汽油机混合气的形成和燃烧
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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三种基本循环方式及其实用意义循环热效率与循环平均压力*内燃机的指示指标与有效指标的差别;评定发动机动力性和经济性有哪些指标;*发动机强化指标发动机热平衡第二章发动机的换气过程换气过程的四个阶段*发动机的充气效率定义;影响充气效率的因素*进气马赫数的定义与限制方法进、排气管的动态效应第三章燃料与燃烧*柴油的十六烷值;汽油的辛烷值气体燃料CNG LNG LPG;天然气燃料的优点*过量空气系数与空燃比的概念*燃料的热值(低热值、高热值)柴油着火:低温多阶段着火冷焰—蓝焰—热焰汽油着火:高温单阶段着火汽油机的预混燃烧与柴油机的扩散燃烧第四章汽油机混合气的形成和燃烧*正常燃烧过程:三个阶段及其特点;燃烧速度及其影响因素不规则燃烧现象:各循环间的燃烧变动与各缸间的燃烧差异燃烧室壁面的熄火作用:现象与危害,熄火厚度及减少方法*不正常燃烧:爆燃与表面点火现象、危害、产生原因及抑制方法采用均质稀混合气燃烧与分层给气燃烧的目的第五章柴油机混合气的形成和燃烧*柴油机燃烧过程的四个阶段与特点;燃烧放热规律三要素发动机噪声由哪三部分组成*油泵速度特性及其校正。
*供油规律、喷油规律及不正常喷射现象。
柴油机混合气形成的两种方式。
常用的直喷式与分隔式燃烧室的型式与特点及其应用。
第六章发动机的特性*发动机特性:调整特性、性能特性*发动机工况的标定(功率标定);汽车发动机采用哪种功率标定*发动机负荷特性定义(量调节、质调节);非增压柴油机的最大功率受法规规定的烟度限值限制*发动机速度特性定义(外特性及部分速度特性);汽、柴油机速度特性之差别*扭矩特性(扭矩储备系数、适应性系数、转速储备系数)及柴油机扭矩校正烟度特性:二类工况试验方法*调速特性:柴油机装置调速器的必要性;两极式调速器及其调速特性。
万有特性第七章车用发动机的废气涡轮增压增压度、增压比的概念废气涡轮增压器的工作原理废气能量利用的两种基本形式:恒压增压系统和脉冲增压系统*车用增压发动机的结构上的变动与性能上的基本变化第八章排气污染与控制四种有害排放物及其排放物的浓度C的定义*影响汽、柴油机有害排放物生成的主要因素*有害排放物的控制:排气后处理的几种措施与发动机的前处理的方法各国对汽车排放测试方法的基本原理。
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。