba定容放热。第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环二、评定指标二、评定指标循环热效率循环平均压力1循环热效率评定循环经济性式中 W 循环所做的功（J）；循环加热量（J）；Q2循环放出的热量（J）。 第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环2循环平均压力评定循环的做功能力

18、式中 W 循环所做的功（J）；Vs 气缸工作容积（L）。 第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环式中压缩比； 压力升高比； 预膨胀比； K 绝热指数。混合加热循环混合加热循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环；第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环混合加热循环循环平均压力混合加热循环循环平均压力式中 压缩始点的压力（kPa）。第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.

19、1发动机的理论循环定容加热循环定容加热循环预膨胀比：=1第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环定压加热循环定压加热循环压力升高比：=1循环平均压力循环平均压力循环热效率循环热效率第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环三、理论循环分析三、理论循环分析1压缩比Tz相同,高的aczba比低的循环aczba具有较大的平均吸热温度和较低的平均放热温度，所以高的较高。第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环定容加热循环热效率

20、与压缩比的关系较低时，提高，增长很快；在较大时，再增加，增加缓慢。汽油机：，爆燃10第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环2绝热指数绝热指数K KK值越大，愈高。空气K=1.4，稀混合气K值增大，而混合气中燃料蒸气较多时，K值减小。第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环3压力升高比压力升高比定容加热循环：定容加热循环：Q1增加，正比增大，若不变，则膨胀比不变，Q2也增加，Q2/Q1不变，不变，但增大。TS第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环

21、与性能指标2.1发动机的理论循环混合加热循环：混合加热循环：和不变时，增大,减小， 减小,t提高,也提高。第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环4预膨胀比预膨胀比定压加热循环：定压加热循环：Q1增加，增大， 若不变，平均膨胀比减小， Q2增加，t下降。bZb第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环混合加热循环：混合加热循环：和不变时，增大,减小， 增大,t下降,也下降。第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环5.三

22、种理论循环比较三种理论循环比较（）初态相同，（）初态相同，Q1和和相等相等第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环.Q1和循环最高压力相等和循环最高压力相等第二节 四行程发动机的实际循环 第2章 发动机循环与性能指标示功图：气缸内工质的压力p随气缸工作容积v或曲轴转角变化的图形称为示功图。一、实际循环进行过程一、实际循环进行过程第2章 发动机循环与性能指标2.2发动机的实际循环实际循环过程实际循环过程进气过程rra压缩过程abcc燃烧过程ccz膨胀过程zbb排气过程bbbr第2章 发动机循环与性能指标2.2发动机的实际循环进气过程进气

23、过程rrapr高于大气压p0：残余废气。进气终了压力pa：一般小于大气压力p0或增压压pk。进气终了的温度Ta总高于大气温度T0或增压器出口温度Tk高温机件及残余废气加热。进气系统的阻力。第2章 发动机循环与性能指标2.2发动机的实际循环压缩过程压缩过程abcc压缩过程为多变过程。作用作用:增大温差，增大膨胀比，热功转换效率提高，有利着火和燃烧。第2章 发动机循环与性能指标2.2发动机的实际循环工质被压缩的程度用压缩比表示式中气缸总容积（气缸最大容积）；燃烧室容积(气缸余隙容积）。压缩比的大致范围是：汽油机=712柴油机=1422增压柴油机=1215第2章 发动机循环与性能指标2.2发动机的实

24、际循环燃烧过程燃烧过程ccz作用：化学能转变为热能，使工质的压力及温度升高，为膨胀创造条件。放热量越多,放热时越接近上止点，则热效率越高。第2章 发动机循环与性能指标2.2发动机的实际循环燃烧的最高爆发压力pz（pmax）及最高温Tz（Tmax）的数值范围是：pz（MPa）Tz（K）汽油机3.06.522002800柴油机4.59.018002200增压柴油机9.013.0柴油机：压缩比高，燃烧的最高爆发压力pz很高；但相对于燃油的空气量大，最高燃烧温度Tz值反而比汽油机低。第2章 发动机循环与性能指标2.2发动机的实际循环膨胀过程膨胀过程zbb非绝热过程，有散热损失，漏气损失，补燃和高温热分

25、解；实际膨胀过程为多变过程。第2章 发动机循环与性能指标2.2发动机的实际循环膨胀终点b的压力pb及温度Tb的范围是：pb（MPa）Tb（K）汽油机0.30.612001500柴油机0.20.510001200柴油机膨胀比大，转化为有用功的热量多，热效率高，膨胀终了的温度和压力均比汽油机小。第2章 发动机循环与性能指标2.2发动机的实际循环排气终了压力pr高于大气压po；压力差prpo克服排气系统阻力。排气过程排气过程bbr第2章 发动机循环与性能指标2.2发动机的实际循环二、循环指示功二、循环指示功完成一个循环，工质对活塞所做的功。第2章 发动机循环与性能指标2.2发动机的实际循环循环指示功

26、：czbbcc代表工质对活塞做的功，故是正功。rbarr称为泵气损失，非增压发动机为负功，增压发动机为正功。增压发动机示功图第2章 发动机循环与性能指标2.2发动机的实际循环第三节 发动机的指示指标是以工质对活塞做功为基础，用于评定实际循环的好坏。 第2章 发动机循环与性能指标循环指示功：循环指示功：一、平均指示压力一、平均指示压力pmi循环指示功循环质量气缸工作容积式中示功图面积；示功图纵坐标比例尺；示功图横坐标比例尺。第2章 发动机循环与性能指标2.3发动机的指示指标平均指示压力：平均指示压力：式中指示功（kJ）；气缸工作容积(L)。单位气缸工作容积的指示功。第2章 发动机循环与性能指标2

27、.3发动机的指示指标二、指示功率二、指示功率Pi单位时间所做的指示功。i气缸数；每缸工作容积（L）；发动机转速（r/min）；平均指示压力（ MPa ）。每缸、每循环工质做的指示功（kJ）：发动机指示功率(kW)（i个气缸每秒所作的指示功）为：四行程发动机二行程发动机行程数。式中式中第2章 发动机循环与性能指标2.3发动机的指示指标单位指示功所消耗的燃油量g/(kWh)。三、指示燃油消耗率三、指示燃油消耗率bi式中指示功率（kW）；每小时耗油量(kg/h)。bi值的大致范围是：柴油机170205g/(kWh)汽油机205320g/(kWh)第2章 发动机循环与性能指标2.3发动机的指示指标是实

28、际循环的指示功与所消耗燃料热量之比值。四、指示热效率四、指示热效率式中得到指示功（kJ）所消耗燃料的热量。1kWh=3.6103kJ，1kWh的功需要消耗的热量是kJ，为燃料的低热值(kJ/kg)。低热值：不计汽化潜热，1kg燃油完全燃烧所放出的热量。第2章 发动机循环与性能指标2.3发动机的指示指标第四节 发动机的有效指标1有效功率有效功率Pe发动机曲轴输出的功率称为有效功率。一、发动机动力性能一、发动机动力性能式中指示功率（kW）；机械损失功率（kW）。2有效扭矩有效扭矩功率输出轴输出的扭矩。：从活塞顶到曲轴输出端功率传递中损失的功率。摩擦损失、驱动附件损失、泵气损失等。第2章 发动机循环

29、与性能指标2.4发动机的有效指标3平均有效压力平均有效压力发动机单位气缸工作容积输出的有效功。值的一般范围是：值的一般范围是：汽油机0.71.3MPa柴油机0.61.0MPa增压柴油机0.92.2MPa第2章 发动机循环与性能指标2.4发动机的有效指标4转速转速n和活塞平均速度和活塞平均速度Cm单位时间作功次数单位时间作功次数发动机体积发动机体积，重量重量，功率功率 ,式中S活塞行程（m）；活塞平均速度（m/s）。活塞组的热负荷曲柄连杆机构的惯性力磨损寿命。不大燃烧室高度,混合气形成,燃烧第2章 发动机循环与性能指标2.4发动机的有效指标二、发动机经济性能二、发动机经济性能式中每小时的耗油量（

30、kg/h）；有效功率(kW)。1.有效燃油消耗率有效燃油消耗率单位有效功（1kWh）的耗油量（g）。第2章 发动机循环与性能指标2.4发动机的有效指标2有效热效率有效热效率发动机的有效功（kJ）与所消耗燃油热量之比值及的大致范围是：汽油机0.250.3270325柴油机0.30.45190285g/kWh第2章 发动机循环与性能指标2.4发动机的有效指标三、发动机强化指标三、发动机强化指标1升功率升功率和比质量和比质量的措施： 提高和：衡量发动机容积利用率表征质量利用率和结构紧凑性：发动机每升工作容积所发出的有效功率。：发动机干质量与标定功率之比。第2章 发动机循环与性能指标2.4发动机的有效

31、指标和值的大致范围：汽油机30701.44.0汽车柴油机18302.59.0第2章 发动机循环与性能指标2.4发动机的有效指标2强化系数强化系数的大致范围是：汽油机817MPam/s小型高速柴油机611MPam/s重型汽车柴油机915MPam/s数值增大是技术进步的标志。第2章 发动机循环与性能指标2.4发动机的有效指标2.5 发动机环境指标 发动机环境评价指标主要指排气品质、噪声和车内空气污染。由于它关系到人类生存的环境和健康，因此必须制定相应的法规，给予严格控制。 发动机排放对大气的污染已成公害，各国均采取对策并制定相应的控制法规，以限制发动机的排放污染。一、排放性能一、排放性能第2章 发

32、动机循环与性能指标2.5发动机的环境指标1排出有害气体目前主要限制一氧化碳（CO）、各种碳氢化合物（HC）及氮氧化合物（NOx）三种危害最大的气体排放量。2排气微粒排气中除水以外的任何液态或固体微粒。一、排放性能一、排放性能第2章 发动机循环与性能指标2.5发动机的环境指标二、噪声二、噪声 噪声：指人们不需要并希望设法加以控制和消除掉的声音的总称。 噪声危害（1）其作用于人的中枢神经系统，使大脑皮层兴奋，抑制失调，产生头疼、脑胀、昏晕、耳鸣、失眠和心慌等症状；（2）影响人的消化系统和内分泌系统。在一定强度的噪声影响下，人们会出现心跳过速、心律不齐、血压增高等症状。第2章 发动机循环与性能指标2

33、.5发动机的环境指标二、噪声二、噪声 噪声限值我国噪声标准中规定，轿车噪声不得大于84dB。小汽车（M1类车辆）车外噪声限值为 74 dB(A)。第2章 发动机循环与性能指标2.5发动机的环境指标三、车内空气污染 车内空气污染 研究表明，车内空气污染有时会高于车外10倍以上，为此，不少国家的环保机构制定了汽车车内环境标准，使得汽车车内各种有害气体的含量有了明确的限值，以确保车内空气污染没有达到对驾乘人员健康产生影响的程度。第2章 发动机循环与性能指标2.5发动机的环境指标三、车内空气污染车内污染物 主要有甲醛、甲苯及二甲苯、氮氧化物、二氧化硫、二氧化碳、一氧化碳、甲苯二异氰酸酯、总挥发性有机物

34、、可吸入微粒物及细菌等。第2章 发动机循环与性能指标2.5发动机的环境指标2.6 机械损失与机械效率1发动机内部运动件的摩擦损失。约占总机械损失的62%75%。2驱动附属机构的损失。约占总机械损失的10%20%。3泵气损失。约占总机械损失的10%20%。一、机械损失一、机械损失：机械损失而消耗的功率称为机械损失功率。第2章 发动机循环与性能指标2.6机械损失与机械效率二、机械效率二、机械效率曲轴输出的有效功率与指示功率之比值式中平均机械损失压力（MPa）。第2章 发动机循环与性能指标2.6机械损失与机械效率三、机械损失的测定三、机械损失的测定机械损失功率可通过发动机台架实验测定，常用的实验方法

35、有倒拖法和灭缸法，柴油机还可用油耗线法。.1.倒拖法2.灭缸法3.油耗线法（负荷特性法）第2章 发动机循环与性能指标2.6机械损失与机械效率四、影响机械效率的主要因素四、影响机械效率的主要因素1发动机转速摩擦副间相对速度,摩擦损失惯性力,侧压力和轴承负荷均,摩擦损失泵气损失加大驱动附件的机械损失增加第2章 发动机循环与性能指标2.6机械损失与机械效率四、影响机械效率的主要因素四、影响机械效率的主要因素负荷一定，变化不大。由公式可知：转速机械效率。第2章 发动机循环与性能指标2.6机械损失与机械效率2 2发动机负荷发动机负荷变化不大。，怠速：负荷一定，负荷 ，第2章 发动机循环与性能指标2.6机

36、械损失与机械效率3润滑油品质润滑油品质润滑油的粘度即稠稀程度，它表示了流体分子之间内摩擦力的大小。选用润滑油粘度的基本原则是：在保证可靠润滑的条件下，尽量选用粘度小的润滑油。4冷却水温度冷却水温度保证发动机水温正常。第2章 发动机循环与性能指标2.6机械损失与机械效率5.发动机的技术状况 活塞环与缸套磨损后，间隙增大，漏气增多，指示功率Pi下降；轴与轴承之间的磨损，使机油泄露增加，油压下降，运动件工作表面的润滑不良；水道中水垢增多，使气缸工作表面温度升高，破坏油膜。 以上都会使机械效率下降。 第2章 发动机循环与性能指标2.6机械损失与机械效率第三章第三章 发动机的换气过程发动机的换气过程第2

37、章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环换气过程排气过程进气过程换气过程的任务排除废气充入尽可能多的新鲜工质研究的内容换气过程的进行情况分析影响充气效率的各种因素提高充气效率减少换气损失方向与措施。找出第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第一节第一节 四行程发动机四行程发动机的换气过程的换气过程第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环一、换气过程四行程发动机的换气过程包括从排气门开 启 到 进 气 门 关 闭 的 整

38、 个 时 期 ， 约 占410480曲轴转角。换气过程自由排气强制排气进气气门叠开第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环 1自由排气阶段 排气门开启到气缸压力接近了排气管压力的这一时期，称为自由排气阶段。 排气提前角：从排气门开启到活塞行至下止点所对应的曲轴转角称为，一般为30 80曲轴转角。第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环自由排气阶段超临界状态亚临界状态 （1）超临界状态 排气门开启时，气缸内废气压力较高（0.20.5Mpa），缸内压力与排气管压力之比1.9，排气

39、流动处于超临界状态，可利用废气自身的压力自行排出。 第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环通过排气门口废气的流速等于该状态下的音速（m/s）在超临界排气时期，废气流量与排气管内压力pr无关，只与气缸内的气体状态及气门开启截面积有关。并且因排气流速甚高，在排气过程中伴有刺耳的噪声，所以排气系统必须装有消声器。式中 K绝热指数； T气体的绝对温度； R气体常数Nm/（kgK）。第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环排出的废气量决定于气缸内及排气管内的压力差。压力差越大排出废气

40、越多。当到某一时刻气缸内与排气管内压力相等，自由排气阶段结束（一般下止点后1030曲轴转角）。此阶段虽然历程很短，但因排气流速甚高，排出废气量达60%以上。（2）亚临界状态缸内压力与排气管内压力之比下降到1.9以下时，排气流动转入亚临界状态，废气流速降低，产生的噪音较小。第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环高速发动机其排气提前角要大一些：在自由排气阶段中，排出的废气量与发动机转速无关。发动机转速高时，在同样的排气时间（以秒计）所相当的曲轴转角增大，因此，高速发动机排气提前角要大。但不宜过大，否则会使排气损失加大。第2章 发动机循环

41、与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环 2强制排气阶段：活塞上行强制推出废气。 缸内平均压力高于排气管平均压力：克服排气门、排气道处的阻力，一般高出10kpa左右。气体的流速越高，此压差越大，消耗的功越多。惯性排气。排气迟闭角，一般为10 35曲轴转角。第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环正常进气 ：活塞下行残余废气膨胀，新鲜气体充入气缸。惯性进气。进气迟闭角：一般为4070曲轴转角。 准备进气。进气提前角：一般为0 30曲轴转角 第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章

42、 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环4.气门叠开：进、排气门同时开启。作用：由于进气管、气缸、排气管互相连通，可以利用气流的压差、惯性或进、排气管压力波的帮助，清除残余废气，增加进气量，降低高温零件的温度，但注意不应产生废气倒流现象。叠开角：进、排气门同时开启时对应的曲轴转角，一般为2080曲轴转角。在增压发动机可达80160的曲轴转角。因其进气压力高。第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环 二、换气损失换气损失由排气损失和进气损失两部分组成。第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.

43、1发动机的理论循环 1. 排气损失 排气损失是从排气门提前打开，直到进气行程开始，气缸内压力到达大气压力之前，循环功的损失。 （1）自由排气损失（图中面积W），是由于排气门提前打开而引起的膨胀功的减少。 （2）强制排气损失（图中面积Y），是活塞上行强制推出废气所消耗的功。 第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环 减少排气损失的主要措施是：减小排气系统阻力和排气门处的流动损失。 随着排气提前角增大，自由排气损失面积增加，强制排气损失面积减小，如图中b曲线，如排气提前角减少则强制排气损失面积增加，如图中c曲线。所以最有利的排气提前角应使

44、面积（W+Y）之和最小。第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环2进气损失进气损失：因进气系统的阻力而引起的功的损失。排气损失与进气损失之和称换气损失，即图中面积(W+X+Y)。在实际循环示功图中把面积(x+y-d)相当的负功称为泵气损失。这部分损失放在机械损失中加以考虑。第二节 四行程发动机的充气效率第三章第三章 发动机的换气过程发动机的换气过程式中m1、V1实际进入气缸的新鲜工质的质量、体积（进气状态）；ms、Vs进气状态下充满工作容积的新鲜工质的质量、气缸工作容积。一、充气效率 充气效率是实际进入气缸的新鲜工质的质量与进气状态下

45、充满气缸工作容积的新鲜工质的质量的比值。第三章 发动机换气过程4.2 发动机的充气效率 二、影响充气效率的因素 （一）充气效率v的表达式 1）进气门关闭时缸内气体的总质量ma 假定进气门关闭时气缸容积为（Vs +Vc），此时缸内气体压力、温度、密度为Pa、Ta、a，则缸内气体的总质量为 2）排气门关闭时缸内残余废气的质量 假定排气门关闭时缸内体积为Vr，残余废气的压力、温度、密度为Pr、Tr、 r ，则残余废气的质量为第三章 发动机换气过程4.2 发动机的充气效率3）充入气缸新鲜充量的质量为第三章 发动机换气过程4.2 发动机的充气效率经变换推导得式中Pa、Ta进气状态的温度和压力；Ts、Ps

46、进气终了时的气体温度和压力；残余废气系数，即进气过程结束时气缸内残余废气量与气缸内新鲜充量的比值；压缩比。第三章 发动机换气过程4.2 发动机的充气效率（二）影响充气效率的因素（二）影响充气效率的因素1进气终了时的压力PaPa对有重要影响，Pa愈高，值愈大Pa=Ps-Pa式中，pa为气体流动时，克服进气系统阻力而引起的压降(kPa)。一般可写成式中管道阻力系数；进气状态下气体的密度；V管道内气体的流速（m/s）。可见，pa主要取决于各段管道的阻力系数和气体流速。若大、高时，pa增加，使pca下降。第三章 发动机换气过程4.2 发动机的充气效率转速和负荷对进气压力的影响转速和负荷对进气压力的影响

47、1）转速当节气门位置一定时，n增加，Pa降低。2）负荷汽油机：当节气门关小时，节流损失增加，引起Pa下降。且Pa随转速的增加而下降的愈快，即曲线变化愈陡。柴油机：负荷调节为“质调节”，负荷减小时Pa变化很小。第三章 发动机换气过程4.2 发动机的充气效率2进气终了的温度Ta进气终了的温度Ta高于进气状态温度。引起Ta升高的原因是:1）新鲜工质进入发动机与高温零件接触而被加热。2）新鲜工质与高温残余废气混合而被加热。3）在化油器式汽油机上，为了使液体燃料在进气管中蒸发，以便均匀地与空气混合而进入气缸，一般都采用废气或冷却水热量对进气管加热，故空气经过进气管时受热而温度升高。措施：将高温排气管与进

48、气管分置于气缸两侧，控制进气预热，适当加大气门叠开角等，均有利于降低Tca。第三章 发动机换气过程4.2 发动机的充气效率转速和负荷对Ta的影响1）转速：当负荷不变而转速增加时，由于新鲜工质与缸壁等接触时间短，传热量少，所以Ta稍有下降。2）负荷：当转速不变而增加发动机负荷时，缸壁等零件温度升高，Ta有所上升。3.残余废气系数1）增加，降低，燃烧恶化，油耗、排放增加，2）压缩比提高，残余废气系数减小。3）排气压力高，废气多，充气效率降低。4）排气系统阻力大，排气压力高，废气多。第三章 发动机换气过程4.2 发动机的充气效率4.配气定时配气定时由的计算公式可见，由于进气门迟闭而1,新鲜充量的容积

49、减小,但Pa值却可能因有气流惯性而使进气有所增加,合适的配气定时应考虑Pa具有最大值。5.压缩比压缩比压缩比增加,压缩容积减小,残余废气量随之减小,因而有所增加。第三章 发动机换气过程4.2 发动机的充气效率第三节第三节 提高充气效提高充气效率的措施率的措施 进气系统：空气滤清器或加进气消声器、化油器或喷油器、节气门、进气管、进气道和进气门等组成。 减少各段通道的阻力，增大其流通能力，是提高充气效率，改善发动机性能的主要途径。一、进气门一、进气门1.时面值气门开启断面与对应开启时间的乘积称为气门开启的时面值。它表示气体流过气门的通过能力。气门开启时间长，开启断面大，则气门开启时面值大，气流通过

50、能力越强，阻力越小。 增大进气门头部直径，减小气门头部锥角，增大气门升程，延长气门开启时间，均可扩大气门开启时面值。第三章 发动机换气过程4.3 提高充气效率的措施2.进气马赫数进气马赫数M 进气马赫数M是进气门气流平均速度Vm与该处音速C之比，即M=Vm/C。M是决定气流流动性质的重要参数。 M值反映气体流动和气门结构尺寸的关系，对充气效率有重要的影响。第三章 发动机换气过程4.3 提高充气效率的措施根据一系列试验可知，在正常的配气定时条件下，当超过一定数值时，大约在0.5左右，充气效率急剧下降。因此在可能条件下应控制在最高转速时不超过一定数值，以达到提高充气效率的目的。第三章 发动机换气过

51、程4.3 提高充气效率的措施3.气门直径和气门数气门直径和气门数进气门直径增大，扩大气流通路截面积增加，v提高。双气门（一进一排）：进气门直径可达活塞直径的45%50%，气门与活塞面积之比 为 0.20.25， 进 气 门 比 排 气 门 大15%20%。受结构限制，进一步增大比例已很困难。第三章 发动机换气过程4.2 提高充气效率的措施多气门结构多气门结构：缸径大于缸径大于80mm时，采用二进二排结构；时，采用二进二排结构； 缸径小于缸径小于80mm时，采用三进二排结构。时，采用三进二排结构。第三章 发动机换气过程4.3 提高充气效率的措施四四气气门门机机与与二二气气门门机机相相比比，功功率

52、率可可提提高高70%，扭扭矩矩可可提提高高30%，且且响响应应性性比比增增压压机机好好，故故是是汽汽车车发发动动机机高高功功率率化的有力措施。化的有力措施。第三章 发动机换气过程4.3 提高充气效率的措施4.4.气门升程气门升程气门升程增加、改进凸轮型线、气门升程增加、改进凸轮型线、减小运动件质量、增加零件刚度，在减小运动件质量、增加零件刚度，在惯性力允许条件下使气门开闭尽可能惯性力允许条件下使气门开闭尽可能快，以增大时面值，提高充气效率。快，以增大时面值，提高充气效率。最大气门升程与阀盘直径之比最大气门升程与阀盘直径之比L/d取取0.260.28。第三章 发动机换气过程4.3 提高充气效率的

53、措施5.5.减少气门处的流动损失减少气门处的流动损失第三章 发动机换气过程4.3 提高充气效率的措施二、进气道和进气管二、进气道和进气管保证足够的流通面积，避免转弯及截面突保证足够的流通面积，避免转弯及截面突变，改善表面的光洁程度。变，改善表面的光洁程度。汽油机：燃料的雾化、蒸发、分配、压汽油机：燃料的雾化、蒸发、分配、压力波的利用力波的利用柴油机：形成进气涡流柴油机：形成进气涡流高转速、大功率时，进气管宜短粗；高转速、大功率时，进气管宜短粗；中、低速，进气管宜细长。中、低速，进气管宜细长。三、空气滤清器第三章 发动机换气过程4.3 提高充气效率的措施第四节 合理选择配气定时在配气定时各参数中

54、，进气门迟闭角的改变，对充在配气定时各参数中，进气门迟闭角的改变，对充气效率气效率v v影响最大。影响最大。 v在某一转速下达到最在某一转速下达到最高值，此转速下能最好地利高值，此转速下能最好地利用气流的惯性充气。用气流的惯性充气。 进气迟闭角增大，进气迟闭角增大，v最大值对应的转速增加最大值对应的转速增加第三章 发动机换气过程4.4 合理选择配气定时排气提前角：保证排气损失最小的前提下，尽量排气提前角：保证排气损失最小的前提下，尽量晚开晚开排气门。排气门。转速增加，排气提前角增大。转速增加，排气提前角增大。气门叠开角：可以增加循环充量，提高充气效率，气门叠开角：可以增加循环充量，提高充气效率

55、， 降低高温零件的热负荷，减少降低高温零件的热负荷，减少NOxNOx。第三章 发动机换气过程4.4 合理选择配气定时第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第五节第五节进气管的动态效应及进气管进气管的动态效应及进气管长度长度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，增大充气效率。压力波增压系统具有结构简单、惯性小、响应快等优点，适于频繁变工况的车用。 分为惯性效应与波动效应两类。第三章 发动机换气过程4.5 进气管的动态效应及进气管长度（1）进气管的惯性效应在

56、进气行程前半期，由于活塞下行的吸入作用，气缸内产生负压，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，正值进气门关闭前夕，从而提高了进气门处的进气压力，达到增压效果 。1. 进气管的动态效应第三章 发动机换气过程4.5 进气管的动态效应及进气管长度（2）进气管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。进气门关闭时，进气

57、管内流动的空气因急速停止而受到压缩，在进气门处产生正压波，该波在进气管内来回传播。如果使正压波与下一循环的进气过程重合，就能使进气终了时压力升高，因而提高充气效率。第三章 发动机换气过程4.5 进气管的动态效应及进气管长度转速与管长（一）压力波的固有频率f1（1/s）为:当发动机转速为n（rmin）时，进气频率f2（1s）为:第三章 发动机换气过程4.5 进气管的动态效应及进气管长度转速与管长（二）对惯性效应，发动机进气周期应与压力波半周期相配，即:对波动效应:当 时，正好与正的压力波相重合，使v 增加。当q2=1，2时，开启期间正好与负的压力波重合，使v 减小。第三章 发动机换气过程4.5

58、进气管的动态效应及进气管长度排气管动态效应排气管内也存在压力波。且排气能量大，废气温度高，故与进气相比，排气压力波的振幅大，传播速度快。若能在排气过程后期，特别是气门叠开期，使排气管的气门端形成稳定的负压，便可减少缸内残余废气和泵气损失，并有利于新气进入气缸。需要配以长的管路应考虑排气管与消声器、排放装置的组合及车体的安装空间。第三章 发动机换气过程4.5 进气管的动态效应及进气管长度排气管动态效应二冲程排动效应管第三章 发动机换气过程4.5 进气管的动态效应及进气管长度可变技术可变技术随使用工况（转速、负荷）变化，使发动机某系统结构参数可变的技术。为了解决车用发动机既要满足高功率化的要求，又

59、要保证中、低转速，中、小负荷的经济性和稳定性。主要有可变进气管、可变气门定时、可变气门升程、可变进气涡流等技术。第三章 发动机换气过程4.5 进气管的动态效应及进气管长度1.可变进、排气系统 可变进气管长度系统：进气管长度可调以适用不同转速下的谐振充气。 可变进气道截面系统：进气道截面可以调整适用不同转速下的谐振充气。可变排气道截面系统：在排气管末端装有可变节流阀利于惯性扫气。第三章 发动机换气过程4.5 进气管的动态效应及进气管长度可变进气管对进气管的要求是：在高转速、大功率时，应配装粗、短的进气管。而在中、低速，最大扭矩时，应配装细、长的进气管。第三章 发动机换气过程4.6 可变技术第三章

60、 发动机换气过程4.5 进气管的动态效应及进气管长度可变排气管长本田HERP系统第三章 发动机换气过程4.5 进气管的动态效应及进气管长度第三章 发动机换气过程4.5 进气管的动态效应及进气管长度Switch-over intake manifold Audi 2.0 FSI第三章 发动机换气过程4.5 进气管的动态效应及进气管长度Full load performance of an Audi V6 engine第三章 发动机换气过程4.5 进气管的动态效应及进气管长度第三章 发动机换气过程4.5 进气管的动态效应及进气管长度第三章 发动机换气过程4.5 进气管的动态效应及进气管长度 2.

