发动机做工循环表

重点内容1、基本术语P22 （1）工作循环（2）上、下止点（3）活塞行程S （4）气缸工作容积Vs（5）内燃机排量Vl （6）燃烧室容积Vc （7）气缸总容积Va （8）压缩比ε（9）工况内燃机在某一时刻的运行状况表示方法：1 该时刻内燃机输出的有效工率2 该时刻曲轴转速（10）负荷率（负荷）某一转速有效功率该转速下的最大有效功率2、往复活塞式内燃机工作原理四个行程、一个循环重点行程：压缩行程❖压缩行程❖爆燃——是因气体压力和温度过高，在燃烧室内离点燃中心较远处的末端，可燃混合气自燃而形成的一种不正常燃烧。

严重时，气门烧毁，轴瓦破裂等。

❖表面点火——因燃烧室内炽热表面与炽热处（如排气门头，火花塞等）点燃混合气产生的另一种不正常燃烧也称为炽热点火或早燃，也有较沉闷的敲击声。

名称成因现象后果爆燃由于气体压力和温度过高，在燃烧室内离点燃中心较远处的末端可燃混合气自燃而造成的一种不正常燃烧。

火焰以极高的速率向外传播，形成压力波，以声速向前推进。

当压力波撞击燃烧室壁时就发出尖锐的敲缸声。

还会引起发动机过热，功率下降，燃油消耗量增加等一系列不良后果。

严重爆燃时甚至造成气门烧毁、轴瓦破裂，火花塞绝缘体击穿等。

表面点火由于燃烧室内炽热表面与炽热处(如排气门头，火花塞电极，积炭处)点燃混合气产生的另一种不正常燃烧。

伴有强烈的较沉闷敲击声。

产生的高压会使发动机机件负荷增加，寿命降低。

四冲程汽油机工作状态P24行程状态温度（K）压力（M P a）进气行程320——380 0.08——0.090 压缩行程600——750 0.8——1.500作功行程2200~2800(瞬时最高)1200~1500(作功终了)3~6.5M P a(瞬时最高) 0.35~0.5M P a(作功终了)排气行程900——1200 0.105——0.125 柴油机工作时各行程状态参数状态行程温度(K)压力进气行程320~350800~900k P a压缩行程800~10003~5M P a作功行程2200~2800(瞬时最高)1500~1700(作功终了)3~5M P a(瞬时最高)300~500k P a(作功终了)排气行程800~1000105~125k P a思考题：四冲程汽油机和柴油机的工作循环有什么相同之处和不同之处？相同点：1、每个工作循环曲轴转两转（720）每一行程曲轴转半转（180）进气行程是进气门开启，排气行程是排气门开启，其余两个行程进，排气门均关闭。

一、填空，简答P51燃烧室的基本要求汽油机的燃烧室有活塞顶部及缸盖上相应的凹部空间组成。

基本要求：1)结构紧凑和表面积小以减少热量损失及缩短火焰行程2)混合气体压缩终了时具有一定的气流运动，以提高混合其燃烧速度，保证混合气体得到及时和充分的燃烧。

P61 活塞冷态时的几何形状是什么？为什么？（A）活塞裙部横向断面形状:冷态条件下,长轴在垂直于活塞销轴线方向上的椭圆形原因:质量分布不均匀压力分布不均匀(气体压力,侧压力)磨损不均匀（B）活塞纵向断面形状:冷态条件下,上小下大锥体原因:温度分布不均匀质量分布不均匀压力分布不均匀P64活塞环的密封原理，①第一密封面，活塞环弹力，环贴在气缸壁上，燃气压力对环背的作用力，使环紧贴在气缸壁上②第二密封面，燃气压力对环上端面的作用力，使环紧贴在环槽的下端面。

P65图2-31矩形环的泵油作用、危害及其措施断面形状A.矩形断面（A）特点（B）泵油现象活塞下行时，由于环及缸壁之间的摩擦阻力以及环本身的惯性，环将压靠在环槽的上端面，缸壁上的机油就被刮人下边隙及背隙内。

