汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理內(nèi)容總結(jié)

《汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理》機(jī)械工業(yè)出版社主編吳建華第一章發(fā)動(dòng)機(jī)的性能發(fā)動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)要緊有：動(dòng)力性能指標(biāo)（功率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速）、經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)（燃料及潤(rùn)滑油消耗率）、運(yùn)轉(zhuǎn)性能指標(biāo)（冷啟動(dòng)性能、噪聲和排氣品質(zhì)）第一節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)理論循環(huán)一、 三種大體循環(huán)假設(shè)：1） 工質(zhì)是理想氣體，其物理常數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的空氣物理常數(shù)相同2） 工質(zhì)是在閉口系統(tǒng)中做封鎖循環(huán)3） 工質(zhì)的緊縮和膨脹是絕熱等熵進(jìn)程4） 燃燒是外界無數(shù)個(gè)高溫?zé)嵩吹热莼虻葔合蚬べ|(zhì)加熱，工質(zhì)放熱為等容放熱5） 循環(huán)進(jìn)程是可逆循環(huán)二、 循環(huán)熱效率Pt11t=W/Qi=（Q]-Q2）/Q]W工質(zhì)所做的循環(huán)功（J）；Q】循環(huán)加熱量（J）；Q2循環(huán)放熱量（J）三、 循環(huán)平均壓力pt循環(huán)平均壓力pt（kPa）:單位氣缸容積所做的循環(huán)功。Pt=W/VsVs是氣缸工作容積（L）；pt隨進(jìn)氣終點(diǎn)壓力pde，緊縮比8C,初始膨脹比P0,等熵指數(shù)K和循環(huán)熱效率的增加而增加。第二節(jié)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際循環(huán)：進(jìn)氣進(jìn)程、緊縮進(jìn)程、燃燒進(jìn)程、膨脹進(jìn)程、排氣進(jìn)程實(shí)際循環(huán)與理論循環(huán)比較:一、實(shí)際工質(zhì)的阻礙二、換氣損失換氣損失：為了使循環(huán)重復(fù)進(jìn)行，必需改換工質(zhì)，因此而消耗的功。3、燃燒損失非瞬時(shí)燃燒損失和補(bǔ)燃損失不完全燃燒損失傳熱損失缸內(nèi)流動(dòng)損失第三節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的指示性能指標(biāo)指示性能指標(biāo)(指示指標(biāo))：以工質(zhì)對(duì)活塞所做功為計(jì)算基準(zhǔn)的指標(biāo)一、 指示功和平均指示壓力指示功Wi：氣缸內(nèi)完成一個(gè)工作循環(huán)所取得的有效功平均指示壓力pmi:單位氣缸容積一個(gè)循環(huán)所做的指示功p.=Wi/VsVs(L)氣缸工作容積；p(Pa)；Wi(J)；miWi=pmiVs=pminD2S/4D(m)缸徑;S(m)活塞行程；二、 指示功率指示功率Pi:發(fā)動(dòng)機(jī)單位時(shí)刻所做的指示功Pi=p?Vsni/30tPmi(MPa),Vs(L),n(r/min),Pi(kW)；i氣缸數(shù)；t沖程數(shù)，四沖程t=4。