61、谐振充气系统：是将一组点火间隔相等的气缸，通过较短的进气管和谐振箱连接在一起，在进气波动的频率和进气系统的固有频率相等时，能取得较好的充气效果的系统，要求各缸点火间隔240CA。可变进气系统谐振充气，只有在很窄转速范围内才有较好的充气效果。涡轮增压内燃机，将谐振转速设计在低转速区，以弥补低速时增压效果较差的缺陷。 利用可变进气系统，谐振充气可在较大的转速范围内有较好的充气效。第三章 发动机换气过程4.5 进气管的动态效应及进气管长度可变进气管转换阀谐振腔方案n里卡多公司旋转阀方案n可变进气管使所有转速的扭矩均增加，平均可增加 8%，最大扭矩可增大 12%-14% 。第三章 发动机换气过程4.5

62、 进气管的动态效应及进气管长度可变气门定时四行程发动机对气门定时的要求是：进气迟闭角与排气提前角应随转速的提高而加大。怠速时，气门叠开角要小，随着转速上升，气门叠开角应加大。第三章 发动机换气过程4.5 进气管的动态效应及进气管长度发动机可变气门正时技术(VVT, Variable Valve Timing) 近几十年来，基于提高汽车发动机动力性、经济性和降低排污的要求，许多国家和发动机厂商、科研机构投入了大量的人力、物力进行新技术的研究与开发。目前，这些新技术和新方法，有的已在内燃机上得到应用，有些正处于发展和完善阶段，有可能成为未来内燃机技术的发展方向。 第三章 发动机换气过程4.5 进气

63、管的动态效应及进气管长度 Alfa RomeoAlfa Romeo，1980年，首次使用VVT技术；HondaHonda，1989年，首次使用具有可变气门升程能力的VVT技术；BMWBMW，2001年，首次使用VVT技术取代了传统的节气门。第三章 发动机换气过程4.5 进气管的动态效应及进气管长度 3.可变配气定时控制机构：VTEC机构：该机构使用了高速和低速二种凸轮，高速凸轮的气门开启时间长，升程大，能改变配气相位也能改变气门升程。低速工作时，低速凸轮单独驱动气门，高速凸轮虽然也驱动中间摇臂，中间摇臂并不驱动气门。高速工作时，液压油的压力驱动液压活塞A和B，使三个摇臂结合成一体，这时三个摇臂

64、都被高速凸轮所驱动，通过可变气门定时，汽油机在高低转速时均能获得大的v ，从而能获得高的功率。第三章 发动机换气过程4.5 进气管的动态效应及进气管长度3.可变配气定时控制机构：第三章 发动机换气过程4.5 进气管的动态效应及进气管长度3.可变配气定时控制机构：第三章 发动机换气过程4.5 进气管的动态效应及进气管长度3.可变配气定时控制机构：第三章 发动机换气过程4.5 进气管的动态效应及进气管长度3.可变配气定时控制机构：第三章 发动机换气过程4.5 进气管的动态效应及进气管长度3.可变配气定时控制机构：第三章 发动机换气过程4.5 进气管的动态效应及进气管长度第2章 发动机循环与性能指标

65、2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第六节二行程发动机的换气过程二行程发动机的换气过程二行程发动机的换气过程二行程发动机是曲轴回转一圈，活塞上下两个行程，就完成一个工作循环。它与四行程发动机的不同之处主要在于换气过程。二行程发动机的换气过程，大约占130150曲轴转角（四行程发动机约占410480曲轴转角）。第三章 发动机换气过程4.6 二冲程发动机的换气过程一、二行程发动机的换气过程曲轴箱扫气二行程发动机的结构。二行程发动机的压缩和燃烧、膨胀过程(曲轴箱)。二行程发动机的先期排气(避免废气倒流)。 二行程发动机的扫气(新气扫除废气)。二行程发动机的额外排气

66、阶段(尽量避免)。第三章 发动机换气过程4.6 二冲程发动机的换气过程一、二行程发动机的换气过程二行程发动机的配气相位图和示功图第三章 发动机换气过程4.6 二冲程发动机的换气过程二、二冲程发动机与四冲程发动机换气过程的比较四行程的进、排气过程是分开的。总共经历410480曲轴转角；而二行程的换气过程仅相当130150曲轴转角，为四行程的13左右。二行程的换气过程是进、排气过程同时进行，利用新鲜工质来扫除废气。新鲜工质容易与废气相混而损失，废气也不易清除干净。二行程发动机与四行程发动机改进换气过程的主要方向不同(?)。第三章 发动机换气过程4.6 二冲程发动机的换气过程三、扫气泵形式曲轴箱扫气

67、形式n 采用单独的扫气泵n 废气涡轮增压 结构简单、紧凑 扫气压力仅为1.08kPa左右 仅用于小型汽油机及单缸柴油机 扫气压力140-200kPa 第三章 发动机换气过程4.6 二冲程发动机的换气过程三、扫气泵带动扫气泵要消耗发动机的有效功。应在尽量低的扫气压力和尽量少的扫气泵供气量的前提下，将废气清除干净和充入更多的新鲜充量。第三章 发动机换气过程4.6 二冲程发动机的换气过程四、扫气系统的基本形式 1、横流扫气扫气口与排气口布置在气缸圆周的两对面。扫气口有倾斜角，以控制气流方向。扫、排气定时对称，产生额外排气。换气效果较差。 第三章 发动机换气过程4.6 二冲程发动机的换气过程四、扫气系

68、统的基本形式 2、回流扫气扫气口不是正对着排气口设置，两者常位于气缸同侧 。扫气口有倾斜角，以控制气流方向。扫、排气定时对称，产生额外排气。克服横流换气中新鲜充量短路的现象，扫气效果比横流好。 第三章 发动机换气过程4.6 二冲程发动机的换气过程四、扫气系统的基本形式3、直流换气方案扫气口沿切线方向排列，形成气垫，沿气缸轴线运动，将废气推出气缸。可以实现不对称换气，使排气门关闭较早，以实现过后充气。 扫气效果最好。结构复杂。 第三章 发动机换气过程4.6 二冲程发动机的换气过程五、换气质量的估计最理想的换气过程应是废气和新鲜充量毫不相混，扫气气流将废气全部挤出。事实上，一部分废气留在气缸里，一

69、部分新鲜空气田排气口跑掉。二行程换气过程研究方向是提高换气质量。四行程换气过程研究方向是提高充气效率。第三章 发动机换气过程4.6 二冲程发动机的换气过程五、换气质量的估计换气质量的评价指标换气质量的评价指标：1、扫气效率s：2、过量扫气系数（又称给气比） ：3、给气效率t t ：第三章 发动机换气过程4.6 二冲程发动机的换气过程五、换气质量的估计汽车二行程发动机参数的大致范围是：扫气效率如右图扫气压力Pk=125-196kPa过量扫气系数=1.2-1.5（曲轴箱换气为0.5-0.9）扫气效率s：直流0.8-0.95，回流0.8-0.9，曲轴箱换气0.72-0.8第三章 发动机换气过程4.6

70、 二冲程发动机的换气过程六、二行程发动机的特点及应用二行程发动机的特点及应用优点：二行程发动机做功频率快，升功率比四行程大50%70%。回流扫气二行程发动机的结构简单、保修方便，特别是曲轴箱扫气，无须另带扫气泵。缺点：换气效果差，残余废气系数大，致使经济性，HC排放量、排烟、噪声等性能较低。二行程发动机热负荷高、冷却困难。可靠、耐磨、指标稳定性不如四行程发动机。第三章 发动机换气过程4.6 二冲程发动机的换气过程第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环194第第4 4章章 燃料与燃烧基础知识燃料与燃烧基础知识4.1发动机燃料与使用特性

71、发动机燃料与使用特性4.2燃料燃烧燃料燃烧热化学热化学4.3燃料燃烧的基本知识燃料燃烧的基本知识第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环4.1 4.1 发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程第4章燃料与燃烧基础知识4.14.1发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性 一、发动机燃料 燃料的特性对发动机的功率输出、燃油消耗及工作可靠性和排放性能均有较大的影响，同时不同的发动机对燃料的要求也不相同。第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程第4章燃料与

72、燃烧基础知识4.14.1发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性 发动机传统的燃料是汽油与柴油，它们都是石油炼制品。 石油主要是由碳，氢两种元素构成，含量约占97%98%，其它还有少量的硫，氧、氮等。石油产品是多种碳氢化合物的混合物，分子式可以写为CnHm，通常称为烃。 根据烃分子中碳原子数的不同，可构成不同相对分子质量、不同沸点的物质。炼制汽油和柴油最简单的方法是利用不同的沸点进行分馏，依次得到石油气、汽油、煤油、轻柴油、重柴油及渣油。第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程第4章燃料与燃烧基础知识4.14.1发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特

73、性发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性198二、燃料使用特性油品油品的一大的一大类。复。复杂烃类(碳原子数碳原子数约412)的的混合物混合物。无色至淡黄色的易流无色至淡黄色的易流动液体。液体。沸点沸点范范围约初初馏点点30至至205，空气中含量，空气中含量为74123gm3时遇火遇火爆炸爆炸。主要。主要组分是四碳至十二碳分是四碳至十二碳烃类。易燃易燃。汽油的汽油的热值约为44000kJ/kg。燃料的。燃料的热值是指是指1kg燃料完全燃燃料完全燃烧后所后所产生生的的热量。量。一、汽油第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程第4章燃料与燃烧基础知识4.14.1发动机燃料与使用特性发动机燃料

74、与使用特性发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性1992.2.制备制备由石油分由石油分馏或重或重质馏分裂分裂化制得。原油蒸化制得。原油蒸馏、催化裂、催化裂化、化、热裂化、加裂化、加氢裂化、催裂化、催化重整等化重整等过程都程都产生汽油生汽油组分。分。一、汽油第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程第4章燃料与燃烧基础知识4.14.1发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性3 3、重要性能重要性能最重要的性能最重要的性能为蒸蒸发性和抗爆性。性和抗爆性。（1）蒸）蒸发性性指汽油在汽化器中蒸指汽油在汽化器中蒸发的的难易程度。易程度。对发动机的起机的起动、暖

75、机、加速、气阻、燃料耗量等有重要影响。汽、暖机、加速、气阻、燃料耗量等有重要影响。汽油的蒸油的蒸发性由性由馏程、蒸气程、蒸气压等指等指标综合合评定。定。馏程和蒸汽程和蒸汽压是是评定汽油蒸定汽油蒸发性的重要指性的重要指标。第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程第4章燃料与燃烧基础知识4.14.1发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性2013.3.重要性能重要性能（1）蒸）蒸发性性馏程。指汽油程。指汽油馏分从初分从初馏点到点到终馏点的温度范点的温度范围。馏出温度出温度10馏出温度：从汽油中蒸出温度：从汽油中蒸发出的是的沸点低、高出的是的沸点低、高饱和

76、蒸汽和蒸汽压的的轻质成分，用来成分，用来评价汽价汽车的起的起动品品质。50馏出温度：用来出温度：用来评价加速和暖机性能。价加速和暖机性能。90馏出温度：用来出温度：用来评价燃油的燃价燃油的燃烧充分性能。充分性能。一、汽油第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程第4章燃料与燃烧基础知识4.14.1发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性202一、汽油3.3.重要性能重要性能（1）蒸发性 蒸汽压 在一定的温度下，气液两相处于平衡状态时的蒸气压力称为饱和蒸气压，简称蒸气压。 反映汽油在燃料系统中产生气阻的倾向和发动机起机难易的指标。车用汽油要求有较高的蒸气

77、压，航空汽油要求的蒸气压比车用汽油低。第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程第4章燃料与燃烧基础知识4.14.1发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性2033.3.重要性能重要性能 （2 2）抗爆性）抗爆性 指汽油在各种使用条件下抗爆震燃烧的能力。车用汽油指汽油在各种使用条件下抗爆震燃烧的能力。车用汽油的抗爆性用辛烷值表示。辛烷值是这样给定的：异辛烷的的抗爆性用辛烷值表示。辛烷值是这样给定的：异辛烷的抗爆性较好抗爆性较好，辛烷值给定为，辛烷值给定为100100，正庚烷的抗爆性差，给，正庚烷的抗爆性差，给定为定为 0 0，汽油辛烷值的测定是以异辛烷

78、和正庚烷为标准燃，汽油辛烷值的测定是以异辛烷和正庚烷为标准燃料，使其产生的爆震强度与试样相同，标准燃料中异辛烷料，使其产生的爆震强度与试样相同，标准燃料中异辛烷所占的体积百分数就是试样的辛烷值。辛烷值高，抗爆性所占的体积百分数就是试样的辛烷值。辛烷值高，抗爆性好。好。 辛烷值的实验测定方法有马达法和研究法之分。辛烷值的实验测定方法有马达法和研究法之分。一、汽油第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程第4章燃料与燃烧基础知识4.14.1发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性204一、汽油3 3、重要性能（2）抗爆性）抗爆性马达法达法规定的定的试验转速

79、及速及进气温度比研究法高，所以气温度比研究法高，所以用用马达法达法测定的辛定的辛烷值（MONMON）比研究法辛）比研究法辛烷值（ROMROM）低。）低。美国美国认为用辛用辛烷值指数指数ONIONI，即（，即（RONRONMONMON）22来表征在各种道路行来表征在各种道路行驶（工作情况）（工作情况）时的抗爆的抗爆性能更性能更合理，并将汽油按合理，并将汽油按ONIONI分分为8585、8787、8989、9191、9393、9595、9797共七个等共七个等级。第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程第4章燃料与燃烧基础知识4.14.1发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用

80、特性发动机燃料与使用特性2053.3.重要性能重要性能我国车用汽油的标号采用研究法测定的数值，93号汽油表示它的辛烷值不低于93，依此类推。 是指汽油辛烷值指标。 90号，93号，97号，98号。 所谓的97号汽油，就是97的异辛烷，3的正庚烷。在发动机压缩比高者应采用高辛烷值汽油，若压缩比高而用低辛烷值汽油，会引起不正常燃烧，造成震爆、耗油及行驶无力等现象。一、汽油第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程第4章燃料与燃烧基础知识4.14.1发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性2063 3、重要性能、重要性能汽油的等汽油的等级是按辛是按辛烷值划分

81、的。高辛划分的。高辛烷值汽油可以汽油可以满足高足高压缩比比汽油机的需要。汽油机汽油机的需要。汽油机压缩比比高，高，则热效率效率高，可以高，可以节省燃料。汽油抗爆能力的大小与化学省燃料。汽油抗爆能力的大小与化学组成有关。成有关。带支支链的的烷烃以及以及烯烃、芳芳烃通常具有通常具有优良的抗爆性。良的抗爆性。提高汽油辛提高汽油辛烷值主要靠增加高辛主要靠增加高辛烷值汽油汽油组分，但也分，但也通通过添加四乙基添加四乙基铅等抗爆等抗爆剂实现。一、汽油第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程第4章燃料与燃烧基础知识4.14.1发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特

82、性2073 3、重要性能、重要性能 汽油标号的高低只是表示汽油辛烷值的大小，应根据发动机压缩比的不同来选择不同标号的汽油。目前国产轿车的压缩比一般都在9以上，最好使用93号或97号汽油。 高压缩比的发动机如果选用低标号汽油，会使汽缸温度剧升，汽油燃烧不完全，机器强烈震动，从而使输出功率下降，机件受损。低压缩比的发动机硬要用高标号油，就会出现“滞燃”现象，即压到了头它还不到自燃点，一样会出现燃烧不完全现象，对发动机也没什么好处。一、汽油第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程第4章燃料与燃烧基础知识4.14.1发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性2

83、083.3.重要性能重要性能（3）氧化安定性：汽油抵抗大气或氧气的作用而保）氧化安定性：汽油抵抗大气或氧气的作用而保持其性持其性质不不发生生长久性久性变化的能力称化的能力称为氧化安定性。氧化安定性。实际胶胶质是是评定汽油安定性，判断汽油在定汽油安定性，判断汽油在发动机中生机中生成胶成胶质的的倾向，判断汽油能否使用和能否向，判断汽油能否使用和能否继续储存的存的重要指重要指标。国家。国家标准准规定，每定，每100毫升汽油毫升汽油实际胶胶质不得大于不得大于5毫克。当加入的汽油毫克。当加入的汽油实际胶胶质过高高时，会，会在燃在燃烧过程中程中产生胶生胶质、积炭，从而炭，从而损坏坏发动机，机，严重重时冷冷

84、热车均均发动机异响，怠速抖机异响，怠速抖动，动力力严重不足，重不足，甚至甚至发动机无法起机无法起动。有有时候采用候采用专用用仪器器测量汽油量汽油的的诱导期期。一、汽油第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程第4章燃料与燃烧基础知识4.14.1发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性209 3.重要性能（4）清净剂清净剂是由肥皂去污联想而引发出的油料术语。汽油清净剂是一种专门加入汽油中的多效复合添加剂。它是由含胺基和酞基高分子表面活性剂，少量的抗氧、防腐、防锈、金属减活、破乳等添加剂构成。主要用以清洁燃油系统，特别是化油器、喷嘴、进气阀，而对燃烧室沉积

85、物。我国汽油清净剂的研制与应用基本与国际接轨，水平相当。如深圳的“润合码”、天津的“海龙”都是国内具有较强竞争力的汽油清净剂品牌。一、汽油第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程第4章燃料与燃烧基础知识4.14.1发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性210二、柴油1.1.低温流动性低温流动性按凝点不同分按凝点不同分为10号、号、0号、号、-10号、号、-20号、号、35号号五五级，其凝点分，其凝点分别不高于不高于10、0、10、-20和和-352 2. .自燃性自燃性 十六十六烷值是是评定柴油自燃性好坏的指定柴油自燃性好坏的指标。十六。十六烷值大

86、，自燃性好，着火延大，自燃性好，着火延迟时期短，在着火落后期短，在着火落后时期内，期内，气缸中形成的混合气少，着火后气缸中形成的混合气少，着火后压力升高速度低，工力升高速度低，工作柔和，冷起作柔和，冷起动性能亦随之改善。性能亦随之改善。第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程第4章燃料与燃烧基础知识4.14.1发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性211二、柴油2.自燃性 测定柴油的十六烷值，是在特殊的单缸试验机上按规定的条件进行。试验时采用由十六烷和甲基萘混合制成的混合液，十六烷容易自燃，规定它的十六烷值为100，a甲基萘最不容易自燃，其十六烷值

87、定为0。当被测定柴油的自燃性与所配制的混合液的自燃性相同时，则混合液中十六烷的体积百分数就定为该种柴油的十六烷值。 国产柴油的十六烷值规定在40-50之间第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程第4章燃料与燃烧基础知识4.14.1发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性212二、柴油3.3.雾化和蒸化和蒸发性性 馏程：表示柴油的蒸程：表示柴油的蒸发性，与燃性，与燃烧完善程度及起完善程度及起动性能有密切关系。性能有密切关系。 燃料燃料馏出出50%50%的温度低，的温度低，说明明这种燃料种燃料轻馏分多、分多、蒸蒸发快，有利于混合气形成。快，有利于混合气形

88、成。 90%90%和和95%95%溜出温度溜出温度标志志柴油中所含柴油中所含难于蒸于蒸发的重的重馏分分的数量。如果重的数量。如果重馏分分过多，在高速柴油机中来不及蒸多，在高速柴油机中来不及蒸发和形成均匀混合气，和形成均匀混合气，燃燃烧不容易及不容易及时和完全。和完全。 车用高速柴油机使用用高速柴油机使用轻馏分分柴油，但柴油，但馏分太分太轻也不好，因也不好，因为轻质燃料容易蒸燃料容易蒸发，在着火前形成大量油气混合气，一旦着火在着火前形成大量油气混合气，一旦着火压力猛增，力猛增，将使柴油机工作粗暴。将使柴油机工作粗暴。第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程第4章燃料与燃烧基础知识4.14.1

89、发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性213二、柴油3.雾化和蒸发性 凝点：指柴油失去流动性而开始凝结的温度，与柴油储存、运送、使用有关 粘度：是燃料流动性的尺度，是表示燃料内部摩擦力的物理特性。与燃料喷射有密切关系 当其它条件相同时，粘度越大，雾化后油滴的平均直径也越大使燃油和空气混合不均匀，燃烧不及时或不完全，燃油消耗率增加，排气带烟。第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程第4章燃料与燃烧基础知识4.14.1发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性214二、柴油4.硫含量和安定性 柴油含硫不利于环保，要

90、求苛刻。 安定性：柴油在运输、储存和使用过程中保持其外观颜色、组分和使用性能不变的能力。不安定成分主要是烯烃、和环烷芳香烃。第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程第4章燃料与燃烧基础知识4.14.1发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性215三、汽油和柴油的性能差异对发动机的影响混合气形成上的差异着火上的差异燃烧上的差异汽油机汽油挥发性强，可能在较低温度下以较充裕的时间在气缸外部进气管中形成均匀的混合气，控制混合气的数量便能调节汽油机的功率，是量调节汽油自燃温度较高，适宜外源点火防止自燃，促使其有规律的燃烧，混合气均匀，着火后，以火焰传播的方式向

91、均匀的混合气展开 柴油机柴油蒸发性差，但粘性好，适宜用油泵油嘴向气缸内部喷油，靠调节供油量来调节负荷，吸入的空气量基本不变，是质调节柴油化学安定性差，易自燃，采用压燃的方式 柴油喷射及与空气的混合，既短暂又不均匀，常有随喷随烧的现象，燃烧时间延长第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程第4章燃料与燃烧基础知识4.14.1发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性216四、醇类燃料 （1）醇类燃料的热值低，但醇中含氧量大，所需的理论空气量不到汽油的一半，所以两者的混合气热值都差不多，从而保证发动机动力性能不致降低。由于热值低，酒精汽油的燃油消耗率比普通汽

92、油高，不过热效率并不比普通汽油低，而且其混合气比汽油混合气还稀。 （2）醇的汽化潜热是汽油的三倍左右，混合燃料蒸发汽化，可以促使进气温度进一步降低，增加了充气量，提高了功率。但困难的是，在使用中需予以强预热。 （3）醇具有高的抗爆性能，加醇的混合汽油可提高燃料的辛烷值，这对提高汽油机的压缩比极为有利。第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程第4章燃料与燃烧基础知识4.14.1发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性217 （4）醇的沸点低，产生气阻的倾向比汽油大，要采取相应的措施。 （5）在常温下醇难溶于汽油，混合不匀的燃料使发动机运转不稳定。为此，

93、需要加入适量的助溶剂，以利于醇与汽油相互溶解。 （6）甲醇对视神经有损伤作用，其混合燃料有一定的毒性，在储运及使用中要注意安全。 四、醇类燃料第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程第4章燃料与燃烧基础知识4.14.1发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性218（一）天然气 气体燃料可分为天然气（NG）、液化石油气（LPG）及工业生产中的气体燃料。 天然气是以自由状态或与石油共生于自然界中的可燃气体，它的主要成分是甲烷。 液化石油气是在石油炼制过程中产生的石油气，主要成分是丙烷、丙烯等。 天然气用于汽车一般有两种形式： 一种是压缩天然气（CNG）。

94、通常以20MPa压缩储存于高压气瓶中； 一种是液化天然气（LNG），将天然气以-162低温液化储存于隔热的液化气罐中。五、气体燃料第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程第4章燃料与燃烧基础知识4.14.1发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性219 天然气的优点（l）天然气的主要成分是甲烷，CO排放量少，未燃HC成分引起的光化学反应低，燃料中几乎不含硫的成分，从全球环保的角度看，比电动汽车的SO2排放量要低。 （2）辛烷值高达130，可采用高压缩比，获得高的热效率。 （3）燃烧下限宽，稀燃特性忧越，在广泛的运转范围内，可降低NOx生成，进而也可提

95、高热效率。 （4）由于是气体燃料，低温起动性及低温运转性能良好，进而在暖机过程中，不需要在使用液体燃料时所必要的额外供油，不完全燃烧成分少。五、气体燃料第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程第4章燃料与燃烧基础知识4.14.1发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性发动机燃料与使用特性220天然气的优点（5）天然气燃料运用性好，可采用油气双燃料供应方式，也可采用电控混合气或电控天然气喷射方式工作。它适用于轻型车，也适用于柴油车。 （6）将天然气应用于柴油车，固体微粒的排放率几乎为0，（微粒排放是当今柴油车排放治理中突出的困难），从而达到低公害的标准。 五、气体燃料22

96、1一、燃料燃烧的热值一、燃料燃烧的热值v完全燃烧：指某化合物被所在氧气全部氧化，其中C生成CO2、H生成H2O、其他元素生产高级氧化物。1 燃烧值:单位量(对于固体和液体燃料用1kg，对于气体燃料用1m3)的燃料完全燃烧时所发出的热量。2 发热值：指完全燃烧时，生成的水为气态时的发热值，即低位发热值。3燃烧值与发热值的关系：第第4章章燃料与燃燃料与燃烧基基础知知识4.24.2燃料燃烧热化学燃料燃烧热化学燃料燃烧热化学燃料燃烧热化学二、燃料燃二、燃料燃烧的化学反的化学反应第第4章章燃料与燃燃料与燃烧基基础知知识4.24.2燃料燃烧热化学燃料燃烧热化学燃料燃烧热化学燃料燃烧热化学如果已知某种燃料的

97、组分中碳、氢、硫、氧的质量成分，他们的质量分数分别表示为：则每千克燃料完全燃烧时所需的理论氧气量为对于汽油和柴油来讲，硫的组分不多，所以在计算理论氧气量时可忽略不计硫的影响。由空气中氧气的质量分数等于23可知，1千克燃料完全燃烧所需的理论空气量（千克）为：第第4章章燃料与燃燃料与燃烧基基础知知识4.24.2燃料燃烧热化学燃料燃烧热化学燃料燃烧热化学燃料燃烧热化学三、燃料完全燃烧所需的理论空气量三、燃料完全燃烧所需的理论空气量第第4章章燃料与燃燃料与燃烧基基础知知识4.24.2燃料燃烧热化学燃料燃烧热化学燃料燃烧热化学燃料燃烧热化学四、过量空气系数与空燃比 1.空燃比（美、日、欧）（柴油机：燃空

98、比） 理论空燃比：1kg燃料完全燃烧所需的理论空气量 汽油：14.9（14.7） 轻柴油：14.5 NG：17.4 LPG：15.8 甲醇：6.52 乙醇：9.05 2.过量空气系数（中、苏） 燃烧1kg燃料实际提供的空气量L与理论上所需空气量L0之比，称为过量空气系数 常用= 0.8-1.2，功率混合气= 0.85-0.95，经济混合气= 1.05-1.15 = 0.4，火焰传播上限（排气管放炮） = 1.4，火焰传播下限（进气管回火）第第4章章燃料与燃燃料与燃烧基基础知知识4.24.2燃料燃烧热化学燃料燃烧热化学燃料燃烧热化学燃料燃烧热化学五、燃料和可燃混合气的热值五、燃料和可燃混合气的热