活塞上行时，环又压靠在环槽的下端面上，第一道环背隙里的机油经过上边隙就进入气缸中。

如此反复，像油泵的作用一样，将缸壁的机油最后压入燃烧室 .（C）危害燃烧室内形成积碳和增加机油消耗，环槽内有可能形成积碳，是环被卡死在环槽中，失去密封做做，划伤气缸壁，甚至使环折断。

（D）措施在气环下面装有油环外，广泛采用非矩形断面的扭曲环。

P77曲轴的形状和各曲拐的相对位置取决于气缸数、气缸排列方式（直列或v形等）和发火次序。

在安排多缸发动机的发火次序时，应注意：（1）使连续作功的两缸相距尽可能远，以减轻主轴承的载荷，同时避免进气行程中可能发生的抢气现象（即相邻两缸进气门同时开启）；（2）作功间隔应力求均匀，也就是说，在发动机完成一个工作循环的曲轴转角内，每个气缸都应发火作功一次，而且各缸发火的间隔时间应力求均匀。

对缸数为i的四冲程直列发动机而言，发火间隔角为720°；，即曲轴每转720°／i；时，就应有一缸作功，以保证发动机运转平稳P91气门间隙就是发动机冷态装配时，在气门及其传动机构中留有用以补偿气门受热膨胀的间隙P92配气定时1.原则采用延长进、排气时间方法:气门的开启和关闭时刻并不正好在上止点和下止点时刻，而是分别提前和延迟一定的曲轴转角，以改善进、排气状况，提高发动机性能1）进气门提前角α在排气行程接近终了，进气门在上止点前提前开启的角度保证进气行程开时进气门已开大，新鲜气体能顺利地充入气缸（2）进气门滞后角β在压缩行程开始初期，进气门在下止点后滞后关闭的角度活塞到达下止点时，气缸内压力仍低于大气压力，在压缩行程开始阶段，活塞上移速度较慢的情况下，仍可以利用气流惯性和压力差继续进气（3）进气行程持续角整个进气行程持续时间:180°+α+βα一般为10°～ 30°，β一般为 40°～80°。

第二章：1.三种理论循环：等容加热循环（汽油机均匀混合燃烧），混合加热循环（低速柴油机扩散燃烧），等压加热循环（高速柴油机预混和扩散燃烧）。

1.循环热效率：ηt=Wt/Q1=1-Q2/Q1 预胀比P=V ‘z/Vz 压缩比ε=Va/Vc公式：2.提高循坏热效率的途径：(1).提高压缩比。

(2).提高多变指数。

(3).增加压力升高率。

(3).减小预胀比。

3.实际循环和理论循环的差别，主要体现在实际循环的每一个过程中所存在的不同形式的损失。

1）进气行程：进气流动损失。

2）压缩行程：工质影响，传热损失3）做功行程：燃烧损失。

4）.排气行程：排气流动损失。

4.残余废气系数：残余废气量Mr与新鲜进气量M1之比：表示气缸内换气郭晨进行的完善程度。

评价指标：1).一活塞做功为基础评价气缸内热工转换的完善程度的指示性指标。

实际循环做功能力的评价指标：有平均指示压力：指示功率：实际循环的经济性指标：指示热效率：指示燃油消耗率：5.指示指标的缺点：只能评价内燃机气缸內热工转化的工作循环的好坏，却不能评价指示功经内部传递途径对外输出功的过程中，所要克服的内部摩擦损失功率以及驱动附件所消耗的功率损失大小等。

6.有效性能指标是来衡量发动机热工转化对外界的影响。

动力性指标：1）有效功率Pe:指示功率克服运动的摩擦损失功率以及驱动冷却风扇，机油泵等附件所消耗的功率损失后，经曲轴对外输出的有用功率。

2）平均有效压力Pme：单位气缸工作容积输出的有效功，是衡量发动机动力性的重要参数之一。

3）升功率Pl：单位气缸工作容积所输出的额定功率。

经济性指标：7.有效热效率：8.有效燃油消耗率：简称油耗率，单位时间内有效功率所消耗的燃油量。

9.机械效率定义：ηm=Pe/Pi=1-Pmm/Pmi Pmm=Pmi-Pme10.发动机的机械损失包括那几部分？各占比例如何？常用哪几种方法测量发动机机械损失？摩擦损失，占62-75%；驱动各种附件损失，占10-20%；带动机械增压器损失，占6-10%泵气损失，占10-20%。

