市場營銷第一章汽車發(fā)動機性能的評價

汽車發(fā)動機性能評價第一章汽車發(fā)動機性能的評價１)動力性能指標：有效功率、有效轉矩、發(fā)動機轉速、活塞平均速度等。

２)經濟性能指標：有效熱效率、有效燃油消耗率等。

３)強化指標：升功率、強化系數(shù)等。

４)有害物質排放指標：CO、HC、NOx和微粒等。

５)其他運行性能指標：噪聲和冷起動等。

６)使用性能指標：可靠性、耐久性、維修方便性。

第一節(jié)發(fā)動機動力性能和經濟性能的評價指標

第二節(jié)發(fā)動機的換氣過程

第三節(jié)燃料的特性及其對發(fā)動機的影響

第四節(jié)柴油機混合氣的形成與燃燒第一章汽車發(fā)動機性能的評價第五節(jié)汽油機混合氣的形成與燃燒

第六節(jié)汽車發(fā)動機特性的分析與評價１)動力性能指標：有效功率、有效轉矩、發(fā)動機轉速、活塞平均速度等。２)經濟性能指標：有效熱效率、有效燃油消耗率等。３)強化指標：升功率、強化系數(shù)等。４)有害物質排放指標：CO、HC、NOx和微粒等。５)其他運行性能指標：噪聲和冷起動等。６)使用性能指標：可靠性、耐久性、維修方便性。第一節(jié)發(fā)動機動力性能和經濟性能的評價指標一、四沖程發(fā)動機的示功圖及實際循環(huán)

1.示功圖

2.自然吸氣四沖程發(fā)動機的實際循環(huán)

(1)進氣過程為使發(fā)動機能夠連續(xù)運轉，發(fā)動機必須不斷吸入新鮮的工質。

(2)壓縮過程為使吸入氣缸內的工質能夠迅速燃燒，以產生較大的壓力使發(fā)動機做功，發(fā)動機必須在做功過程之前將工質進行壓縮，此過程即為壓縮過程。圖1-1120四沖程單缸試驗柴油機的p-V圖及p-φ圖

a)p-V圖b)p-φ圖第一節(jié)發(fā)動機動力性能和經濟性能的評價指標(3)燃燒過程在這個過程中，活塞位于上止點前后，進、排氣門均關閉。

(4)膨脹過程在這個過程中，進、排氣門仍舊關閉。

(5)排氣過程當膨脹過程接近終了時，開始排氣過程，排氣門開啟，靠廢氣的壓力進行自由排氣，活塞到達下止點后再向上止點運動時，繼續(xù)將廢氣強制排到大氣中。圖1-2自然吸氣四沖程發(fā)動機的示功圖

a)進氣過程b)壓縮過程c)燃燒、膨脹過程(做功行程)d)排氣過程第一節(jié)發(fā)動機動力性能和經濟性能的評價指標表1-1發(fā)動機實際循環(huán)各過程終了時工質的狀態(tài)參數(shù)值3.自然吸氣四沖程發(fā)動機的循環(huán)指示功Wi