99、值1.燃料的热值 1kg燃料完全燃烧时放出的热量，称为燃料的热值。燃料中含有氢，燃烧后生成水。水的状态对热值大小有影响，因而热值就有高热值和低热值之分。在高温的燃烧产物中，水以蒸气状态存在，水的汽化潜热不能利用。待温度降低后，水的汽化潜热才能释放出来。因此，水凝结以后计入水的汽化潜热的热值，称为高热值。生成的水为气态，则热值中不包含水的汽化潜热，为低热值。 第第4章章燃料与燃燃料与燃烧基基础知知识4.24.2燃料燃烧热化学燃料燃烧热化学燃料燃烧热化学燃料燃烧热化学五、燃料的热值五、燃料的热值1.燃料的热值 1kg燃料完全燃烧时放出的热量，称为燃料的热值。燃料中含有氢，燃烧后生成水。水的状态对热

100、值大小有影响，因而热值就有高热值和低热值之分。在高温的燃烧产物中，水以蒸气状态存在，水的汽化潜热不能利用。待温度降低后，水的汽化潜热才能释放出来。因此，水凝结以后计入水的汽化潜热的热值，称为高热值。生成的水为气态，则热值中不包含水的汽化潜热，为低热值。 第第4章章燃料与燃燃料与燃烧基基础知知识4.24.2燃料燃烧热化学燃料燃烧热化学燃料燃烧热化学燃料燃烧热化学燃烧过程一、着火阶段一切燃烧过程都由着火和燃烧两个阶段组成。v着火阶段的准备是着火前的物理和化学的准备过程。所谓物理准备过程是燃料经过雾化、受热蒸发并与空气形成可燃混合气等项准备；所谓化学准备过程则包括可燃混合气形成后，在自燃以前发生的焰

101、前氧化过程，氧化反应的速度很低，压力和温度均无明显升高。在此缓慢氧化的过程中，可燃混合气逐渐积累起热量或活化中心，自身加速了反应进行的速度，最后出现火焰值混合物的燃烧转入第二阶段。5.35.3燃烧燃烧燃烧燃烧的基本理论的基本理论的基本理论的基本理论第第4章章燃料与燃燃料与燃烧基基础知知识燃烧过程燃烧过程一、着火阶段一、着火阶段v可燃混合物进入燃烧的第二阶段，有两种方法。一是利用点火系向可燃混合物增加能量，迫使可燃混合物着火燃烧，这种着火方式称之为强迫着火或点燃。另一种是自然着火，所谓自燃，即依靠自身缓馒的化学反应逐渐积累热量或活化中心完成着火的过程。着火后，可燃混合物释放出的能量足以使燃烧过程

102、自行继续下去。5.35.3燃烧燃烧燃烧燃烧的基本理论的基本理论的基本理论的基本理论第第4章章燃料与燃燃料与燃烧基基础知知识燃烧过程燃烧过程一、着火阶段一、着火阶段v发动机内的燃烧过程和其它燃烧过程一样，一般说来，要经历三个基本步骤：(1)形成燃油与空气的可燃混合气；(2)点燃可燃混合气，或可燃混合气在温度和浓度适当的地区发生自燃，在一处或同时在数处着火；(3)火源扩大到整个可燃混合气，形成全面燃烧。 上述的第二个步骤，即自燃或点燃过程，统称为着火过程点燃是在局部混合气(点火热源附近）内进行的，而自燃则是在全部混合气内同时发生。5.35.3燃烧燃烧燃烧燃烧的基本理论的基本理论的基本理论的基本理论

103、第第4章章燃料与燃燃料与燃烧基基础知知识2315.4燃烧燃烧的基本理论的基本理论燃烧过程燃烧过程三、着火机理三、着火机理按化学动力学的观点，着火机理可分为热自燃机理和链锁自燃机理两类。v(一)热自燃：在着火的准备阶段，混合气进行着氧化过程，放出热量。放热的同时，由于温差的原因，会对周围介质散热。若化学反应所释放出的热量大于所散失的热量，混合气的温度升高，进而促使混合气的反应速率和放热速率增大。这种相互促进，最终导致极快的反应速率而着火。这就是热自燃，或称热爆。5.35.3燃烧燃烧燃烧燃烧的基本理论的基本理论的基本理论的基本理论第第4章章燃料与燃燃料与燃烧基基础知知识燃烧过程燃烧过程三、着火机理

104、三、着火机理v发动机中的燃料是以气相参加燃烧的，气体分子要发生化学反应需要相互碰撞，且碰撞的分子必须具备一定大小的能量，称为反应活化能。能量超过活化能的分子。称为活性分子。能量超过活化能的分子数与总分子数N之比与温度T有关，它由阿累尼乌斯公式来确定。5.35.3燃烧燃烧燃烧燃烧的基本理论的基本理论的基本理论的基本理论第第4章章燃料与燃燃料与燃烧基基础知知识连锁反应连锁反应链锁理论通过链锁反应逐渐积累活化中心使反应自动加速导致燃烧。链锁反应引导反应（链的引发）反应链（链的传递）链的中断（活化中心死亡）5.35.3燃烧燃烧燃烧燃烧的基本理论的基本理论的基本理论的基本理论第第4章章燃料与燃燃料与燃烧

105、基基础知知识一、高温单级着火汽油机的着火为高温单级着火：划分不出由链反应引起的起始反应的自动加速和由热所引起的自动加温二者的界线，在火花塞跳火后经一短暂的着火延迟期即可出现热火焰，故成为高温单级着火。并迅速开展自行加速的链反应。放热速度远远大于散热速度，达到热爆炸。当电火花跳火的瞬间，一方面在火花塞电极附近局部地区，可燃混和气温度急剧上升，可达几千摄氏度以上。在高温作用下，燃油分子直接分裂成大量的自由原子和自由基，作为链反应的活化中心。特点5.35.3燃烧燃烧燃烧燃烧的基本理论的基本理论的基本理论的基本理论第第4章章燃料与燃燃料与燃烧基基础知知识热焰蓝焰冷焰烃的多段发火和着火落后期注意：柴油机

106、的柴油机的着火着火为低温多低温多级着火着火高温处缓慢氧化积累热量，氧化物达到临界温度出现淡青色火焰 称为冷焰。生成CO、O、H、OH等活化中心，出现蓝色火焰，缸内温度压力明显上升，并有热量积累 。由于热量和活化中心的积累，反应将激烈进行，在极短时间内产生热爆炸，出现橘黄色热火焰，即产生燃油自燃，温度和压力急剧升高 。过程分析5.35.3燃烧燃烧燃烧燃烧的基本理论的基本理论的基本理论的基本理论第第4章章燃料与燃燃料与燃烧基基础知知识发动机的燃烧方式对比可燃混和气相燃烧燃物相燃式中存在未燃混和气相和燃烧燃物相燃烧时同时存在可燃气体相、空气相、燃烧燃物相5.35.3燃烧燃烧燃烧燃烧的基本理论的基本理

107、论的基本理论的基本理论第第4章章燃料与燃燃料与燃烧基基础知知识第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第五章第五章汽油机混合气形成和燃烧汽油机混合气形成和燃烧重点：正常与不正常燃烧过程及使用因重点：正常与不正常燃烧过程及使用因素的影响；燃烧室。素的影响；燃烧室。难点：不正常燃烧过程及影响因素。难点：不正常燃烧过程及影响因素。第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环汽油机与柴油机相比主要有如下特点汽油机与柴油机相比主要有如下特点:汽油机汽油机柴油机柴油机1点燃式。点燃式。压燃式

108、。压燃式。2i影响小。影响小。i影响大。影响大。3进入气缸的是混合气，进入气缸的是混合气，进入气缸的是新鲜空气，进入气缸的是新鲜空气，混合时间长。混合时间长。混合时间短。混合时间短。4最高温度高，热负荷大。最高温度高，热负荷大。最高压力高，机械负荷大。最高压力高，机械负荷大。5压缩比低，压缩比低， =610。压缩比高，压缩比高， =1222。6有爆燃问题。有爆燃问题。有工作粗暴问题。有工作粗暴问题。7组织气流运动的目的是为了组织气流运动的目的是为了组织气流运动的目的是为了组织气流运动的目的是为了加速火焰传播，防止爆燃。加速火焰传播，防止爆燃。进燃油与空气更好地混合。进燃油与空气更好地混合。第2

109、章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第一节第一节汽油机混合气的形成汽油机混合气的形成第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环5.1汽油机混合气的形成第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环5.1汽油机混合气的形成第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环5.1汽油机混合气的形成第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1

110、发动机的理论循环一、混合气形成过程一、混合气形成过程( (一一) )化油器式化油器式1.喉口流速喉口流速 P 雾化效果雾化效果 2.节气门开度节气门开度 喉口真空度喉口真空度 ,进气管进气管真空度真空度 从从到到3.节气门开度一定节气门开度一定,n , 4.节气门开度节气门开度 ，n 蒸发性蒸发性 5.进气温度进气温度 蒸发性蒸发性 5.1汽油机混合气的形成第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环二、理想化油器特性与供油系校正二、理想化油器特性与供油系校正（一）（一）理想化油器特性理想化油器特性各种工况下满足最佳性能要求的理想混合比各

111、种工况下满足最佳性能要求的理想混合比试验试验结果。结果。1影响因素影响因素（1）转速转速n影响较小。影响较小。（2）负荷负荷影响大。影响大。2空燃比空燃比5.1汽油机混合气的形成第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环经济混合气经济混合气A/F=17功率混合气功率混合气A/F=1214怠速混合气怠速混合气A/F=1012.4（1）常用工况常用工况中等负中等负荷要求提供经济混合气。荷要求提供经济混合气。（2）负荷负荷90%以及怠以及怠速速,低速下低速下加浓。加浓。5.1汽油机混合气的形成第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环

112、第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环（二）汽油喷射（二）汽油喷射1.化油器式发动机的不足之处化油器式发动机的不足之处:（1）部分负荷时节流损失大部分负荷时节流损失大（2）不可能在各种工况下均提供最佳混合比不可能在各种工况下均提供最佳混合比（3）对大气条件和环境适应性差对大气条件和环境适应性差（4）仅提供均质混合气仅提供均质混合气（5）油膜流动油膜流动各缸混合气分配不均匀各缸混合气分配不均匀5.1汽油机混合气的形成第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环2.汽油喷射系统的优点汽油喷射系统的优点汽油喷射系统油量计量与控制的精

113、度高汽油喷射系统油量计量与控制的精度高供油系统雾化质量好，改善了燃烧过程供油系统雾化质量好，改善了燃烧过程电控技术的应用有利于改善瞬态响应性能电控技术的应用有利于改善瞬态响应性能多点顺序喷射，改善了各缸分配的均匀性多点顺序喷射，改善了各缸分配的均匀性取消了化油器喉管，提高了充气效率取消了化油器喉管，提高了充气效率5.1汽油机混合气的形成第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环3.分类分类（1）缸内喷射喷嘴开启压力35Mpa进气过程上止之后3050开始喷油。压缩冲程上止点停止喷油。喷油持续近2冲程火花点火,火焰传播。5.1汽油机混合气的

114、形成第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环（2）进气管内喷射（1）单点喷射单点喷射大喷咀位于节气门之前的化油器位置大喷咀位于节气门之前的化油器位置,安装空安装空气计量装置和电子控制喷油装置气计量装置和电子控制喷油装置,可以克服可以克服14的不足的不足,但但5仍存在。仍存在。（2）多点喷射多点喷射小喷咀安装于各个进气歧管之中小喷咀安装于各个进气歧管之中,可克服可克服15的不足的不足,但结构复杂但结构复杂,成本高。成本高。5.1汽油机混合气的形成第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的

115、理论循环第二节第二节汽油机的燃烧过程汽油机的燃烧过程第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环一、汽油机的正常燃烧一、汽油机的正常燃烧电火花点燃均匀的可燃混合气电火花点燃均匀的可燃混合气,形成火焰形成火焰中心中心,并且火焰从此中心按一定的速率并且火焰从此中心按一定的速率（一般为（一般为2060m/s）连续地传播到整连续地传播到整个燃烧室空间个燃烧室空间,在此期间火焰传播速率在此期间火焰传播速率,火焰前锋形状均没有急剧的变化火焰前锋形状均没有急剧的变化,称之为称之为正常燃烧。正常燃烧。1.燃烧过程的分段燃烧过程的分段正常燃烧分三个阶段正常

116、燃烧分三个阶段。5.2汽油机的燃烧过程第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环I滞燃期滞燃期第第第第I I阶段称为着火阶段，阶段称为着火阶段，阶段称为着火阶段，阶段称为着火阶段，从电火花跳火从电火花跳火从电火花跳火从电火花跳火 形形形形成火焰中心。成火焰中心。成火焰中心。成火焰中心。1 1点以前为压缩过程点以前为压缩过程点以前为压缩过程点以前为压缩过程, ,缸内压力升高不大。缸内压力升高不大。缸内压力升高不大。缸内压力升高不大。11火花塞跳火。火花塞跳火。火花塞跳火。火花塞跳火。22缸内压力脱离压缸内压力脱离压缸内压力脱离压缸内压力脱

117、离压缩线开始急骤增高。缩线开始急骤增高。缩线开始急骤增高。缩线开始急骤增高。点火提前角点火提前角点火提前角点火提前角 11点点点点 上止点的曲轴转角。上止点的曲轴转角。上止点的曲轴转角。上止点的曲轴转角。II急燃期急燃期IIIIII补燃期补燃期补燃期补燃期第II阶段23称为急燃期（明显燃烧期）这一阶段为燃烧过程的主要阶段。在此时间内,火焰迅速传遍整个燃烧室,混合气的绝大部分在此时期内完成燃烧（80%以上），燃料的热能绝大部分在此时间内放出。缸内压力、温度迅速升高,dp/d=0.20.4MPa/(CA代表工作粗暴的程度,它与火焰传播速率有关。工作粗暴，噪声。但不正常燃烧趋势。气流运动所以,在汽油

118、机中,火焰传播速率是一个重要参数,它直接影响不正常燃烧的抑制,从而影响发动机的功率、效率和使用寿命。III34称补燃期（后燃期）称补燃期（后燃期）3点点燃料基本燃烧完的燃料基本燃烧完的4点。点。3点过后点过后,燃烧速度下降燃烧速度下降,活塞下行活塞下行,使使p ,在在3点过后的点过后的燃烧主要为：燃烧主要为：1在火焰传播期火焰前锋在火焰传播期火焰前锋面没有燃烧掉的燃料继续燃烧。面没有燃烧掉的燃料继续燃烧。2粘附在缸壁上的混合气粘附在缸壁上的混合气层继续燃烧。层继续燃烧。3由于汽油机燃烧温度高由于汽油机燃烧温度高,高温分解严重。产生的高温分解严重。产生的,CO,在补燃期内在补燃期内,由于温度由于

119、温度降低降低,重新燃烧生成重新燃烧生成,，,放出热量。放出热量。第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环2.燃烧速度燃烧速度定义定义:指单位时间内燃烧的混合气数量。指单位时间内燃烧的混合气数量。式中：式中：m混合气的质量；混合气的质量；AT火焰前锋面积；火焰前锋面积；T未燃混合气密度；未燃混合气密度；UT火焰传播速度。火焰传播速度。5.2汽油机的燃烧过程第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环燃烧速度影响因素燃烧速度影响因素v火焰速度火焰速度UT 气体的紊流运动气体的紊流运动

120、 混合气成分混合气成分 混合气初始温度混合气初始温度 n 火焰前锋面积火焰前锋面积AT n 可燃混合气密度可燃混合气密度T 5.2汽油机的燃烧过程第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环5.2汽油机的燃烧过程第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环3.不规则燃烧1）循环间的燃烧变动）循环间的燃烧变动产生原因：产生原因：气体运动的循环变动气体运动的循环变动混合气成分的变动，主要与点火过程（滞燃期）混合气成分的变动，主要与点火过程（滞燃期）有关。有关。2）各缸间的燃烧差异）各缸间

121、的燃烧差异5.2汽油机的燃烧过程第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环续续走走二、汽油机的不正常燃烧二、汽油机的不正常燃烧不正常燃烧注意：爆燃和表面点火产生机理的差异、影响因素爆爆燃燃表面点火表面点火部分燃烧、失火及发动机部分燃烧、失火及发动机部分燃烧、失火及发动机部分燃烧、失火及发动机工作稳定性工作稳定性工作稳定性工作稳定性5.2汽油机的燃烧过程第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环（一）（一）爆燃爆燃1爆燃现象：爆燃现象：1)1)发出金属振音发出金属振音发出金属振音发

122、出金属振音( (敲缸敲缸敲缸敲缸) )。2)2)在轻微爆燃时，发动机功率略有增加；强烈在轻微爆燃时，发动机功率略有增加；强烈在轻微爆燃时，发动机功率略有增加；强烈在轻微爆燃时，发动机功率略有增加；强烈爆燃时，发动机功率下降，工作变得不稳定，转速爆燃时，发动机功率下降，工作变得不稳定，转速爆燃时，发动机功率下降，工作变得不稳定，转速爆燃时，发动机功率下降，工作变得不稳定，转速下降，发动机有较大振动。下降，发动机有较大振动。下降，发动机有较大振动。下降，发动机有较大振动。3)3)冷却系统过热冷却系统过热冷却系统过热冷却系统过热( (冷却水、润滑油温度均上升冷却水、润滑油温度均上升冷却水、润滑油温度

123、均上升冷却水、润滑油温度均上升) )。4)4)气缸盖温度上升。气缸盖温度上升。气缸盖温度上升。气缸盖温度上升。根据对发动机理想循环的分析根据对发动机理想循环的分析,我们知道我们知道 。但。但,则爆震倾向则爆震倾向 ,限制了限制了 的提高。的提高。5.2汽油机的燃烧过程第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环2产生的原因产生的原因终端混合气自燃终端混合气自燃电火花点火后电火花点火后,火焰以正常的传播速度火焰以正常的传播速度2060m向前推进向前推进,未燃混合气受到强烈的压缩和热幅射。未燃混合气受到强烈的压缩和热幅射。处于最后燃烧位置上的

124、那部分终燃混合气（处于最后燃烧位置上的那部分终燃混合气（Endgas）,由于热幅射作用由于热幅射作用,促使先期反应加速进行促使先期反应加速进行,并并放出部分热量放出部分热量,又使本身的温度不断升高又使本身的温度不断升高,以致在正以致在正常火焰尚未到达时常火焰尚未到达时,终端混合气最适于发火的部位终端混合气最适于发火的部位已经形成了一个或几个火焰中心。以远大于正常燃已经形成了一个或几个火焰中心。以远大于正常燃烧火焰前锋面推进的速度向周围传播。烧火焰前锋面推进的速度向周围传播。因此，因此，汽油汽油汽油汽油机的爆燃现象就是终端混合气的自燃现象。机的爆燃现象就是终端混合气的自燃现象。机的爆燃现象就是终

125、端混合气的自燃现象。机的爆燃现象就是终端混合气的自燃现象。轻微爆燃轻微爆燃=100300m/s强烈爆燃强烈爆燃=8002000m/s若自燃区占整个燃烧室容积的若自燃区占整个燃烧室容积的5%,则为强烈爆燃。则为强烈爆燃。5.2汽油机的燃烧过程第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环3.示功图的比较（1）正常燃烧与爆震燃烧的比较5.2汽油机的燃烧过程第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环汽油机的爆燃现象就是终端混合气的自燃现汽油机的爆燃现象就是终端混合气的自燃现象象,它与柴油机

126、的工作粗暴性它与柴油机的工作粗暴性,在燃烧本质上在燃烧本质上是一致的是一致的,均是可燃混合气均是可燃混合气自燃自燃的结果。但两的结果。但两者发生的部位不一致。者发生的部位不一致。柴油机工作粗暴柴油机工作粗暴发生在急燃期的始点发生在急燃期的始点,汽油机的爆燃是汽油机的爆燃是发生在急燃期的终点发生在急燃期的终点5.2汽油机的燃烧过程第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环4.造成的危害造成的危害爆燃出现后爆燃出现后,使正常规则的火焰前锋面发生急骤的扭使正常规则的火焰前锋面发生急骤的扭曲。曲。（1）压力脉冲压力脉冲噪声：压力脉冲在气缸壁面、

127、活塞顶面及缸盖底面之间噪声：压力脉冲在气缸壁面、活塞顶面及缸盖底面之间来回反射来回反射,强迫气缸壁等零件振动而产生高频噪声强迫气缸壁等零件振动而产生高频噪声,其其频率在频率在5000Hz以上。以上。零件寿命零件寿命 爆燃使缸内压力增加爆燃使缸内压力增加,活塞活塞,气缸壁气缸壁,气缸盖等各零件气缸盖等各零件机械荷机械荷 ,若爆燃时间长若爆燃时间长,则零件寿命则零件寿命 。压力脉冲破坏了壁面上的层流边界层。压力脉冲破坏了壁面上的层流边界层。但层流边界层被破坏但层流边界层被破坏,使导热量使导热量,则则热应力热应力 零件零件寿命寿命 ；热损失；热损失 热效率热效率 ；冷却水冷却水,机油温度机油温度润滑

128、润滑零件磨损零件磨损5.2汽油机的燃烧过程第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环（2）高温分解高温分解按提高循环热效率的热力学观点看按提高循环热效率的热力学观点看,爆燃接近于等容爆燃接近于等容燃烧燃烧,热利用好热利用好,是人们所希望的是人们所希望的,事实上也是如此事实上也是如此,当轻微爆燃当轻微爆燃,发动机的热效率可以有所提高发动机的热效率可以有所提高,平均有平均有效压力亦有所增长。效压力亦有所增长。但在强烈爆燃时但在强烈爆燃时,会使局部温度会使局部温度,出现高温分解出现高温分解,生成生成CO,H2,O2,NO等等,严重时析出游离炭

129、粒，这严重时析出游离炭粒，这就是爆震时可能排气冒烟的原因。使油耗就是爆震时可能排气冒烟的原因。使油耗,且热且热效率反而会下降。产生出的炭粒又会形成累积效率反而会下降。产生出的炭粒又会形成累积,破坏破坏活塞活塞,活塞环活塞环,火花塞和气阀的正常工作。爆燃还会火花塞和气阀的正常工作。爆燃还会促使表面点火的发生。促使表面点火的发生。5.2汽油机的燃烧过程第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环5影响爆燃的因素影响爆燃的因素1)燃料品质：燃料品质：2)末端混合气的温度和压力。末端混合气的温度和压力。3)火焰传播到末端混和气的时间。火焰传播到末

130、端混和气的时间。爆燃最容易在燃烧室中离开正常燃烧最远爆燃最容易在燃烧室中离开正常燃烧最远的地方以及具有高温的地方的地方以及具有高温的地方(如排气门和积碳如排气门和积碳处处)发生。爆燃发生前，正常燃烧的混合气数发生。爆燃发生前，正常燃烧的混合气数量越少，爆燃就在更大的容积内进行，爆燃量越少，爆燃就在更大的容积内进行，爆燃也就越强烈。也就越强烈。5.2汽油机的燃烧过程第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环由于上述原因，由于上述原因，爆燃爆燃成为限制火花点火成为限制火花点火发动机发动机功率提高和经济性改善功率提高和经济性改善的一个重要因素

131、。的一个重要因素。如果没有爆燃，汽油机就可以方便地应用如果没有爆燃，汽油机就可以方便地应用高压缩比或涡轮增压高压缩比或涡轮增压的方法来提高功率和改善的方法来提高功率和改善经济性。因此，长期以来，改进汽油炼制方法，经济性。因此，长期以来，改进汽油炼制方法，在汽油中在汽油中加入辛烷值高加入辛烷值高的含氧化合物以的含氧化合物以增加其增加其抗爆性能抗爆性能，不断改进，不断改进燃烧系统和进气系统燃烧系统和进气系统以减以减少爆燃倾向，少爆燃倾向，采用电控汽油喷射、汽油机缸内采用电控汽油喷射、汽油机缸内直接喷射直接喷射等，已成为提高汽油机性能的一个重等，已成为提高汽油机性能的一个重要方面。要方面。5.2汽油

132、机的燃烧过程第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环（二）（二）表面点火表面点火在火花点火式发动机中在火花点火式发动机中,凡是不依靠电火花凡是不依靠电火花点火点火,而是由于炽热表面而是由于炽热表面（如过热的绝缘体如过热的绝缘体电极、排气阀电极、排气阀,尤其是燃烧室表面炽热的沉积尤其是燃烧室表面炽热的沉积物物）点燃混合气的不正常燃烧现象点燃混合气的不正常燃烧现象,均称为均称为表面点火或炽热点火。表面点火或炽热点火。5.2汽油机的燃烧过程第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环表

133、面点火大致可分表面点火大致可分正常（非爆燃性）表面点火正常（非爆燃性）表面点火和和爆燃性表面点火爆燃性表面点火两种两种。5.2汽油机的燃烧过程第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环1非爆燃性表面点火非爆燃性表面点火（1）后火后火在火花塞点燃混合气以后在火花塞点燃混合气以后,炽热表面才点燃混合气炽热表面才点燃混合气的现象。形成火焰中心的现象。形成火焰中心,但火焰传播速度正常但火焰传播速度正常,虽有虽有时可使时可使补燃补燃 ,但影响不大。但影响不大。（2）早火早火发生在火花塞点火以前发生在火花塞点火以前,火焰传播速度很高火焰传播速度很高

134、,，（颇似柴油机工作粗暴颇似柴油机工作粗暴）。早火太）。早火太早早,则使压缩末期负功增大则使压缩末期负功增大,热效率热效率 ,功率损失功率损失 ,功功率率 。单缸早火单缸早火,往往会导致停车。多缸早火往往会导致停车。多缸早火,会使会使Ne ,工作粗暴工作粗暴,寿命寿命 。5.2汽油机的燃烧过程第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环2爆燃性表面点火爆燃性表面点火（激爆激爆）激爆是由燃烧室沉积物引起的爆燃性炽热激爆是由燃烧室沉积物引起的爆燃性炽热点火，这是一种危害性最大的表面点火现象。点火，这是一种危害性最大的表面点火现象。试验指出，此

135、时压力升高比为正常燃烧的试验指出，此时压力升高比为正常燃烧的5倍，最高燃烧压力为正常燃烧的倍，最高燃烧压力为正常燃烧的15倍，气倍，气缸内的高温、高压又促使强烈爆燃的产生，缸内的高温、高压又促使强烈爆燃的产生，发生强烈的震音。发生强烈的震音。5.2汽油机的燃烧过程第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环总总 结结 表面点火和爆燃是两种完全不同的不正常燃表面点火和爆燃是两种完全不同的不正常燃烧现象，爆燃是在电火花点火以后，终燃混合气的烧现象，爆燃是在电火花点火以后，终燃混合气的自燃现象，而表面点火则是炽热物点燃混合气所致。自燃现象，而表

136、面点火则是炽热物点燃混合气所致。但两者存在着某种相互促进的关系。强烈的爆燃必但两者存在着某种相互促进的关系。强烈的爆燃必然增加向气缸壁的传热，从而促成炽热点的形成，然增加向气缸壁的传热，从而促成炽热点的形成，导致表面点火；早火又使气缸压力升高比和最高燃导致表面点火；早火又使气缸压力升高比和最高燃烧压力增加，使未燃混合气受到较大的压缩和传热，烧压力增加，使未燃混合气受到较大的压缩和传热，从而促使爆燃发生。从而促使爆燃发生。5.2汽油机的燃烧过程第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环三三使用因素对燃烧过程的影响使用因素对燃烧过程的影响1

137、.混合气浓度1)对的影响（1）不同燃料不同曲线曲线1加铅芳香族，抗爆性好，长。曲线2加铅烷族，抗爆性较好，较长。曲线3正庚烷，抗爆性差，短。（2）同一种燃料一条曲线，5.2汽油机的燃烧过程第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环这是不同下的最佳示功图。1=0.84；2=0.65；3=1.01；4=1.18。可以看出，=0.84的示功图曲线下的面最大。，燃烧剧烈程度爆燃趋势。2)对示功图的影响3)对火焰传播速度的影响=0.850.95；，5.2汽油机的燃烧过程第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标