一、配气机构1．气门式配气机构由（气门组）和（气门传动组）组成。

2．四冲程发动机每完成一个工作循环，曲轴旋转（2 ）周，各缸的进、排气门各开启（1 ）次，此时凸轮轴旋转（1）周。

3．由曲轴到凸轮轴的传动方式有（齿轮传动）、（链传动）和（齿形带传动）等三种。

4．充气效率越高，进入气缸内的新鲜气体的量就（越多），发动机所发出的功率就（越高）。

5．凸轮轴上同一气缸的进、排气凸轮的相对角位置与既定的（配气相位）相适应。

6．根据凸轮轴的（旋向）和同名凸轮的（夹角）可判定发动机的发火次序。

7．在装配曲轴和凸轮轴时，必须将（正时标记）对准以保证正确的（配气正时）和（点火正时）。

8．气门弹簧座是通过安装在气门杆尾部的凹槽或圆孔中的（锁片）或（锁块）固定的。

9．气门由（头部）和（杆部）两部分组成。

10．汽油机凸轮轴上的斜齿轮是用来驱动（机油泵）和（分电器）的。

而柴油机凸轮轴上的斜齿轮只是用来驱动（机油泵）的。

1．设某发动机的进气提前角为α，进气迟关角为β，排气提前角为γ，排气迟关角为δ，则该发动机的进、排气门重叠角为（α+γ）。

2．排气门的锥角一般为（45°）3．四冲程四缸发动机配气机构的凸轮轴上同名凸轮中线间的夹角是（90°）。

4．曲轴与凸轮轴之间的传动比为（2:1 ）。

5．曲轴正时齿轮一般是用（钢）制造的。

6．当采用双气门弹簧时，两气门的旋向（相反）。

7．汽油机凸轮轴上的偏心轮是用来驱动（汽油泵）的。

8．凸轮轴上凸轮的轮廓的形状决定于（气门的运动规律）。

1．充气效率：实际进入气缸的新鲜充量与在进气状态下充满气缸容积的新鲜充量之比。

2．气门间隙：气门杆尾端与摇臂间的间隙3．配气相位：用曲轴转角来表示进排气门开启和关闭的时刻和持续开启时间。

4．气门重叠：上止点附近进排气门同时开启5．气门重叠角：进排气门同时开启所对应的曲轴转角。

6．进气提前角：在排气行程还未结束时，进气门在上止点之前就已开启，从进气门开启一直到活塞到达上止点所对应的曲轴转角。

一、填空题1. 四冲程发动机每完成一个工作循环需要经过________、________、________、和________四个行程。

2.．气缸套有和两种。

3．二冲程发动机一个工作循环活塞上下往复运动个单程，四冲程发动机一个循环活塞上下往复运动个单程。

4．凸轮轴的传动方式主要有、和三种。

5.四冲程发动机曲轴与凸轮轴的传动比为________。

6.曲柄连杆机构的主要零件可分为________、________和________三个组。

7.发动机主要性能指标包括________指标、________指标和环境指标。

8.水箱盖上一般设有_________阀和_________阀。

9.汽油发动机由、两大机构和、、、、五大系统组成。

10.活塞环装入气缸后，其开口处的间隙叫___________，在环高方向上与环槽之间的间隙叫__________,活塞环背面与环槽底部之间的间隙叫___________。

