汽油机混合气形成和燃烧.

发动机的性能指标理论循环简化条件：理想气体，压缩和膨胀是绝热等熵，封闭循环，燃烧为定压或定容加热，放热为定容放热。

三个基本循环：定容加热循环、定压加热循环、混合加热循环。

理论循环用循环热效率和循环平均压力衡量评定港闸热效率影响因素：压缩比，等熵指数，压力升高比，预膨胀比。

压缩比相同，定容加热循环热效率最高，汽油机按此工作。

最高压力一定，定压加热循环热效率最高，高增压柴油机和车用高速柴油机按此工作。

汽车配件实际循环的影响：实际工质影响，换气损失，燃烧损失。

实际工质影响：理论中工质比热容是定值，实际气体随温度升高而上升；实际还存在泄漏。

平衡方程：发动机的换气过程换气过程：自由排气，强制排气，进气，燃烧室扫气气门重叠：排气门晚关和进气门提前打开，出现进排气门同时开启的现象燃烧室扫气：利用气流压差、惯性清除废气，增加新鲜充量，降低燃烧室热区零件的温度。

长林机械换气损失：排气损失（分自由排气损失，强制排气损失）和进气损失。

充气效率：实际进入气缸的新鲜充量与进气状态下充满气缸工作容积的新鲜充量之比。

充气效率影响因素：进气终了状态的气缸压力，温度，残余废气系数，压缩比，配气相位。

充气效率措施：减少进气系统的流动损失，减小对新鲜充量的加热，减小排气系统的阻力，合理地选择配气相位。

发动机废气涡轮增压增压是发动机提高功率最有效的方法。

增压优点：①在保证输出功率不变的情况下，可以使气缸数减少或者气缸直径减小，从而可以减小发动机的比质量和外形尺寸②提高热效率，降低燃油消耗率③减少排气污染和噪声④降低发动机的单位功率造价⑤对补偿高原功率损失十分有利增压缺点：①增压发动机的机械负荷和热负荷都较高②增压发动机很难满足车辆对转矩适合性及瞬变工况的要求③车用汽油机应用增压技术较困难④适用的小型涡轮增压器发展晚并且效率偏低径流式增压器：主要离心式压气机和径流式涡轮机组成，还有支承装置、密封装置、冷却系统、润滑系统。

离心式压缩机参数，空气增压比压气机特性：压气机在不同转速下的压比、效率和空气流量之间的关系。

第一章发动机的性能1.简述发动机的实际工作循环过程。

1）进气过程：为了使发动机连续运转，必须不断吸入新鲜工质，即是进气过程。

此时进气门开启，排气门关闭，活塞由上止点向下止点移动。

2）压缩过程：此时进排气门关闭，活塞由下止点向上止点移动，缸内工质受到压缩、温度。

压力不断上升，工质受压缩的程度用压缩比表示。

3）燃烧过程：期间进排气门关闭，活塞在上止点前后。

作用是将燃料的化学能转化为热能，使工质的压力和温度升高，燃烧放热多，靠近上止点，热效率越高。

4)膨胀过程：此时，进排气门均关闭，高温高压的工质推动活塞，由上止点向下至点移动而膨胀做功，气体的压力、温度也随之迅速下降。

（5）排气过程：当膨胀过程接近终了时，排气门打开，废气开始靠自身压力自由排气，膨胀过程结束时，活塞由下止点返回上止点，将气缸内废气移除。

3.提高发动机实际工作循环热效率的基本途径是什么？可采取哪些基本措施？提高实际循环热效率的基本途径是：减小工质传热损失、燃烧损失、换气损失、不完全燃烧损失、工质流动损失、工质泄漏损失。