二、發(fā)動機動力性能和經濟性能的評價指標

1.指示性能指標第一節(jié)發(fā)動機動力性能和經濟性能的評價指標表1-2發(fā)動機指示指標的定義及計算方法2.有效性能指標第一節(jié)發(fā)動機動力性能和經濟性能的評價指標表1-3發(fā)動機有效指標的定義及計算方法第一節(jié)發(fā)動機動力性能和經濟性能的評價指標表1-3發(fā)動機有效指標的定義及計算方法3.發(fā)動機強化指標第一節(jié)節(jié)發(fā)發(fā)動機機動力力性能能和經經濟性性能的的評價價指標標表1-4發(fā)發(fā)動動機常常用強強化指指標的的定義義及計計算方方法第一節(jié)節(jié)發(fā)發(fā)動機機動力力性能能和經經濟性性能的的評價價指標標表1-5各各種種車用用發(fā)動動機性性能指指標參參數(shù)三、機機械損損失及及機械械效率率1.機機械損損失的的組成成第一節(jié)節(jié)發(fā)發(fā)動機機動力力性能能和經經濟性性能的的評價價指標標表1-6機機械械損失失的組組成及及其各各部分分所占占比例例2.機機械效效率ηηm第一節(jié)節(jié)發(fā)發(fā)動機機動力力性能能和經經濟性性能的的評價價指標標圖1-3發(fā)發(fā)動動機轉轉速對對機械械效率率的影影響3.影影響機機械效效率的的主要要因素素第一節(jié)節(jié)發(fā)發(fā)動機機動力力性能能和經經濟性性能的的評價價指標標(1)轉速速n機械效效率ηm隨發(fā)動動機轉轉速的的上升升而下下降，，如圖圖1-3所所示。。1)各各摩擦擦副間間的相相對速速度增增加，，摩擦擦損失失增大大。2)曲曲柄連連桿機機構的的慣性性力增增大，，活塞塞側壓壓力及及軸承承負荷荷增高高，摩摩擦損損失增增大。。3)進進、排排氣流流動阻阻力增增大，，泵氣氣損失失增大大。4)驅驅動附附件消消耗功功增多多。(2)負荷荷在在發(fā)動動機轉轉速不不變時時，機機械損損失功功率Pm近似不不變。。圖1-4發(fā)發(fā)動動機機機械效效率隨隨負荷荷變化化的關系曲曲線第一節(jié)節(jié)發(fā)發(fā)動機機動力力性能能和經經濟性性能的的評價價指標標(3)潤滑滑油品品質在在機機械損損失中中，摩摩擦損損失占占了很很大的的百分分比，，因此此改善善相對對運動動面上上的潤潤滑條條件可可以顯顯著提提高ηm。表1-7常常用用發(fā)動動機潤潤滑油油的粘粘度等等級及及使用用環(huán)境境溫度度范圍圍四、影影響發(fā)發(fā)動機機性能能指標標的因因素分析上上述所所介紹紹的內內容可可知，，發(fā)動動機動動力輸輸出的的過程程，實實質上上就是是進入入發(fā)動動機的的燃料料化學學能通通過燃燃燒轉轉化為為熱能能，熱熱能再再轉化化為曲曲軸有有效輸輸出功功的過過程。。1)充充氣效效率ην。2)燃燃料低低熱值值hμ、理論論空氣氣量L。第一節(jié)節(jié)發(fā)發(fā)動機機動力力性能能和經經濟性性能的的評價價指標標3)過過量空空氣系系數(shù)α。4)指指示熱熱效率率ηi。5)機機械效效率ηm。6)發(fā)發(fā)動機機轉速速n。7)其其他主主要結結構參參數(shù)。。思考考題題1.簡簡述發(fā)發(fā)動機機的實實際工工作循循環(huán)過過程。。2.簡簡述汽汽油機機與柴柴油機機工作作循環(huán)環(huán)的區(qū)區(qū)別。。3.為為什么么發(fā)動動機性性能指指標有有指示示指標標和有有效指指標之之分？？兩種種指標標各在在什么么場合合使用用？第一節(jié)節(jié)發(fā)發(fā)動機機動力力性能能和經經濟性性能的的評價價指標標4.發(fā)發(fā)動機機的動動力性性能和和經濟濟性能能在生生產和和使用用中主主要用用哪幾幾個指指標來來表示示？如如果要要進行行不同同機型型發(fā)動動機性性能的的對比比，應應使用用哪些些動力力性能能和經經濟性性能評評價指指標？？5.機機械損損失由由哪幾幾部分分組成成？所所占百百分比比最大大的是是哪種種損失失？6.發(fā)發(fā)動機機轉速速和負負荷是是如何何影響響機械械效率率的？？這一一影響響對發(fā)發(fā)動機機性能能的提提高和和使用用提出出了什什么要要求？？7.如如何對對汽車車發(fā)動動機的的動力力性能能和經經濟性性能進進行較較全面面地評評價？？第二節(jié)節(jié)發(fā)發(fā)動機機的換換氣過過程一、四四沖程程發(fā)動動機的的換氣氣過程程1.換換氣過過程(1)自由由排氣氣階段段圖圖1-5中中，從從排氣氣門早早開點點b′到晚晚關點點r′，約約240～～260℃℃A的的b′bdrr′段為為排氣氣過程程。(2)強制制排氣氣階段段自自由排排氣階階段結結束后后，缸缸內壓壓力大大大降降低，，必須須依靠靠上行行活塞塞強制制排出出廢氣氣，此此階段段稱為為強制制排氣氣階段段。(3)進氣氣階段段圖圖1-5中中，從從進氣氣門早早開點點d到晚關關點a′，約約220～～265℃℃A的的drr′aa′段為為進氣氣過程程。(4)氣門門重疊疊階段段圖圖1-5中中，drr′段是是氣門門重疊疊階段段。2.配配氣相相位及及其對對性能能的影影響第二節(jié)節(jié)發(fā)發(fā)動機機的換換氣過過程圖1-5四四沖沖程發(fā)發(fā)動機機換氣氣過程程的p-V圖第二節(jié)節(jié)發(fā)發(fā)動機機的換換氣過過程圖1-6四四沖沖程發(fā)發(fā)動機機配氣氣相位位圖第二節(jié)節(jié)發(fā)發(fā)動機機的換換氣過過程(1)排氣氣早開開角γ膨脹過過程末末期，，缸內內壓力力較高高，如如果到到下止止點才才打開開排氣氣門，，則由由于開開啟初初期氣氣門上上升緩緩慢，，開度度也小小，再再加上上氣流流因慣慣性而而不會會馬上上高速速流出出，這這些都都會使使排氣氣不暢暢，排排氣損損失和和阻力力增大大，并并間接接影響響進氣氣充量量。圖1-7排排氣氣損失失w—自自由排排氣損損失y——強制制排氣氣損失失x—自自由排排氣損損失x+y-d—泵泵氣損損失第二節(jié)節(jié)發(fā)發(fā)動機機的換換氣過過程圖1-8不不同同的排排氣早早開角角對排排氣損損失的的影響響第二節(jié)節(jié)發(fā)發(fā)動機機的換換氣過過程圖1-9轉轉速速對排排氣早早開角角的影影響第二節(jié)節(jié)發(fā)發(fā)動機機的換換氣過過程(2)排氣氣晚關關角δ如果排排氣門門在活活塞到到達上上止點點關閉閉，則則此時時廢氣氣還具具有一一定向向外運運動的的慣性性。