11.发动机润滑方式有、、。

12.水冷系主要由、、，风扇及其控制机构.13．发动机按冷却方式的不同可分为发动机和发动机。

14．气门叠开角是________和________之和。

15.．发动机上采用的机油泵分成________式和________式两种。

16.油环的结构形式有和两种。

17.六缸四冲程发动机的做功顺序一般是________，其做功间隔角为________。

18．四冲程发动机每完成一个工作循环，曲轴旋转________，进、排气门各开启________次，活塞在两止点间移动________次。

二、判断题1．（）怠速时，汽缸内真空度较高，燃料容易雾化，故只需较稀混合气。

2.( ) 各种形式曲轴的曲拐数都与汽缸数相同。

3．( )安装气缸垫时，光滑面应朝向气缸体；若气缸体为铸铁材料，缸盖为铝合金材料，光滑的一面应朝向缸盖。

4．( )活塞在气缸内作匀速运动。

5．（）正时齿轮装配时，必须使正时标记对准。

6．（）排气门杆与导管的间隙应比进气门杆与导管的间隙小。

填空题1．现代汽车的类型很多，各类汽车的构造有所不同，但它们的基本组成大体都可分为发动机、底盘、车身和电气设备四大部分。

P12．往复活塞式汽油机一般由曲柄连杆机构、配气机构两大机构和润滑系、冷却系、燃料供给系、点火系和起动系五大系统组成。

3．气缸套有干式和湿式两种。

4．曲柄连杆机构的功用是通过连杆将活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动而对外输出动力。

5．过量空气系数φα＞1，则此混合气称为稀混合气；当φα＜0.4时，混合气太浓，火焰不能传播，发动机熄火，此φα值称为火焰传播上限。

6．四冲程发动机曲轴转二周，活塞在气缸里往复行程四次，进、排气门各开闭一次，气缸里热能转化为机械能一次。

7．活塞环按用途可分为油环和气环两种。

P348．D型汽油喷射系统的组成和工作原理与L型基本相同，不同之处在于L型中用的是空气流量计，而D型中用的是压力传感器。

10.燃油压力调节器的功用是使燃油供给装置的压力与进气管的压力之差即喷油压力保持恒定。

P10812．电控汽油喷射系统的类型按喷射位置分有缸外喷射和缸内喷射两种。

13.电控汽油喷射式发动机喷油器的功用是按照电控单元的指令在恒压下定时定量地将汽油喷入进气道或进气管内,喷油量仅取决于喷油时间。

14.现代汽车发动机多采用强制和飞溅相结合的复合式润滑方式，以满足不同零件和部位对润滑强度的要求。

15.冷却水的流向和流量主要由节温器来控制。

16.活塞销与活塞销座及连杆小头的配合有全浮式和半浮式两种形式.17.发动机活塞在气缸内做往返运动时，活塞顶部距离曲轴旋转中心最远的位置称为上止点，活塞顶部距离曲轴旋转中心最近的位置称为下止点；发动机活塞行程是活塞从一个止点到另一个止点移动的距离。

气缸工作容积是活塞从一个止点运动到另一个止点所经过的容积。

18. 按照发动机工作行程不同，汽车发动机可分为四行程发动机与二行程发动机；按照冷却方式不同，汽车发动机可分为水冷式发动机和风冷式发动机19. 汽油机的理论空燃比大约为14.720. 发动机机体组由气缸体、气缸盖、气缸垫、曲轴箱等组成；气缸盖检测项目有裂纹和下平面平面度误差；气缸体检测项目有裂纹和上平面平面度误差。

内燃机的每一个工作循环都包括内燃机的每一个工作循环都包括：进气、压缩、燃烧—膨胀和排气等四个过程。

四冲程内燃机的工作循环是在曲轴旋转两周，即四个行程中完成的；而二冲程内燃机的工作循环则是在曲轴旋转一周，即两个行程中完成的。

下面介绍四冲程内燃机的工作原理：（一）四冲程汽油机的工作原理研究内燃机的工作循环时，可以利用一种表示汽缸内气体压力p和相当于活塞不同位置时的汽缸容积v之间的变化关系图。

此图能表示一个工作循环中气体在汽缸内所做的功，所以称为示功图。

1、进气过程在进气过程中，活塞从上止点向下止点移动，进气门开启，排气门关闭。

这时活塞上方的汽缸容积增大，于是压力降低到小于大气压力，也就是产生了真空度处于真空状态下的气体稀簿程度，通常用真空度表示。

若所测设备内的压强低于大气压强，其压力测量需要真空表。

从真空表所读得的数值称真空度。

真空度数值是表示出系统压强实际数值低于大气压强的数值，即：真空度=(大气压强—绝对压强）。

在外界大气压力的作用下，空气经空气滤清器进入化油器，在化油器中与汽油混合而成为可燃混合气，经进气管和进气门进入汽缸。

由于进气系统对气流有阻力，所以进气终了时汽缸内的气体压力低于大气压力po。

进气过程在示功图上以曲线ra表示。

当活塞到达下止点活塞在气缸里作往复直线运动时，当活塞向下运动到最低位置，即活塞顶部距离曲轴旋转中心最近的极限位置，称为下止点。

时，进气终了，这时汽缸中的气体压力约为0.074~0.088MPa（当节气门完全开启时），温度为353K~403K。

2、压过过程为使汽缸中的混合气能迅速燃烧以产生较大的压力，从而使发动机发出较大的动力，必须在燃烧前将混合气压缩，使其容积缩小，密度增大，温度升高，即需要有压缩过程。