三、 指示熱效率和指示燃油消耗率指示熱效率nit：發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際循環(huán)指示功與所消耗的燃料熱量的比值nit=Wi/Qinit=X103Pi/BHuPi(kW)；B(kg/h)每小時(shí)燃油消耗量；Hu(kJ/kg)燃料的低熱值指示燃油消耗率bi[g/(kW?h)]：?jiǎn)挝恢甘竟Φ暮挠土縝i=BX103/Pinit=X106/Hubi第四節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的有效性能指標(biāo)有效性能指標(biāo)(有效指標(biāo))：以曲軸輸出功為計(jì)算基準(zhǔn)的指標(biāo)一、 發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性指標(biāo)有效功和有效功率有效功We：每循環(huán)曲軸輸出的單杠功量實(shí)際機(jī)械損失功WmWe=Wi-WmPe=Pi-Pm有效轉(zhuǎn)矩Pe=Ttqn/9550Pe(kW)；Ttq(N?m)；n(r/min)平均有效壓力平均有效壓力Pme(MPa):發(fā)動(dòng)機(jī)單位氣缸工作容積輸出的有效功Pe=pVsni/30t=Ttqn/9550二、 發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)有效熱效率有效熱效率net:實(shí)際循環(huán)的有效功與所消耗的熱量的比值net=We/Qinet=X103Pe/BHu有效燃油消耗率be[g/(kW?h)]be=BX103/Penet=X106/Hube第五節(jié)機(jī)械損失與機(jī)械效率一、機(jī)械效率機(jī)械效率nm：有效功率與指示功率的比值nm=Pe/Pinet=nitnm二、機(jī)械損失的測(cè)定示功圖法、倒拖法、滅缸法、油耗線法第六節(jié)熱平穩(wěn)一、 發(fā)動(dòng)機(jī)所耗燃油的熱量QT(kJ/h)Q=BHuT二、 轉(zhuǎn)化為有效功的熱量QjkJ/h)E三、 傳遞給冷卻介質(zhì)的熱量QS(kJ/h)四、 廢氣帶走的熱量Q[kJ/h)R五、 燃料不完全燃燒熱損失QB(kJ/h)六、 其他熱量損失QL(kJ/h)Qt=Qe+Qs+Qr+Qb+Ql第二章發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣進(jìn)程第一節(jié)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣進(jìn)程一、 換氣進(jìn)程自由排氣、強(qiáng)制排氣、進(jìn)氣、燃燒室掃氣自由排氣時(shí)期自由排氣時(shí)期：從排氣門打開到氣缸壓力接近與排氣管壓力的時(shí)期排氣提早角：從排氣門打開到下止點(diǎn)的曲軸轉(zhuǎn)角強(qiáng)制排氣時(shí)期排氣遲閉角：從上止點(diǎn)到排氣門完全關(guān)閉的曲軸轉(zhuǎn)角進(jìn)氣進(jìn)程進(jìn)氣門在上止點(diǎn)之前打開，在下止點(diǎn)以后關(guān)閉氣門重疊和燃燒室掃氣氣門重疊：由于排氣門遲后關(guān)閉和進(jìn)氣門提早開啟，存在進(jìn)、排氣門同時(shí)打開的現(xiàn)象作用：能夠利用氣流的壓差和慣性清除殘余廢氣。二、 排氣損失排氣損失:從排氣門提早打開，明白進(jìn)氣行程開始，缸內(nèi)壓力抵達(dá)大氣壓力前循環(huán)功的損失。分：自由排氣損失W,強(qiáng)制排氣損失Y三、進(jìn)氣損失進(jìn)氣損失X：由于進(jìn)氣系統(tǒng)的阻力，進(jìn)氣進(jìn)程的氣缸壓力低于進(jìn)氣管壓力。換氣損失：進(jìn)氣損失與排氣損失的和。（W+X+Y）泵氣損失（X+Y-u）第二節(jié)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的充量系數(shù)充量系數(shù)①c：每缸每循環(huán)實(shí)際吸入氣缸的新鮮空氣質(zhì)量與進(jìn)氣狀態(tài)下理論計(jì)算充滿氣缸工作容積的空氣質(zhì)量比值。第五章柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒柴油機(jī)具有熱效率高、靠得住性好、排氣污染少、較大功率范圍內(nèi)的適應(yīng)性等優(yōu)勢(shì)。第一節(jié)燃油的噴射與霧化一、噴油系統(tǒng)對(duì)噴油系統(tǒng)的要求噴油系統(tǒng)作用：按時(shí)、定量并按必然規(guī)律向柴油機(jī)各缸供給高壓燃油。要求：1） 能產(chǎn)生足夠高的噴油壓力。