138、2.1发动机的理论循环4）值的范围=0.40.5冷起动混合气；=0.850.95功率混合气；=1.051.15经济混合气。5.2汽油机的燃烧过程第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环2点火提前角11,较大。这时,点火提前较多。Pmax出现在上止点附近。压缩负功损失t压缩负功损失单缸汽油机易熄火。初期放热dp/dtPmax零件机械负荷。由于此时缸内p,T较高,使其终端混合气较为具备着火条件,到一定程度时,爆燃出现,所以,爆燃趋势。22,较小。点火提前少。Pmax值出现较晚。dp/dtPmaxNe膨胀功损失t补燃t，热负荷，排放差。所以

139、,有一最佳值。33，合适。实践证明,当=1215，时,出现在上止点后=1215时，p图曲线下的面积最大，有用功最多。第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环点火提前角调速特性：保持节气门开度、转速以及混合气浓度一定时，汽油机功率和燃油消耗率随点火提前角改变而变化的关系。5.2汽油机的燃烧过程第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环3转速1.n紊流混合气混合好i散热Tc、Pcin易吹散已形成的火焰中心i2.n离心式点火提前角调节装置使。3.n紊流强度s爆燃趋势。5.2汽油机的燃

140、烧过程第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环（四）负荷1负荷节气门开度进入气缸的混合气废气的比例相对每循环时间传热损失（必须）2负荷缸内p，T爆燃趋势。（五）大气状况1P0G经济性，动力性。但爆燃趋势。2T0G经济性，动力性。易发生气阻。爆燃趋势。5.2汽油机的燃烧过程第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第三节汽油机的燃烧室第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环燃烧室设计原则结构尽量紧凑火花塞位置适当燃烧室形

141、状合理分布具有高的充气效率形成适当的紊流运动末端混合气要适当的冷却5.3汽油机的燃烧室第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环一、分类按气门布置分类（一）顶置楔型、半球型、浴盆型结构紧凑，面容比小，火焰传播距离短,不易爆燃,但结构较复杂。（二）侧置L型结构简单,易维修保养,但火焰传播距离长,易爆燃,故压缩比小。5.3汽油机的燃烧室第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环二、常用典型燃烧室（一）L型里卡多（Ricardo）公司研制，在老解放车上及某些风冷汽油机上应用。5.3汽油

142、机的燃烧室第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环（二）楔型应用较多，性能稳定。燃烧室侧剖面为楔型。安排激冷区，防止爆燃。燃烧速度高，但噪声、振动大，工作易粗暴。5.3汽油机的燃烧室第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环（三）倒盆型（浴盆型）性能稳定，应用较多。挤气面积不能小于30%。5.3汽油机的燃烧室第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环（四）半球型或蓬型1半球型应用于高速汽油机中。流动阻力小，面容比小，散热

143、损失少。激冷区小，HC排放低。5.3汽油机的燃烧室第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环2蓬型比半球型高度低。气流运动强，高速性能更好。可安排四气门机构，充气效率更高。压缩比、空燃比大，=713，A/F=1622.5，可实现稀薄燃烧。5.3汽油机的燃烧室第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环5.3汽油机的燃烧室第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环三、采用均质混合气的燃烧室（一）射流型天津大学刘友均教授研制。挤

144、气面积大,方可实现强射流,促使主室内紊流增强。着火后,混合气和火焰从射流孔高速喷向活塞顶部。形成双重火焰区,减小爆燃,压缩比可达9.811.2。但缸盖热应力大,易开裂。5.3汽油机的燃烧室第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环5.3汽油机的燃烧室第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环（二）碗型燃烧室位于活塞顶部。挤气紊流可达11。火焰传播距离爆燃趋势,可采用稀混气体。5.3汽油机的燃烧室第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发

145、动机的理论循环（三）里卡多公司的HRCC燃烧室5.3汽油机的燃烧室第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环（四）福特CVH型堤岸型活塞顶，产生压缩涡流，挤气面积为16%。切向进气道，产生进气涡流。充气效率较高。激冷区小，使HC排放下降。使用90号汽油时，压缩比可达8.5。功率、扭矩较大。5.3汽油机的燃烧室第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环5.3汽油机的燃烧室第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环四、汽油机的

146、分层燃烧及其燃烧室四、汽油机的分层燃烧及其燃烧室前述汽油机采用的工质是均匀的，是空燃比变化在前述汽油机采用的工质是均匀的，是空燃比变化在非常狭窄的范围内非常狭窄的范围内(A/F(A/F12.617)12.617)的混合气，这样的混合气，这样的燃烧系统本身具有以下的燃烧系统本身具有以下缺点缺点：1) 1) 1) 1) 汽油机功率变化时，混合气仍必须维持在点火范围汽油机功率变化时，混合气仍必须维持在点火范围汽油机功率变化时，混合气仍必须维持在点火范围汽油机功率变化时，混合气仍必须维持在点火范围内的浓度，使得空燃比不可能变化很大，这就决定内的浓度，使得空燃比不可能变化很大，这就决定内的浓度，使得空燃

147、比不可能变化很大，这就决定内的浓度，使得空燃比不可能变化很大，这就决定了汽油机功率不可能用变质调节，而只能用进气管了汽油机功率不可能用变质调节，而只能用进气管了汽油机功率不可能用变质调节，而只能用进气管了汽油机功率不可能用变质调节，而只能用进气管节流的变量调节。由于节流引起较大的泵气损失，节流的变量调节。由于节流引起较大的泵气损失，节流的变量调节。由于节流引起较大的泵气损失，节流的变量调节。由于节流引起较大的泵气损失，所以造成低负荷的经济性较差。所以造成低负荷的经济性较差。所以造成低负荷的经济性较差。所以造成低负荷的经济性较差。5.3汽油机的燃烧室第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论

148、循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环2) 2) 容易爆燃。凡是火焰传播速度快的混合气，也是容易爆燃。凡是火焰传播速度快的混合气，也是容易引起爆燃的因素，因此较浓的混合气容易引起爆燃的因素，因此较浓的混合气( (点火所需点火所需的混合气的混合气) )要比较稀的混合气容易引起爆燃。要比较稀的混合气容易引起爆燃。3) 3) 汽油机始终以点火范围内的混合比工作，使热效汽油机始终以点火范围内的混合比工作，使热效率低，如果能以稀混合气工作，可提高循环的热效率低，如果能以稀混合气工作，可提高循环的热效率。与化学计量比率。与化学计量比14.814.8比较，如采用空燃比比较，如采用空燃比202

149、0和和2727工作，则发动机的热效率将相应提高工作，则发动机的热效率将相应提高8 8和和1212。5.3汽油机的燃烧室第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环4)4)排气污染严重。排气污染严重。排气污染严重。排气污染严重。汽油机排气中有害成分汽油机排气中有害成分汽油机排气中有害成分汽油机排气中有害成分(CO(CO、HCHC、NOx)NOx)的数量与混合气的浓度有密切关的数量与混合气的浓度有密切关的数量与混合气的浓度有密切关的数量与混合气的浓度有密切关系。一般汽油机所使用的混合比范围系。一般汽油机所使用的混合比范围系。一般汽油机所使用的

150、混合比范围系。一般汽油机所使用的混合比范围正是排放高的范围。如果汽油机能以正是排放高的范围。如果汽油机能以正是排放高的范围。如果汽油机能以正是排放高的范围。如果汽油机能以稀的混合气工作，特别是空燃比超过稀的混合气工作，特别是空燃比超过稀的混合气工作，特别是空燃比超过稀的混合气工作，特别是空燃比超过2323时能正常工作，就可以得到很低的时能正常工作，就可以得到很低的时能正常工作，就可以得到很低的时能正常工作，就可以得到很低的排故指标。排故指标。排故指标。排故指标。5.3汽油机的燃烧室第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环燃用过稀的、已

151、进入一般汽油机失火范围的燃用过稀的、已进入一般汽油机失火范围的燃用过稀的、已进入一般汽油机失火范围的燃用过稀的、已进入一般汽油机失火范围的混合气的主要困难是难以形成火核。若采用大能混合气的主要困难是难以形成火核。若采用大能混合气的主要困难是难以形成火核。若采用大能混合气的主要困难是难以形成火核。若采用大能量点火，可以点燃较稀的混合气，但当混合气过量点火，可以点燃较稀的混合气，但当混合气过量点火，可以点燃较稀的混合气，但当混合气过量点火，可以点燃较稀的混合气，但当混合气过稀时，大能量的电火花虽可点火，出现火核，但稀时，大能量的电火花虽可点火，出现火核，但稀时，大能量的电火花虽可点火，出现火核，但

152、稀时，大能量的电火花虽可点火，出现火核，但在微小体积内的燃料量太小，产生热量过少，不在微小体积内的燃料量太小，产生热量过少，不在微小体积内的燃料量太小，产生热量过少，不在微小体积内的燃料量太小，产生热量过少，不足以聚集形成火焰而传播。从而导致失火。但是足以聚集形成火焰而传播。从而导致失火。但是足以聚集形成火焰而传播。从而导致失火。但是足以聚集形成火焰而传播。从而导致失火。但是只要一旦形成火焰，在火焰传播过程中，即使是只要一旦形成火焰，在火焰传播过程中，即使是只要一旦形成火焰，在火焰传播过程中，即使是只要一旦形成火焰，在火焰传播过程中，即使是相当稀的混合气，还是能够正常燃烧的。相当稀的混合气，还

153、是能够正常燃烧的。相当稀的混合气，还是能够正常燃烧的。相当稀的混合气，还是能够正常燃烧的。5.3汽油机的燃烧室第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环分层燃烧的概念为合理组织燃烧室内的混合气分层燃烧的概念为合理组织燃烧室内的混合气分层燃烧的概念为合理组织燃烧室内的混合气分层燃烧的概念为合理组织燃烧室内的混合气分布，即在火花间隙周围局部形成具有良好着火条分布，即在火花间隙周围局部形成具有良好着火条分布，即在火花间隙周围局部形成具有良好着火条分布，即在火花间隙周围局部形成具有良好着火条件的较浓混合气，空燃比在件的较浓混合气，空燃比在件的较

154、浓混合气，空燃比在件的较浓混合气，空燃比在1213.41213.4左右；而在燃左右；而在燃左右；而在燃左右；而在燃烧空的大部分区域是较稀的混合气。在两者之间，烧空的大部分区域是较稀的混合气。在两者之间，烧空的大部分区域是较稀的混合气。在两者之间，烧空的大部分区域是较稀的混合气。在两者之间，为了有利于火焰传播，混合气浓度从火花塞开始由为了有利于火焰传播，混合气浓度从火花塞开始由为了有利于火焰传播，混合气浓度从火花塞开始由为了有利于火焰传播，混合气浓度从火花塞开始由浓到稀逐步过渡，即形成所谓的分层燃烧系统。浓到稀逐步过渡，即形成所谓的分层燃烧系统。浓到稀逐步过渡，即形成所谓的分层燃烧系统。浓到稀逐

155、步过渡，即形成所谓的分层燃烧系统。第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环1.德士古公司德士古公司TCCS可控燃烧系统可控燃烧系统5.3汽油机的燃烧室第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环2波尔协波尔协SKS燃烧系统燃烧系统5.3汽油机的燃烧室第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环3本田本田CVCC燃烧系统燃烧系统5.3汽油机的燃烧室第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2

156、.1发动机的理论循环5.3汽油机的燃烧室第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧山东交通学院山东交通学院第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程知识目标知识目标1 1了解柴油机混合气的形成方式。了解柴油机混合气的形成方式。2 2掌握柴油机的燃烧过程以及影响因素。掌握柴油机的燃烧过程以及影响因素。3 3掌握各种不正常的燃油喷射现象。掌握各种不正常的燃油喷射现象。4 4了解柴油机各种燃烧室的特点了解柴油机各种燃烧室的特点第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程能力目标能力目标1.1.能够分析柴油机混合气形成特点。能够分析柴油机混合气形成特点。2.2.能够分析柴油机正

157、常燃烧过程在不同能够分析柴油机正常燃烧过程在不同阶段的燃烧特点。阶段的燃烧特点。3.3.综合运用知识给出控制柴油机燃烧过综合运用知识给出控制柴油机燃烧过程的主要措施。程的主要措施。第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程柴油机燃烧过程柴油机燃烧过程混合气的形成和燃烧室混合气的形成和燃烧室燃油喷射和雾化燃油喷射和雾化燃烧过程的影响因素燃烧过程的影响因素本章主要内容2024/7/27第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程燃烧过程的特点燃烧过程的特点1.高压喷油在气缸内形成可燃混合气高压喷油在气缸内形成可燃混合气2. 压缩自燃。压缩自燃。燃烧必须具备的条件燃烧必须具备的条件1.可燃混合气必

158、须具有一定的温度可燃混合气必须具有一定的温度2.可燃混合气必须在一定的浓度范围内可燃混合气必须在一定的浓度范围内第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程6.1 6.1 柴油机的燃烧过程柴油机的燃烧过程第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程二、燃烧过程二、燃烧过程各阶段划分：各阶段划分：1：着火延迟着火延迟期期2：缓燃期：缓燃期3：速燃期：速燃期4：补燃期：补燃期D D 最高温度最高温度 C C最高压力最高压力A A开始喷油开始喷油B B开始着火开始着火E E 燃烧结束燃烧结束6.1柴油机的燃烧过程柴油机的燃烧过程第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程 （一）（一） 着火延迟期着

159、火延迟期（滞燃期（滞燃期A-B）A喷油嘴针阀打开向缸高压喷油喷油嘴针阀打开向缸高压喷油。此时，缸内温度虽已远远超过柴油的自燃温度此时，缸内温度虽已远远超过柴油的自燃温度（可达（可达400400800 800 ），但并不马上着火，但并不马上着火。6.1柴油机的燃烧过程柴油机的燃烧过程第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程B缸内压力脱离压缩线开始急骤增高。缸内压力脱离压缩线开始急骤增高。一般时间：一般时间：0.00070.003s；对应的曲轴转角称为着火延迟角对应的曲轴转角称为着火延迟角尽管着火延迟期尽管着火延迟期很短，但却对燃烧过程、尤其是柴油机的燃烧很短，但却对燃烧过程、尤其是柴油机的燃

160、烧过程影响很大，因此十分重要。过程影响很大，因此十分重要。6.1柴油机的燃烧过程柴油机的燃烧过程第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程着火延迟期长短会明显影响阶段喷油量和预制混合气着火延迟期长短会明显影响阶段喷油量和预制混合气量的多少，从而影响柴油机的燃烧特性、动力性爱那量的多少，从而影响柴油机的燃烧特性、动力性爱那个、经济性、排放特性以及噪声振动，必须精确控制。个、经济性、排放特性以及噪声振动，必须精确控制。在燃料十六烷值一定的情况下，影响着火延迟期长短在燃料十六烷值一定的情况下，影响着火延迟期长短的主要因素是燃烧室内的温度和压力。的主要因素是燃烧室内的温度和压力。6.1柴油机的燃烧过

161、程柴油机的燃烧过程第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程2024/7/27温度与压力对着火延迟期的影响。温度与压力对着火延迟期的影响。6.1柴油机的燃烧过程柴油机的燃烧过程第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程（二）（二） 速燃期速燃期 B BC CB点开始着火，压力急骤增高，接近等容燃烧。点开始着火，压力急骤增高，接近等容燃烧。持续喷油，即随喷随燃。持续喷油，即随喷随燃。C最高压力点。最高压力点。为表示为表示BC阶段压力升高的急骤程度，引入概念阶段压力升高的急骤程度，引入概念压力升高压力升高率：率：Mpa/degCA6.1柴油机的燃烧过程柴油机的燃烧过程第三章 发动机换气过程4.

162、1 发动机换气过程 ，运动部件冲击载荷运动部件冲击载荷 ，工作粗暴，柴油机寿命，工作粗暴，柴油机寿命 ；过急的压力升高会导致温度明显升高，使过急的压力升高会导致温度明显升高，使Nox生成量明显增加。生成量明显增加。，做功不利，柴油机性能做功不利，柴油机性能 兼顾运转平稳性，兼顾运转平稳性，不宜超过不宜超过0.40.5MPa/（），为抑制），为抑制Nox生成，生成，应更低。应更低。6.1柴油机的燃烧过程柴油机的燃烧过程第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程速燃期如何控制压力升高率速燃期如何控制压力升高率缩短着火延迟期时间缩短着火延迟期时间减少着火延迟期内喷入的燃油量减少着火延迟期内喷入的燃

163、油量你能想出哪些方法？你能想出哪些方法？燃料（十六烷值）；压缩比；进气增压；燃料（十六烷值）；压缩比；进气增压；预热；选用不同的喷油器等预热；选用不同的喷油器等6.1柴油机的燃烧过程柴油机的燃烧过程第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程 （三）（三） 缓燃期缓燃期 C CD DD最高温度点。最高温度点。17002000K。放热量达放热量达7080%。D点一般在上止点后点一般在上止点后2035曲轴转角处出现。曲轴转角处出现。喷油在此阶段停止，喷油在此阶段停止，V ，p ，接近等压燃烧。，接近等压燃烧。废气量废气量 ，氧气、燃油量，氧气、燃油量 燃烧燃烧 。6.1柴油机的燃烧过程柴油机的燃烧

164、过程第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程 最高压力出现在上止点后最高压力出现在上止点后10151015，柴油机最高压，柴油机最高压力点出现的位置与哪些因素有关？力点出现的位置与哪些因素有关？喷油提前角；着火延迟期和速燃期的长短。喷油提前角；着火延迟期和速燃期的长短。6.1柴油机的燃烧过程柴油机的燃烧过程第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程 （四）（四） 补燃期补燃期 D DE EE放热量达放热量达9599%。补燃期在膨胀过程中。补燃期在膨胀过程中。补燃期补燃期 ， ，动力性，动力性 ，冷却水温度，冷却水温度 ，排气温度，排气温度 ，排放差。，排放差。6.1柴油机的燃烧过程柴油机

165、的燃烧过程第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程所以，应尽量减少补燃。柴油机由于随喷随燃，所以，应尽量减少补燃。柴油机由于随喷随燃，混合时间短，补燃要比汽油机严重。混合时间短，补燃要比汽油机严重。高速、高负荷下由于过量空气系数小，混合气形高速、高负荷下由于过量空气系数小，混合气形成和燃烧时间更短，后燃更为严重。成和燃烧时间更短，后燃更为严重。6.1柴油机的燃烧过程柴油机的燃烧过程第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程6.1柴油机的燃烧过程柴油机的燃烧过程第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程柴油机燃烧放热规律三要素 燃烧放热始点燃烧放热始点 燃烧放热持续时间燃烧放热持续时间

166、燃烧放热率规律燃烧放热率规律6.1柴油机的燃烧过程柴油机的燃烧过程第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程理想的燃烧放热规律及其控制n 放热始点的位置要保证最大燃烧压力出现在上放热始点的位置要保证最大燃烧压力出现在上止点后止点后12151215；n 通过柴油机喷油提前角的变化以及着火落后期通过柴油机喷油提前角的变化以及着火落后期长短来加以调控。长短来加以调控。6.1柴油机的燃烧过程柴油机的燃烧过程第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程三三 影响着火延迟期影响着火延迟期 的因素的因素6.1柴油机的燃烧过程柴油机的燃烧过程第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程（三）（三） 喷油提前

167、角喷油提前角 影响最大的因素影响最大的因素虽然喷油时的压力较高，但着火时刻推迟虽然喷油时的压力较高，但着火时刻推迟,使燃烧使燃烧 ， 所以，所以，有一个使有一个使i为最小的为最小的 。高速时高速时:1015degCA低速时低速时:510degCA一一般般: =510degCA6.1柴油机的燃烧过程柴油机的燃烧过程第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程（四）（四） 转速转速N Nn n 漏气、散热损失漏气、散热损失 ， ；喷油压力喷油压力 雾化雾化 ；气流运动；气流运动 蒸发蒸发 混合气形成好转混合气形成好转 。但但n n 着火延迟角着火延迟角 6.1柴油机的燃烧过程柴油机的燃烧过程第三章

168、 发动机换气过程4.1 发动机换气过程（六）（六） 增压增压 增压增压 ， （五）（五） 十六烷值十六烷值十六烷值十六烷值 柴油的自燃性柴油的自燃性 缸内缸内p，T大时，影响不大；大时，影响不大；缸内缸内p，T小时小时 。6.1柴油机的燃烧过程柴油机的燃烧过程第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程第第2 2节节 柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程6.2.16.2.1供油系统和喷射过程供油系统和喷射过程1.1.柴油机供油系统柴油机供油系统l大、中型车采用泵-管-嘴供油系统；l轻型车采用分配式喷油泵供油系统6.2柴油机的燃油喷射与雾化柴油

169、机的燃油喷射与雾化第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程典型供油系统的组成典型供油系统的组成 油箱油箱输油泵输油泵滤油器滤油器低压油管低压油管喷油泵喷油泵高压油管高压油管喷油器喷油器(喷油嘴喷油嘴)油箱油箱输油泵输油泵滤油器滤油器低压油管低压油管喷油泵喷油泵高压油管高压油管喷油器喷油器(喷油嘴喷油嘴)6.2柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程n 喷油泵：喷油泵：定时定量经高压油管向各缸的喷油器周定时定量经高压油管向各缸的喷油器周期性的供给高压燃油。期性的供给高压燃油。n喷油器：喷油器：将喷油泵供给的高压燃油喷入柴油机燃将喷油泵供给的高压

170、燃油喷入柴油机燃烧室，使燃油雾化成微细的油粒，并按一定的要烧室，使燃油雾化成微细的油粒，并按一定的要求适当的分布在燃烧室内。求适当的分布在燃烧室内。2024/7/276.2柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程n喷油器2024/7/276.2柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程孔式喷嘴孔式喷嘴 主要用于直喷式燃烧室中。主要用于直喷式燃烧室中。孔数孔数:15个，个， =0.250.8mm。雾化好，但易阻塞。孔数越少，雾化越好，但也易阻塞。雾化好，但易阻塞。孔数越少，雾化越好，但也易阻塞。轴针式喷

171、嘴轴针式喷嘴主要用于分隔式燃烧室中。主要用于分隔式燃烧室中。 =13mm，通道间隙，通道间隙 =0.0250.05mm。雾化差，但有自洁作用，不易阻塞。雾化差，但有自洁作用，不易阻塞。6.2柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程n喷油嘴的流通特性喷孔有效流通截面积与针阀升程的关系喷孔有效流通截面积与针阀升程的关系6.2柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程n喷油泵的节流作用柱塞式喷油泵工作过程柱塞式喷油泵工作过程柱塞上行，使喷油泵内压力升柱塞上行，使喷油泵内压力升高，当压力升高到一定值时，高，当

172、压力升高到一定值时，克服喷油泵上方出油阀弹簧预克服喷油泵上方出油阀弹簧预紧力和高压油管内的残余油压，紧力和高压油管内的残余油压，顶开出油阀，通过高压油管向顶开出油阀，通过高压油管向喷油器供油。喷油器供油。6.2柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程上行过程中，上行过程中，2点过了点过了4点之点之后，打开回油口，使泵内油后，打开回油口，使泵内油压下降。当泵内油压小于出压下降。当泵内油压小于出油阀弹簧预紧力和高压油管油阀弹簧预紧力和高压油管内的残余油压力时，出油阀内的残余油压力时，出油阀落座，喷油停止。落座，喷油停止。下行过程中下行过程中2点过了点

173、过了4点之后，点之后，回油停止，重新进油。回油停止，重新进油。6.2柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程喷油泵的喷油泵的节流作用节流作用理论上理论上（不存在节流）（不存在节流）上行上行当当3点与点与5点重合时，才开始点重合时，才开始供油。供油。当当2点与点与4点重合时，即开始点重合时，即开始回油，停止供油。回油，停止供油。6.2柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程山东交通学院n实际上实际上 （存在节流）（存在节流） 上行过程上行过程 当当3点不到点不到5点时，由于通道小，节点时，由于通道小，

174、节流，已经开始供油。流，已经开始供油。 关闭进油口时关闭进油口时 供油提前。供油提前。 当当2点过了点过了4点以后，通道小，节流，点以后，通道小，节流，才开始回油，停止供油。才开始回油，停止供油。 开启回油口时开启回油口时 供油持续。供油持续。6.2柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程2024/7/27所以，由于节流作用，实际所以，由于节流作用，实际供油比理论供油时间长，供供油比理论供油时间长，供油量大。油量大。6.2柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程n喷油泵速度特性喷油泵速度特性喷油泵油

175、量控制机构（齿条或拉杆）位置固定，循环供喷油泵油量控制机构（齿条或拉杆）位置固定，循环供油量随喷油泵转速变化的关系称为喷油泵的速度特性油量随喷油泵转速变化的关系称为喷油泵的速度特性。n 节流作用节流作用 循环供油时间循环供油时间 循环供油量循环供油量 g 6.2柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程n车用的适应性车用的适应性车用车用：希望希望n g (v )Me (例如例如:低速低速大负荷工况大负荷工况)喷油泵速度特性喷油泵速度特性：n g Me 因此，喷油泵速度特性不适合于车用因此，喷油泵速度特性不适合于车用,必须进行校正必须进行校正。6.2

176、柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程n喷油泵速度特性校正喷油泵速度特性校正出油阀校正出油阀校正可变减压容积和可变减压作用可变减压容积和可变减压作用措施：措施：尾部尾部4条锥形槽，尺寸向阀顶逐减；出油阀减压环条锥形槽，尺寸向阀顶逐减；出油阀减压环带凸缘与出油阀座内孔有不同间隙；出油阀开节流小孔带凸缘与出油阀座内孔有不同间隙；出油阀开节流小孔结果：结果：n 节流作用节流作用 g Me 6.2柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程2024/7/276.2柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化第

177、三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程调速器校正调速器校正n bMe（在发动机特性中介绍）在发动机特性中介绍）6.2柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程2024/7/27n喷射过程喷射过程从喷油泵开始供油直至喷油器停止喷油的过程。整个从喷油泵开始供油直至喷油器停止喷油的过程。整个喷油过程在全负荷工况下约占喷油过程在全负荷工况下约占1540曲轴转角。整曲轴转角。整个喷射过程分为三个阶段：个喷射过程分为三个阶段：喷射延迟阶段喷射延迟阶段主喷射阶段主喷射阶段喷油结束阶段喷油结束阶段6.2柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化第三章 发动机

178、换气过程4.1 发动机换气过程供油始点供油始点A喷油始点喷油始点B喷油器端压力急降喷油器端压力急降C喷油器针阀完全落座喷油器针阀完全落座D喷射延迟阶段喷射延迟阶段主喷射阶段主喷射阶段喷射结束阶段喷射结束阶段喷油时间由柱塞有效行程喷油时间由柱塞有效行程喷喷油油器器端端压压力力喷喷油油泵泵端端压压力力6.2柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程喷油规律单位时间（或曲轴转角）的喷油量随时间（或曲轴转单位时间（或曲轴转角）的喷油量随时间（或曲轴转角）的变化规律。角）的变化规律。喷油规律影响放热规律，放热规律影响动力性、经济喷油规律影响放热规律，放热规律

179、影响动力性、经济性和排放。性和排放。6.2柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程几何供油几何供油规律与律与喷油油规律律p 几何供油几何供油规律律：油油泵凸凸轮每每转一度一度 （或每秒）（或每秒） 喷油油泵供供入高入高压油管的燃油量油管的燃油量 ml/degPA ml/degPA或或ml/s ml/s 随随喷油油泵凸凸轮轴转角角 （或（或时间 t t ）的的变化关系化关系。p 喷油油规律律：油油泵凸凸轮每每转一度一度 （或每秒）（或每秒） 喷油器油器喷入燃入燃烧室内的燃油量室内的燃油量 ml/degPA ml/degPA或或ml/s ml/s 随

180、随喷油油泵凸凸轮轴转角角 （或（或时间 t t ）的的变化关系。化关系。几何供油规律与喷油规律不同几何供油规律与喷油规律不同6.2柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程两者差别的主要原因n燃油的可压缩性燃油的可压缩性 燃油在低压时可视为不可压缩流体，但是高压燃油在低压时可视为不可压缩流体，但是高压（30200MPa）时必须考虑其可压缩性，高压系统中压力变）时必须考虑其可压缩性，高压系统中压力变化较大。化较大。n压力波传播滞后压力波传播滞后 虽然压力波传播速度高达虽然压力波传播速度高达12001400m/s，仍有明显的相，仍有明显的相位差，位差，

