发动机原理第四章燃料与燃烧化学
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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。
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。
发动机的原理是什么
发动机的原理是将燃烧产生的能量转化为机械能的过程。
具体来说,发动机利用燃料和氧气的化学反应产生高温高压的燃烧气体,然后利用这些气体的膨胀作用来驱动活塞或涡轮,最终将热能转化为机械能。
在内燃机中,燃料通过喷射系统进入气缸,与空气混合后被点火着火,产生爆炸燃烧。
这个爆炸推动活塞运动,将热能转化为机械能。
在四冲程发动机中,活塞的上下运动完成四个阶段:进气、压缩、爆发和排出废气。
在外燃机中,燃烧过程发生在内燃机以外的燃烧室内。
燃料和氧气混合燃烧后产生高温高压的气体,通过喷射口喷出,并冲击涡轮叶片。
涡轮转动后将机械能传递给推进装置。
无论是内燃机还是外燃机,发动机的工作都需要燃料、氧气、点火系统和排气系统等基本组成部分。
通过连续反复进行燃烧、膨胀和排气等过程,发动机就能够持续地产生机械能,推动车辆或机械设备的工作。
不同类型的发动机(如汽油发动机、柴油发动机、火箭发动机等)在燃烧方式、工作原理和效率等方面存在差异,但基本的能量转换原理是相似的。
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。
发动机的工作原理引言概述:发动机是现代交通工具中不可或缺的重要组成部分,它负责产生动力以驱动车辆运行。
了解发动机的工作原理对于驾驶员和机械工程师来说至关重要。
本文将详细介绍发动机的工作原理,包括燃烧过程、气缸循环、燃油供给、点火系统和排气系统。
一、燃烧过程1.1 空气和燃料混合发动机的燃烧过程始于空气和燃料的混合。
空气通过进气道进入发动机,同时燃料由喷油器喷入燃烧室。
混合物的比例对燃烧效率和动力输出有重要影响。
1.2 压缩混合物被活塞压缩,压缩过程中空气和燃料分子之间的碰撞增加,使混合物的温度和压力升高。
压缩过程中,发动机的缸体和活塞起到密封作用,确保混合物不会泄漏。
1.3 燃烧点火系统引燃混合物,产生火花,使混合物燃烧。
燃烧产生的高温高压气体推动活塞向下运动,转化为机械能。
燃烧过程中产生的废气会通过排气系统排出。
二、气缸循环2.1 吸气冲程活塞从上往下运动,通过进气门将空气吸入气缸。
进气门在活塞下行时打开,活塞上行时关闭,确保空气只能进入气缸而不会泄漏。
2.2 压缩冲程活塞从下往上运动,将进入气缸的空气和燃料混合物压缩。
压缩过程使混合物的密度增加,为燃烧提供更好的条件。
2.3 工作冲程燃烧过程推动活塞向下运动,产生机械能。
活塞下行时,排气门打开,废气通过排气系统排出。
活塞上行时,进气门关闭,确保混合物不会泄漏。
三、燃油供给3.1 燃油系统燃油系统负责将燃料从油箱输送到发动机燃烧室。
它包括燃油泵、喷油器和燃油滤清器等组件。
燃油泵将燃料从油箱抽取,并将其送入喷油器。
喷油器根据发动机的工作状态和负荷需求,以适当的压力和时间将燃料喷入燃烧室。
3.2 燃油喷射喷油器将燃料以细小的液滴喷入燃烧室。
喷油器的喷射方式和时间根据发动机的工作要求进行调整,以确保燃料的充分燃烧和燃油经济性。
3.3 燃油过滤燃油滤清器用于过滤燃料中的杂质和污染物,以防止其进入发动机,保护发动机的正常工作。
定期更换燃油滤清器有助于保持发动机的性能和寿命。
《发动机原理》教学大纲课程编码:课程名称:发动机原理英文名称:Fundamental of Automobile Engine开课学期:6学时/学分:64/4或36/2 (其中实验学时:8或4 )课程类型:专业课开课专业:热能与动力工程专业或车辆工程选用教材:《发动机原理》(第2版)林学东编著机械工业出版社2015.01执笔人:一、课程性质、目的与任务本课程是汽车发动机及车辆工程专业本科生必修的一门主要专业理论课。
本课程的目的是通过本课程的学习,使学生掌握发动机的能量转换的基本原理及其性能评价方法、影响发动机性能因素的分析方法;了解提高或改进发动机性能的主要途径和措施。
为合理使用、正确调整以及汽车动力传动系统合理匹限奠定理论基础;同时初步掌握发动机的试验方法和实验技能。
二、教学基本要求本课程主要讲述汽车发动机的工作原理及其特性,它以发动机性能指标为主要研究对象,介绍发动机的基本工作原理,分析影响内燃机各工作过程以及性能指标的各种因素。
从节能减排角度合理组织发动机工作过程以及如何提高其性能是本课程的中心内容。
通过本课程的学习,使学生牢固掌握发动机的性能指标、性能特性及其分析方法和主要影响因素;初步掌握发动机的试验方法及其数据处理和万有特性制取方法;为汽车动力系统合理匹时奠定理论基础。
根据总学时的要求,内容可根据具体培养要求进行删减。
三、各章节内容及学时分配第一章绪论教学目的与要求本章节着重介绍汽车发动机在国民经济中的重要作用。
通过本章的学习,使学生了解内燃机的发明与发展历程,以及不同阶段汽车发动机发明发展过程中存在的问题,正确对待发动机原理这门课程,正确对待以发动机为动力源的汽车发展对社会环境与文明的影响,明确本课程的学习目的和方法,培养对本课程的学习兴趣。
1.1本课程的任务、要求和学习方法1.2内燃机与汽车及其发展史简介1.3汽车工业的发展阶段1.4汽车发展对社会环境的影响考核要求:了解内燃机在国民经济中的作用、内燃机的发展历史、现状及趋势。