2） 實(shí)現(xiàn)要求的噴油規(guī)律3） 依照柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工況，精準(zhǔn)操縱每一個(gè)循環(huán)的噴油量，并自動(dòng)調(diào)劑4） 幸免顯現(xiàn)異樣噴射現(xiàn)象噴油系統(tǒng)工作原理直列柱塞式噴油泵燃油供給系統(tǒng)、分派式噴油泵燃油供給系統(tǒng)。油箱一油水分離器一輸油泵一燃油濾清器一噴油泵一噴油器一燃燒/油箱噴油泵噴油器作用：將噴油泵供給的高壓燃油噴入柴油機(jī)燃燒室內(nèi)，使燃油霧化成微細(xì)的油粒。孔式噴油器、軸針式噴油器二、噴射與霧化燃油噴射特性：噴油特性、噴霧特性。噴射進(jìn)程噴射進(jìn)程：從噴油泵開始供油明白噴油器停止噴油的進(jìn)程三時(shí)期：（1） 噴射延遲時(shí)期從噴油泵的柱塞頂封鎖，進(jìn)回油孔的理論供油始點(diǎn)起到噴油器的針閥開始升起（噴油始點(diǎn)）為止。噴油延遲角：供油提早角與噴油提早角的差。（2） 主噴射時(shí)期從噴油始點(diǎn)到噴油器端壓力開始急劇下降為止。（3） 噴油終止時(shí)期從噴油器端壓力開始急劇下降到針閥落座停止噴油為止。該時(shí)期應(yīng)該干脆、迅速。供油規(guī)律與噴油規(guī)律供油速度：?jiǎn)挝煌馆嗇S轉(zhuǎn)角（或單位時(shí)刻）由噴油泵供入高壓油路中的燃油量。噴油速度：?jiǎn)挝煌馆嗇S轉(zhuǎn)角（或單位時(shí)刻）由噴油器噴入燃燒室內(nèi)的燃油量供油規(guī)律：供油速度隨凸輪軸轉(zhuǎn)角（或時(shí)刻）的轉(zhuǎn)變關(guān)系噴油規(guī)律：指噴油速度隨凸輪軸轉(zhuǎn)角（或時(shí)刻）的轉(zhuǎn)變關(guān)系兩種規(guī)律的不同緣故：（1） 燃油的可緊縮性（2） 壓力波傳播滯后（3） 壓力波動(dòng)（4） 高壓容積轉(zhuǎn)變噴霧特性與霧化質(zhì)量燃油的霧化：指燃油噴入燃燒室內(nèi)后被粉碎分散為細(xì)小液滴的進(jìn)程油束的霧化質(zhì)量：指油束中液滴的細(xì)度和均勻度。減小噴孔之境、增大噴油壓力是噴射初速度增加、空氣密度增大、燃油粘度和表面張力的減小等，都會(huì)是油粒直徑減小。不正常噴射現(xiàn)象:（1）二次噴射指噴油器針閥落座后，在壓力波動(dòng)的阻礙下再次升起的噴油現(xiàn)象。致使油霧化不良，燃燒不完全，碳煙爭(zhēng)奪，并易引發(fā)噴孔積碳堵塞，造成經(jīng)濟(jì)性下降，零部件過熱等不良后果。（2） 斷續(xù)噴射（3） 不規(guī)那么噴射和隔次噴射（4） 滴油現(xiàn)象幸免不正常噴射現(xiàn)象，應(yīng)盡可能縮短高壓油管長(zhǎng)度，減小高壓容積，以降低壓力波動(dòng)，減小其阻礙，并合理選擇噴射系統(tǒng)的參數(shù)。第二節(jié)燃燒與放熱一、柴油機(jī)燃燒進(jìn)程著火掉隊(duì)期（滯燃期），速燃期，緩燃期，補(bǔ)燃期著火掉隊(duì)期（滯燃期）從燃油開始噴入燃燒室內(nèi)至由于開始燃燒而引發(fā)壓力升高使壓力線明顯離開緊縮線開始急劇上升的點(diǎn)。溫度越高或壓力越高，著火掉隊(duì)期越短。速燃期從壓力離開緊縮線開始急劇上升至達(dá)到最大壓力。平均壓力升高率^p/^P最大壓力升高率（dp/dP）max緩燃期從最大壓力點(diǎn)至最高溫度點(diǎn)。補(bǔ)燃期從最高溫度點(diǎn)至燃油大體燃燒完應(yīng)盡可能縮短補(bǔ)燃期第三節(jié)混合氣形成與燃燒室一。混合氣形成特點(diǎn)柴油機(jī)在進(jìn)氣進(jìn)程中進(jìn)入燃燒室的是純空氣，在緊縮進(jìn)程接近終了時(shí)柴油才噴入，通過必然預(yù)備后即自行著火燃燒。方式空氣霧化混合、壁面油膜蒸發(fā)空氣霧化混合將燃油噴射到空間進(jìn)行霧化，通過燃油與空氣之間的彼此運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散，在空間形成可燃混合氣的方式壁面油膜蒸發(fā)二、 缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)渦流、擠流、滾流、湍流三。 