181、1米高压油管在发动机转速为米高压油管在发动机转速为3000r/min，相位差达到，相位差达到10曲轴转角。曲轴转角。6.2柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程n压力波动压力波动 高压系统中压力波传播速度高的反复反射和叠加会造成喷油高压系统中压力波传播速度高的反复反射和叠加会造成喷油规律和供油规律在形状上产生差异。规律和供油规律在形状上产生差异。n高压容积变化高压容积变化 油管的弹性变形以及出油阀和针阀两个弹性系统的影响造成油管的弹性变形以及出油阀和针阀两个弹性系统的影响造成高压容积发生变化。高压系统压力变化越大，管子内径越大，高压容积发生变化

182、。高压系统压力变化越大，管子内径越大，管路越长，容积变化越大。管路越长，容积变化越大。6.2柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程异常喷射现象a.二次喷射二次喷射b.断续喷射断续喷射c.隔次喷射隔次喷射d.气穴与穴蚀气穴与穴蚀6.2柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程二次二次喷射射定义定义：喷射终了喷油器针阀落座以喷射终了喷油器针阀落座以后后,在压力波动的影响下再次升起喷在压力波动的影响下再次升起喷油的现象油的现象. 原因原因：高压油管内压力波引起高压油管内压力波引起。 危害危害：喷射时间喷射

183、时间 +喷油压力喷油压力 雾雾化不良，燃烧不完全，补燃严重，化不良，燃烧不完全，补燃严重，排污排污 ，炭烟，炭烟 ，零件过热。，零件过热。发动机高转速、高负荷下容易发生。发动机高转速、高负荷下容易发生。6.2柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程减少二次喷射的方法减少高压油管容积，增加高压油管刚度，减少高压油管容积，增加高压油管刚度，减少喷孔直径减少喷孔直径增加出油阀的减压容积增加出油阀的减压容积6.2柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程断断续喷射射主要发生在低速低负荷工况主要发生在低速低负荷

184、工况喷油时间正常，但某一瞬时喷油泵喷油时间正常，但某一瞬时喷油泵的供油量小于从喷油嘴喷出的燃油的供油量小于从喷油嘴喷出的燃油量，针阀在喷射过程中周期性跳动。量，针阀在喷射过程中周期性跳动。针阀运动次数越多，喷油嘴易磨损。针阀运动次数越多，喷油嘴易磨损。6.2柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程 原因原因：低速、尤其是怠速时，油压不足，压不开针阀。：低速、尤其是怠速时，油压不足，压不开针阀。下一循环时油压聚足，压开针阀喷射。下一循环时油压聚足，压开针阀喷射。危害危害：怠速运转不稳定；：怠速运转不稳定；限制了最低稳定车速。限制了最低稳定车速。隔次

185、隔次喷射射6.2柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程气穴与穴气穴与穴蚀 瞬间某一部位高压油路中的压力接近于零压时，会产生油和瞬间某一部位高压油路中的压力接近于零压时，会产生油和空气的气泡。空气的气泡。称为气穴。称为气穴。气泡在随后的高压下爆裂，气泡的连续产生和爆裂会引起油气泡在随后的高压下爆裂，气泡的连续产生和爆裂会引起油管压力在主喷射后高频波动，对金属表面形成冲击，这种现管压力在主喷射后高频波动，对金属表面形成冲击，这种现象多次出现会导致疲劳损坏，象多次出现会导致疲劳损坏，称为穴蚀。称为穴蚀。6.2柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾

186、化第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程n燃料的燃料的喷雾喷雾的作用喷雾的作用只有当燃料与空气充分接触，形成可燃混合气时，才有可只有当燃料与空气充分接触，形成可燃混合气时，才有可能燃烧。接触面积越大，可燃混合气越多，燃烧越完善。能燃烧。接触面积越大，可燃混合气越多，燃烧越完善。6.2柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程喷雾特性喷雾特性p 油束射程油束射程L并不一定越大越好，这要根据混合气形成的机理与燃烧并不一定越大越好，这要根据混合气形成的机理与燃烧室形状具体分析。室形状具体分析。L燃料喷到壁面上多燃料喷到壁面上多空间混合气太稀。空间混

187、合气太稀。L燃料集中燃料集中混合气分布不均匀混合气分布不均匀,空气利用空气利用 。6.2柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程p喷雾锥角喷雾锥角 反映油束的紧密程度。反映油束的紧密程度。孔式喷嘴孔式喷嘴油束松散，粒细。油束松散，粒细。轴针式喷嘴轴针式喷嘴油束紧密，粒粗。油束紧密，粒粗。p雾化质量（雾化特性）雾化质量（雾化特性）细度细度油滴平均直径，油滴平均直径越小，雾化细：油滴平均直径，油滴平均直径越小，雾化细：雾化好雾化好均匀度均匀度油滴最大直径和油滴平均直径，均匀：油滴最大直径和油滴平均直径，均匀： 雾化雾化好好粒细粒细均匀度好，粒粗均匀度

188、好，粒粗均匀度差。均匀度差。6.2柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程6.2柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程1.空空间雾化化 将燃料喷在燃烧室空间使之成为雾状，再利用空气运动达到将燃料喷在燃烧室空间使之成为雾状，再利用空气运动达到充分混合。充分混合。 特点特点:对燃料喷雾要求高对燃料喷雾要求高（采用多孔喷嘴）（采用多孔喷嘴）燃烧易于完全，燃烧易于完全，经济性好。经济性好。第第3 3节节 混

189、合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程但初期空间分布燃料多，燃烧迅速但初期空间分布燃料多，燃烧迅速 工作粗暴。工作粗暴。对空气运动要求不高对空气运动要求不高后期燃料易被早期燃烧产物包围，后期燃料易被早期燃烧产物包围，高温裂解高温裂解排气冒烟。排气冒烟。第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程2.油膜蒸油膜蒸发（M过程）程）空间雾化型混合气蒸发方式要求将燃料尽量喷在燃烧室空空间雾化型混合气蒸发方式要求将燃料尽量喷在燃烧室空间，而油膜蒸发型混合气蒸发方式则有意将燃料喷在燃烧间，而油膜蒸发型混合气

190、蒸发方式则有意将燃料喷在燃烧室壁面上，使之成为薄薄的一层油膜附着在燃烧室壁面上，室壁面上，使之成为薄薄的一层油膜附着在燃烧室壁面上，只有一小部分燃料分布在燃烧室空间。经燃烧室壁面和燃只有一小部分燃料分布在燃烧室空间。经燃烧室壁面和燃烧加热，边蒸发，边混合，边燃烧。初期蒸发、燃烧慢，烧加热，边蒸发，边混合，边燃烧。初期蒸发、燃烧慢，后期蒸发、燃烧迅速后期蒸发、燃烧迅速（先缓后急）。（先缓后急）。第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程特点特点:1对燃料喷雾要求不高对燃料喷雾要求不高（采用单、双孔喷嘴），对空气运动（采用单、双孔喷嘴），对

191、空气运动要求高。要求高。2放热先缓后急放热先缓后急，噪声小，经济性较好噪声小，经济性较好。3 但低速性能不好，冷起动困难。对进气道、燃料供给系统和但低速性能不好，冷起动困难。对进气道、燃料供给系统和燃烧室结构参数之间的配合要求很高，制造工艺要求严格。燃烧室结构参数之间的配合要求很高，制造工艺要求严格。工作柔和，工作柔和，第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程2024/7/27第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程n柴油机燃烧室柴油机燃烧室柴油机混合气的形成和燃烧都是在柴油

192、机混合气的形成和燃烧都是在燃烧室进行，时间非燃烧室进行，时间非常短，要使发动机具有良好的性能，不但要有良好的燃常短，要使发动机具有良好的性能，不但要有良好的燃料喷射系统，较高的燃料喷雾质量，还必须有与燃料喷料喷射系统，较高的燃料喷雾质量，还必须有与燃料喷射配合恰当的燃烧室形状和气流运动。射配合恰当的燃烧室形状和气流运动。第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程柴油机燃烧室按结构形式可分为直接喷射式直接喷射式分割喷射式分割喷射式2024/7/27第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室第三章 发动机换气过程4.1 发动机

193、换气过程（一） 直喷式燃烧室结构特点：结构特点：位于活塞顶部，具有统一空间的燃烧室位于活塞顶部，具有统一空间的燃烧室1.开式开式 中、大型，中、低速船舶、发电用柴油机，不组织中、大型，中、低速船舶、发电用柴油机，不组织进气涡流，空间雾化型混合气蒸发方式。进气涡流，空间雾化型混合气蒸发方式。第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程2.半开式半开式 中、小型，中、高速车用柴油机中、小型，中、高速车用柴油机 （1 1） 型型 （2 2） 球型球型 （3 3） 复合式复合式 （ U U型型 ）第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及

194、燃烧室第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程直喷半开式燃烧室主要用于直喷半开式燃烧室主要用于中、小型，中、高速车用中、小型，中、高速车用直喷半开式燃烧室直喷半开式燃烧室p 型燃烧室型燃烧室混合气形成方式：混合气形成方式：空间雾化。空间雾化。第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程，油束射程油束射程燃油喷在燃烧室局部空间，空气燃油喷在燃烧室局部空间，空气利用率利用率 。，油束射程油束射程，气流运动气流运动 燃油喷在燃烧室壁燃油喷在燃烧室壁面上，雾化差。面上，雾化差。 型燃烧室主要结构参数型燃烧室主要结构参数其中其中dk燃烧室喉口直

195、径；燃烧室喉口直径；D汽缸直径汽缸直径第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程 空气利用率空气利用率 ，散热面积，散热面积 燃烧好。燃烧好。所以，所以，希望希望尽可能大。尽可能大。其中 Vk 燃烧室容积； Vc活塞位于上止点时压缩容积 第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程（1 1） 长型多孔长型多孔(3(35 5 个个) )喷嘴，孔径喷嘴，孔径 d=0.250.4mm mm 。 针阀开启压力针阀开启压力 19.6 Mpa 19.6 Mpa ，喷雾夹角，喷雾夹角 14016

196、0 （2 2）i i 工作粗暴。工作粗暴。（3 3） 1.3， 大大 空气利用率空气利用率 空气停留时间空气停留时间 NOx NOx （4 4） 结构简单，散热面积结构简单，散热面积 ，冷起动性好，经济性好。，冷起动性好，经济性好。 型燃烧室主要特点型燃烧室主要特点第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程p 半开式球形燃烧室半开式球形燃烧室混合气形成方式：混合气形成方式：油膜蒸发。油膜蒸发。第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程半开式球形燃烧室主要特点半开式球形燃烧室主要特

197、点螺旋进气道，进气涡流强；螺旋进气道，进气涡流强；采用单孔喷嘴采用单孔喷嘴=0.50.7mm，或双孔喷嘴，或双孔喷嘴=0.30.4mm。喷嘴与汽缸盖平面成。喷嘴与汽缸盖平面成70夹角，沿顺气夹角，沿顺气流方向喷射；流方向喷射；由于油膜的隔热作用，缸壁温度合适，由于油膜的隔热作用，缸壁温度合适，200350。第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程半开式球形燃烧室主要特点半开式球形燃烧室主要特点值较小，值较小，=1.1左右，空气利用率左右，空气利用率 ；工作平稳、柔和，噪声小。经济性、动力性较好；工作平稳、柔和，噪声小。经济性、动力性较

198、好；冷起动性和低速性差，排污严重；冷起动性和低速性差，排污严重；缸径缸径D不可太大，一般在不可太大，一般在140mm内。内。第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程p 复合型（复合型（U）燃烧室）燃烧室混合气形成方式：油膜蒸发混合气形成方式：油膜蒸发+空间雾化。空间雾化。第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程半开式燃烧室的空气运动半开式燃烧室的空气运动n进气涡流进气涡流n挤压涡流挤压涡流第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室第三章 发动机换气过程4.1 发

199、动机换气过程n进气涡流进气涡流使进气气流相对于气缸中心产生一个力，形成涡流使进气气流相对于气缸中心产生一个力，形成涡流切向进气道切向进气道螺旋进气道螺旋进气道第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程（二）分隔式燃烧室（二）分隔式燃烧室主要用于高速柴油机。主要用于高速柴油机。结构特点结构特点:整个燃烧室分隔成两个空间，主燃烧室设于整个燃烧室分隔成两个空间，主燃烧室设于活塞顶部，副燃烧室位于汽缸盖内，中间用通道连接。活塞顶部，副燃烧室位于汽缸盖内，中间用通道连接。燃油喷入副燃烧室内。燃油喷入副燃烧室内。根据气流运动方式分为：根据气流运动方

200、式分为：涡流室和预燃室涡流室和预燃室第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程n涡流室型涡流室型结构特点结构特点副燃烧室呈球形，与主燃副燃烧室呈球形，与主燃烧室通过相切的孔道相通。烧室通过相切的孔道相通。第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程n涡流室型涡流室型第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程工作原理工作原理 压缩过程压缩过程 ：活塞压迫空气经过通道流入涡活塞压迫空气经过通道流入涡流室，在涡流室中形成强烈的、有

201、组织的压流室，在涡流室中形成强烈的、有组织的压缩涡流，涡流流速随转速的提高而增高。缩涡流，涡流流速随转速的提高而增高。第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程燃烧过程：涡流室中喷油后，由于离心力作用，燃烧过程：涡流室中喷油后，由于离心力作用，燃油被带到燃烧室外围，部分燃油附着在壁面燃油被带到燃烧室外围，部分燃油附着在壁面上，在通道口附近首先着火。在强烈的涡流作上，在通道口附近首先着火。在强烈的涡流作用下，燃烧产物用下，燃烧产物（密度小于空气密度小于空气）被卷向涡被卷向涡流室中央，将新鲜空气挤向涡流室外围，形成流室中央，将新鲜空气挤向涡

202、流室外围，形成良好的热混合。良好的热混合。第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程涡流室中混合气着火后，涡流室中的压力、温度迅涡流室中混合气着火后，涡流室中的压力、温度迅速升高，燃油、空气、混合气和火焰一起经过通道速升高，燃油、空气、混合气和火焰一起经过通道高速喷向主燃烧室，壁面附近的浓混合气首先从涡高速喷向主燃烧室，壁面附近的浓混合气首先从涡流室中喷出。流室中喷出。在活塞顶部开有浅的导流槽，形成强烈的燃烧涡流，在活塞顶部开有浅的导流槽，形成强烈的燃烧涡流，即二次涡流，加速混合气的形成与燃烧。即二次涡流，加速混合气的形成与燃烧。202

203、4/7/27第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程主要特点主要特点 采用轴针式喷嘴采用轴针式喷嘴 =1mm，针阀开启压力，针阀开启压力9.812Mpa。涡流强涡流强空气利用率空气利用率 （ =1.11.3）。）。n 涡流强度涡流强度 高速性高速性 压缩涡流、燃烧涡流使后期放热大压缩涡流、燃烧涡流使后期放热大工作柔和、平工作柔和、平稳，噪稳，噪声小。声小。相对散热面积相对散热面积 ，节流损失，节流损失 经济性经济性 ，冷起动性，冷起动性 。第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气

204、过程n预燃式燃烧室预燃式燃烧室结构特点结构特点主燃烧室与副燃烧室相通的孔道主燃烧室与副燃烧室相通的孔道个数多，截面积小，产生压缩个数多，截面积小，产生压缩紊流。喷油器安装在预流室中，紊流。喷油器安装在预流室中，燃油逆燃油逆进入预流室的气流进入预流室的气流方向方向喷射喷射。第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程n预燃式燃烧室预燃式燃烧室第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程n预燃式燃烧室预燃式燃烧室工作原理工作原理压缩过程：压缩过程：活塞压迫空气经活塞压迫空气经过通道流入预

205、燃室，在预燃室过通道流入预燃室，在预燃室中形成强烈的压缩紊流，转速中形成强烈的压缩紊流，转速越高，紊流越强。越高，紊流越强。第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程燃烧过程：压缩紊流将一部分燃烧过程：压缩紊流将一部分小颗粒的燃油吹向预燃室上部，小颗粒的燃油吹向预燃室上部，并在那里首先着火。混合气着并在那里首先着火。混合气着火后，预燃室中的压力、温度火后，预燃室中的压力、温度迅速升高。下部已预热的燃油、迅速升高。下部已预热的燃油、空气、混合气和火焰一起经过空气、混合气和火焰一起经过通道高速喷向主燃烧室。通道高速喷向主燃烧室。第第3 3节

206、节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程2024/7/27在主燃烧室中形成强烈在主燃烧室中形成强烈的燃烧紊的燃烧紊流，加速燃油的雾化和混合气的流，加速燃油的雾化和混合气的形成与燃烧。低速时经通道进入形成与燃烧。低速时经通道进入预燃室的气流不足以将燃油吹起，预燃室的气流不足以将燃油吹起，一部分燃油穿透气流喷向主燃烧一部分燃油穿透气流喷向主燃烧室，使主燃烧室中初期燃烧的油室，使主燃烧室中初期燃烧的油量增多，压力升高率增大，工作量增多，压力升高率增大，工作粗暴，噪声增大。粗暴，噪声增大。第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室第三章 发

207、动机换气过程4.1 发动机换气过程主要特点主要特点（1）采用轴针式喷嘴，针阀开启压力）采用轴针式喷嘴，针阀开启压力7.812.8MPa。（2）紊流强）紊流强混合气形成改善混合气形成改善 。（3）节流作用大）节流作用大高速时，工作更加柔和、平稳，噪声高速时，工作更加柔和、平稳，噪声更小。更小。（4）低速性时易工作粗暴，噪声大。）低速性时易工作粗暴，噪声大。（5）相对散热面积）相对散热面积，节流损失，节流损失经济性经济性。第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室第三章 发动机换气过程4.1 发动机换气过程n不同燃烧室性能对比不同燃烧室性能对比直喷式燃烧室直喷式燃烧室分隔式燃烧室分隔

208、式燃烧室开式开式半开式半开式涡流室涡流室预燃室预燃室混合气形成方混合气形成方式式空间雾化空间雾化空间雾化空间雾化两段混合两段混合两段混合两段混合空气运动空气运动进气涡流无或进气涡流无或弱弱进气涡流挤压进气涡流挤压涡流较强涡流较强压缩涡流压缩涡流二次涡流二次涡流压缩涡流压缩涡流燃烧涡流燃烧涡流喷油器喷油器孔式（孔式（612）孔式（孔式（46）轴针式轴针式轴针式轴针式燃料雾化燃料雾化要求高要求高要求较高要求较高要求较低要求较低要求较低要求较低启动启动容易容易较容易较容易难难最难最难对燃料适应性对燃料适应性差差较差较差较好较好好好第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室第三章 发动机

209、换气过程4.1 发动机换气过程2024/7/27n不同燃烧室性能对比不同燃烧室性能对比直喷式燃烧室直喷式燃烧室分隔式燃烧室分隔式燃烧室开式开式半开式半开式涡流室涡流室预燃室预燃室Pme高高较高较高较低较低低低be190210240235275245290NOx高高较高较高低低低低PM较低较低高高低低低低HC较低较低高高低低低低燃烧噪声燃烧噪声最高最高较高较高低低最低最低适应转速适应转速=1500=4000=50002.52.5（pe1.5MPa）)o超高增压：超高增压：k3.53.5（pe2.0MPa）)8.1发动机增压概述发动机增压概述第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章

210、 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环二 增压技术的优点和主要技术困难（1 1）增压技术优点）增压技术优点转 矩(Nm)功率(kW)）Be(g/kWh)增压后发动机性能的提高NA自然吸气；TC涡轮增压；TC+IC增压加中冷发动机转速（r/min）8.1 8.1 发动机增压概述发动机增压概述第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环u改善了发动机性能改善了发动机性能, ,提高燃料经济性提高燃料经济性发动机增压后，发动机增压后，pme大大增加，平均机械损失压力大大增加，平均机械损失压力增加不多，增加不多，机械效率机械效率m提高；提高；

211、增压适当加大了过量空气系数增压适当加大了过量空气系数a，使燃烧过程得到一定改善，使燃烧过程得到一定改善，i有所提高；有所提高；发动机采用增压后，还可以在保证原有功率和一定转矩下，适当发动机采用增压后，还可以在保证原有功率和一定转矩下，适当降低转速。这样，由于机械损失和磨损减少，对改善燃料经济性降低转速。这样，由于机械损失和磨损减少，对改善燃料经济性有利。有利。8.1发动机增压概述发动机增压概述第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环u减少排气污染物和噪声减少排气污染物和噪声由于增压柴油机有较充足的过量空气系数，有害气体由于增压柴油机有

212、较充足的过量空气系数，有害气体排放量（排放量（HC、CO）一般为非增压机的）一般为非增压机的1/31/2；如果采用增压中冷技术，可显著减少如果采用增压中冷技术，可显著减少NOx排放排放；8.1发动机增压概述发动机增压概述第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环u减少排气污染物和噪声减少排气污染物和噪声l增压增压着火延迟期着火延迟期压力升高率压力升高率， 最大爆最大爆发压力发压力燃烧噪声燃烧噪声。l增压增压换气阻力换气阻力进、排气噪声进、排气噪声。l低负荷时，噪声改善不明显。低负荷时，噪声改善不明显。l通常，增压柴油机的总噪声声压级比非

213、增压的低通常，增压柴油机的总噪声声压级比非增压的低35dB。8.1 8.1 发动机增压概述发动机增压概述第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环u提高发动机的升功率提高发动机的升功率l提高功率提高功率30%100%30%100%，减少气缸数目和气缸直径，缩，减少气缸数目和气缸直径，缩小外形尺寸，提高升功率；小外形尺寸，提高升功率；l节约原材料，减少单位功率质量，节约原材料，减少单位功率质量，l增压增压指示功率指示功率，平均有效压力，平均有效压力，有效功率，有效功率，机械效率，机械效率比重量比重量，升功率，升功率。8.1发动机增压概述发

214、动机增压概述第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环 高原地区气压低，空气稀薄，导致发动机功率下降。一般认高原地区气压低，空气稀薄，导致发动机功率下降。一般认为海拔每升为海拔每升10001000米，功率下降米，功率下降8 81010，燃油消耗率增加，燃油消耗率增加3.83.85.55.5。而装涡轮增压器后，可以恢复功率，减少油耗。而装涡轮增压器后，可以恢复功率，减少油耗。u补偿高原地区的功率损失。补偿高原地区的功率损失。8.1 8.1 发动机增压概述发动机增压概述第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性

215、能指标2.1发动机的理论循环（二）主要技术困难（二）主要技术困难1 1 增加柴油机的机械负荷和热负荷。增加柴油机的机械负荷和热负荷。2 2 小型涡轮增压器的效率偏低。小型涡轮增压器的效率偏低。3 3 增压器对发动机的扭矩特性和变工况运行增压器对发动机的扭矩特性和变工况运行的适应性较差。的适应性较差。8.1 8.1 发动机增压概述发动机增压概述第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环按增压的结构形式按增压的结构形式：o机械增压系统机械增压系统o废气涡轮增压系统废气涡轮增压系统o复合增压系统复合增压系统o气波增压系统气波增压系统o谐波增压

216、系统谐波增压系统三发动机增压系统类型8.1 8.1 发动机增压概述发动机增压概述第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环n机械增压机械增压利用发动机输出轴直接驱动机械增压装置。利用发动机输出轴直接驱动机械增压装置。特点：不增加发动机背压，但消耗其有效功率，总体布特点：不增加发动机背压，但消耗其有效功率，总体布置有一定局限性；增压压力一般不超过置有一定局限性；增压压力一般不超过0.150.17MPa；过多地提高增压压力，会使驱动压气机耗功过大，机；过多地提高增压压力，会使驱动压气机耗功过大，机械效率明显下降，经济性恶化。械效率明显下降，

217、经济性恶化。8.1发动机增压概述发动机增压概述第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环n气波增压气波增压n利用废气的压力波直按压缩空气，完成进气压缩任务利用废气的压力波直按压缩空气，完成进气压缩任务的增压系统，采用气波增压，低速扭矩大，加速性好，的增压系统，采用气波增压，低速扭矩大，加速性好，这些特点特别适用于车用柴油机，但气波增压则有噪声这些特点特别适用于车用柴油机，但气波增压则有噪声大，尺寸、质量大的缺点。目前尚未获得广泛的应用。大，尺寸、质量大的缺点。目前尚未获得广泛的应用。8.1发动机增压概述发动机增压概述第2章 发动机循环与

218、性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环n复合增压复合增压采用废气涡轮增压器和机械驱动式增压器的一种增压方采用废气涡轮增压器和机械驱动式增压器的一种增压方式。式。n废气涡轮增压废气涡轮增压利用排气能量使排气在涡轮中进一步膨胀作功，用于驱动利用排气能量使排气在涡轮中进一步膨胀作功，用于驱动压气机的增压方式。压气机的增压方式。特点：不消耗发动机有效功，增压器可以自由布置在所特点：不消耗发动机有效功，增压器可以自由布置在所需的位置，涡轮有一定的消声作用，并进一步减少排气需的位置，涡轮有一定的消声作用，并进一步减少排气中的有害成分。中的有害成分。8.1 8.1

219、发动机增压概述发动机增压概述第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环8.2 8.2 废气涡轮增压器基本原理废气涡轮增压器基本原理8.2 8.2 废气涡轮增压器基本原理废气涡轮增压器基本原理第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环1.废气涡轮增压特点废气涡轮增压特点-优点优点发动机重量和体积增加很少情况下，发动机不需作重大改变很容发动机重量和体积增加很少情况下，发动机不需作重大改变很容易提高功率易提高功率20%50%。其增压比不受限制，故近来高增压的趋势越。其增压比不受限制，故

220、近来高增压的趋势越来越明显。高增压时功率提高甚至可大于来越明显。高增压时功率提高甚至可大于100%。由于废气能量的收回，发动机经济性明显提高。一般废气能量的由于废气能量的收回，发动机经济性明显提高。一般废气能量的回收能提高经济性回收能提高经济性3%一一4%，同时减少了机械损失及散热损失，提高，同时减少了机械损失及散热损失，提高发动机机械效率和热效率，使发动机涡轮增压后油耗率降低发动机机械效率和热效率，使发动机涡轮增压后油耗率降低5%一一10%。8.2 8.2 废气涡轮增压器基本原理废气涡轮增压器基本原理第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的

221、理论循环由于其突出的优势，由于其突出的优势，现发动机多采用废气现发动机多采用废气涡轮增压技术。涡轮增压技术。涡轮增压发动机对海拔高度的变化有较高的适应力，在高原地区涡轮增压发动机对海拔高度的变化有较高的适应力，在高原地区工作时比不增压发动机功率下降要少的多，故涡轮增压除了用来提工作时比不增压发动机功率下降要少的多，故涡轮增压除了用来提高发动机功率，外还可用作高原发动机恢复功率。高发动机功率，外还可用作高原发动机恢复功率。涡轮增压后排气噪声相对减少，排气烟度及排气中涡轮增压后排气噪声相对减少，排气烟度及排气中有害成分也减少，故对减少污染是有利的有害成分也减少，故对减少污染是有利的。8.2 8.2

222、 废气涡轮增压器基本原理废气涡轮增压器基本原理第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环1.废气涡轮增压特点废气涡轮增压特点-缺点缺点主要体现在低速转矩特性和加速性下降方面。主要体现在低速转矩特性和加速性下降方面。n低速时，由于增压压力下降，转矩低速时，由于增压压力下降，转矩Ttq的增量明显比的增量明显比高速时低，这就使转矩特性的低速段很不理想，影高速时低，这就使转矩特性的低速段很不理想，影响汽车加速性能及爬坡性能。响汽车加速性能及爬坡性能。n起动时，由于未建立增压压力，增压机的压缩比较起动时，由于未建立增压压力，增压机的压缩比较低，起

