发动机原理复习知识点

绪论：车用动力发展史•一、（发动机：汽车的心脏）1.人.畜力→发条车→“自行车”→蒸汽机→内燃机→电动车2.蒸汽机的发明与改进和作为汽车动力巴本：蒸汽压力、大气压力、真空→往复直线运动纽卡门：蒸汽机的问世瓦特：三项专利对蒸汽机的进步的推动作用法国古诺：第一辆蒸汽驱动的汽车绪论：车用动力发展史•二、四行程理论与内燃机的发明•1.四行程理论及其实现•锅炉和汽缸分离→合二为一（汽缸中燃烧）•烟气冷却、火药、氢气和空气混合燃料•法国雷诺的煤气机•提高热效率的四项要求和四项措施•1876年，奥拓四行程煤气机诞生•狄赛尔：蒸汽→高温高压的空气（柴油机的发明）绪论：车用动力发展史•二、四行程理论与内燃机的发明•2.内燃机在汽车上的应用•1886年，本茨和戴姆勒依据奥拓的四行程原理制造了第一台汽油机（第一辆汽车发明了）•1936年柴油机应用到汽车上•1927年蒸汽机停止生产绪论：车用动力发展史•三、车用内燃机的发展历程•1.车用内燃机的主要标志性技术•点燃、压燃•含铅汽油•增压技术•燃油经济性及排放标准•内燃机技术的进步（四项）•2.车用内燃机的发展方向•节能环保、轻量化、智能化控制、燃料多样化等绪论：车用动力发展史•四、电动驱动在汽车上的应用•1.电动车的研发史•能源危机促使电动车发展加快•2.电动车的种类•纯电动、混合动力、燃料电池•电动车的主要问题•发动机是将某一种形式的能量转化为机械能的机器。•汽车用活塞式内燃机可以根据不同的特征分类。(1)按所用的燃料分类可分为液体燃料发动机(汽油机、柴油机等)和气体燃料发动机(如天然气发动机、液化石油气发动机等)。(2)按发火方式分类可分为压燃式发动机与点燃式发动机。发动机总体构造•总体构造：两大机构五大系统–两大机构：曲柄连杆机构、配气机构–五大系统：冷却系、润滑系、燃料供给系、点火系、起动系•注意：柴油机没有点火系。发动机基本术语•工作循环：每完成一次热功转换的工作过程。•上止点：活塞离曲轴回转中心最远处。•下止点：活塞离曲轴回转中心处。•曲柄半径R：连杆与曲轴连接中心至曲轴旋转中心的距离。•活塞行程S：上、下两止点间的距离（mm），S=2R；•冲程：活塞由一个止点到另一个止点运动一次的程；•气缸工作容积（Vh）：活塞从上止点到下止点所让出的空间容积。•发动机工作容积（Vl）：发动机所有气缸工作容积之和，也叫发动机的排量。•Vl=Vh×i•燃烧室容积（Vc）：活塞在上止点时，活塞顶上面的空间容积。•气缸总容积（Va）：活塞在下止点时，活塞顶上面的空间容积。•压缩比（ε）：气缸总容积与燃烧室容积的比值。•ε=Va/Vc第一章热机与热功转换的基本规律第四节热功转换的效率定义：循环净功与从高温热源吸收热量的比值ηT=W/Q1=(Q1-Q2)/Q1=1-Q2/Q1W:对外作出的循环净功；Q1:循环中吸收的总热量;Q2:循环中放出的总热量。作用：评价循环的经济性。第一章热机与热功转换的基本规律第四节热功转换的效率•二、热力学第二定律•开尔文表述：•不可能制造出从单一热源吸热，使之全部转化为功而不留下其他任何变化的热力发动机。•第二类永动机是不可能存在的。•三.平均指示压力一个循环内单位气缸容积所作的指示功。（用以评定气缸工作容积的做工能力）影响因素：进气终点压力、压缩比、初始膨胀比、等熵指数、循环热效率一、内燃机的理想循环1、实际循环及理想化实际工作过程：进气、压缩、燃烧、膨胀、排气汽油机的理想循环：等容加热循环低速柴油机的理想循环：等压加热循环高速柴油机的理想循环：混合加热循环2、汽油机的理想循环1-2的压缩过程绝热压缩；2-3的燃烧过程等容加热；3-4的膨胀过程绝热膨胀；4-1的排气过程等容放热。等容加热循环的热效率：ηT=1-1/εk-1ε--压缩比；k--绝热指数。--等容加热循环Q2Q13、车用柴油机的理想循环--混合加热循环混合加热循环的热效率:1-2的压缩过程绝热压缩；2-3的燃烧过程等容加热；3-4的燃烧过程等压加热；4-5的膨胀过程绝热膨胀；5-1的排气过程等容放热。