燃燒室直噴式燃燒室、非直噴式燃燒室直噴式分為半開式、開式淺盆形燃燒室屬于開式3形燃燒室半開式擠流縮口形燃燒室半開式非回轉(zhuǎn)體燃燒室球形燃燒室油膜蒸發(fā)混合為主直噴式燃燒室特點(diǎn)：燃燒迅速，經(jīng)濟(jì)性好，有效燃油消耗率低燃燒室結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單對(duì)噴射系統(tǒng)要求較高半開式燃燒室對(duì)進(jìn)氣道要求高NOx排放量較高6） 對(duì)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變較為靈敏7） 壓力升高率大，燃燒噪聲大。非直噴式結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：除位于活塞頂部的主燃燒室外，還有位于缸蓋內(nèi)的副燃燒室，二者有通道相連。（1） 渦流室燃燒室（2） 預(yù)燃室燃燒室非直噴特點(diǎn)：1） NOx排放量較低2） 燃燒柔和，噪聲小3） 缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，空氣利用率好4） 對(duì)噴射系統(tǒng)要求不高5） 一樣對(duì)燃油不太靈敏，有較強(qiáng)的適應(yīng)性6） 經(jīng)濟(jì)性差7） 冷起動(dòng)性能較差第六章汽油機(jī)混合氣的形成和燃燒第一節(jié)汽油機(jī)的燃燒進(jìn)程一、正常燃燒進(jìn)程正常燃燒進(jìn)程：由按時(shí)的火花點(diǎn)火開始，且火焰先鋒以必然的正常速度傳遍整個(gè)燃燒室的進(jìn)程。正常燃燒進(jìn)程進(jìn)行情形著火掉隊(duì)期、明顯燃燒期、補(bǔ)燃期（1） 著火掉隊(duì)期從火花塞點(diǎn)火到火焰核心形成的時(shí)期應(yīng)盡可能縮短、維持穩(wěn)固（2） 明顯燃燒期火焰由火焰中心燃遍整個(gè)燃燒室的時(shí)期（3） 后燃期明顯燃燒期終點(diǎn)至燃料大體完全燃燒為止應(yīng)使后燃期盡可能短燃燒速度火焰先鋒面層流火焰?zhèn)鞑?、湍流火焰?zhèn)鞑ザ?不規(guī)那么燃燒指在穩(wěn)固正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情形下，各循環(huán)之間的燃燒變更和各氣缸之間的燃燒不同循環(huán)變更、各缸工作不均勻三、 不正常燃燒指設(shè)計(jì)或操縱不妥，汽油機(jī)偏離正常點(diǎn)火時(shí)刻及地址，由此引發(fā)燃燒速度急劇上升，壓力急劇增大等異樣現(xiàn)象。（1） 爆燃爆燃：類似階躍的壓力轉(zhuǎn)變，形成燃燒室內(nèi)往復(fù)傳播的激波，猛烈撞擊燃燒室壁面，使壁面產(chǎn)生振動(dòng)，發(fā)出高頻振音（敲缸聲）危害：最高燃燒壓力和壓力升高率都急劇增大，因此相關(guān)零部件所受應(yīng)力大幅度增加，機(jī)械負(fù)荷增大。爆燃時(shí)壓力波沖擊缸壁破壞了油膜層，致使活塞、氣缸或活塞環(huán)磨損加重爆燃時(shí)猛烈無序的放熱還使氣缸內(nèi)溫蒂明顯升高，熱負(fù)荷及散熱損失增加使動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性惡化阻礙因素：1） 燃料性質(zhì)，辛烷值高，抗爆能力強(qiáng)2） 結(jié)尾混合氣的壓力和溫度。結(jié)尾混合氣的壓力和溫度增高，那么爆燃偏向增大3） 火焰先鋒傳播到結(jié)尾混合氣的時(shí)刻。提高火焰?zhèn)鞑ニ俣?、縮短火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x，有利于幸免爆燃。（2） 表面點(diǎn)火在汽油機(jī)中，凡是不靠電火花點(diǎn)火而由燃燒室內(nèi)灼熱表面點(diǎn)燃混合氣的現(xiàn)象。早燃：指在火花塞點(diǎn)火之前，灼熱表面點(diǎn)燃混合氣的現(xiàn)象早燃會(huì)誘發(fā)爆燃。四、利用因素對(duì)燃燒的阻礙點(diǎn)火提早角點(diǎn)火提早角：從發(fā)出電火花到上止點(diǎn)的曲軸轉(zhuǎn)角。