(3)進氣氣早開開角α進氣門門若在在活塞塞到達達上止止點開開啟，，則會會因開開啟初初期氣氣門上上升緩緩慢，，流通通截面面小，，以及及進氣氣氣流流由靜靜止到到加速速的滯滯后影影響，，而使使缸內內真空空加大大，進進氣量量減少少，進進氣損損失增增大。。(4)進氣氣晚關關角β進氣門門晚于于活塞塞到達達下止止點而而關閉閉的角角度稱稱為進進氣晚晚關角角。(5)氣門門重疊疊角α+δ排氣門門晚關關和進進氣門門早開開必然然形成成氣門門開啟啟重疊疊，其其重疊疊開啟啟的角角度稱稱為氣氣門重重疊角角。二、充充氣效效率及及其對對發(fā)動動機性性能的的影響響1.充充氣效效率2.影影響充充氣效效率的的因素素(1)進氣氣終了了壓力力pa′pa′對ην有重要要影響響，pa′越高，，ην值越大大。第二節(jié)節(jié)發(fā)發(fā)動機機的換換氣過過程1)增增大進進氣門門直徑徑，即即增大大進氣氣門處處的有有效流流通截截面面面積，，選擇擇合適適的排排氣門門直徑徑。2)為為了進進一步步增大大進氣氣門流流通截截面，，提高高充氣氣量，，現(xiàn)代代發(fā)動動機采采用了了3～～5個個(每每缸個個進氣氣門，，1～～2個個排氣氣門)的多多氣門門結構構。表1-8幾幾種種典型型的多多氣門門與2氣門門轎車車發(fā)動動機動動力性性能比比較3)適適當增增大氣氣門升升程，，合理理設計計凸輪輪型線線以提提高氣氣門開開啟速速度，，從而而增大大氣門門的時時間-截面面值(指氣氣門開開啟截截面面面積與與其對對應的的開啟啟時間間的乘乘積)，提提高汽汽車通通過能能力。。第二節(jié)節(jié)發(fā)發(fā)動機機的換換氣過過程(2)進氣氣終了了溫度度Ta′進氣終終了溫溫度Ta′高于進進氣狀狀態(tài)下下的溫溫度Ts，若Ta′升高，，則充充入氣氣缸進進氣充充量的的工作作密度度減小小，從從而使使ην降低。。1)進進氣過過程中中與高高溫零零部件件接觸觸而引引起的的溫升升。2)與與高溫溫殘余余廢氣氣混合合而引引起的的溫升升。(3)進氣氣晚關關角ξ反映了了進氣氣晚關關角對對ην的影響響。(4)排氣氣晚關關角(殘余余廢氣氣系數(shù)數(shù))排排氣氣門晚晚關會會減小小排氣氣阻力力，減減少缸缸內殘殘余廢廢氣量量，降降低殘殘余廢廢氣系系數(shù)，，由式式(1-4)可可知，，這也也間接接使ην提高，，但相相比于于進氣氣晚關關角排排氣晚晚關角角對ην的影響響要小小得多多。(5)壓縮縮比壓壓縮縮比增增大，，壓縮縮容積積減小小，殘殘余廢廢氣量量減少少，ην增大。。第二節(jié)節(jié)發(fā)發(fā)動機機的換換氣過過程(6)進氣氣狀態(tài)態(tài)參數(shù)數(shù)ps、Ts進氣狀狀態(tài)參參數(shù)ps、Ts本身是是定義義充氣氣效率率的基基準參參數(shù)，，所以以，ps增大，，Ts降低，，新鮮鮮充量量密度度增大大，使使實際際進氣氣量增增多，，但不不等于于充氣氣效率率必然然增大大。3.充充氣效效率特特性對對發(fā)動動機性性能的的影響響圖1-10汽汽油機機和柴柴油機機的充充氣效效率特特性曲曲線a)汽汽油機機的充充氣效效率特特性曲曲線b)柴柴油機機的充充氣效效率特特性曲曲線第二節(jié)節(jié)發(fā)發(fā)動機機的換換氣過過程1)Ta′相對于于進氣氣溫度度，上上升程程度降降低，，ην的特性性曲線線略上上升。。2)pa′減小，，ην降低，，轉速速增大大到一一定程程度后后，ην的下降降速度度加快快；3)在在某一一轉速速時，，進氣氣晚關關角充充分利利用了了此時時氣流流的慣慣性，，ην有最大大值，，偏離離此轉轉速后后均降降低。。圖1-11進進氣晚晚關角角對、的影影響第二節(jié)節(jié)發(fā)發(fā)動機機的換換氣過過程三、可可變進進氣系系統(tǒng)發(fā)發(fā)動機機性能能的評評價1.可可變配配氣相相位發(fā)發(fā)動機機性能能的評評價2.可可變進進氣歧歧管發(fā)發(fā)動機機性能能的評評價(1)可變變進氣氣歧管管長度度奔奔馳新新SLK(R171)發(fā)發(fā)動機機所采采用的的可變變進氣氣歧管管長度度機構構采用用了一一個控控制閥閥來控控制進進氣歧歧管的的長度度，如如圖1-12所所示。。圖1-12奔奔馳新新SLK(R171)發(fā)發(fā)動機機的可可變進進氣歧歧管長長度機機構第二節(jié)節(jié)發(fā)發(fā)動機機的換換氣過過程(2)可變變進氣氣歧管管長度度及截截面日日本本馬自自達公公司的的可變變進氣氣諧振振增壓壓系統(tǒng)統(tǒng)，其其結構構與工工作原原理如如圖1-14所所示。。圖1-13寶寶馬760V12發(fā)動動機可可變進進氣歧歧管長長度機機構第二節(jié)節(jié)發(fā)發(fā)動機機的換換氣過過程圖1-14可可變進進氣諧諧振增增壓系系統(tǒng)的的結構構與工作原原理1—轉轉換閥閥2—短短共振振管3——長共共振管管4—雙節(jié)節(jié)氣門5—慣慣性增壓壓第二節(jié)發(fā)發(fā)動機機的換氣氣過程四、渦輪輪增壓發(fā)發(fā)動機性性能的分分析因為隨著著進入缸缸內空氣氣量的增增多，相相應地增增加循環(huán)環(huán)供油量量，即可可提高發(fā)發(fā)動機的的輸出功功率，所所以人們們采取可可變配氣氣相位、、可變進進氣系統(tǒng)統(tǒng)等多種種技術手手段來提提高充氣氣效率，，增加進進氣量。。1.增壓壓度和增增壓比2.廢氣氣渦輪增增壓系統(tǒng)統(tǒng)的基本本結構及及工作過過程3.渦輪輪增壓柴柴油機的的性能分分析(1)渦渦輪增壓壓柴油機機的性能能優(yōu)勢1)提高高了動力力性能。。第二節(jié)發(fā)發(fā)動機機的換氣氣過程圖1-15渦渦輪增壓壓器的結結構示意意圖第二節(jié)發(fā)發(fā)動機機的換氣氣過程圖1-16廢廢氣渦輪輪增壓器器的工作作原理2)改善善了燃油油經濟性性。第二節(jié)發(fā)發(fā)動機機的換氣氣過程3)改善善了排放放性能。。4)降低低了燃燒燒及排氣氣噪聲。。5)降低低了制造造成本。。(2)渦渦輪增壓壓柴油機機存在的的問題1)熱負負荷和機機械負荷荷增大。。2)低速速轉矩特特性下降降。3)加速速性能變變差。4)起動動困難。。第二節(jié)發(fā)發(fā)動機機的換氣氣過程(3)渦渦輪增壓壓柴油機機性能改改進的方方法目目前，改改善增壓壓發(fā)動機機低速轉轉矩特性性和加速速性能的的主要方方法有：：高速、、高負荷荷工況下下，放掉掉壓氣機機后一部部分增壓壓空氣或或放掉渦渦輪前一一部分廢廢氣以限限制增壓壓壓力過過高，圖圖1-17所示示為渦輪輪增壓廢廢氣旁通通系統(tǒng)示示意圖；；低速、、低負荷荷工況下下，調整整可變渦渦輪噴嘴嘴環(huán)的截截面面積積來提高高渦輪效效率，從從而改善善發(fā)動機機低速工工況的性性能，圖圖1-18所示示為可變變幾何截截面渦輪輪的結構構示意圖圖。