在进气过程终了后，进、排气门都关闭，曲轴继续旋转，活塞自下止点向上止点移动，将汽缸中的混合气压缩，这时压缩过程。

压缩过程在示功图上以曲线ac表示。

随着气体容积的缩小，它的压力和温度就升高。

发动机做功原理
发动机做功的原理是利用燃烧产生的高温高压气体，通过活塞的往复运动将燃气能转化为机械能。

具体过程如下：
1. 吸气阶段：活塞在下行时，汽缸内的活塞向下移动，进气阀打开，通过吸入空气和燃油混合物进入燃烧室。

同时，废气阀关闭，以确保新鲜空气的进入。

2. 压缩阶段：活塞开始向上移动，压缩燃气混合物，使之达到高温高压状态。

同时，点火系统会在适当的时机引爆混合物，燃烧产生高温高压气体。

3. 燃烧阶段：混合物的燃烧产生的高温高压气体推动活塞向下移动，同时推动曲轴旋转。

这个过程产生的能量被传递到车辆驱动系统，以提供动力。

4. 排气阶段：活塞再次向上移动，废气阀打开，将燃烧后的废气排出汽缸外，为下一个循环做好准备。

发动机做功的基本原理是通过燃烧产生高温高压气体，利用这些气体推动活塞并传递能量。

它是内燃机的核心部件，广泛应用于汽车、摩托车、船舶等各种交通工具和工业设备中。

斯特林发动机循环分析(北京交通大学机电）摘要：斯特林发动机不仅理论热效率高，等于卡诺循环效率，而且作为外燃机其排放特性非常好，所以近三十年来一直是研究的热点。

本文介绍了斯特林发动机的装置特点、动力性能等，并对理论循环进行了分析，提出了提高循环热效率的方法及措施。

关键词：斯特林发动机，斯特林循环，热效率1.斯特林发动机介绍1.1斯特林发动机的装置特点热气机是一种外燃的、闭式循环往复活塞式热力发动机。

热气机可用氢、氮、氦或空气等作为工质，按斯特林循环工作。

在热气机封闭的气缸内充有一定容积的工质。

气缸一端为热腔，另一端为冷腔。

工质在低温冷腔中压缩，然后流到高温热腔中迅速加热，膨胀作功燃料在气缸外的燃烧室内连续燃烧，通过加热器传给工质，工质不直接参与燃烧，也不更换。

已设计制造的热气机有多种结构，可利用各种能源，已在航天、陆上、水上和水下等各个领域进行应用。

试验热气机的功率传递机构分为曲柄连杆传动、菱形传动、斜盘或摆盘传动、液压传动和自由活塞传动等。

按缸内循环的组成形式分，热气机主要有配气活塞式和双作用式两类。

在一个气缸内有两个活塞作规律的相对运动，冷腔与热腔之间用冷却器、回热器和加热器连接，配气活塞推动工质在冷热腔之间往返流动。

1.2斯特林发动机的应用现状1.2.1 国内发展状况我国从七十年代末即开始斯特林发动机的研究开发工作，已设计出功率150W-IOkW发动机11种，多数已在实验室正常运转。

现从事此项工作的约300人，并正筹建中国热气机研究会。

北京农业工程大学凌泽芝同志在能源政策研究通讯1991年第一期“发展热气机、促进农村电气化”一文中介绍国内外斯特林发动机的发展概况及其特点后建议：“充分利用我国农村丰富的生物质能源和部分地区丰富的太阳能资源以解决农业用电问题”。

并希望纳入国家“八五”科技规划和组织有关单位联合攻关。

上海711研究所研制出热气机，是一种具有国际水准的科研成果，而排放的污染气体比目前市面上的其它发动机都要小，达到欧洲排放标准。