提高工质的绝热指数κ可采取的基本措施是：⑴减小燃烧室面积，缩短后燃期能减小传热损失。

⑵. 采用最佳的点火提前角和供油提前角能减小提前燃烧损失或后燃损失。

⑶采用多气门、最佳配气相位和最优的进排气系统能减小换气损失。

⑷加强燃烧室气流运动，改善混合气均匀性，优化混合气浓度能减少不完全燃烧损失。

⑸优化燃烧室结构减少缸内流动损失。

⑹采用合理的配缸间隙，提高各密封面的密封性减少工质泄漏损失。

4.什么是发动机的指示指标？主要有哪些？答：以工质对活塞所作之功为计算基准的指标称为指示性能指标。

它主要有：指示功和平均指示压力.指示功率.指示热效率和指示燃油消耗率。

5.什么是发动机的有效指标？主要有哪些？答:以曲轴输出功为计算基准的指标称为有效性能指标。

主要有：1）发动机动力性指标，包括有效功和有效功率.有效转矩.平均有效压力.转速n和活塞平均速度；2）发动机经济性指标，包括有效热效率.有效燃油消耗率；3）发动机强化指标，包括升功率PL.比质量me。

第二章发动机的性能指标1.研究理论循环的目的是什么？理论循环与实际循环相比，主要作了哪些简化？答:目的：1.用简单的公式来阐明内燃机工作过程中各基本热力参数间的关系，明确提高以理论循环热效率为代表的经济性和以平均有效压力为代表的动力性的基本途径2.确定循环热效率的理论极限，以判断实际内燃机经济性和工作过程进行的完善程度以及改进潜力3.有利于分析比较发动机不同循环方式的经济性和动力性简化：1.以空气为工质，并视为理想气体，在整个循环中工质的比热容等物理参数为常数，均不随压力、温度等状态参数而变化2.将燃烧过程简化为由外界无数个高温热源向工质进行的等容、等压或混合加热过程，将排气过程即工质的放热视为等容放热过程3.把压缩和膨胀过程简化成理想的绝热等熵过程，忽略工质与外界的热交换及其泄露等的影响4.换气过程简化为在上、下止点瞬间开和关，无节流损失，缸内压力不变的流入流出过程。

2.简述发动机的实际工作循环过程。

四冲程发动机的实际循环由进气、压缩、燃烧、膨胀、排气组成3.排气终了温度偏高的原因可能是什么？有流动阻力，排气压力>大气压力，克服阻力做功，阻力增大排气压力增大,废气温度升高。

负荷增大Tr增大；n升高Tr增大，∈+，膨胀比增大，Tr减小。

4.发动机的实际循环与理论循环相比存在哪些损失？试述各种损失形成的原因。

答：1.传热损失，实际循环中缸套内壁面、活塞顶面、气缸盖底面以及活塞环、气门、喷油器等与缸内工质直接接触的表面始终与工质发生着热交换2.换气损失，实际循环中，排气门在膨胀行程接近下止点前提前开启造成自由排气损失、强制排气的活塞推出功损失和自然吸气行程的吸气功损失3.燃烧损失，实际循环中着火燃烧总要持续一段时间，不存在理想等容燃烧，造成时间损失，同时由于供油不及时、混合气准备不充分、燃烧后期氧不足造成后燃损失以及不完全燃烧损失4.涡流和节流损失实际循环中活塞的高速运动使工质在气缸产生涡流造成压力损失。

一、发动机的性能二、选择题1、通常认为，汽油机的理论循环为（ A ）A、定容加热循环B、等压加热循环C、混合加热循环D、多变加热循环6、实际发动机的膨胀过程是一个多变过程。

在膨胀过程中，工质（ B ）A、不吸热不放热B、先吸热后放热C、先放热后吸热D、又吸热又放热2、发动机的整机性能用有效指标表示，因为有效指标以（ D ）A、燃料放出的热量为基础B、气体膨胀的功为基础C、活塞输出的功率为基础D、曲轴输出的功率为基础5、通常认为，高速柴油机的理论循环为（ C ）A、定容加热循环B、定压加热循环C、混合加热循环D、多变加热循环6、实际发动机的压缩过程是一个多变过程。

在压缩过程中，工质（ B ）A、不吸热不放热B、先吸热后放热C、先放热后吸热D、又吸热又放热2、发动机工作循环的完善程度用指示指标表示，因为指示指标以（ C ）A、燃料具有的热量为基础B、燃料放出的热量为基础C、气体对活塞的做功为基础D、曲轴输出的功率为基础2、表示循环热效率的参数有（ C ）。