圖1-17渦渦輪增壓壓廢氣旁旁通系統(tǒng)統(tǒng)示意圖圖第二節(jié)發(fā)發(fā)動機機的換氣氣過程圖1-18可可變幾何何截面渦渦輪的結結構示意意圖4.渦輪輪增壓汽汽油機性性能的分分析第二節(jié)發(fā)發(fā)動機機的換氣氣過程表1-9增壓壓和自然然吸氣汽汽油機動動力性參參數(shù)比較較1)汽油油機增壓壓后，壓壓縮終了了的溫度度、壓力力都升高高，致使使爆燃的的傾向增增大。2)熱負負荷加重重。3)動態(tài)態(tài)響應延延遲加大大。第二節(jié)發(fā)發(fā)動機機的換氣氣過程4)車用用汽油機機的轉速速和功率率范圍寬寬廣，進進氣流量量變化范范圍更大大，因而而覆蓋的的壓氣機機工況范范圍更大大，這就就要求壓壓氣機同同時具有有寬流量量范圍和和寬高效效率區(qū)的的高性能能，這使使得汽油油機的增增壓器技技術難度度加大。。1)電控控技術的的應用，，有效地地解決了了汽油機機增壓的的諸多難難題，如如電控可可變渦輪輪噴嘴環(huán)環(huán)截面、、電控放放氣閥有有效地改改善了渦渦輪增壓壓汽油機機的動態(tài)態(tài)響應特特性；電電控爆燃燃、電控控EGR等技術術的應用用，對防防止爆燃燃和降低低熱負荷荷都是有有效的。。2)增壓壓中冷技技術的應應用，可可有效提提高渦輪輪增壓汽汽油機的的動力性性能、降降低燃料料消耗率率，同時時對消除除爆燃、、降低熱熱負荷以以及減少少NOx排放都是是有利的的。第二節(jié)發(fā)發(fā)動機機的換氣氣過程3)采用用增壓壓壓力控制制系統(tǒng)，，如進氣氣和排氣氣放氣、、節(jié)流控控制等裝裝置，可可以減小小渦輪入入口處或或進入汽汽油機缸缸內的氣氣流量，，從而降降低增壓壓比，避避免爆燃燃和過高高熱負荷荷，并有有利于高高低速轉轉矩特性性的控制制。五、汽車車發(fā)動機機進、排排氣系統(tǒng)統(tǒng)對發(fā)動動機性能能的影響響發(fā)動機進進、排氣氣系統(tǒng)對對發(fā)動機機性能的的影響可可由充氣氣效率ην的大小及及其變化化規(guī)律來來反饋。。1)在整整個運轉轉范圍內內，有足足夠高的的充氣效效率ην保證發(fā)動動機的動動力性能能。2)良好好的充氣氣效率特特性，保保證發(fā)動動機低速速大轉矩矩、高速速大功率率，滿足足汽車的的低速加加速性能能、爬坡坡性能以以及高速速動力性性能。第二節(jié)發(fā)發(fā)動機機的換氣氣過程3)發(fā)動動機進氣氣系統(tǒng)采采用廢氣氣渦輪增增壓或增增壓中冷冷技術，，是發(fā)動動機強化化的有效效手段之之一。思考題題1.什么么是發(fā)動動機的換換氣過程程？合理理組織換換氣過程程的目的的是什么么？2.進、、排氣門門為什么么要早開開、晚關關？進、、排氣門門早開、、晚關角角對發(fā)動動機的性性能有何何影響？？為什么么這4個個相位角角都有最最佳值，，且最佳佳值隨轉轉速的升升高而增增大？3.影響響充氣效效率的主主要因素素有哪些些？它們們是如何何影響發(fā)發(fā)動機性性能的？？4.充氣氣效率特特性曲線線有何特特點？進進氣門晚晚關角是是如何影影響充氣氣效率特特性曲線線的？為為了提高高發(fā)動機機高速運運轉時的的輸出功功率，進進氣門晚晚關角要要相應地地增大，，為什么么？第二節(jié)發(fā)發(fā)動機機的換氣氣過程5.什么么是可變變配氣相相位？它它影響發(fā)發(fā)動機的的什么性性能？6.什么么是可變變進氣歧歧管？發(fā)發(fā)動機高高、低轉轉速運轉轉下如何何改變進進氣歧管管的長度度？7.為什什么汽油油機采用用渦輪增增壓的比比例越來來越高？？渦輪增增壓汽油油機是如如何解決決應用中中存在的的相關問問題的？？第三節(jié)燃燃料的的特性及及其對發(fā)發(fā)動機的的影響表1-10常常用液體體燃料及及氣體燃燃料的物物理、化化學特性性指標一、柴油油的使用用特性汽車柴油油機為高高速機，，使用輕輕柴油。。1.自燃燃性第三節(jié)燃燃料的的特性及及其對發(fā)發(fā)動機的的影響2.蒸發(fā)發(fā)性3.燃料料流動性性4.低溫溫流動性性二、汽油油的使用用特性汽油對汽汽油機性性能有影影響的主主要是其其抗爆性性和蒸發(fā)發(fā)性。1.抗爆爆性2.蒸發(fā)發(fā)性三、燃料料特性對對汽油機機和柴油油機的影影響表1?10給出出了汽油油和柴油油的成分分及其主主要性能能指標，，可以看看出，汽汽油和柴柴油的沸沸點與著著火溫度度有很大大差異。。1.對混混合氣形形成方式式的影響響2.對著著火、燃燃燒方式式的影響響第三節(jié)燃燃料的的特性及及其對發(fā)發(fā)動機的的影響1)擴散散燃燒時時，由于于燃料與與空氣邊邊混合、、邊燃燒燒，因而而燃燒速速度取決決于油氣氣的混合合速度；；而預混混合燃燒燒時，因因燃燒前前已均勻勻混合，，因而燃燃燒速度度主要取取決于化化學反應應速度，，即取決決于混合合氣溫度度和濃度度。2)擴散散燃燒時時，為保保證燃燒燒完全，，一般要要求空氣氣過量，，過量空空氣系數(shù)數(shù)α≥1.2(定義義見本節(jié)節(jié)四)，，并且在在總體的的空燃比比大于100的的條件下下也能穩(wěn)穩(wěn)定燃燒燒；而預預混合燃燃燒時，，一般0.8～～1.2，可燃燃混合氣氣濃度范范圍小，，難以稀稀燃。3)擴散散燃燒時時，混合合氣濃度度和燃燒燒溫度分分布極不不均勻，，易發(fā)生生局部高高溫缺氧氧現(xiàn)象，，產生炭炭煙；而而預混合合燃燒時時，由于于混合氣氣混合均均勻，一一般不產產生炭煙煙。第三節(jié)燃燃料的的特性及及其對發(fā)發(fā)動機的的影響4)擴散散燃燒時時，由于于有炭煙煙產生，，碳粒的的燃燒會會發(fā)出黃黃色或白白色的強強烈輻射射光，因因此也稱稱為有焰焰燃燒；；而預混混合燃燒燒時，無無碳粒燃燃燒問題題，火焰焰呈均勻勻透明的的藍色，，因此也也稱為無無焰燃燒燒。5)預混混合燃燒燒由于燃燃燒前已已形成可可燃混合合氣，有有回火的的危險；；而擴散散燃燒一一般無此此隱患。。3.對負負荷調節(jié)節(jié)方式的的影響四、過量量空氣系系數(shù)及空空燃比1.理論論空氣量量L02.過量量空氣系系數(shù)α3.空燃燃比五、燃料料熱值與與混合氣氣熱值1.