223、动、着火有一定困难。低，起动、着火有一定困难。n动态过程中，气体压力反应缓慢，增压器叶片也有动态过程中，气体压力反应缓慢，增压器叶片也有较大惯性，致使各种响应变慢，不仅影响加速及起较大惯性，致使各种响应变慢，不仅影响加速及起动性能，因过渡过程较长而影响排放和经济性能。动性能，因过渡过程较长而影响排放和经济性能。 8.2 8.2 废气涡轮增压器基本原理废气涡轮增压器基本原理第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环2.废气涡轮增压器分类根据废气在涡轮机中不同的流通方向：根据废气在涡轮机中不同的流通方向：n径流式涡轮径流式涡轮废气沿径向流入

224、涡轮机。废气沿径向流入涡轮机。用于车用发动机，主要用于车用柴油机，部分能够承受用于车用发动机，主要用于车用柴油机，部分能够承受950高温的径流式涡轮增压器可用于汽油机。高温的径流式涡轮增压器可用于汽油机。n轴流式涡轮轴流式涡轮废气沿轴向流入涡轮机。废气沿轴向流入涡轮机。用于大、中型柴油机。用于大、中型柴油机。8.2 8.2 废气涡轮增压器基本原理废气涡轮增压器基本原理第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环径流式涡轮增压器的参数范围1流量流量：0.010.396kg/s；2最高增压比最高增压比：3.4；3压气机叶轮直径压气机叶轮直径：

225、34300mm；4最高转速最高转速：260000r/min；5质量质量：2.010.9kg；6配机功率配机功率：6220kW；7配机机型配机机型：排量排量250ml以上的摩托车、微型轿车以上的摩托车、微型轿车到重型载重汽车。到重型载重汽车。8.2 8.2 废气涡轮增压器基本原理废气涡轮增压器基本原理第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环径流式涡轮增压器主要包括径流式涡轮增压器主要包括离心式压气机离心式压气机径流式涡轮机。径流式涡轮机。同时具有支撑装置、密封装置、冷却系统和润滑系统。同时具有支撑装置、密封装置、冷却系统和润滑系统。涡轮

226、机作用是把发动机的排气能量转变为机械功的装置。涡轮机作用是把发动机的排气能量转变为机械功的装置。压气机作用是对进气进行压缩，提高进气压力。压气机作用是对进气进行压缩，提高进气压力。3.径流式涡轮增压器工作原理径流式涡轮增压器工作原理8.2 8.2 废气涡轮增压器基本原理废气涡轮增压器基本原理第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环8.2 8.2 废气涡轮增压器基本原理废气涡轮增压器基本原理第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环3.1离心式压气机工作原理（一）空气在压气机中的

227、流动（一）空气在压气机中的流动空气沿轴向流入压气机，沿径向流出压气机。压气机组空气沿轴向流入压气机，沿径向流出压气机。压气机组成包括四部分：成包括四部分：1进气道进气道2工作轮工作轮3扩压器扩压器4出气涡壳出气涡壳8.2 8.2 废气涡轮增压器基本原理废气涡轮增压器基本原理第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环工作原理工作原理空气沿进气道空气沿进气道1进入，使气流均匀地流进工作轮进入，使气流均匀地流进工作轮2，工作轮转动，工作轮转动，气流在通道中受离心力的作用压缩，并被甩到工作轮外缘。气流在通道中受离心力的作用压缩，并被甩到工作轮外

228、缘。1进气道进气道2工作轮工作轮3扩压器扩压器4出气涡壳出气涡壳8.2 8.2 废气涡轮增压器基本原理废气涡轮增压器基本原理第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环 为气流流入工作轮入口的绝对速度，为气流流入工作轮入口的绝对速度， 为工作轮为工作轮A-AA-A截面处的旋转圆周速度，截面处的旋转圆周速度， 为气流流入工作轮叶片的相对速度。叶为气流流入工作轮叶片的相对速度。叶片前缘弯曲某一角度，使其与气流入口片前缘弯曲某一角度，使其与气流入口 角基本一致；角基本一致； 为工作轮外缘出口处的旋转圆周速度，为工作轮外缘出口处的旋转圆周速度，空

229、气在工作轮中流动的速度三角形如图所示。空气在工作轮中流动的速度三角形如图所示。为气流受离心力作用流出工作轮叶片的为气流受离心力作用流出工作轮叶片的相对速度，相对速度，为气流流入扩压入口的绝对速度为气流流入扩压入口的绝对速度8.2 8.2 废气涡轮增压器基本原理废气涡轮增压器基本原理第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环8.2 8.2 废气涡轮增压器基本原理废气涡轮增压器基本原理第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环1进气道进气道2工作轮工作轮3扩压器扩压器4出气涡壳出气涡

230、壳8.2 8.2 废气涡轮增压器基本原理废气涡轮增压器基本原理第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环8.2 8.2 废气涡轮增压器基本原理废气涡轮增压器基本原理第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环1进气道进气道2工作轮工作轮3扩压器扩压器4出气涡壳出气涡壳8.2 8.2 废气涡轮增压器基本原理废气涡轮增压器基本原理第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环8.2 8.2 废气涡轮增压器基本原理废气涡轮增压器基本原

231、理第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环3.2径流式涡轮机的工作原理废气在涡轮机中的流动废气在涡轮机中的流动如图所示，废气沿径如图所示，废气沿径向流入涡轮机，沿轴向流入涡轮机，沿轴向流出涡轮机。向流出涡轮机。1 1 进气涡壳进气涡壳 2 2 喷嘴环喷嘴环 3 3 工作轮工作轮 4 4 出气道出气道8.2 8.2 废气涡轮增压器基本原理废气涡轮增压器基本原理第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环进气涡壳进气涡壳1：连接柴油机与增压器；连接柴油机与增压器；喷嘴环喷嘴环2:其上

232、的导向叶片，构成减缩形通道，其上的导向叶片，构成减缩形通道，将废气引入工作轮；将废气引入工作轮；工作轮工作轮3:把从喷嘴环出口喷出的高速废气的把从喷嘴环出口喷出的高速废气的动能和压力能转换为机械能动能和压力能转换为机械能；出气道出气道4：将做完功的废气引出增压器将做完功的废气引出增压器涡轮轴：涡轮轴：连接压气机和涡轮机的轴连接压气机和涡轮机的轴8.2 8.2 废气涡轮增压器基本原理废气涡轮增压器基本原理第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环8.2 8.2 废气涡轮增压器基本原理废气涡轮增压器基本原理第2章 发动机循环与性能指标2.1

233、发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环8.2 8.2 废气涡轮增压器基本原理废气涡轮增压器基本原理第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环8.2 8.2 废气涡轮增压器基本原理废气涡轮增压器基本原理第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环8.2 8.2 废气涡轮增压器基本原理废气涡轮增压器基本原理第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环废气经涡轮机后，温度废气经涡轮机后，温度T T和压力和

234、压力p p持续降低，流速持续降低，流速c c经喷嘴升高，经喷嘴升高，经工作轮降低，说明废气的热能、压力和动能都对涡轮机做功，经工作轮降低，说明废气的热能、压力和动能都对涡轮机做功，传递给了涡轮机的工作轮。传递给了涡轮机的工作轮。8.2 8.2 废气涡轮增压器基本原理废气涡轮增压器基本原理第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环废气经过涡轮机后，剩废气经过涡轮机后，剩余的动能余的动能 称为称为该涡轮机的余速损失。该涡轮机的余速损失。对于二级复合式增压系对于二级复合式增压系统，余速损失与剩余的统，余速损失与剩余的热能和压力用来驱动二热能和

235、压力用来驱动二级涡轮机的工作轮。级涡轮机的工作轮。8.2 8.2 废气涡轮增压器基本原理废气涡轮增压器基本原理第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环涡轮增压器与柴油机的匹配为柴油机选配涡轮增压器时，一般应满足下列要求：为柴油机选配涡轮增压器时，一般应满足下列要求：1）柴油机应能达到预定的功率和经济指标，涡轮增压柴油机应能达到预定的功率和经济指标，涡轮增压器应能供给柴油机所需的增压压力和空气流量。器应能供给柴油机所需的增压压力和空气流量。2）涡轮增压器应能在柴油机的各种工况下稳定地工作，）涡轮增压器应能在柴油机的各种工况下稳定地工作，

236、压气机不应出现喘振或涡轮机不出现堵塞现象压气机不应出现喘振或涡轮机不出现堵塞现象。8.4 8.4 车用增压发动机性能车用增压发动机性能第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环3）涡轮增压器在柴油机的各种工况下都能高效率地运行。涡轮增压器在柴油机的各种工况下都能高效率地运行。柴油机和涡轮增压器联合运行线，应穿过压气机的高柴油机和涡轮增压器联合运行线，应穿过压气机的高效率区，且尽可能和压气机的等负荷曲线相平行。效率区，且尽可能和压气机的等负荷曲线相平行。4）涡轮增压柴油机在各种工况下都能可靠地工作。如涡轮）涡轮增压柴油机在各种工况下都能可

237、靠地工作。如涡轮增压器在柴油机满负荷时不出现超速，柴油机不出现增压器在柴油机满负荷时不出现超速，柴油机不出现排气超温，从而保证涡轮进气不超温等。排气超温，从而保证涡轮进气不超温等。8.4 8.4 车用增压发动机性能车用增压发动机性能第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环对于高增压度的发动机，结构变动很大，需要重新设计发动机。而通常的车用发动机增压度不高，无需重新设计，生产流程也变化不大。但为了适应增压后功率增长的要求，抵抗增压后发动机机械负荷和热负荷的增大，仍需对发动机的结构做局部的调整。8.4 8.4 车用增压发动机性能车用增压发

238、动机性能第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环5.增压发动机在结构上的变动1)增大供油量，调整供油系。增大供油量，调整供油系。p由于增压后发动机的循环充气量大幅增加，因此须相应地增大循环供油量，以大幅提高发动机的功率。p增大循环供油量的措施：增大喷油泵柱塞直径，喷油泵凸轮型线改陡以增加供油速率，加大喷油嘴直径等.p与非增压发动机相比，尽管循环喷油量增大了，但过量空气系数仍要增大。保持较稀混合气的目的是为了适当降低发动机的热负荷，提高发动机的经济性。8.4 8.4 车用增压发动机性能车用增压发动机性能第2章 发动机循环与性能指标2.1

239、发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环2)改变配气相位。其方法：改变配气相位。其方法：p合理地加大气门重叠角，以增加扫气空气，冷却受热零件，降低热效率，提高充气系数，改善涡轮工作条件。p为使充气效率提高，可增大进、排气门的升程，为避免气门碰撞活塞，活塞顶部可挖凹坑。p改进气门和气门座的结构和材质，以提高其耐磨性。8.4 8.4 车用增压发动机性能车用增压发动机性能第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环3)减小压缩比，增大过量空气系数。n为了降低最高爆发力压力，压缩比可适当降低。低增压时，压缩比可减少1-2

240、个单位。增压度提高，压缩比可多降低一些，一般压缩比为12-14。如果压缩比过低，不仅使燃烧恶化，还会使起动性能下降。n增加过量空气系数，其目的在于降低热效率和改善经济性.n适当多加或加宽加强筋，能够抵抗增压发动机机械负荷的增大。8.4 8.4 车用增压发动机性能车用增压发动机性能第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环4）设置分支排气管）设置分支排气管n通常，增压发动机从进气门打开到关闭的曲轴转角为240CA，一个循环的曲轴转角为720CA。因此，使3个发火顺序相互隔开的气缸共用一根排气管能够使排气连续。如：6缸发动机的发火顺序为1-

241、5-3-6-2-4，因此，应使1-2-3缸共用一根排气歧管，4-5-6缸共用一根排气歧管。n如果发动机的缸数不是3的倍数,排气就不会是连续的.8.4 8.4 车用增压发动机性能车用增压发动机性能第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环5)设置压气机的中冷器设置压气机的中冷器n设置压气机的中冷器，可以降低进气温度，增大进气密度，提高发动机功率。实践表明，增压空气每降低10，柴油机的平均温度可以降低2530，增压比为1.5到2时，循环充气量可提高10%18%。 例如：采用中冷装置后，某汽油机的进气温度从110降低到了66，点火提前角从23

242、提前到30.5，则汽油机功率从260 kW增大到了300 kW，比油耗从245 g/kWh减小到了210 g/kWh。8.4 8.4 车用增压发动机性能车用增压发动机性能第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环5)设置压气机的中冷器设置压气机的中冷器n增压器的中冷分为水冷和空气冷却。水冷结构复杂，体积庞大，在汽车上难于应用；空气冷却就是风扇冷却，适用于车用增压发动机。 但只有在高增压的发动机上才需设置压气机的中冷器，对于中、低增压的发动机，没有必要设置中冷器。6)其它改动其它改动加粗进气管，加强冷却系统等 。8.4 8.4 车用增压发

243、动机性能车用增压发动机性能第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环汽油机增压技术与柴油机增压技术的异同汽油机增压技术与柴油机增压技术的异同（1 1）爆燃问题）爆燃问题 汽油发动机不同于柴油发动机，它进入气缸的不是空气，而是汽油发动机不同于柴油发动机，它进入气缸的不是空气，而是汽汽油与空气的混合气油与空气的混合气，压力过大容易出现，压力过大容易出现爆燃爆燃。因此，使用涡轮增。因此，使用涡轮增压技术必须要处理好爆燃问题，这个问题最好的解决办法就是加压技术必须要处理好爆燃问题，这个问题最好的解决办法就是加装装爆燃传感器爆燃传感器和对和对点火

244、时间点火时间进行进行控制控制。一旦爆燃传感器将爆燃信。一旦爆燃传感器将爆燃信号传送到号传送到ECUECU（电子控制单元）控制系统，（电子控制单元）控制系统，ECUECU将点火定时稍推迟将点火定时稍推迟一点；当不产生爆燃的时候再恢复正常点火定时。一点；当不产生爆燃的时候再恢复正常点火定时。8.5 8.5 汽油机增压技术汽油机增压技术第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环（2 2）排气温度过高）排气温度过高l l 汽油机比柴油机相比，由于空燃比较小，压缩比和膨胀比小，汽油机比柴油机相比，由于空燃比较小，压缩比和膨胀比小，从而导致从而导致

245、排气温度过高排气温度过高，如柴油机排气温度一般为，如柴油机排气温度一般为300300700700，而汽油机排气温度为，而汽油机排气温度为600 600 10001000 。l涡轮长期受到排气的涡轮长期受到排气的热负荷热负荷，这对其寿命有很大的影响。汽油，这对其寿命有很大的影响。汽油机上安装的涡轮增压器的涡轮都需要有较好的耐高温性能，如机上安装的涡轮增压器的涡轮都需要有较好的耐高温性能，如博格华纳公司就开发耐博格华纳公司就开发耐1050 1050 高温的铸刚涡轮，目前已在奔驰高温的铸刚涡轮，目前已在奔驰及沃尔沃汽车上使用。及沃尔沃汽车上使用。8.5 8.5 汽油机增压技术汽油机增压技术第2章 发

246、动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环（3 3）工况变化频繁）工况变化频繁由于由于汽油机汽油机的的转速转速比柴油机比柴油机高高，空气流速快而且变化范围大，空气流速快而且变化范围大，汽油机汽油机运行运行的的工况变化工况变化较为较为频繁频繁，这也对，这也对涡轮增压器涡轮增压器的动态的动态响应有了更高的要求。为解决这类问题，响应有了更高的要求。为解决这类问题，需要改进需要改进设计提高设计提高涡轮增压器涡轮增压器动态响应。有些设计能降低涡轮壳的热负荷，在动态响应。有些设计能降低涡轮壳的热负荷，在发动机冷启动时发动机冷启动时, , 可以更快地激活催化转

247、换器可以更快地激活催化转换器, , 从而极大地从而极大地减少有害气体的排放。减少有害气体的排放。8.5 8.5 汽油机增压技术汽油机增压技术第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环（4 4）增压效率较低）增压效率较低 目前汽油机普遍采用带放气阀式涡轮增压器，通过放气阀的开闭，目前汽油机普遍采用带放气阀式涡轮增压器，通过放气阀的开闭，得到不同转速下所需的增压度，这样导致部分废气能量未能得得到不同转速下所需的增压度，这样导致部分废气能量未能得到利用，所以效率较低。而柴油机已经采用到利用，所以效率较低。而柴油机已经采用可变涡轮截面可变涡轮截

248、面（VGTVGT）增压器，其通过涡轮截面的调节来满足不同工况的需要，）增压器，其通过涡轮截面的调节来满足不同工况的需要，这样没有废气的浪费，效率较高。目前，保时捷这样没有废气的浪费，效率较高。目前，保时捷911Turbo911Turbo汽油汽油车在使用车在使用VGTVGT增压器。增压器。8.5 8.5 汽油机增压技术汽油机增压技术第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环8.5汽油机增压技术1.1.可变涡轮截面增压器可变涡轮截面增压器VTGVTGVTG技术在涡轮的外侧加了一环可技术在涡轮的外侧加了一环可通过电子系统控制通过电子系统控制角

249、度的叶片角度的叶片（如图（如图1 1所示），把发动机排出的所示），把发动机排出的废气导向到排气侧的涡轮叶片上。废气导向到排气侧的涡轮叶片上。第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环VTG技术通过导向叶片改变废气作用在排气侧涡轮叶片上的技术通过导向叶片改变废气作用在排气侧涡轮叶片上的压力，控制涡轮的转速，从而控制涡轮的增压压力。由于涡压力，控制涡轮的转速，从而控制涡轮的增压压力。由于涡轮转速得到控制，增压压力也得到了控制，采用轮转速得到控制，增压压力也得到了控制，采用VTG技术的技术的发动机不再需要传统废气涡轮增压发动机的放气阀（发动机

250、不再需要传统废气涡轮增压发动机的放气阀（Blowoffvalve）。）。采用采用VTG增压技术的保时捷增压技术的保时捷911GT2汽油机的功率为汽油机的功率为353kw，在，在1950rpm5000rpm的转速范围内输出扭矩可达的转速范围内输出扭矩可达620Nm。8.5 8.5 汽油机增压技术汽油机增压技术第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环8.5汽油机增压技术2.双增压技术双增压技术-涡轮增压和机械增压涡轮增压和机械增压VW汽车公司推出的汽车公司推出的TSI（Twin-chargedStratifiedInjection）汽油发

251、汽油发动机采用直喷技术和动机采用直喷技术和双增压技术双增压技术（废气涡轮增压技术和机械传动增废气涡轮增压技术和机械传动增压技术压技术）。）。废气涡轮增压在高速时具有高的比功率，而机械增压在低速时具有废气涡轮增压在高速时具有高的比功率，而机械增压在低速时具有良好的响应特性。采用废气涡轮增压附加机械增压作为辅助良好的响应特性。采用废气涡轮增压附加机械增压作为辅助,将两将两者的优点结合起来者的优点结合起来,彼此相互取长补短，在发动机较大的运转范围彼此相互取长补短，在发动机较大的运转范围内均具有良好的增压效能。内均具有良好的增压效能。第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环

252、与性能指标2.1发动机的理论循环两种增压技术的组合采用，低速时机械增压器的辅助使得两种增压技术的组合采用，低速时机械增压器的辅助使得进气空气流量大大提高，废气涡轮能够获得较多的废气能进气空气流量大大提高，废气涡轮能够获得较多的废气能量，有助于提高废气涡轮增压器压气机的工作能力，改善量，有助于提高废气涡轮增压器压气机的工作能力，改善废气涡轮增压器在低速时的涡轮延迟现象，从而大大改善废气涡轮增压器在低速时的涡轮延迟现象，从而大大改善系统的增压效能系统的增压效能废气涡轮增压器工作能力的提高也有助于减少机械增压器废气涡轮增压器工作能力的提高也有助于减少机械增压器的负荷，同时减少功率消耗。的负荷，同时减

253、少功率消耗。TSI发动机的压缩比可达发动机的压缩比可达10:1，同时在发动机的弯管等部位采用耐高温材料，可承受，同时在发动机的弯管等部位采用耐高温材料，可承受1050C的排气高温。的排气高温。8.5 8.5 汽油机增压技术汽油机增压技术第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环8.5汽油机增压技术3.双涡轮分级增压技术双涡轮分级增压技术TwinTurbo宝马汽车公司推出的宝马汽车公司推出的TwinTurbo增压系统采用一大一小两个增压增压系统采用一大一小两个增压器。两个增压器不是平行的，而是串联的。对涡轮转速的控器。两个增压器不是平行的

254、，而是串联的。对涡轮转速的控制采用的是排气旁通阀，取代传统废气涡轮的放气阀。发动制采用的是排气旁通阀，取代传统废气涡轮的放气阀。发动机不同工况时，采用不同的增压器进行增压机不同工况时，采用不同的增压器进行增压第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环双级涡轮增压系统用最简单的结构获得良好的响应性双级涡轮增压系统用最简单的结构获得良好的响应性以及充足的动力，对传统发动机不进行特别的结构改以及充足的动力，对传统发动机不进行特别的结构改造。此技术在造。此技术在Opel（1.9-l-CDTI）汽油发动机和）汽油发动机和BMW汽油发动机中均被采用

255、。汽油发动机中均被采用。8.5 8.5 汽油机增压技术汽油机增压技术第九章第九章 汽车排放与控制汽车排放与控制9.1 9.1 一氧化碳一氧化碳9.2 9.2 碳氢化合物碳氢化合物9.3 9.3 氮氧化物氮氧化物9.4 9.4 微粒微粒第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环汽车尾气中汽车尾气中COCO的产生是燃烧不充分所的产生是燃烧不充分所致，是氧气不足而生成的中间产物。致，是氧气不足而生成的中间产物。燃气中的氧气量充足时，理论上燃料燃

256、烧后不会存在燃气中的氧气量充足时，理论上燃料燃烧后不会存在COCO。但当氧气量不足时，就会有部分燃料不能完全燃烧，而但当氧气量不足时，就会有部分燃料不能完全燃烧，而生成生成COCO。一、一氧化碳的生成机理一、一氧化碳的生成机理第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环混合气二、影响一氧化碳生成的因素二、影响一氧化碳生成的因素进气温度20 40 60 80 空 燃 比海 拔（m）1000 2000 3000 4000 大 气 压 力607386100汽车急减速，进气系统真空度，燃油蒸发清洗或更换怠速控制阀，并用专用解码器对怠速转速进行基本

257、设定。 电喷发动机的正确怠速是通过电控怠速控制阀来保证的。ECU根据发动机转速、温度、节气门开关及空调等信号，经过运算对怠速控制阀进行调节。 第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环怠速调节 怠速转速低于设定值时，ECU指令怠速控制阀打开进气旁通道,进气量增加，提高怠速。高于设定值，关小旁通道，进气最减小，降低发动机转速。由于油污、积炭造成怠速控制阀动作滞涩或卡死，节气门关闭不到位等原因，使ECU无法对发动机进行正确地怠速调节，造成怠速转速不稳。 第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动

258、机的理论循环二、影响一氧化碳生成的因素二、影响一氧化碳生成的因素怠速转速对CO、HC排放影响4.4.怠速转速的影响怠速转速的影响 提高怠速转速，可有效地降低排气中CO浓度第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环二、影响一氧化碳生成的因素二、影响一氧化碳生成的因素2.1 2.1 一氧化碳一氧化碳5.5.发动机工况的影响发动机工况的影响发动机负荷一定时，CO的排放量随转速增加而降低，到一定的转速后，变化不大。 汽油机等速工况排气成分第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章

259、发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环未燃HC生成与排放的途径 燃烧过程中未燃烧或燃燃烧烧不不完全的碳氢燃料完全的碳氢燃料( (更多更多) )燃油蒸汽一、碳氢化合物的生成机理一、碳氢化合物的生成机理漏入曲轴箱的窜气中含有大量未燃燃料 装PCV阀得以控制第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环缸壁附近混合气层温度较低，导致火焰熄火，称之淬熄，壁面火焰淬熄是怠速及小负荷工况下未燃HC的重要来源。汽油机未燃汽油机未燃HCHC的生成机理的生成机理碳氢化合物的生成机理火焰在壁面淬冷狭隙效应火

260、焰不能进入各种狭窄的间隙，便会产生未燃HC。润滑油膜对燃油蒸汽的吸附与解吸进气过程中，润滑油膜溶解和吸收了进入气缸的碳氢化合物。燃烧过程中，HC向已燃气解吸。燃烧室内沉积物的影响沉积物使HC排放增加。体积淬熄燃烧室中压力和温度下降太快，可能使火焰熄灭，称为体积淬熄。出现工况：冷起动、暖机，怠速、小负荷易熄火，另某缸缺火等。碳氢化合物的后期氧化未燃烧的碳氢化合物释放出来，重新被全部或部分氧化。第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环柴油机未燃柴油机未燃HCHC的生成机理的生成机理 柴油机除狭隙效应外与汽油机相同。 燃料在气缸内停留的时间

261、较短，生成HC的相对时间也短，故其HC排放量比汽油机少。第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环1.混合气质量的影响二、影响碳氢化合物生成的因素二、影响碳氢化合物生成的因素 混合气的均匀性越差则HC排放越多。 空燃比略大于理论值HC排放最少， 过浓过稀均会产生不完全燃烧，废气相对过多使火焰中心形成和火焰传播受阻，严重时出现断火，致使HC排放量增加过量空气系数对汽油机排放性能的影响 第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环运行条件的影响汽油机运行条件的影响 空燃比、转速不变，按

262、最大功率调点火提前角，改变负荷，对HC的相对浓度无影响。负荷增加时，HC排放量绝对值将随废气流量变大而几乎呈线性增加。1.负荷的影响二、影响碳氢化合物生成的因素二、影响碳氢化合物生成的因素第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环运行条件的影响汽油机运行条件的影响转速较高时，转速较高时，HCHC排放浓度明显下降排放浓度明显下降气缸内混合气的扰流强度增加，改善了气缸内混合气的形成和燃烧过程，促进了激冷层的后氧化2.转速的影响二、影响碳氢化合物生成的因素二、影响碳氢化合物生成的因素第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发

263、动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环汽油机运行条件的影响3.点火时刻的影响点火提前角减小点火提前角减小:HC:HC排放下降排放下降推迟点火（1）燃烧时激冷面面积减小 （2）排气温度增高，则促进了HC在排气管内的氧化注意：过迟经济性下降。二、影响碳氢化合物生成的因素二、影响碳氢化合物生成的因素第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环壁面温度升高，HC排放浓度相应降低。提高冷却介质温度有利于减弱壁面激冷效应，降低HC排放。4.壁温汽油机运行条件的影响二、影响碳氢化合物生成的因素二、影响碳氢化合物生成的因素第2章 发动机循环与性能指标2

264、.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环燃烧室面容比大，单位容积的激冷面积也随之增大，未燃烃总量必然也增大。降低燃烧室面容比是降低汽油机HC排放的一项重要措施。5.燃烧室面容比汽油机运行条件的影响二、影响碳氢化合物生成的因素二、影响碳氢化合物生成的因素第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环柴油机运行条件的影响1.喷油时刻的影响 喷油提前角增大，喷油提前角增大，HC排排放量下降。放量下降。 原因：着火延迟期长，缸原因：着火延迟期长，缸内温度较高。内温度较高。二、影响碳氢化合物生成的因素二、影响碳氢化合物生

265、成的因素第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环柴油机运行条件的影响二、影响碳氢化合物生成的因素二、影响碳氢化合物生成的因素2.喷油嘴喷孔面积的影响 喷孔面积加大时，雾化和混合质量变差，HC排放量增加 喷孔小，油雾化好，混合好第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环柴油机运行条件的影响4.进气密度的影响空气密度降低，使缸内空气量减少，燃烧不完善，HC排放量增加3.冷却水进水温度的影响冷却液温度相对降低，将导致气缸内温度降低，HC排放量增加二、影响碳氢化合物生成的因素二、影响碳

266、氢化合物生成的因素第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环一、一、NONOX X的生成机理的生成机理O22OON2NONNO2NOONOHNOHNONO的平衡摩尔分数的平衡摩尔分数x xNOeNOe与过与过量空气系数量空气系数a a的关系的关系NO的形成：高温富氧a 1的稀混合气区，xNOx随温度的升高而迅速增大。a 1，氧不足，xNOx随a 的减小而急剧下降。结论：在稀混合气区NO的生成主要是温度起作用；在浓混合气区主要是氧浓度起作用

