汽车发动机原理-第四章 燃料与燃烧化学

汽车发动机燃烧原理一、引言汽车发动机是汽车的心脏，其燃烧原理直接关系到汽车的动力性能和燃油效率。

了解汽车发动机燃烧原理不仅能够帮助我们更好地了解汽车技术，还可以指导我们在日常使用和维护汽车时更加科学地操作和管理。

二、汽车发动机的基本构造汽车发动机包括气缸、活塞、连杆、曲轴等组成的燃烧室，以及进气系统、燃油系统和排气系统等。

这些部件共同协作，完成发动机内部的燃烧过程。

三、汽车发动机燃烧原理1. 压缩冲程首先，活塞向汽缸内移动，压缩气体（混合气）使其温度升高、压强增加，这一过程叫做压缩冲程。

在这个过程中，混合气的化学反应偏向氧气和燃料分子之间的物理反应，还没有到达点火温度，因此不会发生自燃。

2. 点火点火装置将电能转化为火花，并使之产生足够的能量将混合气点燃。

火花塞是点火系统中的重要组成部分，它将具有一定电压和电流的电能转化为火花。

3. 燃烧冲程混合气在点燃后，足够的温度和压力使其发生燃烧反应，释放出大量的热能。

燃烧产生的高温高压气体推动活塞向下运动，转化为曲轴的旋转动力，这一过程叫做燃烧冲程。

4. 排气冲程在燃烧冲程结束后，活塞再次向上运动，将废气推出燃烧室，完成排气过程。

排气门在这个过程中开启，将废气排出引擎。

四、汽车发动机燃烧原理的影响因素1. 空燃比空燃比是指混合气中燃料和氧气的摩尔比。

不同的空燃比会对发动机的性能和燃油效率产生影响。

2. 点火提前角点火提前角是指点火开始时活塞位置相对于曲轴的角度。

合适的点火提前角可以提高发动机的功率和燃油效率。

3. 燃油品质燃油的质量直接关系到燃烧的效果。

低质量的燃油可能导致积炭、爆震等问题。

五、汽车发动机燃烧原理的优化措施为了提高汽车发动机的功率性能和燃油效率，一些优化措施被提出和采用。

例如，采用可变气门正时技术、增压系统和直喷技术等，可以提高发动机的进气效率和燃烧效率。

六、结论汽车发动机的燃烧原理是使汽车正常运转的核心所在。

了解发动机燃烧原理不仅能提高驾驶者对汽车技术的理解，还能指导用户更好地使用和维护汽车。

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。

第四章复习思考题1.说明汽油机燃烧过程各阶段的主要特点。

答：燃烧过程：（1）着火落后期：它对每一循环都可能有变动，有时最大值是最小值的数倍。

要求：为了提高效率，希望尽量缩短着火落后期，为了发动机稳定运行，希望着火落后期保持稳定（2）明显燃烧期：压力升高很快，压力升高率在0.2-0.4MPa/(°)。

希望压力升高率合适（3）后燃期：湍流火焰前锋后面没有完全燃烧掉的燃料，以及附在气缸壁面上的混合气层继续燃烧。

希望后燃期尽可能的短。

2.爆燃燃烧产生的原因是什么?它会带来什么不良后果?答：燃烧室边缘区域混合气也就是末端混合气燃烧前化学反应过于迅速，以至在火焰锋面到达之前即以低温多阶段方式开始自然，引发爆燃爆燃会给柴油机带来很多危害，发生爆燃时，最高燃烧压力和压力升高率都急剧增大，因而相关零部件所受应力大幅增加，机械负荷增大；爆燃时压力冲击波冲击缸壁破坏了油膜层，导致活塞、气缸、活塞环磨损加剧，爆燃时剧烈无序的放热还使气缸内温度明显升高，热负荷及散热损失增加，这种不正常燃烧还使动力性和经济性恶化。

3.爆燃和早燃有什么区别?答：早燃是指在火花塞点火之前，炽热表面点燃混合气的现象。

爆燃是指末端混合气在火焰锋面到达之前即以低温多阶段方式开始自然的现象。

早燃会诱发爆燃，爆燃又会让更多的炽热表面温度升高，促使更加剧烈的表面点火。

两者相互促进，危害更大。

另外，与爆燃不同的时，表面点火即早燃一般是在正常火焰烧到之前由炽热物点燃混合气所致，没有压力冲击波，敲缸声比较沉闷，主要是由活塞、连杆、曲轴等运动件受到冲击负荷产生震动而造成。

4.爆燃的机理是什么?如何避免发动机出现爆燃?答：爆燃着火方式类似于柴油机，同时在较大面积上多点着火，所以放热速率极快，局部区域的温度压力急剧增加，这种类似阶越的压力变化，形成燃烧室内往复传播的激波，猛烈撞击燃烧室壁面，使壁面产生振动，发出高频振音（即敲缸声）。