A、有效热效率B、混合热效率C、指示热效率D、实际热效率3、发动机理论循环的假定中，假设燃烧是（ B ）。

A、定容过程B、加热过程C、定压过程D、绝热过程4、实际发动机的压缩过程是一个（ D ）。

A、绝热过程B、吸热过程C、放热过程D、多变过程5、通常认为，高速柴油机的理论循环为（ C ）加热循环。

A、定容B、定压C、混合D、多变6、实际发动机的膨胀过程是一个（ D ）。

A、绝热过程B、吸热过程C、放热过程D、多变过程7、通常认为，低速柴油机的理论循环为（ B ）加热循环。

A、定容B、定压C、混合D、多变8、汽油机实际循环与下列（ B ）理论循环相似。

A、混合加热循环B、定容加热循环C、定压加热循环D、卡诺循环9、汽油机常用的压缩比在（ B ）范围内。

A、4 ～ 7B、7 ～ 11C、11 ～ 15D、15 ～ 2210、车用柴油机实际循环与下列（ A ）理论循环相似。

西安交通大学本科生课程考试试题标准答案与评分标准（A）课程名称：内燃机原理课时：56 考试时间：2010年6月日第页第页西安交通大学本科生课程考试试题标准答案与评分标准（B）课程名称：内燃机原理课时：56 考试时间：2010年6月日第页第页参考资料仅供参考简答题1.提高内燃机动力性与经济性途径？一采用增压技术：在过量空气系数参数φα的情况下，增加吸进空气的密度ρs 可以使发动机功率按比例增长。

在柴油机上采用高增压后，可以使柴油机的Pme 和PL成倍增长。

于此时使它还改善了柴油机的经济性降低比质量降低废气排放降低废气有害气体排放二．合理组织燃烧过程提高循环指示效率ηit提高指示功率ηit不仅改善了内燃机的动力性能同时也改善经济性能三．改善换气过程提高气缸的充量系数φc同样大小的气缸容积在相同的进气状态下若能吸入更多新鲜空气则可容许喷入更多的燃料在同样燃料条件下可获得更多的有用功。

四．提高发动机的转速。

增加转速可以增加单位时间内每个汽缸做功的次数，因而可提高发动机功率输出同时发动机比质量也随之降低五．提高内燃机的机械效率。

可以提高内燃机的动力性能和经济性能。

六．采用二冲程提高功率。

理论上，采用二冲程相对四冲程可以提高升功率一倍2．降低汽油机排放途径一．曲轴箱排放控制，为防止曲轴箱排放物的危害，采用曲轴箱强制通系流，把曲轴箱排放物吸入气管进而在汽缸内燃掉二．蒸发排放物的控制，为了控制车用汽油机HC蒸发排放采用活性炭罐式蒸发排放控制蒸发排放三．冷起动暖机和怠速排放控制，为了改善冷起动排放增加起动功率提高起动转速增大点火能量尽量缩短起动时间并在起动前对发动机进行预热。

较高转速对左较大节气门开度和较小残余废气分数，相应减小混合气加浓程度四．低排放燃料供给根据不同负荷率提供适当浓度的混合气五．低排放点火系统六．低排放燃烧系统七．排气再循环，采用排气再循环有效降低点燃式内燃机的NOx排放3．柴油机的燃烧过程有哪几个阶段？重点控制哪一过程？产生噪声的原因及解决办法？主要有第I阶段滞燃期即在压缩过程末期在A点，开始向气缸喷气燃料但由于气缸温度过高远远高于当时正常压力下的正常温度，燃料并不马上着火而是稍有滞后。

题目：从发动机的换气、混合气的形成、燃烧及性能等方面综合分析比较汽油机柴油机的异同，指出各自的优缺点及发展方向（不少于500字）解析：1.换气过程：四冲程发动机换气过程包括从排气门开启直到进气门关闭的整个时期。