267、。1.1. NONO的生成机理的生成机理第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环2.NO2.NO2 2的生成机理的生成机理 汽油机汽油机排气中的排气中的NONO2 2浓度与浓度与NONO的浓度相比可忽略不的浓度相比可忽略不计，但在计，但在柴油机柴油机中中NONO2 2可占到排气中总可占到排气中总NONOX X的的10%10%30%30%。 NO NO在火焰区可以迅速转变成在火焰区可以迅速转变成NONO2，反应机理如下：，反应机理如下：NOHO2NO2OH 只有在只有在NONO2 2生成后，火焰被冷的空气所激冷，生成后，火焰被冷的空气所

268、激冷，NONO2 2才能保存下来。才能保存下来。 汽油机长期怠速会产生大量汽油机长期怠速会产生大量NONO2 2。 柴油机小负荷时，温度低，抑制柴油机小负荷时，温度低，抑制NONO2 2向向NONO转化，转化，而而NONO2 2的浓度高。的浓度高。NO2ONOO2然后然后NONO2又通过下述反应式转变为又通过下述反应式转变为NONO第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环二、影响二、影响NONOX X生成的因素生成的因素( (汽油机汽油机) )（一）过量空气系数和燃烧室温度（一）过量空气系数和燃烧室温度a 1时，氧气充足且时，氧气充足

269、且温度高，故温度高，故NOX排放浓度排放浓度出现峰值（出现峰值（a 1.1）。）。a进一步增大，温度进一步增大，温度下降的作用占优势，下降的作用占优势，NOx生成量减少。生成量减少。第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环（二）残余废气分数的影响残余废气分数增大，减小了可燃气的发热残余废气分数增大，减小了可燃气的发热量，使最高燃烧温度下降，量，使最高燃烧温度下降，NO排放降低。排放降低。残余废气分数：废气残余废气分数：废气/新鲜气体新鲜气体负荷减小或转速负荷减小或转速进气阻力进气阻力残余废气残余废气分数增加。分数增加。压缩比较高的发动

270、机残余废气分数较小。压缩比较高的发动机残余废气分数较小。采用废气再循环可大大增加气缸中的残余采用废气再循环可大大增加气缸中的残余废气分数废气分数。二、影响二、影响NONOX X生成的因素生成的因素( (汽油机汽油机) )第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环（三）点火时刻的影响（三）点火时刻的影响二、影响二、影响NONOX X生成的因素生成的因素( (汽油机汽油机) )NO的体积分数随点火提前角的变化（1 1）点火提前角减小，NO减少 较多燃料在上止点后燃烧缸内最高燃烧压力、温度降低。（2 2）如某种发动机在常用转速和负荷工况下,i

271、g减小1CA，在输出功率不变的条件下可削减NOx排放量23。（3 3）代价：推迟点火NO的排放减少，且提高排气温度，利于HC的后氧化，但有损燃油消耗率和比功率。第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环喷油提前角减小，燃烧推迟，燃烧温度较低，生成的NOX较少。燃油消耗率有所增加，排气烟度、CO、HC排放均增大（一）喷油定时的影响（一）喷油定时的影响二、影响二、影响NONOX X生成的因素生成的因素( (柴油机柴油机) ) 喷油定时对排放的影响 第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理

272、论循环（二）放热规律的影响（二）放热规律的影响传统模式：传统模式：在上止点前，不可控预混合燃烧而出现一很高的放热率尖峰导致生成大量生成大量NOxNOx，扩散燃烧扩散燃烧缓慢而拖拉导致热效热效率恶化，微粒排放增加。率恶化，微粒排放增加。低排放放热模式：低排放放热模式：一般都在上止点后开始放热，第一峰值较低，使NOx生成较少，中期扩散燃烧尽可能加速，使燃烧过程提前结束，不仅提高效率，也降低微粒排放。二、影响二、影响NOXNOX生成的因素生成的因素( (柴油机柴油机) )放热率 dc/d：单位时间燃油所放出的热量随曲轴转角的变化规律。第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循

273、环与性能指标2.1发动机的理论循环（三）负荷与转速的影响（三）负荷与转速的影响负荷影响：负荷影响：NOX排放随负荷增大而显著增加。排放随负荷增大而显著增加。原因：负荷增大，可燃混合气的平均空燃比减小(浓混合气图2-16b)，使燃烧压力和温度提高所致。二、影响二、影响NOXNOX生成的因素生成的因素( (柴油机柴油机) )第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环（三）负荷与转速的影响（三）负荷与转速的影响二、影响二、影响NOXNOX生成的因素生成的因素( (柴油机柴油机) )转速影响：转速影响：转速对NOX排放的影响比负荷的影响小。对于

274、自然吸气柴油机，一般最大转矩转速下的NOx体积分数大于标定转速下的值，其原因主要在于低转速下NOx生成反应占有较多的时间。柴油机不同负荷下的NOX排放和对应的空燃比（直喷式自然吸气车用柴油机， 6102mm118mm， =16.5）TtqmaxntqnpPemax第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环概述概述三元催化转化器三元催化转化器热反应器热反应器空气喷射空气喷射车用汽油机后处理净化车用汽油机后处理净化第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环介绍了车用汽油机介绍了车用汽

275、油机后处理净化装置后处理净化装置特别是特别是三效催化转化器三效催化转化器的基本的基本结构结构和工作和工作原理原理，并对三效催化转化器，并对三效催化转化器的催化反应的催化反应机理机理、性能指性能指标和标和催化催化剂剂及其及其劣化机理劣化机理进行了详细的描述，进行了详细的描述，给出三效催化转化器工作过程的数给出三效催化转化器工作过程的数学模型，并在此基础上讨论转化器学模型，并在此基础上讨论转化器与发动机以及汽车的匹配问题。与发动机以及汽车的匹配问题。 第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循

276、环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环在不影响或少影响发动机其它性在不影响或少影响发动机其它性能的同时，在排气系统中安装各能的同时，在排气系统中安装各种净化装置，采用物理的和化学种净化装置，采用物理的和化学的方法降低排气污染物最终向大的方法降低排气污染物最终向大气环境的排放。气环境的排放。 专门对发动机排气进行后处理的专门对发动机排气进行后处理的方法是将净化装置串接在发动机方法是将净化装置串接在发动机的排气系统中，利用净化装置在的排气系统中，利用净化装置在排气系统中对其进行处理。排气系统中对其进行处理。后处理净化技术后处理净化技术排气系统第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的

277、理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环三效催化转化器是目前应用最多的废气后处理净化技术。三效催化转化器是目前应用最多的废气后处理净化技术。三效催化转化器的载体一般采三效催化转化器的载体一般采用蜂窝结构，蜂窝表面有涂层用蜂窝结构，蜂窝表面有涂层和活性组分，与废气的接触表和活性组分，与废气的接触表面积非常大，净化效率高，当面积非常大，净化效率高，当发动机的空燃比在理论空燃比发动机的空燃比在理论空燃比附近时，三效催化剂可将附近时，三效催化剂可将90%90%的的碳氢化合物和一氧化碳及碳氢化合物和一氧化碳及70%70%的的氮氧化物同时净化。氮氧化物同时净化。目前，电子控制汽油喷射加三

278、效催化转化器已成为国内外汽目前，电子控制汽油喷射加三效催化转化器已成为国内外汽油车排放控制技术的主流。油车排放控制技术的主流。第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环一、三效催化转化器的基本结构一、三效催化转化器的基本结构三效催化转化器由三效催化转化器由壳体、垫层和催化壳体、垫层和催化剂剂组成，其中，催组成，其中，催化剂包括载体、涂化剂包括载体、涂层和活性组分。层和活性组分。三元催化转化器结构第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环二、催化反应机理二、催化反应机理有催化剂参与

279、的化学反应就称为催化反应。有催化剂参与的化学反应就称为催化反应。固体催化剂对气态或液态反应物所起的催化作固体催化剂对气态或液态反应物所起的催化作用属于多相催化，车用催化剂就是此类型的用属于多相催化，车用催化剂就是此类型的催化。催化。吸附过程表面反应过程脱附过程催化反应过程催化反应过程第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环吸附过程吸附过程吸附作用是一种或数种物质的原子、分子或离子吸附作用是一种或数种物质的原子、分子或离子附着在另一种物质表面上的过程。附着在另一种物质表面上的过程。三效催化剂上发生化学吸附的一般吸附方程式三效催化剂上发生

280、化学吸附的一般吸附方程式：A+sA(s)H2+s+sH(s)+H(s)O2+s+sO(s)+O(s)A为吸附质分子（CO、HC或NOX） s为活性中心（或催化中心） A(s)为在吸附表面上形成的表面络合物 H(s)和O(s)分别为氢原子和氧原子吸附在活性中心形成的表面络合物第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环必要条件：高温和具备化学还原剂总量反应：NO+CO0.5N2+CO2NO+H20.5N2+H2O(2m+0.5n)NO+CmHn(m+0.25n)N2+0.5nH2O+mCO2表面反应过程表面反应过程CO氧化反应HC氧化反应N

281、O还原反应总量反应：CO+0.5O2CO2部分CO可通过水煤气反应：CO+H2OCO2+H22H2+O22H2O总量反应：CmHn+(m+0.25n)O2mCO2+0.5nH2O反应机理第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环脱附过程脱附过程B(s)B+sB(s)B+sH(s)+H(s)HH(s)+H(s)H22+s+s+s+sO(s)+O(s)OO(s)+O(s)O22+s+s+s+sB为反应产物分子s为活性中心（或催化中心）B(s)为在吸附在催化剂上形成的表面络合物脱附：表面反应过程完成后，生成的反应分子就会从催化脱附：表面反应过

282、程完成后，生成的反应分子就会从催化剂表面的活性中心脱离出来，为表面反应的继续进行空出剂表面的活性中心脱离出来，为表面反应的继续进行空出活性位，这个过程称为脱附。活性位，这个过程称为脱附。脱附方程式第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环三、三效催化剂三、三效催化剂三效催化剂是三效催化转化器的核心部分，它决三效催化剂是三效催化转化器的核心部分，它决定了三效催化转化器的主要性能指标。定了三效催化转化器的主要性能指标。三元催化转化器构造载载体体涂涂层层活性组分活性组分第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能

283、指标2.1发动机的理论循环蜂窝状整体式载体蜂窝状整体式载体: :排气阻力小、机械强排气阻力小、机械强度大、热稳定性好和耐冲击等优良性能，度大、热稳定性好和耐冲击等优良性能，被广泛用作汽车催化剂的载体。其基质被广泛用作汽车催化剂的载体。其基质有两大类，即堇青石陶瓷有两大类，即堇青石陶瓷(90%)(90%)和金属和金属(10%)(10%)。堇青石是一种铝镁硅酸盐陶瓷，其化学堇青石是一种铝镁硅酸盐陶瓷，其化学组成为组成为2Al2O32Al2O32MgO2MgO5SiO25SiO2，熔点在，熔点在14501450左右，一般认为堇青石蜂窝载体左右，一般认为堇青石蜂窝载体的最高使用温度为的最高使用温度为1

284、1001100左右。为增大左右。为增大蜂窝陶瓷载体的几何面积，并降低其热蜂窝陶瓷载体的几何面积，并降低其热容量和气流阻力，在不增加催化转化器容量和气流阻力，在不增加催化转化器体积的情况下，使单位体积的几何表面体积的情况下，使单位体积的几何表面积增大提高净化效率。积增大提高净化效率。蜂窝金属载体的优点是起燃温度低、起蜂窝金属载体的优点是起燃温度低、起燃速度快、机械强度高、比表面积大、燃速度快、机械强度高、比表面积大、传热快、比热容小、抗振性强和寿命长，传热快、比热容小、抗振性强和寿命长，可适应汽车冷起动排放的要求，并可采可适应汽车冷起动排放的要求，并可采用电加热。用电加热。载载体体涂涂层层活性组

285、分活性组分第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环蜂窝陶瓷载体本身比表面积很小，常在蜂窝陶瓷载体本身比表面积很小，常在其壁上涂覆一层多孔性物质，以提高载其壁上涂覆一层多孔性物质，以提高载体的比表面积。体的比表面积。蜂窝金属载体涂底层的方法并不适用，蜂窝金属载体涂底层的方法并不适用，通常采用刻蚀和氧化的方法在金属表面通常采用刻蚀和氧化的方法在金属表面形成一层氧化物，在此氧化物表面上浸形成一层氧化物，在此氧化物表面上浸渍具有催化活性的物质。渍具有催化活性的物质。 载载体体涂涂层层活性组分活性组分第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理

286、论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环载载体体涂涂层层活性组分活性组分第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环热失活热失活 化学中毒化学中毒机械损伤机械损伤 催化剂结焦催化剂结焦 四、三效催化剂劣化机理四、三效催化剂劣化机理第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环n 热失活热失活热失活是指催化剂由于长时间工作在热失活是指催化剂由于长时间工作在850以上的高以上的高温环境中，涂层组织发生相变、载体烧熔塌陷、贵金温环境中，涂层组织发生相变、载体烧熔塌陷、贵金属间

287、发生反应、贵金属氧化及其氧化物与载体发生反属间发生反应、贵金属氧化及其氧化物与载体发生反应而导致催化剂中氧化铝载体的比表面积急剧减小、应而导致催化剂中氧化铝载体的比表面积急剧减小、催化剂活性降低的现象。高温条件在引起主催化剂性催化剂活性降低的现象。高温条件在引起主催化剂性能下降的同时，还会引起氧化铈等助催化剂的活性和能下降的同时，还会引起氧化铈等助催化剂的活性和储氧能力的降低。储氧能力的降低。第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环引起热失活的原因主要有三种：引起热失活的原因主要有三种：发动机失火，如突然刹车、点火系统不良、进行点火和

288、压缩发动机失火，如突然刹车、点火系统不良、进行点火和压缩试验等，使未燃混合气在催化器中发生强烈的氧化反应，温度试验等，使未燃混合气在催化器中发生强烈的氧化反应，温度大幅度升高，从而引起严重的热失活；大幅度升高，从而引起严重的热失活；汽车连续在高速大负荷工况下行驶、产生不正常燃烧等，导汽车连续在高速大负荷工况下行驶、产生不正常燃烧等，导致催化剂的温度急剧升高；致催化剂的温度急剧升高；催化器安装位置离发动机过近。催化剂的热失活可通过加入催化器安装位置离发动机过近。催化剂的热失活可通过加入一些锆、镧、钕、钇等元素来减缓高温时活性组分的长大和催一些锆、镧、钕、钇等元素来减缓高温时活性组分的长大和催化剂

289、载体比表面积的减小，从而提高反应的活性。化剂载体比表面积的减小，从而提高反应的活性。第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环n 化学中毒化学中毒催化剂的化学中毒主要是指一些毒性化学物质吸附在催化剂的化学中毒主要是指一些毒性化学物质吸附在催化剂表面的活性中心不易脱附，导致尾气中的有害催化剂表面的活性中心不易脱附，导致尾气中的有害气体不能接近催化剂进行化学反应，使催化转化器对气体不能接近催化剂进行化学反应，使催化转化器对有害排放物的转化效率降低的现象。有害排放物的转化效率降低的现象。常见的毒性化学物主要有燃料中的硫、常见的毒性化学物主要有

290、燃料中的硫、铅（现已禁止铅（现已禁止使用）使用）以及润滑油中的锌、磷等。以及润滑油中的锌、磷等。第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环硫中毒硫中毒硫易被氧化成二氧化硫。抑制三效催化剂的活性，硫易被氧化成二氧化硫。抑制三效催化剂的活性，其抑制程度与催化剂种类有关。硫对贵金属催化其抑制程度与催化剂种类有关。硫对贵金属催化剂的活性影响较小，而对非贵重金属催化剂活性剂的活性影响较小，而对非贵重金属催化剂活性影响较大。而在常用的贵金属催化剂影响较大。而在常用的贵金属催化剂Rh、Pt、Pd中，中，Rh能更好地抵抗二氧化硫对能更好地抵抗二氧化硫对

291、NO还原的影响，还原的影响，Pt受二氧化硫影响最大。受二氧化硫影响最大。磷中毒磷中毒93%来源于润滑油，其余来源于燃油。磷中毒主要来源于润滑油，其余来源于燃油。磷中毒主要是磷在高温下可能以磷酸铝或焦磷酸锌的形式粘是磷在高温下可能以磷酸铝或焦磷酸锌的形式粘附在催化剂表面上，阻止尾气与催化剂接触所致。附在催化剂表面上，阻止尾气与催化剂接触所致。润滑油中加入碱土金属（润滑油中加入碱土金属（Ca和和Mg）后，碱土金属）后，碱土金属与磷形成磷酸盐可随尾气排出，沉积的磷较少，与磷形成磷酸盐可随尾气排出，沉积的磷较少，使使HC的催化活性降低也较少。的催化活性降低也较少。第2章 发动机循环与性能指标2.1发动

292、机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环n 机械损伤机械损伤机械损伤是指催化剂及其载体在受到外界激励负荷的冲击、振动乃机械损伤是指催化剂及其载体在受到外界激励负荷的冲击、振动乃至共振的作用下产生磨损甚至破碎的现象。至共振的作用下产生磨损甚至破碎的现象。催化剂载体有两大类：一类是球状、片状或柱状氧化铝；另一类是催化剂载体有两大类：一类是球状、片状或柱状氧化铝；另一类是含氧化铝涂层的整体式多孔陶瓷体。它们与车上其它零件材料相比，含氧化铝涂层的整体式多孔陶瓷体。它们与车上其它零件材料相比，耐热冲击、抗磨损及抗机械破坏的性能较差，遇到较大的冲击力时，耐热冲击、抗磨损及抗机械破坏的

293、性能较差，遇到较大的冲击力时，容易破碎。容易破碎。第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环n 催化剂结焦催化剂结焦结焦是一种简单的物理遮盖现象，发动结焦是一种简单的物理遮盖现象，发动机不正常燃烧产生的碳烟都会沉积在催机不正常燃烧产生的碳烟都会沉积在催化剂上，从而导致催化剂被沉积物覆盖化剂上，从而导致催化剂被沉积物覆盖和堵塞，不能发挥其应有作用，但将沉和堵塞，不能发挥其应有作用，但将沉积物烧掉后又可恢复催化剂的活性。积物烧掉后又可恢复催化剂的活性。第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机

294、的理论循环三效催化转化器的性能指标三效催化转化器的性能指标第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环取样系统概述取样系统概述取样是汽车排放测试的第一环，在不同条件下，需要不取样是汽车排放测试的第一环，在不同条件下，需要不 同的取样技术。同的取样技术。 取样系统的取样系统的功能功能在于在于使样气经过预处理，以便按一定使样气经过预处理，以便按一定 要求送入分析系统要求送入分析系统 不同的取样方法，就有不同的取样系统。按取样方法分，不同的取样方法，就有不同的取样系统。按取样方法分， 目前常采用的取样系统有：目前常采用的取样系统有：直接取样系统

295、直接取样系统、稀释取样系统稀释取样系统 和和定容取样系统定容取样系统。第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环直接取样系统直直接接取取样样法法是是将将取取样样探探头头插插入入发发动动机机的的排排气气管管中中，用用取取样样泵泵连连续续抽抽取取一一定定量量气气体体不不经经稀稀释直接送入分析系统进行分析。释直接送入分析系统进行分析。由由于于直直接接取取样样法法设设备备简简单单，操操作作方方便便，被被广广泛泛用用于于许许多多国国家家和和地地区区的的各各种种用用途途发发动动机机的的排放测量中排放测量中。 第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机

296、的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环直接取样系统第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环 未经稀释的采样气直接从排气管抽取，污染物浓度较高，未经稀释的采样气直接从排气管抽取，污染物浓度较高，具有较高的测量精度。具有较高的测量精度。 采样泵采样泵P P把样气从把样气从HSL1HSL1（保温（保温453453473K473K）送到氢火焰离）送到氢火焰离子检测器子检测器HFIDHFID分析分析HCHC，经，经HSL2HSL2（保温（保温368368473K473K）输送）输送到化学发光分析仪到化学发光分析仪HCLAH

297、CLA分析，另外排气经取样管分析，另外排气经取样管SLSL输送输送到不分光红外线吸收型分析仪到不分光红外线吸收型分析仪NDIRNDIR分析分析COCO和和COCO2 2。 为了排除水蒸气对为了排除水蒸气对NDIRNDIR工作的干扰，用温度保持工作的干扰，用温度保持273-273-277K277K的槽型冷却器的槽型冷却器B B来除去排气样气中的水分。来除去排气样气中的水分。第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环测量重型车柴油机的微粒排放测试时，用稀释取样系统取样，既可 用 全 流 稀 释 取 样 系 统FFDSS（ Full Flow

298、 Dilution Sampling System），也可用分流稀释取样系统PFDSS (Partial Flow Dilution Sampling System)。 稀释取样系统稀释取样系统外形第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环全流稀释取样系统EP-排气管PDP-容积式泵HE-热交换器PDT-初级稀释通道SDS-单级稀释系统DDS-双级稀释系统PTT-颗粒物传输管SDT-次级稀释通道FH-滤纸保持架SP-颗粒物取样泵DP-稀释用空气泵PSP-颗粒取样探头DAF-稀释用空气过滤器CFV-临界流量文杜里管GF-气体计量仪或流量仪

299、测定全流稀释取样系统流程图 第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环全流稀释取样系统全流稀释取样系统初级稀释风道初级稀释风道PDT中应有足够的中应有足够的湍流强度湍流强度和足够的和足够的混合混合长度长度，保证取样前柴油机排气管保证取样前柴油机排气管EP排出的排气民经稀释排出的排气民经稀释空气滤清器空气滤清器DAF净化的稀释空气净化的稀释空气混合均匀混合均匀。单级稀释系统的直径至少为单级稀释系统的直径至少为460mm，双级稀释系统的，双级稀释系统的直径至少为直径至少为200mm。发动机的排气应顺气流引入初级稀。发动机的排气应顺气流引入初

300、级稀释通道，并充分混合。释通道，并充分混合。第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环分流稀释取样系统分流稀释取样系统EP-排气管PR-取样探头ISP-等动态取样探头EGA-排气分析仪BV-球阀SC-压力控制装置DPT-差压传感器FC1-流量控制器SB-抽风机PB-压力机DT-稀释通道PSS-颗粒物取样系统PSP-颗粒物取样探头PTT-颗粒物传输管FH-滤纸保持架SP-颗粒物取样泵FC2-流量控制GF1-气体计量仪或流量测定仪DAF-稀释用空气过滤器GF2-气体计量仪或流量测定仪TT-颗粒物取样传输管分流稀释取样系统流程图 第2章 发动

301、机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环分流稀释取样系统分流稀释取样系统工作原理：工作原理：柴柴油油机机排排气气管管EP中中的的排排气气通通过过颗颗粒粒物物取取样样探探头头ISP或或PR和和颗颗粒粒物物取取样样传传输输管管TT输输送送到到稀稀释释通通道道DT。通通过过DT的的稀稀释释排排气气流流量量用用颗颗粒粒物物取取样样系系统统PSS中中的的流流量量控控制制器器FC2和和颗颗粒粒物物取取样样泵泵SP控控制制，稀稀释释空空气气流流量量用用流流量量控控制制器器FC1控制。控制。第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性

302、能指标2.1发动机的理论循环现现在在，世世界界各各国国的的排排放放法法规规大大多多规规定定对对汽汽车车的的排排气气先先用用干干净净空空气气进进行行稀稀释释，然然后后用用定定容容取取样样CVSCVS（Constant Constant Volume Volume SamplingSampling）系系统统取取样样。除除取取样样袋袋收收集集的的气气体体外外，大大部部分分排排气气被被排排出出取取样样器，由测量器测量排出气体的总流量。器，由测量器测量排出气体的总流量。定容取样系统定容取样系统定容取样系统测量总流量的常用方法容积泵容积泵PDP文杜里管文杜里管CFV第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机

303、的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环带容积泵的定容取样系统D-稀释空气滤清器稀释空气滤清器M-混合室混合室H-热交换器热交换器TC-温度控制系统温度控制系统PDP-容积泵容积泵T1-温度传感器温度传感器G1、G2-压力表压力表S1-收集稀释空气定量样气的取样口收集稀释空气定量样气的取样口S2-收集稀释排气定量样气的取样口收集稀释排气定量样气的取样口带容积泵的定容取样系统流程图 第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环带容积泵的定容取样系统带容积泵的定容取样系统 容积泵容积泵PDPPDP每转的抽气体积是一定的，只

304、要转数不变，每转的抽气体积是一定的，只要转数不变，总流量就不变。总流量就不变。PDPPDP系统可使流量无级变化，但结构庞系统可使流量无级变化，但结构庞大，且流量受温度影响大。大，且流量受温度影响大。第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环采用临界流量文度里管的定容取样系统采用临界流量文度里管的定容取样系统AB-稀释空气取样袋CF-积累流量计CS-旋风分离器DAF-稀释空气滤清器DEP-稀释排气抽气泵DT-稀释风道F-过滤器FC-流量控制器；FL-流量计HE-换热HF-加热过滤器PG-压力表QF-快接管接头QV-快作用阀S1S4-取样探

305、头SB-衡释排气取样袋的取样过滤器SP-取样泵TC-温度控制器TS-温度传感器带容积泵的定容取样系统流程图 CFV-临界流量文杜里管SF-测量微粒排放质第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环发动机的排气经排气管排入混合室发动机的排气经排气管排入混合室M或稀释风道或稀释风道DT，用经过稀释空气滤清器，用经过稀释空气滤清器D或或DAF过滤的环境过滤的环境空气稀释，形成恒定体积流量的稀释排气。排气空气稀释，形成恒定体积流量的稀释排气。排气污染物与稀释空气充分混合后，经取样口污染物与稀释空气充分混合后，经取样口S2或取或取样探头样探头S2送

306、到稀释取样袋送到稀释取样袋BE或或SB。在测试循环结。在测试循环结束后，通过测量取样袋中各污染物的浓度，然后束后，通过测量取样袋中各污染物的浓度，然后结合结合CVS系统中流过的稀释排气总量，就可获得系统中流过的稀释排气总量，就可获得发动机在测试循环中各污染物的总排放量。发动机在测试循环中各污染物的总排放量。为了保证为了保证CVS系统的取样精度，流经系统的稀释系统的取样精度，流经系统的稀释排气质量流量必须保持恒定。流量控制器排气质量流量必须保持恒定。流量控制器N，用，用于保证在试验过程中，从取样探头处采集的样气于保证在试验过程中，从取样探头处采集的样气流量稳定（约流量稳定（约10L/min10L

307、/min），），气体样气流量应保证在气体样气流量应保证在试验结束时，样气足以够供分析用。流量计试验结束时，样气足以够供分析用。流量计FL，用于在试验期间调节和监控气体样气的流量稳定。用于在试验期间调节和监控气体样气的流量稳定。第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环采用临界流量文度里管的定容取样系统采用临界流量文度里管的定容取样系统特点特点其其总总流流量量由由一一临临界界文文杜杜里里管管CFVCFV来来确确定定，只只要要文文杜杜里里管管一一定定，总总流流量量就就不不变变。该该系系统统受受温温度度影影响响较较小小，结结构构相相对对简简单

308、单，但但只只可可通通过过切切换换文文杜杜里里管管来来改改变变流流量量，且且只只能能有有级地改变。级地改变。 第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环汽车排气中的CO和CO2用不分不分不分不分光红外线气体分析仪光红外线气体分析仪光红外线气体分析仪光红外线气体分析仪测量NOX用化学发光分析仪化学发光分析仪化学发光分析仪化学发光分析仪测量HC用氢火焰离子型分析仪氢火焰离子型分析仪氢火焰离子型分析仪氢火焰离子型分析仪测量当需要从总碳氢化合物中分