混合氣濃度負(fù)荷轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速增加時(shí)，應(yīng)增大點(diǎn)火提早角第二節(jié)汽油機(jī)電控汽油噴射系統(tǒng)燃油配制有化油器供油、燃油噴射供油兩種方式電子操縱汽油噴射系統(tǒng)，與化油器相較，優(yōu)勢(shì)：1） 能夠?qū)旌蠚饪杖急冗M(jìn)行精準(zhǔn)操縱，使發(fā)動(dòng)機(jī)在任何工況下都處于最正確工作狀態(tài)2） 由于進(jìn)氣系統(tǒng)不需要喉管，減少了進(jìn)氣阻力，因此充氣效率高3） 由于進(jìn)氣溫度低，是的爆燃燃燒取得了有效操縱，從而有可能采取較高的緊縮比4） 保證各缸混合比的均勻性問題比較容易解決5） 發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)性能和加速性能良好，過渡圓滑第七節(jié)汽油機(jī)的燃燒室要求：（1） 結(jié)構(gòu)緊湊（2） 具有良好的充氣性能（3） 火花塞位置安排適當(dāng)（4） 要產(chǎn)生適當(dāng)?shù)臍怏w流動(dòng)（5） 適當(dāng)冷卻結(jié)尾混合氣一、傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)常見的幾種燃燒室楔形燃燒室結(jié)構(gòu)緊湊，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x較短，充氣性能較好，經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性較高，NNOx排出量較高，HC排量多。工作粗魯浴盆形燃燒室火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x較長(zhǎng)，燃燒速度較低，經(jīng)濟(jì)性能和動(dòng)力性能不高，NOx排量較少，工藝性好，HC排量多。工作柔和半球形燃燒室充氣效率高，動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性高，HC排量低，燃燒速度大，壓力升高率大，工作粗魯,NOx排放多。第七章發(fā)動(dòng)機(jī)的特性第二節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷特性負(fù)荷特性：發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不變，其性能指標(biāo)隨負(fù)荷而轉(zhuǎn)變的關(guān)系。一、 柴油機(jī)的負(fù)荷特性二、 汽油機(jī)的負(fù)荷特性三、 柴油機(jī)和汽油機(jī)負(fù)荷特性的對(duì)照分析1） 汽油機(jī)的燃油消耗率普遍較高2） 汽油機(jī)排氣溫度普遍較高3） 汽油機(jī)的燃油消耗量曲線彎曲度較大第三節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性速度特性：發(fā)動(dòng)機(jī)在油量調(diào)劑機(jī)構(gòu)（油量調(diào)劑齒條、拉桿或骨氣門開度）維持不變的情形下，要緊性能指標(biāo)（轉(zhuǎn)矩、油耗、功率、排氣溫度、煙度等）隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)變規(guī)律。全負(fù)荷速度特性（外特性）：當(dāng)油量操縱機(jī)構(gòu)在最大位置時(shí)，測(cè)得的特性。部份負(fù)荷速度特性：油量低于最大位置時(shí)的速度特性。一、 柴油機(jī)的速度特性二、 汽油機(jī)的速度特性三、 柴油機(jī)和汽油機(jī)的速度特性對(duì)照分析第四節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性一、轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù)ktKt=Ttqmax/TtqnTtqmax是外特性上最大轉(zhuǎn)矩二、轉(zhuǎn)速適應(yīng)性系數(shù)KnKn=n/nnn是標(biāo)定轉(zhuǎn)速，*是外特性上最大轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速三、轉(zhuǎn)矩儲(chǔ)蓄系數(shù)口U=（Ttqmax-Ttqn）/Ttq