11111kkktε=V1/V2--压缩比,λ=P3/P2-压力升高比，ρ=V4/V3-预胀比，k--绝热指数.Q1’Q1’’第五节机械损失与机械效率•三、机械损失的测定方法•1.示功图法（示功器）--所有发动机（高增压）•2.倒拖法（电力测功机）---汽油机、小型柴油机•3.灭缸法（断缸法）---柴油机•4.油耗线法—负荷特性曲线第六节热平衡及能量的合理利用•一、发动机热平衡•1.发动机所耗燃油的热量•2.转化为有效功的热量•3.传递个冷却介质的热量•4.废弃带走的热量•5.燃料不完全燃烧热损失•6.其他热量损失换气过程是从排气阀开启直到进气阀关闭的整个时期。这个过程大约是380℃-450℃曲轴转角。（四行程内燃机每一循环曲轴旋转720℃）一.换气过程1.自由排气阶段从排气门打开到气缸内压力接近于排气管压力的这段时期。分为：⑴超临界状态⑵亚超临界状态排气阀刚开始开启时，气缸内的压力大大超过排气管内压力，气缸内的压力是排气管内的两倍以上。P/P大于临界值（P/P=1.9）。这时排气的流动处于超临界状态，气体此时是音速流过气门的。随着活塞的推移，缸内的压力迅速下降，当缸内压力与排气管压力之比为1.9以下时，即P/P01.9时，排气的流动进入亚临界状态。自由排气阶段强制排气阶段进气阶段换气过程可分为三个阶段在强制排气阶段中，废气是由上行活塞强制推出。2.强制排气阶段为什么要在活塞到达下止点前就打开排气阀？从排气阀打开到下止点为止，这段曲轴转角称为排气提前角。从上止点到排气阀关闭终了这段曲轴转角为排气迟闭角。为什么排气阀是在活塞过了上止点后才关闭？3.进气阶段从下止点到进气阀终了这段曲轴转角称为进气迟闭角。从进气门打开到上止点为止，这段曲轴转角称为进气提前角。进气阀必须在上止点前开始打开？进气阀关闭时也必须在下止点后才关闭？进气门早开：增大了进气行程开始时气门的开启高度，减小进气阻力，增加进气量。进气门晚关：延长了进气时间，在大气压和气体惯性力的作用下，增加进气量。排气门早开：借助气缸内的高压自行排气，大大减小了排气阻力，使排气干净。排气门晚关：延长了排气时间，在废气压力和废气惯性力的作用下，使排气干净。排气门晚关进气门早开气门重叠因为：a.进、排气流各自有自己的流动方向和流动惯性，加上重叠时间极短。b.进气流有助于更好地排气。气门重叠会产生串气吗？不会二.换气损失换气损失xyw进气损失强制排气损失自由排气损失排气损失1实理mmvhVV第二节四行程发动机的充量系数一、充量系数（充气效率）作容积的新鲜充量进气状态下充满气缸工量实际进入气缸的新鲜充v实际进气量理论进气量*．可变气门定时2．进气持续期可变第五章发动机燃料与燃烧第一节发动机的传统燃料•二、汽油和柴油的使用特性•（一）汽油•1.抗爆性•（辛烷值、辛烷值的测定方法、抗爆指数、含铅汽油）•2.蒸发性•(混合气形成)•3.抗氧化安定性•4.清净性•（清净、分散、抗氧化、破乳、防锈、清除积碳）第五章发动机燃料与燃烧第一节发动机的传统燃料•二、汽油和柴油的使用特性•（二）柴油•1.自然性•2.低温流动性•3.雾化和蒸发性•4.粘度（粘稠与流动性）•5.闪点（安全性）第五章发动机燃料与燃烧第一节发动机的传统燃料•三、燃料特性引起的发动机工作模式上的差异•1.混合气形成方式的差异•2.着火燃烧模式的差异•3.负荷调节方式的差异第五章发动机燃料与燃烧第二节发动机代用燃料•一、气体燃料•（一）天然气•（二）液化石油气•（三）天然气、液化石油气与汽油比较•1.热值•2.抗爆性•3.着火性能•4.排放•5.安全性•6.使用性能•7.携带性•（四）在发动机上的使用方案•单燃料、两用燃料、双燃料第五章发动机燃料与燃烧第二节发动机代用燃料•二、液体燃料•（一）醇类•（二）二甲醚•（三）生物柴油•1.环保性•2.辛烷值高•3.