汽车发动机原理.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流汽车发动机原理.精品文档.1 循环总加热量相同时 定容加热循环热效率混合加热循环热效率定压加热循环热效率最高压力相同时 定压加热循环热效率混合加热循环热效率定容加热循环热效率2影响t的因素 a压缩比c：提高，可以提高循环平均吸热温度，降低循环平均放热温度，扩大循环温差，增大膨胀比 ，三种循环的t都提高。b等熵指数K：随K值增大， t将提高c压力升高比p ：定压加热循环=1，定容加热循环不影响t，混合加热循环随 增大t将提高。 d预膨胀比：定容加热循环=1，定压加热循环和混合加热循环随增大t将下降。 影响循环平均压力pt pt是随压缩始点压力p

2、a、压缩比、压力升高比p、预膨胀比、绝热指数K和热效率t的增加而增加。 压缩比约高,发动机的热效率就越高,同排量下功率大,油耗低 说明汽油机燃烧过程各阶段的主要特点：着火延迟期：点燃混合气，形成 火焰中心；着火延迟期长短有变动；希望尽量缩短着火延迟期并保持稳定 明显燃烧期：形成火焰前锋传遍整个燃烧室，火焰速度高；绝大部分燃料在这一阶段燃烧，是汽油机的主燃烧期；汽油机p/在0.2-0.4MPa/()的范围内；燃烧最高压力出现在上止点后1215曲轴转角 后燃期：火焰前锋后未及燃烧的燃料再燃烧；这种燃烧已远离上止点，应尽量减少比较汽油机几种典型燃烧室的优缺点及使用场合？1楔形燃烧室 ：燃烧室较紧凑；

3、 压缩比高动力性、经济性高工作粗暴； HC、NOx排出量多；曾广泛用于车用汽油机，但进排气门只能单行排列，难采用多气门机构2浴盆形燃烧室 ： A/V较大； 压缩比一般不高 ；动力性、经济性不高 ；HC排出量多而NOx较少； 曾经用于载货汽车、轻型车 3多球形燃烧室 ：结构紧凑，AV值小； 压缩比高；动力性、经济性高；工作粗暴 HC排出量少NOx较少使用因素对燃烧过程的影响： 1混合气浓度：在=0.8-0.9时 : pz、Tz、p/、pe均达最高值 爆燃倾向增大 不完全燃烧，所以CO排放量明显上升 在1.2时 : 火焰速度缓慢，经济性差 燃料不完全燃烧，HC排放量增多 工作不稳定 在=1.03-

4、1.1时 :燃料燃烧完全，be最低 缸内温度最高且有富裕空气，NOx排放量大 2点火提前角：点火角过大，最高压力升高，爆燃倾向加大， 点火过迟，燃烧最高压力和温度下降，传热损失增多，排温升高，功率、热效率降低，但爆燃倾向减小，NOx排放量降低3转速：转速增加时，气缸中紊流增强，火焰传播速度成正比增加 ，爆燃倾向减小 应该相应加大点火提前角 4负荷：汽油机负荷调节是量调节 ，当负荷减小时，残余废气所占比例相对增加 ，需要增大点火提前角 5大气状况：大气压力低（高原），气缸充气量减少，经济性和动力性下降，爆燃倾向减小 ；大气温度高，同样气缸充气量下降，容易发生爆燃和气阻 分析比较直喷式和分隔式柴油

5、机的性能特点及各自使用场合分隔式燃烧室柴油机的性能持点 相对散热面积大，节流损失大，经济性差，不易起动压升比小，工作柔和，排放好，对喷油系统要求低靠强烈的空气运动来保证混合气质量，空气利用率较高。 空气运动随转速提高而增大，高速适应性能好。 喷射系统的要求较低，工作可靠性和使用寿命高。 燃烧室结构较为复杂，面容比大。 热效率低，经济性差。冷起动性也较差。 工作较为平稳，燃烧噪声较小。 预燃室燃烧室与涡流室燃烧室柴油机相比，上述特点一般表现得更为突出。 一般对燃油不太敏感，有较强的适应性。 在有害排放方面的突出问题是低负荷下的碳烟排放量较大，其余则优于直喷式燃烧室柴油机直喷式燃烧室柴油机的性能持

6、点相对散热面积小，无节流损失，经济型好，容易起动，压升比高，工作粗暴，对喷油系统要求高 由于燃烧迅速，故经济性好，有效燃油消耗率低。 燃烧室结构简单，面容比小，散热损失小，也没有主、副室之间的流动损失，也是经济性好的重要原因。 对喷射系统的要求较高，影响工作可靠性和使用寿命。 冷起动性能较好。 工作较粗暴，压力升高率大，燃烧噪声大。 对转速的变化较为敏感，较难兼顾高速和低速工况的性能，适用转速较分隔式燃烧室柴油机低分析柴油机燃烧过程的四个阶段着火延迟期： 着火延迟期也称为滞燃期。 混合气准备的物理和化学过程。 温度或压力越高，着火延迟期越短。 燃烧室的形式和壁温 ，也影响着火延迟期长短。 速燃