燃料料熱值第三節(jié)燃燃料的的特性及及其對發(fā)發(fā)動機的的影響2.混合合氣熱值值思考題題1.對對柴油機機性能有有重要影影響的柴柴油性能能指標有有哪些？？有什么么影響？？2.對汽汽油機性性能有重重要影響響的汽油油性能指指標有哪哪些？有有什么影影響？3.可燃燃混合氣氣的濃與與稀可以以用哪幾幾個指標標表示？？各指標標的含義義是什么么？彼此此間如何何換算？？4.混合合氣熱值值和燃料料熱值有有什么區(qū)區(qū)別？每每循環(huán)加加給工質質的熱量量取決于于哪種熱熱值？5.柴油油和汽油油特性的的不同如如何導致致了柴油油機和汽汽油機結結構的不不同？第四節(jié)柴柴油機機混合氣氣的形成成與燃燒燒圖1-19柴柴油機的的燃燒過過程Ⅰ—著火火落后期期Ⅱ——速燃期期Ⅲ——緩燃期期Ⅳ——后燃期期第四節(jié)柴柴油機機混合氣氣的形成成與燃燒燒一、燃燒燒過程及及其對發(fā)發(fā)動機性性能的影影響柴油機的的燃燒過過程可分分為四個個階段，，即著火火落后期期（也稱稱為滯燃燃期）、、速燃期期、緩燃燃期和后后燃期，，如圖1?19所示。。1.著火火落后期期2.速燃燃期3.緩燃燃期4.后燃燃期二、燃油油噴射與與霧化目前，柴柴油機的的燃油供供給系統(tǒng)統(tǒng)是傳統(tǒng)統(tǒng)機械式式燃油供供給系統(tǒng)統(tǒng)和電控控燃油噴噴射系統(tǒng)統(tǒng)并存，，但不論論哪種噴噴油系統(tǒng)統(tǒng)，都要要滿足以以下基本本的要求求。第四節(jié)柴柴油機機混合氣氣的形成成與燃燒燒1)能產產生足夠夠高的噴噴油壓力力，以保保證燃料料良好的的霧化及及混合燃燃燒。2)實現(xiàn)現(xiàn)所要求求的噴油油規(guī)律，，以保證證合理的的燃燒放放熱規(guī)律律和良好好的綜合合性能。。3)精確確控制每每個循環(huán)環(huán)的噴油油量和噴噴油時間間，并且且保證各各缸之間間的均勻勻性。4)在各各種工況況下避免免出現(xiàn)不不利的異異常噴射射現(xiàn)象。。1.燃油油噴射過過程圖1-20燃燃油的噴噴射過程程1—噴油油泵柱塞塞2——進、回回油孔3—出出油閥4—出出油閥彈彈簧5、7——壓力傳傳感器6—高高壓油管管8——針閥彈彈簧9—噴油油器針閥閥第四節(jié)柴柴油機機混合氣氣的形成成與燃燒燒(1)噴噴油延遲遲階段從從噴油油泵出油油閥打開開(供油油始點)到噴油油器的針針閥開始始升起(噴油始始點)為為止，這這一階段段稱為噴噴油延遲遲階段。。(2)主主噴射階階段從從噴油始始點到噴噴油器端端燃油壓壓力開始始急劇下下降為止止，這一一階段稱稱為主噴噴射階段段。(3)滴滴漏階段段從噴噴油器端端燃油壓壓力開始始急劇下下降到針針閥完全全落座(噴油終終點)為為止，這這一階段段稱為滴滴漏階段段。2.供油油規(guī)律和和噴油規(guī)規(guī)律圖1-21供供油規(guī)律律和噴油油規(guī)律的的比較注：噴油油器ZSOSJ，＝＝750r/min第四節(jié)柴柴油機機混合氣氣的形成成與燃燒燒3.燃油油的霧化化及油束束特性圖1-22油油束形狀狀第四節(jié)柴柴油機機混合氣氣的形成成與燃燒燒(1)噴噴霧圓錐錐角β噴霧圓錐錐角表示示油束的的緊密程程度，β大說明油油束松散散，油滴滴細。(2)油油束射程程L油束射程程是指油油束的貫貫穿距離離，亦稱稱為貫穿穿力。(3)霧霧化質量量(霧化化特性)圖1-23霧霧化特性性曲線第四節(jié)柴柴油機機混合氣氣的形成成與燃燒燒三、電控控燃油噴噴射系統(tǒng)統(tǒng)1.燃油油噴射系系統(tǒng)的類類型和特特點(1)位位置控制制式電控控燃油噴噴射系統(tǒng)統(tǒng)這種種系統(tǒng)的的特點是是不改變變傳統(tǒng)噴噴油系統(tǒng)統(tǒng)的結構構與工作作原理，，只是用用電控裝裝置取代代機械式式調速器器和提前前器，對對直列泵泵的油量量調節(jié)齒齒桿和VE泵的的溢流環(huán)環(huán)套以及及油泵驅驅動軸和和凸輪軸軸的相互互位置進進行低頻頻連續(xù)調調節(jié)，以以實現(xiàn)油油量和定定時的控控制，所所以稱為為位置控控制式系系統(tǒng)。(2)時時間控制制式電控控燃油噴噴射系統(tǒng)統(tǒng)這種種系統(tǒng)借借助電子子控制手手段控制制高壓油油路泄壓壓電磁閥閥的開閉閉時刻進進而控制制噴油量量，而不不對噴射射壓力或或其他參參數(shù)進行行調節(jié)，，因控制制對象———泄壓壓電磁閥閥的開閉閉時刻是是時間量量而得名名。第四節(jié)柴柴油機機混合氣氣的形成成與燃燒燒(3)時時間-壓壓力控制制式電控控燃油噴噴射系統(tǒng)統(tǒng)(共軌軌系統(tǒng))這種種系統(tǒng)不不再應用用傳統(tǒng)柱柱塞脈動動供油原原理，而而是在高高壓油泵泵和噴油油器之間間安裝油油壓穩(wěn)定定裝置(共軌)，即先先將燃油油以高壓壓狀態(tài)儲儲存在這這個被稱稱為共軌軌的容器器中，然然后通過過精確控控制共軌軌中的燃燃油壓力力和噴油油脈寬，，實現(xiàn)對對噴油量量的精確確控制。。圖1-24高高壓共軌軌燃油噴噴射系統(tǒng)統(tǒng)第四節(jié)柴柴油機機混合氣氣的形成成與燃燒燒表1-11傳傳感器的的種類及及功能表1-12執(zhí)執(zhí)行器的的種類及及功能第四節(jié)柴柴油機機混合氣氣的形成成與燃燒燒表1-12執(zhí)執(zhí)行器的的種類及及功能1)噴油油壓力與與發(fā)動機機轉速無無確定關關系，只只取決于于共軌管管中按要要求調整整的壓力力，因而而徹底解解決了傳傳統(tǒng)噴油油泵高、、低速時時噴油壓壓力差別別過大、、性能難難以兼顧顧的固有有矛盾。。2)從根根本上解解決了傳傳統(tǒng)噴油油泵脈動動供油時時輸出的的峰值轉轉矩過大大，凸輪輪軸瞬間間轉速變變化太快快，不能能穩(wěn)定控控制小噴噴油量的的矛盾。。3)可以以實現(xiàn)更更高的噴噴射壓力力，其噴噴射壓力力可比傳傳統(tǒng)直列列泵高出出一倍，，目前已已達220MPa。第四節(jié)柴柴油機機混合氣氣的形成成與燃燒燒4)可以以實現(xiàn)多多次噴射射，有利利于降低低燃燒時時的壓力力升高率率，從而而降低燃燃燒噪聲聲和振動動。5)可以以柔性調調節(jié)噴油油率、噴噴油定時時和噴油油量，從從而改善善發(fā)動機機全工況況范圍內內的綜合合性能。。6)其多多次噴射射能力為為NOx吸附還原原式催化化轉化器器和柴油油機微粒粒捕集器器等排氣氣后處理理系統(tǒng)的的燃油后后噴射要要求提供供了可能能。