安全性•4.可再生•5.与石化柴油任意比例相溶•*解决能源危机的方法：•代用燃料、新型燃料的研发第五章发动机燃料与燃烧第三节燃烧热化学（了解）•一、1kg燃料完全燃烧所需的理论空气量•二、过量空气系数1时完全燃烧产物的数量•三、燃料热值与混合气热值c第五章发动机燃料与燃烧第四节燃烧的基础知识•四、发动机的燃烧模式•（一）预混燃烧•1.层流火焰传播•2.紊流火焰传播•（二）扩散燃烧•1.油滴的蒸发与燃烧•2.油束和油滴群的蒸发与燃烧•（三）预混燃烧与扩散燃烧的主要特点•（1~4）3、增压的分类•1.增压比分类：低增压、中增压、高增压•2.结构形式分类：机械增压系统、废气涡轮增压系统、复合式增压系统、组合式涡轮增压系统、气波增压系统、第二节废气能量的利用•一、废气最大可用能（排气门前废气到达涡轮前的能量损失）1.排气门处节流损失2.各种缩口处节流损失3.管道面积突扩时流动损失4.气流混合撞击损失5.气体粘性形成的摩擦损失6.气流向外界散热的能量损失第四节.废气涡轮增压的类型一、废气涡轮增压系统的类型（1）定压涡轮增压系统（2）脉冲涡轮增压系统二、改善车用增压发动机转矩特性的途径1、排气旁通2、进气旁通3、可变截面涡轮（1）双蜗壳通道涡轮（2）可变涡轮通道流通截面涡轮（3）变喷嘴环流通截面涡轮第六章汽油机混合气的形成和燃烧第一节汽油机燃烧过程一、正常燃烧过程1、着火（落后期）延迟期（1~2）从电火花跳火开始到明显的火焰核心形成以前的这段时间，称为着火延迟期。当汽油和空气的混合气进入汽缸以后，由于汽油的自燃温度远远高于其点燃温度，这时还不能产生自燃。只有在火花塞跳火以后，由于电火花的高能量，使火花塞电极间隙处的混合气温度急剧升高。极大地加速了反应的进行，经过一段时间后，才形成明显燃烧的火焰核心。点火提前角2、明显燃烧期（2~3）一般用压力上升速度来表示压力变化的急剧程度。3232(/)apppkpCA从火焰中心形成（示功图上缸内压力偏离压缩线的2点）开始，到气缸内压力达到最高点（点3）为止，这段时间称为明显燃烧期。3、补燃期（3~）从示功图上最高压力点（点3）以后的燃烧，称为补燃期。补燃是活塞向下止点移动时进行的，这时活塞已经接近膨胀行程的中﹑后期，燃料的热能不能得到充分的利用。所以，补燃是我们所不希望的。二、不规则燃烧定义：指在稳定正常运转的情况下，各循环之间的燃烧变动和各气缸之间的燃烧差异。１．各循环间的燃烧变动原因：燃烧分配不均匀程度和气体扰动的影响。２．各缸间的燃烧差异原因：燃烧分配不均匀。1、爆燃（爆震燃烧）1）、产生的原因（机理）远离火花塞的末端混合气产生自燃三．不正常燃烧①燃料性质：辛烷值越高，抗爆性越好。②末端混合气的压力和温度③火焰前锋传播到末端混合气的时间。2）、影响爆燃的因素3）、造成的危害1、热负荷及散热损失过大2、机械负荷增大3、加剧磨损因为爆燃使摩擦副表面的油膜被破坏，爆燃磨损比正常磨损大27倍．4、动力性和经济性恶化5、排气异常2、表面点火1）、定义汽油机中,凡是不靠电火花点火而由燃烧室内炽热表面点燃混合气的现象统称表面点火。炽热点：排气门头部，火花塞电极，燃烧室积炭早燃是表面点火的一种现象。早燃①定义：指在火花塞点火之前，炽热表面就点燃混合气的现象。③危害④特征②原因：炽热表面引起早燃相比于爆燃，由于没有压力冲击波，故“敲缸声”比较沉闷。发动机过热，功率下降。a)早燃诱发爆燃、爆燃加剧表面点火。b)压缩功增大，发动机功率下降。c)零件过热。d)燃烧速率快，发动机工作粗暴。3、燃烧速度与混合气成分的关系4）当α0.4~0.5时1）当α=0.85~0.95时，UT最大，燃烧速度最快，功率最大，故称此混合比为功率混合比。2）当α=1.03~1.1时UT下降不多，又因为有足够的氧气使燃烧完全。称此混合比为经济混合比。3）当α1.3~１.4时混合气太稀，火焰难以传播，称此混合比为火焰传播下限。严重缺氧，火焰也不能传播，称此混合