（1）排气过程：汽油机的排气提前角小些，柴油机的大些，增压柴油机的更大。

2.混合气形成：（1）汽油机混合气形成方式主要有两类：化油器式和汽油喷射式。

都属于在气缸外部形成混合气，都是依靠控制节流阀开闭来调节混合气数量的。

（2）柴油机混合气形成方式分为：空间雾化混合和油膜蒸发混合两种。

柴油机在进气过程进入燃烧室的是纯空气，在压缩过程接近终了时柴油才被喷入。

（3）优缺点比较：柴油发动机混合气形成的时间比汽油发动机混合气形成时间短，很难形成均匀的混合气，燃烧室内的工质成分随时间和地点而变化。

3.燃烧方式和燃烧过程比较：1）燃烧方式：汽油发动机是用电火花点火，属于点燃式内燃机；柴油机是压缩点火，在高温高压下多点自然着火燃烧，属于压燃式内燃机。

2）燃烧过程：（1）汽油机燃烧过程分为三个阶段：着火延迟期、明显燃烧期和后燃期。

（2）柴油机燃烧过程分为四个阶段：着火延迟期、速燃期、缓燃期和补燃期。

4.汽油机与柴油机性能比较：1）汽油机性能：（1）柴油发动机比汽油发动机发动困难。

柴油发动机有小型汽油发动机启动、大功率起动机启动、空气启动等多种启动方式；汽油发动机一般均用起动机启动。

（2）汽油发动机转速高。

（3）汽油机比重量小，噪声和振动小，但燃油消耗率高，经济性较差。

2）柴油机性能：（1）柴油机工作可靠，可长时间连续工作，寿命长，燃油消耗率低，使用经济性好，有一定的功率储备，能适应短期超载工作，但比重量大，一般噪声较大。

（2）柴油发动机转速低。

（3）柴油机负荷特性曲线的走向特征与汽油机基本一样。

但两者对比，柴油机的负荷特性曲线比较平坦。

柴油机比汽油机省油。

5.发展方向：环境保护和节能是当今车用动力技术发展的两个主要着眼点。

汽油机均质混合气压燃燃烧（HCCI）技术孙庆1，秦松涛1，张勇2（1重庆交通学院机电学院，400074；2重庆工学院，）摘要：在汽油机普遍采用电控技术，发动机性能得到较大改善的今天，稀薄燃烧技术为汽油机性能的提高提供了广阔的前景。

而HCCI燃烧技术，是一种集常规汽油机和柴油机于一体的新概念燃烧。

本文在介绍HCCI燃烧技术的基础上，分析了汽油机实施HCCI的可行性，并介绍了HCCI发动机实用化所面临的问题，提出了废气再循控制HCCI燃烧过程的方案等。

关键词：汽油机稀薄燃烧均质混合气压燃燃烧技术废气再循环中图分类号：文献标识码：AHomogeneous Chrage Compression Ignition (HCCI)Technology Used For Gasoline EngineAbstract：Up today, most of gasoline engines are controlled by electric technology. The functions has raise strongly. The lean combustion skill put a great future in the port fuel injection system. But the HCCI technology, a new combustion concept, which incorporates the best features and discards the disadvantages of both traditional spark ignition (SI) gasoline engine and compression ignition (CI) diesel engine. In this article, feasibility of gasoline engines that implement HCCI technology is analyzed based on the introduction of the HCCI technology；the problems facing the practicability of HCCI engine are introduced；and scheme which controls HCCI combustion process adopting engine gas recirculation (EGR) and so on .Key Words：gasoline engine, lean combustion technology, HCCI, engine gas recirculation EGR1、引言随着近几年油价的不断攀升以及能源供给的日益紧张，人们对车用发动机的燃油经济性更加重视，采取了许多有效措施，其中的汽油机稀薄燃烧技术，就是改进汽油机燃油经济性的重要手段。

影响汽油机换⽓和燃烧过程的因素关键词：压缩⽐（Cohpression ratio)，配⽓相位：（Vale —timing diagram)，最⾼燃烧压⼒（Max. effective combustion pressure ），点⽕提前⾓（Ignitiong advance angle ）摘要：对于现代的汽车，⼈们对它的要求不仅仅只局限于其动⼒性的好坏，⽽是兼顾其经济性和排放性。