7)安裝裝方便，，不需要要對發(fā)動動機缸體體進行大大的改變變即可取取代原有有的燃油油噴射系系統(tǒng)。2.對柴柴油機噴噴射系統(tǒng)統(tǒng)的控制制(1)轉轉速控制制采用用電子調調速器代代替機械械調速器器。(2)對對各種轉轉速下最最大噴油油量的控控制1)轉矩矩校正。。第四節(jié)柴柴油機機混合氣氣的形成成與燃燒燒2)進氣氣壓力變變動補償償。3)進氣溫溫度、冷卻卻液溫度及及潤滑油溫溫度補償。。4)增壓柴柴油機進氣氣流量補償償。5)柴油機機低油壓保保護。6)增壓器器工作狀態(tài)態(tài)保護。(3)噴油油定時的電電子控制這這種控制制除了根據(jù)據(jù)柴油機轉轉速與負荷荷來確定噴噴油時刻外外，還要根根據(jù)柴油機機的冷卻液液溫度、大大氣壓力和和瞬時狀態(tài)態(tài)加以校正正，使其性性能比機械械式自動提提前器優(yōu)越越。四、柴油機機混合氣的的形成柴油機所用用的燃料是是柴油。1.空間霧霧化混合2.油膜蒸蒸發(fā)混合第四節(jié)柴柴油機混合合氣的形成成與燃燒五、柴油機機的燃燒室室柴油機的燃燃燒室可分分為兩大類類，即直噴噴式燃燒室室和分隔式式燃燒室。。1.直噴式式燃燒室圖1-25直噴式式燃燒室a)開式燃燃燒室b)、c)半開式燃燃燒室(1)半開開式燃燒室室的空氣渦渦流運動在在半開式式燃燒室中中，必須組組織一定強強度的空氣氣渦流運動動。第四節(jié)柴柴油機混合合氣的形成成與燃燒1)組織進進氣渦流。。①利用切切向氣道形形成進氣渦渦流。如圖圖1-26所示，其其特點是氣氣道母線與與氣缸相切切，氣道形形狀較平直直，在氣門門前強烈收收縮。氣流流在通過切切向氣道時時速度越來來越快，并并且沿切線線方向進入入，在氣缸缸壁上轉向向，產生繞繞氣缸中心心線的氣流流旋轉運動動。切向氣氣道的優(yōu)點點是結構簡簡單，流動動阻力較小??；缺點是是對氣口位位置比較敏敏感。第四節(jié)柴柴油機混合合氣的形成成與燃燒②利用螺螺旋氣道形形成進氣渦渦流。如圖圖1-27所示，氣氣門座上方方的氣道內內腔做成螺螺旋形，空空氣流經氣氣門座時，，一部分在在氣道內部部形成繞氣氣門中心的的氣流旋轉轉運動，其其強度與氣氣道本身結結構有關；；另一部分分近似于切切向氣流，，順著氣缸缸壁繞氣缸缸中心線旋旋轉，其強強度與氣道道相對于氣氣缸的布置置有關，加加上軸向分分速度，實實際上是一一種沿螺旋旋線推進的的渦流運動動。不同形形式的螺旋旋氣道，兩兩股氣流的的配合情況況各不相同同，但在壓壓縮行程接接近終點時時，渦流均均類似于一一個螺體旋旋轉。由于于螺旋氣道道能產生較較強的進氣氣渦流，因因此被廣泛泛應用在高高速柴油機機上；其缺缺點是制造造工藝要求求高，調試試工作量較較大。第四節(jié)柴柴油機混合合氣的形成成與燃燒圖1-26切向氣氣道第四節(jié)柴柴油機混合合氣的形成成與燃燒圖1-27螺旋氣氣道2)組織擠擠流。第四節(jié)柴柴油機混合合氣的形成成與燃燒圖1-28擠氣渦渦流a)無進氣氣渦流或渦渦流不強時時的擠流b)進氣氣渦流強時時的擠流c)逆擠擠流(2)以ωω型為代表表的半開式式燃燒室這這種燃燒燒室的dk/D=0.4～～0.65，形狀很很多。第四節(jié)柴柴油機混合合氣的形成成與燃燒圖1-29半開式式燃燒室第四節(jié)柴柴油機混合合氣的形成成與燃燒圖1-30RICARDO慧星Ⅴ渦渦流燃燒室室2.分隔式式燃燒室第四節(jié)柴柴油機混合合氣的形成成與燃燒(1)混合合氣的形成成在壓縮縮過程中，，活塞迫使使空氣經過過通道流入入渦流室，，形成強烈烈的、有組組織的壓縮縮渦流運動動。(2)結構構特點渦渦流室通常常由兩部分分組成，其其上部與氣氣缸蓋熔鑄鑄在一起；；其下部(包括連接接通道)由由耐熱鋼制制成(稱為為保溫鑲塊塊)，且與與缸蓋之間間保持一定定的間隙(一般為0.1mm)，以使使鑲塊表面面具有一定定的高溫，，便于對空空氣進行加加熱，同時時也減少了了散熱損失失。圖1-31渦流室室形狀a)珀金斯斯S499b)錐形平底底(慧星ⅤⅤ)c)柱形平平底第四節(jié)柴柴油機混合合氣的形成成與燃燒(3)主要要優(yōu)缺點由由于強烈烈的空氣渦渦流運動，，保證了較較好的混合合氣質量，，空氣得到到較充分的的利用。六、運轉因因素對燃燒燒過程的影影響1.燃料性性質的影響響2.負荷的的影響圖1-32負荷對對著火延遲遲期的影響響第四節(jié)柴柴油機混合合氣的形成成與燃燒3.轉速的的影響4.供油提提前角的影影響圖1-336120型柴油油機的供油油提前角調整特特性(n＝＝2000r/min)第四節(jié)柴柴油機混合合氣的形成成與燃燒七、柴油機機性能特點點以及在乘乘用車上的的應用1.柴油機機的性能特特點(1)動力力強勁在在較低的發(fā)發(fā)動機轉速速下即可達達到較大的的轉矩輸出出，整車動動力強勁，，加速性好好。(2)經濟濟性好較較低的油耗耗，較低的的燃油價格格。(3)利于于環(huán)保直直噴柴油發(fā)發(fā)動機的燃燃燒效率通通常高于40％，而而汽油發(fā)動動機僅為30％左右右。2.TDI柴油機機在乘用車車上的應用用(1)4氣氣門和渦旋旋進氣系統(tǒng)統(tǒng)AudiTDI柴油機機的4氣門門和渦旋進進氣系統(tǒng)如如圖1-34所示。。第四節(jié)柴柴油機混合合氣的形成成與燃燒圖1-34AudiTDI柴油機機的4氣門門和渦旋進進氣系統(tǒng)第四節(jié)柴柴油機混合合氣的形成成與燃燒圖1-35進氣管管道的渦旋旋翻板(2)渦旋旋翻板在在渦旋進氣氣系統(tǒng)的進進氣管上布布置渦旋翻翻板(見圖圖1-35)第四節(jié)柴柴油機混合合氣的形成成與燃燒(3)部分分AudiTDI柴油機的的轉矩/功功率特性曲曲線如圖圖1-36所示。圖1-36部分AudiTDI柴柴油機的轉轉矩/功率率特性曲線線a)2.7LV6TDI柴油機(A6L轎轎車)b)3.0LV6TDI柴油機機(Q7轎轎車)c)6.0LV12TDI柴油機機(Q7轎轎車)第四節(jié)柴柴油機混合合氣的形成成與燃燒思考題題1.簡述柴柴油機混合合氣形成的的兩個基本本方式和特特點。2.繪制柴柴油機燃燒燒過程的p-φ圖，并簡述述各個時期期的劃分。。3.簡述著著火延遲期期τi對柴油機性性能的影響響。4.簡述噴噴油規(guī)律對對發(fā)動機性性能的影響響。5.引起柴柴油機工作作粗暴和噪噪聲的原因因是什么？？如何改善善？6.如何選選定最佳供供油提前角角？它對柴柴油機的動動力性、經經濟性以及及排污和噪噪聲有何影影響？7.簡述柴柴油機燃燒燒室的分類類及適用范范圍。8.直噴式式燃燒室的的特點有哪哪些？