309、离出非甲烷碳氢化合物时，发动机排气中的氧多用顺磁分析仪测量气相色谱仪气相色谱仪气相色谱仪气相色谱仪测量甲烷。排气成分分析仪概述排气成分分析仪概述排气成分分析仪外形图 第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环 不分光红外线气体分析仪不分光红外线气体分析仪NDIRNDIR（Non-Dispersive Infra-Red Non-Dispersive Infra-Red AnalyzerAnalyzer）是）是根据不同气体对红外线的选择性吸收原理提出的根据不同气体对红外线的选择性吸收原理提出的根据不同气体对红外线的选择性吸收原理提出的根据

310、不同气体对红外线的选择性吸收原理提出的。红。红外线是波长为外线是波长为0.80.8600m600m的电磁波，多数气体具有吸收特定波长的的电磁波，多数气体具有吸收特定波长的红外线的能力。如红外线的能力。如COCO能吸收能吸收4.54.55m5m的红外线，的红外线， CO2CO2能吸收能吸收4 44.5m 4.5m 的红外线，不分光红外线气体分析仪根据其特定的吸收来鉴的红外线，不分光红外线气体分析仪根据其特定的吸收来鉴别气体分子的种类。别气体分子的种类。 不分光红外气体分析仪不分光红外气体分析仪NDIR第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论

311、循环不分光红外气体分析仪不分光红外气体分析仪NDIR工作原理：工作原理： 红外线光源射出的红外线经过旋转的截光盘交替地投向气红外线光源射出的红外线经过旋转的截光盘交替地投向气样室和装有不吸收红外线的气体（如氮）的参比室，透过两室的气体进样室和装有不吸收红外线的气体（如氮）的参比室，透过两室的气体进入有两个接收气室的检测器。当样气室中的被测样气浓度变化时，两个入有两个接收气室的检测器。当样气室中的被测样气浓度变化时，两个接受气室接受的红外线辐射能的差别也发生变化，导致分隔两气室的薄接受气室接受的红外线辐射能的差别也发生变化，导致分隔两气室的薄膜两侧压变化。由截光盘调制的周期性变化引起电容器电容量

312、周期变化，膜两侧压变化。由截光盘调制的周期性变化引起电容器电容量周期变化，该信号经放大成为分析仪的输出信号。该信号经放大成为分析仪的输出信号。 不分光红外线气体分析仪工作原理图 第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环不分光红外气体分析仪不分光红外气体分析仪NDIR工作特点工作特点不分光红外线气体分析仪采用直接取样系统时，不分光红外线气体分析仪采用直接取样系统时，水蒸气对水蒸气对CO和和NO的测定有干扰的测定有干扰，在取样流程中应串联有冷却器或除湿器，在取样流程中应串联有冷却器或除湿器，以以尽量除去水分尽量除去水分。不分光红外线气体分

313、析仪测量不分光红外线气体分析仪测量NO时，其测量精度低；时，其测量精度低；测量测量HC时，只能检测某一波长段的时，只能检测某一波长段的HC，而对非饱和烃和芳，而对非饱和烃和芳香烃则不敏感，测量的结果主要是反应了饱和烃的含量而不代香烃则不敏感，测量的结果主要是反应了饱和烃的含量而不代表各种表各种HC的含量，所以总的精确度较差。的含量，所以总的精确度较差。排放法规规定排放法规规定，CO和和CO2用不分光红外线气体分析仪测量。用不分光红外线气体分析仪测量。第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环化学发光分析仪化学发光分析仪CLD工作原理工作

314、原理1-1-反应室；反应室；2-2-臭氧发生器；臭氧发生器；3-3-氧入口；氧入口；4-4-滤光片；滤光片；5-5-光电倍增管检测器；光电倍增管检测器；6-6-信号放大器；信号放大器；7-7-催化转催化转化器；化器；8-8-样气入口；样气入口；9-9-转换开关；转换开关；10-10-反应室出口反应室出口 样样气气由由通通道道A或或B进进入入反反应应室室1。通通道道A直直接接通通向向反反应应室室，这这个个通通道道只只能能测测量量样样气气中中NO的的浓浓度度；样样气气通通过过通通道道B时时，样样气气中中的的NO2将将在在催催化化转转换换器器7中中转转化化成成NO，再再进进入入反反应应室室， 这这样

315、样仪仪器器测测量量得得到到的的是是NO和和NO2的的总总和和NOX。利利用用测测得得的的NOX与与NO的的差差值值，即即可可确确定定样样气气中中NO2的浓度。的浓度。化学发光分析仪工作原理图 第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环化学发光分析仪化学发光分析仪CLD具有感应度高，体积分数可达具有感应度高，体积分数可达10-7；应答性好，在应答性好，在10-2浓度范围内输出特性呈线性关系，浓度范围内输出特性呈线性关系，适用于连续分析；适用于连续分析；为使测量过程中为使测量过程中NO2尽可能完全地转化成为尽可能完全地转化成为NO，催化，催

316、化转化器中的温度必须在转化器中的温度必须在920K以上。以上。是测量是测量NOX的标准方法。的标准方法。特点特点第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环氢火焰离子分析仪工作原理氢火焰离子分析仪工作原理工作原理工作原理氢火焰燃烧时，氢火焰燃烧时，2300K左右左右的高温氢火焰会使的高温氢火焰会使HC离子化离子化成自由离子，离子数基本与成自由离子，离子数基本与HC的浓度成正比。待测气体的浓度成正比。待测气体与氢气混合后，由入口进入与氢气混合后，由入口进入燃烧器，由燃烧嘴喷出燃烧器，由燃烧嘴喷出，在，在空气的助燃下由通电的点空气的助燃下由通

317、电的点氢火焰离子型分析仪工作原理图氢火焰离子型分析仪工作原理图 火丝点燃。火丝点燃。HC在缺氧的氢扩散火焰中分解出离子和电子。这些在缺氧的氢扩散火焰中分解出离子和电子。这些离子和电子形成按一定方向运动的离子流，通过对离子流电流的离子和电子形成按一定方向运动的离子流，通过对离子流电流的测量就可测得碳原子的浓度，从而反映出相应测量就可测得碳原子的浓度，从而反映出相应HC的浓度的浓度。第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环氢火焰离子分析仪氢火焰离子分析仪FID特点特点是目前测量汽车排放中是目前测量汽车排放中HC的最有效手段；的最有效手段；

318、灵敏度高，可测到极小浓度的灵敏度高，可测到极小浓度的HC ；线性范围宽；线性范围宽；对环境温度和压力也不敏感。对环境温度和压力也不敏感。不受样气中有无水蒸气的影响，但可能受其中氧的不受样气中有无水蒸气的影响，但可能受其中氧的干扰。干扰。不同的不同的HC分子结构对分子结构对FID的影响不同。的影响不同。第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环顺磁分析仪顺磁分析仪PMA工作原理工作原理氧氧是是一一种种强强顺顺磁磁性性气气体体，氮氮氧氧化化合合物物有有较较弱弱的的顺顺磁磁性性，NO和和NO2的的顺顺磁磁性性分分别别为为氧氧的的44%和和29

319、%。因因为为汽汽车车排排放放中中，氧氧的的浓浓度度要要比比NOX高高得得多多，所所以以可可用用顺顺磁磁分分析析仪仪测测量量排排气气中中的氧浓度的氧浓度顺磁分析仪外形图 第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环顺磁分析仪顺磁分析仪PMA工作原理工作原理样气样气3 3中的氧中的氧2 2，在永久磁铁，在永久磁铁6 6的磁场吸的磁场吸引下充入水平玻璃管引下充入水平玻璃管5 5中。在磁场强度中。在磁场强度最大的地方，样气被电热丝最大的地方，样气被电热丝4 4加热。加加热。加热后的氧顺磁性下降，磁铁对它的吸热后的氧顺磁性下降，磁铁对它的吸引力小于

320、冷态的氧。冷的样气被吸到引力小于冷态的氧。冷的样气被吸到磁极中心，挤走热的样气。冷的样气磁极中心，挤走热的样气。冷的样气被加热后又被挤走。在玻璃管被加热后又被挤走。在玻璃管5 5中形成中形成气体流动，也称磁风，其速度与样气气体流动，也称磁风，其速度与样气的浓度成正比。如果加热丝的浓度成正比。如果加热丝4 4同时起热同时起热线风速仪的作用，就可以测定磁风速线风速仪的作用，就可以测定磁风速度，从而测得样气中的氧浓度度，从而测得样气中的氧浓度 顺磁分析仪工作原理 1-1-环形室；环形室；2-2-样气中的氧；样气中的氧；3-3-样气；样气；4-4-加热丝；加热丝；5-5-玻璃管；玻璃管；6-6-永久磁

321、铁永久磁铁第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环气相色谱仪气相色谱仪GC工作原理工作原理 用样气注射器把一定体积的样气从用样气注射器把一定体积的样气从试样注入口注入仪器，与从载气入试样注入口注入仪器，与从载气入口进入仪器的氢、氦、氩等载气混口进入仪器的氢、氦、氩等载气混合后流入装有填充剂的色谱柱中。合后流入装有填充剂的色谱柱中。由于样气的不同组分对色谱柱中的由于样气的不同组分对色谱柱中的填充剂的亲和力（吸附或溶解性）填充剂的亲和力（吸附或溶解性）不同，在载气的推动下被分离。亲不同，在载气的推动下被分离。亲和力弱的组分，很难被滞留在填

322、充和力弱的组分，很难被滞留在填充剂中，首先流出色谱柱；反之，亲剂中，首先流出色谱柱；反之，亲和力强的组分流出较晚。和力强的组分流出较晚。1-试样注入口；2-色谱图记录仪；3-气体出口；4-检测器；5-温控槽；6-色谱柱；7-载气入口气相色谱仪工作原理图 第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环气相色谱仪气相色谱仪GC对混合气的组成中各成分浓度进行详细对混合气的组成中各成分浓度进行详细 的分析的分析它灵敏度高，需要样气数量很少；它灵敏度高，需要样气数量很少；一次可完成多种成分的分析。一次可完成多种成分的分析。 特点特点第2章 发动机循环

323、与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环排气微粒排气微粒显微镜下的微粒组织形状 排气微粒排气微粒是指依据一是指依据一定的取样方法，在定的取样方法，在最高温度为最高温度为325K325K的的稀释排气中，由过稀释排气中，由过滤器收集到的固态滤器收集到的固态或液态微粒。或液态微粒。第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环微粒质量测量微粒质量测量微粒测量过滤器通常采用滤纸。微粒测量过滤器通常采用滤纸。为了保证测量的精度，空白滤纸为了保证测量的精度，空白滤纸和有微粒滤纸的质量测量必须在调和有微粒滤纸的质

324、量测量必须在调温调湿的洁净小室内进行。温调湿的洁净小室内进行。空白滤纸至少在取样前空白滤纸至少在取样前2h放入小放入小室内的滤纸盒中，待稳定后测量质室内的滤纸盒中，待稳定后测量质量，然后仍放在小室内待用量，然后仍放在小室内待用微粒质量测量装置 第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环如果从小室取出后如果从小室取出后1h1h内没有使用，则使用前必须内没有使用，则使用前必须重新测量质量重新测量质量收集微粒后的滤纸放回小室内至少收集微粒后的滤纸放回小室内至少2h2h，但不得超，但不得超过过36h36h，然后测量总质量，然后测量总质量微粒滤纸

325、与空白滤纸的质量差就是微粒质量微粒滤纸与空白滤纸的质量差就是微粒质量。第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环微粒质量测量计算公式 Vep流经过滤器的流量，m3 Vmix流经通道的流量，m3 Mp排放微粒质量，g/km Mf过滤器收集的微粒质量，g d 与运转循环一致的距离，km第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环微粒成分测量微粒成分测量微粒中有机可溶成分SOF的分离及分析方法 1.热解质量分析法（热解质量分析法（TG）2.真空挥发法（真空挥发法（V V）3.索氏萃取法（

326、索氏萃取法（SE）微粒成分分析不是排放法规所要求微粒成分分析不是排放法规所要求第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环微粒成分测量微粒成分测量热解质量分析法热热解解质质量量分分析析法法TG（Thermo Gravimetry）是是在在惰惰性性气气体体气气氛氛（如如N2）中中，将将微微粒粒样样品品按按规规定定的的加加热热速速率率加加热热到到923K，保保温温5分分钟钟。在在这这段段时时间间内内，其其中中可可挥挥发发部部分分蒸蒸发发掉掉，用用热热天天平平测测得得的的微微粒粒质质量量减减小小量量就就代代表表其其中中可可挥挥发发部部分分VF（

327、Volatile Fraction），用用此此法法测测得得的的主主要要是是高高沸沸点点HCHC和和硫硫酸酸盐盐，基基本本与与SOF相相吻吻合合。然然后后将将气气氛氛换换成成空空气气，在在相相同同温温度度下下，样样品品进进一一步步减减少少的的质质量量对对应应被被氧氧化化的的碳碳烟烟组组分分，残残留的则是微量灰分。留的则是微量灰分。第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环微粒成分测量微粒成分测量真空挥发法 真真空空挥挥发发法法VV（Vacuum Volatilization）是是将将微微粒粒样样品品置置于于真真空空干干燥燥箱箱内内，在在真

328、真空空度度95Kpa以以上上，温温度度473K以以上上加加热热3h左左右右，其其质质量量变变化化即即为为微粒中微粒中VF含量。含量。第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环微粒成分测量微粒成分测量索氏萃取法盛有溶剂的烧瓶置于恒温浴缸中，加热使溶剂蒸发，上升到冷凝管中，冷凝物回到样品室中浸泡样品，进行萃取。萃取液达到一定体积时，经虹吸管流回烧瓶。溶剂在萃取器中循环流动，不断将微粒中的SOF带到烧瓶中，直到萃取完全。第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环烟度测量方法烟度测量方法

329、烟度的测量方法主要有两种烟度的测量方法主要有两种滤纸法滤纸法 先用滤纸收集一定的烟气，再通过比较滤纸表面对光反射率先用滤纸收集一定的烟气，再通过比较滤纸表面对光反射率的变化来测量烟度，所用的测量仪器为滤纸式烟度计的变化来测量烟度，所用的测量仪器为滤纸式烟度计消光度法消光度法 利用烟气对光的吸收作用，即通过光从烟气中的透过度来测利用烟气对光的吸收作用，即通过光从烟气中的透过度来测量烟度，所用的测量仪表为消光式烟度计。量烟度，所用的测量仪表为消光式烟度计。第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环滤纸式烟度计滤纸式烟度计滤滤纸纸式式烟烟度度

330、计计主主要要由由定定容容采采样样泵泵和和检检测测仪仪两两部部分分组组成成。抽抽气气泵泵从从排排气气中中抽抽取取固固定定容容积积的的气气样样，让让气气样样通通过过装装在在夹夹具具上上的的滤滤纸纸，使使气气样样的的碳碳烟烟沉沉积积在在滤滤纸纸上上。由由于于抽抽取取的的气气样样数数量量恒恒定，故滤纸被染黑的程度能反映气样中所含碳烟的浓度。定，故滤纸被染黑的程度能反映气样中所含碳烟的浓度。滤纸式烟度计外形第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环滤纸式烟度计滤纸式烟度计1-电线；2-灯泡；3、7-光电元件；4-滤纸接合面；5-灯室；6-光源 ；

331、8-滤纸滤纸烟度计的结构及工作原理图滤纸烟度计的结构及工作原理图 由由反反射射光光检检测测器器与与指指示示器器组组成成，由由白白炽炽电电灯灯泡泡光光源源射射向向已已取取样样滤滤纸纸的的光光线线，一一部部分分被被滤滤纸纸上上的的微微粒粒吸吸收收，一一部部分分被被反反射射给给光光电电元元件件，从从而而产产生生相相应应的的光光电电流流，并并由由指指示示器器指指示示输输出出。光光电电流流的的大大小小反反映映了了滤滤纸纸反反射射率率的的大大小小，滤滤纸纸反反射射率率取取决决于于滤滤纸纸被被染染黑黑的的程程度度。光光电电越越小小，滤滤纸纸的的反反射射率率越越低低，即即滤滤纸纸的的染染黑黑程程度度越越高高，

332、表表明被测碳烟的浓度越高。明被测碳烟的浓度越高。第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环消光式烟度计消光式烟度计让让部部分分或或全全部部排排气气流流过过光光源源和和接接收收器器构构成成的的光光通通道道，接接收收器器所所接接受受的的光光强强度度的的减减弱弱（消消光光量量）就就代代表表排排气的烟度。气的烟度。 工作原理 哈特里奇烟度计基本结构示意图 第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环美国联邦城市测试循环标准采用美国联邦城市测试循环标准采用FTP-75。FTP-75主主要有三

333、部分组成：冷启动阶段、过渡阶段、热启动要有三部分组成：冷启动阶段、过渡阶段、热启动阶段。运行里程为阶段。运行里程为17.86公里，持续时间为公里，持续时间为1874秒。秒。FTP-75测试循环标准如图所示。测试循环标准如图所示。美国联邦城市标准测试循环FTP-75第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环美国汽车排放标准美国联邦轻型车排放控制标准美国联邦轻型车排放控制标准实施年实施年份份测试循环测试循环COHCNOx19608410.64.119667工况法工况法516.319707工况法工况法344.11972FTP-72283.03

334、.11975FTP-75151.53.11980FTP-7570.412.01983FTP-753.40.411.01994FTP-753.40.250.4第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环1994年加州颁布了清洁燃料和低排放汽车计划年加州颁布了清洁燃料和低排放汽车计划CF/LEV，规定从，规定从1995年起实施严格的低污染年起实施严格的低污染汽车标准（汽车标准（LEV），分四阶段进行：即），分四阶段进行：即过渡过渡低排放车低排放车(TLEV)、低排放车、低排放车(LEV)、超低排、超低排放车放车(ULEV)和零污染车和（和零污

335、染车和（ZEV）。）。第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环 在欧洲标准中，对于最大总质量不超过在欧洲标准中，对于最大总质量不超过3500kg3500kg，座位数，座位数不多于不多于9 9座的客车或货车称为轻型汽车。对于轻型汽车的座的客车或货车称为轻型汽车。对于轻型汽车的排放循环测试分两部分进行：排放循环测试分两部分进行：4 4个个ECEECE循环循环和和一个一个NEDCNEDC循环循环组成。组成。ECEECE循环是城市工况循环循环是城市工况循环，模拟城市车况，特点是，模拟城市车况，特点是低车速、低发动机负荷及低废气排放温度。低车速

336、、低发动机负荷及低废气排放温度。NEDCNEDC循环代表循环代表郊外公路的运行状态郊外公路的运行状态，特点是高车速、高负荷。运行，特点是高车速、高负荷。运行11.00711.007公里，历时公里，历时11801180秒。测试循环所示。秒。测试循环所示。欧洲轻型汽车排放测试循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环欧洲汽车排放标准欧洲各阶段的汽车排放标准欧洲各阶段的汽车排放标准(g/km)年份年份汽油机汽油机柴油机柴油机CONOxHCNOxPM1986年年1.54.61989年年1.40.51992年（欧年（欧I）2.81.00.80

337、.361996年（欧年（欧II）2.30.30.80.252000年（欧年（欧III）2.30.150.20.50.102005年（欧年（欧IV）1.00.10.10.50.022009年（欧年（欧V）1.00.10.060.20.0052014年（欧年（欧）1.00.10.060.10.005第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环10-1510-15工况是日本目前用于轻型汽车排放和燃油经工况是日本目前用于轻型汽车排放和燃油经济性验证的工况，如图济性验证的工况，如图7-217-21所示。整个工况循环所示。整个工况循环由三个由三个10

338、-10-工况及一个工况及一个15-15-工况组成，排放物的取工况组成，排放物的取样包括上述样包括上述4 4个部分。整个循环运行个部分。整个循环运行4.164.16公里，公里，历时历时660660秒。秒。日本10-15工况循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环日本轻型车排放标准日本轻型车排放标准 (g(g试验试验) ) 车型型最大最大总质量量(GVW)t实施年施年份份COHCNOX微粒微粒(g/km)10工况工况（g/km）11工况工况10工况工况11工况工况10工况工况（g/km）11工况工况汽油乘汽油乘用用车19782000(

339、1)2.71.278531.10.390.179.54.420.480.1762.5汽油汽油载货车1.7198119882000(1)172.71.271308531.12.70.390.17179.54.420.840.480.17862.51.72.519811994(1)1998(1)2001(1)17178.423.3613013010438.32.7270.390.1717.717.79.54.421.260.630.630.259.56.66.62.78柴油柴油载货车1.719881993(2)1997(2)2002(2)2.72.72.70.630.620.620.620.121

340、.260.840.550.280.340.140.0521.72.51988(2)1993(2)1997(2)2003(2)9802.72.70.636700.620.620.125001.820.970.490.430.180.06第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环日本汽车排放标准日本柴油乘用车日本柴油乘用车NOx排放短期和长期目标排放短期和长期目标最大最大总质总质量量(GVW)t标准标准实施年实施年份份工况工况第一阶段第一阶段第二阶段第二阶段新短期目新短期目标标(6)标标准准实实施施年年份份降降低低(%)(%)标准标准实施实

341、施年份年份降降低低(%(%) )限限值值实实施施年年份份降降低低(%(%) )1.250.981986MT(1)1987AT(2)10.15工况0.72 1994 290.55199743 0.282002601.25t1.261986MT1987AT0.84 1994 33199856 0.3067第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环1998年颁布的排放标准年颁布的排放标准1998年北京市汽车排放标准年北京市汽车排放标准(g/km

342、)类别类别一类车一类车二类车二类车排放物排放物1999.1.12003.12.312004.1.1起2001.1.12003.12.312004.1.1起CO3.16汽油车柴油车 直喷柴油车3.16-8.0汽油车柴油车2.21.01.02.2-5.01.0-1.5HC+ NOx1.130.50.70.91.13-2.0 0.5-0.7PM0.1800.080.10.18-0.290.08-0.171998年公布的北京市汽车排放污染物标准限值，比我国当时的标准值要高80%以上，达到欧洲90年代初的标准. 第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的

343、理论循环2001年颁布的排放标准年颁布的排放标准车辆型式认证车辆型式认证型试验的排放限值型试验的排放限值(g/km)车辆类型车辆类型基准质量基准质量Rm Rm kgkgCO( L1)CO( L1)HC+NOx (L2)HC+NOx (L2)PM (L3)PM (L3)点燃点燃式式压燃压燃式式点燃点燃式式非直非直喷压喷压燃式燃式直喷直喷压燃压燃式式非直非直喷压喷压燃式燃式直喷直喷压燃压燃式式M1(1)M1(1)全部全部2.722.720.970.971.36(1.36(2)2)0.20.21.36(1.36(2)2)N1(2N1(2) )1 1类类Rm=1250Rm=12502.722.720.

344、970.971.36(1.36(2)2)0.140.140.2(30.2(3) )2 2类类1250Rm=11250Rm=17007005.175.171.401.401.96(1.96(3)3)0.190.190.27(0.27(3)3)3 3类类1700Rm1700Rm6.906.901.701.702.38(2.38(3)3)0.250.250.35(0.35(3)3)第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环2002年颁布的排放标准年颁布的排放标准型式核准试验排放限值型式核准试验排放限值(g/（kWh）)实施实施日期日期汽油机汽

345、油机点燃式点燃式NGNG、LPG LPG 发动机发动机(2)(2)COCOHC+ NOxHC+ NOxCOCOHCHCNOxNOxNMHC(3) NMHC(3) (4)(4)THC(4)THC(4)2002.7.12002.7.134.034.014.014.04.54.50.90.91.11.18.08.02003.9.12003.9.19.7,9.7,17.417.44.1,4.1,5.65.64.04.00.90.91.11.17.07.0国家于2002年11月27颁布了车用点燃式发动机及装用点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法（GB 14762-2002），从2003年1月1日

346、起实施。 第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第第III、IV阶段排放标准阶段排放标准第第III阶段排放标准阶段排放标准I型试验排放限值型试验排放限值阶阶段段类别类别 级别级别基准质量基准质量(RM)(RM)(kg)(kg)CO (L1)CO (L1)HC (L2)HC (L2) NOx(L3)NOx(L3)HC+ NOx HC+ NOx (L2(L2L3)L3)PM(LPM(L4)4)点燃点燃式式压燃压燃式式点燃点燃式式压燃压燃式式点燃点燃式式压燃压燃式式点燃点燃式式压燃压燃式式压燃压燃式式第一第一类车类车- -全部全部2.32

347、.3 0.640.64 0.200.20- -0.150.150.500.50- -0.560.560.050.05第二第二类车类车I IRM1305RM1305 2.32.3 0.640.64 0.200.20- -0.150.150.500.50- -0.560.560.050.05IIII13051305RM1760RM17604.174.17 0.800.80 0.250.25- -0.180.180.650.65- -0.720.720.070.07IIIIII 17601760RMRM5.225.22 0.950.95 0.290.29- -0.210.210.780.78- -0

348、.860.860.100.10国家于2007年7月1日和2010年7月1日分别实施第III阶段和第IV阶段汽车排气污染物排放限值。 第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第第IV阶段排放标准阶段排放标准I型试验排放限值型试验排放限值阶阶段段类别类别级级别别基准质量基准质量(RM)(RM)(kg)(kg)CO (L1)CO (L1) HC (L2)HC (L2) NOx(L3)NOx(L3)HC+ NOx HC+ NOx (L2(L2L3)L3)PM(PM(L4)L4)点燃点燃式式压燃压燃式式点燃点燃式式压燃压燃式式点点燃燃式式压压燃

349、燃式式点燃点燃式式压压燃燃式式压压燃燃式式IVIV第一第一类车类车- -全部全部1.001.000.500.500.100.10- -0.00.08 80.20.25 5- -0.30.30 00.00.02525第二第二类车类车I I RM1305RM13051.001.000.500.500.100.10- -0.00.08 80.20.25 5- -0.30.30 00.00.02525IIII13051305RM1760RM17601.811.810.630.630.130.13- -0.10.10 00.30.33 3- -0.30.39 90.00.04 4IIIIII176017

350、60RMRM2.272.270.740.740.160.16- -0.10.11 10.30.39 9- -0.40.46 60.00.06 6第第III、IV阶段排放标准阶段排放标准第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第第、阶段排放标准阶段排放标准阶阶段段类别类别级别级别基准质量基准质量(RM)(RM)(kg)(kg)COCOHCHCNMHCNMHCNOxNOxHC+ HC+ NOxNOxPMPM汽油机汽油机柴油柴油机机汽油机汽油机 汽油机汽油机 汽油机汽油机柴油机柴油机柴油机柴油机柴油机柴油机第一类第一类车车- -全部全部1.

351、001.000.50.50 00.100.100.060.068 80.060.06 0.180.18 0.230.230.000.005 5第二类第二类车车I IRM1305RM13051.001.000.50.50 00.100.100.060.068 80.060.06 0.180.18 0.230.230.000.005 5IIII13051305RM1760RM17601.811.810.60.63 30.130.13 0.090.090.070.075 50.230.235 50.290.295 50.000.005 5IIIIII17601760RMRM2.272.270.70.

352、74 40.160.160.100.108 80.080.082 20.280.28 0.350.350.000.005 5第第阶段排放标准阶段排放标准I型试验排放限值型试验排放限值第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第2章 发动机循环与性能指标2.1发动机的理论循环第第、阶段排放标准阶段排放标准阶阶段段类别类别级别级别基准质量基准质量(RM)(RM)(kg)(kg)COCOHCHCNMHCNMHCNOxNOxHC+ HC+ NOxNOxPMPM汽油机汽油机柴油柴油机机汽油机汽油机 汽油机汽油机 汽油机汽油机 柴油机柴油机柴油柴油机机柴油机柴油机第一类第一类车车- -全部全部1.

353、001.000.50.50 00.100.100.060.068 80.060.06 0.080.08 0.170.170.000.005 5第二类第二类车车I IRM1305RM13051.001.000.50.50 00.100.100.060.068 80.060.06 0.080.08 0.170.170.000.005 5IIII13051305RM1760RM17601.811.810.60.63 30.130.13 0.090.090.070.075 50.100.105 50.190.195 50.000.005 5IIIIII17601760RMRM2.272.270.70.74 40.160.160.100.108 80.080.082 20.120.125 50.210.215 50.000.005 5第第阶段排放标准阶段排放标准I型试验排放限值型试验排放限值