避免方法：适当提高燃料的辛烷值；适当降低压缩比，控制末端混合气的压力和温度；调整燃烧室形状，缩短火焰前锋传播到末端混合气的时间，如提高火焰传播速度、缩短火焰传播距离。

发动机化学知识点总结一、燃烧原理燃烧是发动机内燃过程的基本工作原理，其核心是化学反应。

在发动机中，燃料和氧气在一定的温度和压力下进行化学反应，产生能量，推动活塞做功，从而驱动发动机工作。

1.1 燃烧反应发动机常用的燃料有汽油、柴油、天然气等。

燃料在氧气的作用下发生化学反应，产生CO2、H2O和能量。

汽油燃烧反应：C8H18 + 12.5O2 → 8CO2 + 9H2O + 能量柴油燃烧反应：C12H26 + 18.5O2 → 12CO2 + 13H2O + 能量天然气燃烧反应：CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O + 能量1.2 燃烧过程燃料进入燃烧室后，与空气混合后被点火，发生燃烧反应。

燃烧过程分为点火延迟期、自燃期和燃烧后期。

点火延迟期：点火后，燃料混合气体要经过一段时间的预混合燃烧，使燃烧速度迅速提高。

自燃期：燃料混合气体在燃烧室内产生自由基，加速燃烧速度，产生高温高压气体。

燃烧后期：燃料混合气体逐渐燃尽，燃烧速度减慢，直至燃料完全燃尽。

1.3 燃烧参数燃烧过程中，有一些重要的参数可以描述燃烧效果，包括点火提前角、燃烧速度、燃烧效率等。

点火提前角：即点火正时提前角，是发动机点火时机相对顶死中心提前的角度，是影响燃烧速度和效率的重要参数。

燃烧速度：指燃料混合气体在燃烧室内燃烧的速度，影响发动机功率和扭矩输出。

燃烧效率：指燃料混合气体完全燃烧产生的能量与燃料燃烧产生的热值之比，是评价燃料利用率的重要指标。

二、化学反应动力学化学反应动力学是研究化学反应速率与影响因素的学科。

在发动机燃烧中，燃料和氧气的化学反应速率对发动机的工作效率和性能有重要影响。

2.1 反应速率化学反应速率是化学反应的速率和快慢程度。

在燃烧过程中，影响燃料燃烧速率的因素有温度、压力、燃料混合比等。

温度：燃烧室温度对燃料燃烧速率有显著影响。

温度越高，分子速度越快，反应速率越快。

压力：燃烧室内部压力影响燃料混合气体的浓度分布，从而影响反应速率。

发动机的燃烧过程及工作原理发动机是汽车、飞机等各种交通工具的核心组件，而燃烧过程是发动机能够产生动力的关键。

本文将介绍发动机的燃烧过程及其工作原理，以揭示发动机背后的奥秘。

一、燃烧过程简介燃烧是指可燃物料与氧气在一定条件下发生的氧化反应。

而发动机的燃烧过程是指通过可燃物料（通常为汽油或柴油）与空气的混合物在气缸内燃烧，从而驱动活塞运动，转化为机械能的过程。

二、火花点火式火花点火式发动机是目前大多数汽车所采用的发动机类型，下面将以火花点火式发动机为例，介绍其燃烧过程及工作原理。

1. 吸气冲程：活塞从上止点开始向下运动，此时气缸内压力低于大气压，进气阀开启。

活塞下行使气缸内形成负压，使得进气阀打开，进气门将燃料和空气混合物送入气缸。

2. 压缩冲程：活塞自下行止点开始向上运动，进气阀关闭。

活塞上行使气缸内的混合物开始被压缩，同时引擎控制单元（ECU）发送信号，点燃火花塞产生的火花，点燃燃料和空气混合物。

3. 爆发冲程：在压缩冲程的末端，点火系统点燃燃料和空气混合物，产生火焰。

火焰迅速蔓延，形成高温高压的气体，推动活塞向下运动。

4. 排气冲程：活塞自下行止点运动至上止点，此时进气气门关闭，排气气门开启。

废气被排出气缸，准备进入下一个工作循环。

三、柴油与火花点火式发动机不同，柴油发动机采用压燃燃料（柴油），无需火花塞点火。

下面将以柴油发动机为例，介绍其燃烧过程及工作原理。

1. 进气冲程：活塞从上止点开始向下运动，进气阀开启，气缸内形成负压，柴油燃料由喷油器喷射至气缸内。

2. 压缩冲程：活塞自下行止点开始向上运动，进气阀关闭。

柴油燃料被压缩至高温高压状态。

在压缩过程的末端，柴油燃料达到自燃温度并点燃。

3. 扩展冲程：点燃后的柴油形成火焰，在气缸内迅速扩展。

高温高压的火焰推动活塞向下运动。

4. 排气冲程：活塞自下行止点运动至上止点，进气气门关闭，排气气门开启。

废气被排出气缸。