9.TDI柴油機的的典型技術術特點有哪哪些？TDI柴油機機有哪些性性能優(yōu)勢？？第五節(jié)汽汽油機混合合氣的形成成與燃燒一、汽油機機的燃燒過過程及其對對發(fā)動機性性能的影響響1.預混合合燃燒的特特點(1)氣體體運動狀態(tài)態(tài)可燃混混合氣在靜靜止或層流流狀態(tài)下，，其火焰前前鋒面很薄薄，參與燃燃燒的混合合氣少，此此時火焰?zhèn)鱾鞑ニ俣刃⌒∮?m/s，其傳傳播速度主主要取決于于混合氣濃濃度和溫度度。1)紊流運運動可使火火焰前鋒表表面扭曲，，甚至分隔隔成許多火火焰中心，，使火焰前前鋒燃燒區(qū)區(qū)加厚(見見圖1-37)，火火焰?zhèn)鞑ニ偎俣燃涌??！?)紊流運運動加速了了火焰前鋒鋒面內的傳傳熱傳質過過程和化學學反應速度度，使火焰焰?zhèn)鞑ニ俣榷燃哟蟆?2)混混合合氣氣濃濃度度混混合合氣氣成成分分不不同同，，火火焰焰?zhèn)鱾鞑ゲニ偎俣榷纫惨裁髅黠@顯不不同同。。(3)混混合合氣氣溫溫度度混混合合氣氣溫溫度度越越高高，，火火焰焰?zhèn)鱾鞑ゲニ偎俣榷仍皆娇炜?。。第五五?jié)節(jié)汽汽油油機機混混合合氣氣的的形形成成與與燃燃燒燒圖1-37在在不不同同紊紊流流作作用用下下的的火火焰焰前前鋒鋒a)紊紊流流較較弱弱b)紊紊流流強強烈烈第五五節(jié)節(jié)汽汽油油機機混混合合氣氣的的形形成成與與燃燃燒燒圖1-38混混合合氣氣成成分分對對火火焰焰?zhèn)鱾鞑ゲサ牡挠坝绊戫?.汽汽油油機機的的燃燃燒燒過過程程及及其其對對發(fā)發(fā)動動機機性性能能的的影影響響第五五節(jié)節(jié)汽汽油油機機混混合合氣氣的的形形成成與與燃燃燒燒圖1-39汽汽油油機機的的燃燃燒燒過過程程(1)著著火火延延遲遲期期(見見圖圖中中ⅠⅠ著著火火延延遲遲期期是是指指從從火火花花塞塞點點火火的的1點點到到氣氣第五五節(jié)節(jié)汽汽油油機機混混合合氣氣的的形形成成與與燃燃燒燒缸壓壓力力線線脫脫離離壓壓縮縮線線(見見圖圖中中虛虛線線)而而急急劇劇上上升升的的2點點所所對對應應的的時時期期，，其其長長短短可可用用時時間間或或曲曲軸軸轉轉角角來來表表示示。。(2)明明顯顯燃燃燒燒期期(見見圖圖中中ⅡⅡ段段)明明顯顯燃燃燒燒期期是是指指從從火火焰焰核核心心(見見圖圖中中2點點)形形成成到到出出現(xiàn)現(xiàn)最最高高爆爆發(fā)發(fā)壓壓力力(見見圖圖中中3點點)為為止止的的階階段段。。(3)后后燃燃期期(見見圖圖中中ⅢⅢ段段)后后燃燃期期是是指指從從最最高高壓壓力力出出現(xiàn)現(xiàn)點點(見見圖圖中中3點點)到到燃燃料料基基本本上上完完全全燃燃燒燒為為止止的的階階段段。。3.燃燃燒燒速速度度二、、汽汽油油機機的的不不正正常常燃燃燒燒————爆爆燃燃1.爆爆燃燃的的表表現(xiàn)現(xiàn)第五五節(jié)節(jié)汽汽油油機機混混合合氣氣的的形形成成與與燃燃燒燒圖1-40汽汽油油機機爆爆燃燃時時的的示示功功圖圖a)正正常常燃燃燒燒b)爆爆燃燃第五五節(jié)節(jié)汽汽油油機機混混合合氣氣的的形形成成與與燃燃燒燒2.爆爆燃燃產產生生的的原原因因3.爆爆燃燃的的危危害害4.影影響響爆爆燃燃的的因因素素(1)縮縮短短t1的措措施施提提高高火火焰焰?zhèn)鱾鞑ゲニ偎俣榷龋?；燃燃燒燒室室的的形形狀狀緊緊湊湊、、氣氣缸缸直直徑徑不不能能過過大大，，減減小小火火焰焰?zhèn)鱾鞑ゲゾ嗑嚯x離。。(2)延延長長t2的措措施施采采用用辛辛烷烷值值高高的的燃燃料料，，抗抗爆爆性性好好；；采采用用導導熱熱性性能能好好的的材材料料，，合合理理的的燃燃燒燒室室設設計計，，冷冷卻卻末末端端混混合合氣氣；；降降低低火火焰焰?zhèn)鱾鞑ゲニ偎俣榷?，，以以降降低低燃燃燒燒室室溫溫度度，，從從而而降降低低末末端端混混合合氣氣的的受受熱熱程程度度，，達達到到延延遲遲t2的目目的的。。三、、使使用用因因素素對對燃燃燒燒過過程程的的影影響響1.混混合合氣氣濃濃度度2.點點火火提提前前角角第五五節(jié)節(jié)汽汽油油機機混混合合氣氣的的形形成成與與燃燃燒燒圖1-4125Y-6100Q型型汽汽油油機機的的點點火火提提前前角角調調整整特特性性a)節(jié)節(jié)氣氣門門全全開開時時b)n=1600r/min第五五節(jié)節(jié)汽汽油油機機混混合合氣氣的的形形成成與與燃燃燒燒3.轉轉速速4.負負荷荷四、、汽汽油油機機的的混混合合氣氣形形成成1.對對混混合合氣氣形形成成的的基基本本要要求求(1)形形成成均均質質混混合合氣氣盡盡管管汽汽油油本本身身具具有有良良好好的的揮揮發(fā)發(fā)性性，，但但是是由由于于發(fā)發(fā)動動機機轉轉速速高高，，為為了了能能在在較較短短的的時時間間內內形形成成均均勻勻的的可可燃燃混混合合氣氣，，在在汽汽油油機機中中仍仍然然需需要要合合適適的的燃燃油油霧霧化化方方式式、、足足夠夠的的霧霧化化混混合合時時間間以以及及合合理理的的氣氣流流運運動動。。(2)具具有有良良好好的的響響應應特特性性汽汽油油機機工工況況變變化化范范圍圍很很寬寬，，因因此此，，混混合合氣氣形形成成速速度度要要能能跟跟上上工工況況變變化化的的需需要要，，即即響響應應特特性性要要好好。。第五五節(jié)節(jié)汽汽油油機機混混合合氣氣的的形形成成與與燃燃燒燒(3)適適應應不不同同工工況況對對混混合合氣氣濃濃度度的的要要求求汽汽油油機機在在大大負負荷荷時時要要求求大大功功率率，，所所以以此此時時要要能能提提供供濃濃混混合合氣氣；；在在中中、、低低等等負負荷荷時時，，需需考考慮慮燃燃油油經經濟濟性性，，因因此此要要能能提提供供稀稀混混合合氣氣；；起起動動和和怠怠速速工工況況時時，，由由于于吸吸氣氣量量少少，，流流速速小小，，發(fā)發(fā)動動機機溫溫度度低低，，汽汽化化條條件件差差，，殘殘余余廢廢氣氣對對可可燃燃混混合合氣氣的的稀稀釋釋作作用用明明顯顯，，因因此此，，也也要要求求提提供供濃濃混混合合氣氣。。2.混合氣的的形成方式1)單點噴射射是在節(jié)氣門門上方，利用用一個噴油器器集中噴射，，燃料噴入后后隨空氣流進進入進氣歧管管內，然后分分配到各個氣氣缸。2)在多點噴噴射中，各缸缸噴油器通常常是將燃料直直接噴射到高高溫的進氣門門背面，以促促進燃油蒸發(fā)發(fā)。第五節(jié)汽油油機混合氣的的形成與燃燒燒3)缸內直噴噴(gasolinedirectinjection，GDI)汽油機采采用類似于柴柴油機的供油油技術，通過過一個高壓油油泵提供4～～20MPa的噴油壓力力，將汽油供供給位于氣缸缸內的電磁燃燃油噴嘴，然然后通過電腦腦控制噴嘴將將燃料在最恰恰當?shù)臅r間直直接注入燃燒燒室，形成混混合氣。