⼀辆汽车的发动机性能如何让就直接关系到整车的性能好坏。

在影响汽车性能的诸多因素中，发动机的换⽓及燃烧过程的地位尤为突出。

本⽂将从汽油机的使⽤以及结构⽅⾯分析影响汽油机换⽓和燃烧过程。

⼀影响汽油机换⽓过程的因素对充⽓效率的影响=η1/)1(-ε×(εp a /t a -p r /t r )1.发动机在实际⼯作中的进⽓压⼒p a 主要受进⽓道的影响。

设进⽓系统的阻⼒为p f 近期过程中的⽓体密度为ρ，进⽓管道内的⽓体流速为v 三者满⾜这样的关系pf=vv λρ/2.所以发动机的进⽓阻⼒与⽓体的密度，⽓体速度，和进⽓管道内壁的摩擦系数关系密切。

①进⽓管道的阻⼒主要取决于进⽓管道的长度，横截⾯积以及其内表⾯的粗糙度。

进⽓管道的长度越长⽓体的动能损失越多，到达到达⽓缸内的⽓体压⼒就会越⼩。

进⽓管的横截⾯积越⼩⽓体流速越快，但是在管壁粗糙度⼀定的情况下⽓体与管壁之间的压⼒就越⼤，⽓体在管内的能量损失就越⼤（⽓体因摩擦⽽能量微乎其微可以忽略）从⽽导致进⽓压⼒下降。

另外，进⽓管的形状也会对进⽓压⼒产⽣⼀定的影响。

管路的弯路越少⽓体能量损失越少。

②⼤⽓中的⽓体进⼊进⽓道时要经过空⽓滤清器，这就使得进⽓阻⼒增加，使⽓体在进⼊进⽓道之前就先损失了部分动能。

③其次，汽车在海拔较⾼的地区⾏驶时。

由于海拔的影响，⽓体本⾝的密度⼩，⼤⽓压较低。

这就从⽓体的源头殇降低了进⽓压⼒。

④在使⽤化油器的汽车中，燃油是利⽤进⽓道空⽓流速⾼压⼒低的原理从化油器嘴中被吸出的。

一、发动机的性能解释术语指示热效率：是发动机实际循环指示功与消耗燃料的热量的比值.压缩比：气功容积与燃烧室容积之比燃油消耗率：发动机每发出1KW 有效功率,在1h 内所消耗的燃油质量平均有效压力：单位气缸工作容积所做的有效功有效燃料消耗率：是发动机发出单位有效功率时的耗油量升功率：在标定工况下，发动机每升气缸工作容积说发出的有效功率有效扭矩：曲轴的输出转矩平均指示压力：单位气缸容积所做的指示功2、示功图：发动机实际循环常用气缸内工质压力P 随气缸容积V（或曲轴转角）而变化的曲线选择题通常认为，汽油机的理论循环为（ A ）定容加热循环 B、等压加热循环C、混合加热循环D、多变加热循环6、实际发动机的膨胀过程是一个多变过程。

在膨胀过程中，工质（ B ）A、不吸热不放热B、先吸热后放热C、先放热后吸热D、又吸热又放热发动机的整机性能用有效指标表示，因为有效指标以（ D ）燃料放出的热量为基础 B、气体膨胀的功为基础C、活塞输出的功率为基础D、曲轴输出的功率为基础5、通常认为，高速柴油机的理论循环为（ C ）A、定容加热循环B、定压加热循环C、混合加热循环D、多变加热循环6、实际发动机的压缩过程是一个多变过程。

在压缩过程中，工质（ B ）A、不吸热不放热B、先吸热后放热C、先放热后吸热D、又吸热又放热2、发动机工作循环的完善程度用指示指标表示，因为指示指标以（ C ）A、燃料具有的热量为基础B、燃料放出的热量为基础C、气体对活塞的做功为基础D、曲轴输出的功率为基础2、表示循环热效率的参数有（ C ）。

A、有效热效率B、混合热效率C、指示热效率D、实际热效率发动机理论循环的假定中，假设燃烧是（ B ）。

A、定容过程B、加热过程C、定压过程D、绝热过程实际发动机的压缩过程是一个（ D ）。

A、绝热过程B、吸热过程C、放热过程D、多变过程通常认为，高速柴油机的理论循环为（ C ）加热循环。

A、定容B、定压C、混合D、多变实际发动机的膨胀过程是一个（ D ）。