四、发动机工作原理总结发动机的工作原理可以归纳为吸气、压缩、燃烧和排气四个基本过程。

动力之源汽车发动机工作原理动力之源：汽车发动机工作原理汽车发动机是汽车的核心部件，是提供动力的重要组成部分。

它通过能源转化为机械能，推动汽车运行。

本文将详细介绍汽车发动机的工作原理。

一、燃烧室中的燃料空气混合物汽车发动机的工作原理首先涉及到燃烧室中的燃料空气混合物。

发动机使用内燃式原理，将燃料和空气混合后点火燃烧，产生能量。

燃料在汽车中一般是汽油或柴油，空气则是通过进气系统引入进燃烧室的。

二、汽缸内的往复运动汽车发动机的柱塞运动是实现燃料燃烧的关键。

每个汽车发动机通常都有多个气缸，每个气缸内都装有一个活塞（柱塞）。

活塞在气缸内做往复运动，从而达到燃料燃烧的目的。

三、工作循环：四冲程循环汽车发动机一般采用四冲程循环，也被称为奥托循环。

它包括进气冲程、压缩冲程、工作冲程和排气冲程。

1. 进气冲程：汽缸活塞从上死点下行，气门进入开启，进气门下斜，汽缸内便是低于大气压力的负压。

此时活塞下降，吸气门开启，进气门关闭，燃料空气混合物通过进气门进入进入汽缸。

2. 压缩冲程：活塞自下而上运动，气缸中的燃料空气混合物被压缩，使其体积减少，压力升高。

此时，气缸内的温度也会急剧上升。

3. 工作冲程：活塞达到上冲顶点后，点火系统引发火花塞火花，点燃燃料空气混合物。

燃烧产生的高温高压气体推动活塞向下运动，将化学能转化为机械能。

4. 排气冲程：活塞再次上升，从气缸中将燃烧后的废气排出。

同时，气门开启，排气门开启，废气经过排气门排出，准备进行下一个工作循环。

四、点火系统和供油系统汽车发动机工作还依赖于点火系统和供油系统的正常运行。

1. 点火系统：点火系统的作用是在燃烧室中产生一个能够点燃燃料空气混合物的火花。

它由火花塞、点火线圈和电控模块等组成。

当点火系统接收到来自电控模块的信号时，火花塞产生火花，点燃燃料空气混合物。

2. 供油系统：供油系统的作用是提供适量的燃料供给燃烧室。

供油系统一般由燃油泵、喷油嘴和燃油压力调节器等组成。

汽车发动机原理课后习题答案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。

汽车发动机应用的化学原理1. 简介汽车发动机是现代交通工具中的核心部件之一。

作为汽车的动力来源，发动机通过化学反应将燃油转化为机械能，驱动汽车运行。

本文将介绍汽车发动机应用的化学原理。

2. 燃烧原理汽车发动机的关键在于燃烧过程。

燃烧是一种氧化还原反应，其基本过程是燃料和氧气的反应，产生热能和发生化学变化。

燃料在进入汽车发动机燃烧室时先与空气混合，然后被点燃。

燃料和空气的混合比例对于燃烧的效率和性能至关重要。

通过精确控制燃料喷射和空气进气量，可以实现最佳的燃烧过程，提高发动机的功率和经济性。

3. 燃料类型汽车发动机常用的燃料有汽油和柴油两种。

两者的燃烧特性有所不同。

3.1 汽油汽油是一种混合烃类化合物，主要由碳和氢元素组成。

在汽车发动机中，汽油在混合气形式下被喷射进入燃烧室，与空气混合后燃烧。

汽油的燃烧需要适当的点火温度和压力。

点火系统会产生一个电火花，使混合气体点燃。

在燃烧过程中，汽油的烃类化合物被氧化为二氧化碳和水，释放出大量的热能。

汽油燃烧产生的气体通过活塞压缩和运动，转化为机械能驱动汽车运行。

3.2 柴油柴油是一种碳氢化合物，其分子通常比汽油更大。

柴油发动机使用高压压力，将柴油直接喷射到高温高压的燃烧室内。

在高温环境下，柴油会自燃。

柴油的燃烧过程更加高效，能够提供更高的动力。

柴油发动机通常比汽油发动机的热效率高，但柴油燃烧产生的氮氧化物和颗粒物排放相对较高。

4. 燃烧反应及其控制汽车发动机燃烧过程中发生的化学反应是复杂且动态的。

以下是一些常见的燃烧反应和其控制方式：4.1 氧化反应燃料在燃烧室内与氧气发生氧化反应，主要生成二氧化碳和水。

这是最主要的燃烧反应，也是发动机产生能量的来源。

4.2 氮氧化物生成高温下燃烧产生的一种副产物是氮氧化物（NOx）。

氮氧化物对环境和人体健康有害，因此需要采取措施控制其生成。

常见的控制方法包括优化燃烧条件、降低燃烧温度和使用催化剂。

4.3 颗粒物生成柴油发动机燃烧会产生颗粒物。