五、汽油機的的燃燒室及其其性能對比1.對燃燒室室的要求(1)結構緊緊湊面容比比F/V(燃燒室表面面積與容積之之比)常用于于表示燃燒室室的緊湊性。。(2)具有良良好的充氣性性能應允許許有較大的進進氣門直徑；；進氣阻力小小，使之盡可可能順利地進進入燃燒室；；燃燒室壁面面與氣門頭部部要有足夠的的間隙，避免免壁面的遮蔽蔽作用。(3)火花塞塞位置安排得得當?shù)谖骞?jié)汽油油機混合氣的的形成與燃燒燒圖1-42頂頂置氣門燃燃燒室火花塞塞位置對辛烷值的要要求a)火花塞在在靠近進氣門門處b)火火花塞在靠近排氣門門處c)火火花塞在進、、排氣門間d)采用三個個火花塞1—排氣門2—進氣門門第五節(jié)汽油油機混合氣的的形成與燃燒燒1)要能利用用新鮮混合氣氣充分掃除火火花塞間隙處處的殘余廢氣氣，使混合氣氣易于著火。。2)火花塞應應靠近排氣門門處，使受灼灼熱表面加熱熱的混合氣及及早燃燒，以以免發(fā)展為爆爆燃燃燒。3)火花塞的的布置應使火火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x離盡可能地短短。4)不同的火火花塞位置對對燃料辛烷值值的要求也不不同。(4)燃燒室室形狀合理分分布不同的的燃燒室形狀狀實際上反映映了混合氣氣氣體的分布情情況，與火花花塞位置配合合，也就決定定了不同的燃燃燒放熱率和和火焰?zhèn)鞑サ降竭吘壙扇蓟旎旌蠚獾木嚯x離，從而影響響抗爆性、工工作粗暴性、、經濟性和平平均有效壓力力。第五節(jié)汽油油機混合氣的的形成與燃燒燒(5)要產生生適當?shù)臍怏w體流動燃燒燒室內形成適適當強度的氣氣體流動可以以加快火焰?zhèn)鱾鞑ニ俣?，擴擴大混合氣體體的著火界限限以燃燒更稀稀的混合氣，，減少循環(huán)變變動率，降低低HC排放量量；但過強的的氣流會使熱熱損失增加，，還可能吹熄熄火核而導致致失火。(6)末端混混合氣要有適適當冷卻末末端混合氣要要有足夠的冷冷卻強度，以以降低終燃混混合氣溫度，，減輕爆燃傾傾向，但又不不可使激冷層層過大，以免免增加HC的的排放。2.典型燃燒燒室及其性能能對比(1)浴盆形形燃燒室如如圖1-43所示，浴盆盆形燃燒室形形狀如橢圓形形浴盆，高度度相同，寬度度允許超出氣氣缸范圍來加加大氣門直徑徑，但應在氣氣門頭部外徑徑與燃燒室壁壁面之間保持持5.6～6.5mm的的壁距，故氣氣門大小受到到限制。第五節(jié)汽油油機混合氣的的形成與燃燒燒圖1-4325Y-6100Q型型汽油機發(fā)動動機浴盆形燃燒室室第五節(jié)汽油油機混合氣的的形成與燃燒燒(2)楔形燃燃燒室如圖圖1-44所所示，楔形燃燃燒室布置在在缸蓋上，火火花塞在楔形形高處的進、、排氣門之間間，因此火焰焰?zhèn)鞑ゾ嚯x還還是比較長。。(3)半球形形燃燒室如如圖1-45所示，半球球形燃燒室結結構緊湊，且且由于火花塞塞位于中間，，故火焰?zhèn)鞑ゲゾ嚯x也是最最短的。圖1-44CA-72型轎車用汽汽油機的楔形形燃燒室第五節(jié)汽油油機混合氣的的形成與燃燒燒圖1-45半半球形燃燒燒室第五節(jié)汽油油機混合氣的的形成與燃燒燒(4)多球形形燃燒室如如圖1-46所示，多球球形燃燒室的的形狀呈帳篷篷狀，這樣便便于4氣門布布置，同時還還使火花塞布布置在燃燒室室中央，因此此也稱屋脊形形燃燒室。圖1-46多多球形燃燒燒室第五節(jié)汽油油機混合氣的的形成與燃燒燒表1-13不不同燃燒室室的特征及其其性能對比六、缸內直噴噴汽油機性能能介紹第五節(jié)汽油油機混合氣的的形成與燃燒燒以降低汽油機機的油耗和排排放為目標，，人們在混合合氣形成和燃燃燒方式上不不斷探索，目目前，主要有有兩種新技術術實用化：①①缸內直噴混混合氣形成方方式+分層稀稀薄燃燒，可可以節(jié)油20%以上，動動力提高10%左右；②②缸內直噴混混合氣形成方方式+均質當當量比燃燒，，節(jié)油5%，，動力提高5%左右。1.缸內直噴噴分層稀薄燃燃燒汽油機(1)稀薄燃燃燒當A/F＞14.8時時稱為稀混合合氣，其燃燒燒稱為稀薄燃燃燒。1)均質稀薄薄燃燒。2)分層給氣氣稀薄燃燒。。3)缸內直噴噴分層給氣稀稀薄燃燒。第五節(jié)汽油油機混合氣的的形成與燃燒燒(2)缸內直直噴分層稀薄薄混合氣的形形成缸內直直噴是將燃油油直接噴入氣氣缸，為了形形成分層稀薄薄混合氣，燃燃油在壓縮后后期噴入燃燒燒室，從噴油油到點火的時時間很短，同同時缸內氣體體壓力高，噴噴霧油滴的擴擴散和蒸發(fā)被被限制在缸內內局部區(qū)域，，利用特殊形形狀的燃燒室室內部形狀或或氣體運動將將燃料輸送到到火花塞附件件，點火時燃燃燒室內可以以形成火花塞塞附近濃而周周圍稀的分層層混合氣。(3)缸內直直噴分層稀燃燃汽油機的工工作模式如如圖1-47所示，在怠怠速和低負荷荷時，采用分分層稀薄燃燒燒；在部分負負荷時采用均均質稀混合氣氣；在中、高高負荷時采用用均質標準混混合氣，適應應發(fā)動機不同同工況對混合合氣濃度的需需要，保證發(fā)發(fā)動機性能。。第五節(jié)汽油油機混合氣的的形成與燃燒燒圖1-47缸缸內直噴分分層稀燃汽油油機的工作模模式(4)典型缸缸內直噴稀薄薄燃燒系統(tǒng)介介紹第五節(jié)汽油油機混合氣的的形成與燃燒燒1)三菱公司司GDI發(fā)動動機。表1-14三三菱公司GDI發(fā)動機機主要設計參參數(shù)表1-14三三菱公司GDI發(fā)動機機主要設計參參數(shù)第五節(jié)汽油油機混合氣的的形成與燃燒燒圖1-48三三菱公司GDI發(fā)動機機的結構2)豐田D-4缸內直噴噴稀燃發(fā)動機機。第五節(jié)汽油油機混合氣的的形成與燃燒燒3)大眾公司司的FSI發(fā)發(fā)動機。①利用安裝裝在進氣歧管管的翻板來改改變缸內氣體體流動，優(yōu)化化混合氣的形形成過程，同同時減小低負負荷時的進氣氣節(jié)流損失。。發(fā)動機低速速時關閉翻板板(見圖1-50a)，，將進氣道流流通截面下半半部分遮擋，，空氣經進氣氣道上半部分分高速進入氣氣缸，產生強強滾流，到壓壓縮沖程末期期形成強湍流流，從而加快快燃燒速度，，提高熱效率率。中高轉速速時翻板完全全打開(見圖圖1-50b)，進氣道道獲得全部流流通截面積，，獲得高的充充氣量來實現(xiàn)現(xiàn)目標功率。。②采用多孔孔式噴油器，，噴油器布置置在進氣側。。第五節(jié)汽油油機混合氣的的形成與燃燒燒0149A.TIF第五節(jié)汽油油機混合氣的的形成與燃