7、期：着火延迟期内准备好的混合气几乎同时开始燃烧。应控制压力升高率，防止工作粗暴。柴油机p/不大于0.4-0.5MPa/()的范围内。缓燃期：空气减少，燃烧产物增多燃烧的进行渐趋缓慢; 参与燃烧的是速燃期内未燃烧的燃料和缓燃期内喷入的燃料，边蒸发混合边着火燃烧；尽可能地加速混合气的形成，保证迅速而完全的燃烧。补燃期: 混合气形成时间短，混合不均匀 尽量缩短补燃期，减少补燃期内燃烧的燃油量。何为柴油机的放热规律，其三要素是什么？柴油机理想放热规律是什么？瞬时放热速率: 在燃烧过程中的某一时刻，单位时间内（或1曲轴转角内）燃烧的燃油放出的热量。累积放热百分比: 从燃烧过程开始至某一时刻为止已经燃烧的

8、燃油与循环供油量的比值。瞬时放热速率和累积放热百分比随曲轴转角的变化关系，称为燃烧放热规律燃烧放热规律的三要素：燃烧起点、燃烧放热规律曲线形状和燃烧持续时间较理想的柴油机燃烧放热规律： 有一合适的燃烧起点，同时燃烧应该是先缓后急。 开始放热阶段，控制燃烧放热速率，以降低压力升高率。 然后燃烧应加速进行，绝大部分燃油在尽可能靠近上止点处完成燃烧。 燃烧持续时间不宜过长。 何为喷油泵速度特性，为什么要对其进行校正？喷油泵油量控制机构位置固定，循环供油量随转速变化的关系称为喷油泵速度特性。喷油泵固有的速度特性通常不理想，特别是对于车用柴油机因此需要对其进行必要的校正，在较高转速范围内，一般柴油机的充

9、气效率岁转速上升而下降，而循环供油量随转速上升而增大，湿空气量与供油量不相匹配。若在低速下固定供油量，则会造成高速供油过多，使柴油机燃烧不完全而冒黑烟；若在高速下固定供油量，则会造成低速供应量不足，使柴油机的潜力得不到充分发挥。通过校正可以得到较理想的喷油泵速度特性。有利于提高车用柴油机适应变化的能力，得到较理想的转矩特性。为使供油量与空气量相匹配，对特性进行必要的校正，得到较理想的扭矩特性。 何谓几何供油规律与喷油规律？两者是否一致？为什么？供油规律：单位时间内喷油泵的供油量随时间的变化关系。它纯粹是由喷油泵柱塞的几何尺寸和运动规律确定的。 喷油规律：单位时间内喷油器喷入燃烧室内的燃油量随时

10、间的变化关系。两者的差异： 喷油始点滞后于供油始点； 喷油持续时间比供油持续时间长； 喷油规律外形与供油规律变化规律明显不同，曲线的形状有一定的变化； 最大喷油速率较低； 每一循环喷油总量比同一循环理论供油量小 产生差异的原因：1燃油的可压缩性；在低压可视为不可压缩流体，高压系统压力变化大，高压系统的体积比每循环供油量体积大，因此可压缩性对喷油影响大2压力波传播滞后；压力波在柴油机中会造成明显的相位差3高压油管的弹性变形,：高压系统压力变化越大，管子内径越大，容积变化越大4燃油受到节流的作用：喷油规律对燃烧放热规律有直接影响影响柴油机着火延迟期的因素有哪些？着火延迟期对柴油机有何影响？因素：1

11、压缩温度，随着压缩温度上升着火延迟期下降。2压缩压力，其他条件相同时，燃烧室压力增加，着火延迟期缩短3喷油提前角其实是温度压力和反应物焰前反应时间对着火延迟的综合影响。角越大，喷油时缸内温度和压力越低，因而反应速度越慢，反应时间越长。4转速，影响双重性，对以时间计的Ti随n增加而缩短，压缩比越低，n 对 Ti影响越明显。N增大后以曲轴转角计的着火延迟期可能增大5油的品质，含烷烃量越多，含芳香烃越少，着火延迟期越短影响：1队平均有效压力和功率的影响，小于最佳着火延迟期时，最高燃烧压力在上止点前过早出现，使压缩过程中消耗的负功过大，散热损失增加，大于时，峰值在上止点后过迟出现，燃烧过程推迟，热效率

12、降低，Pe下降2对燃油消耗的影响3对烟度和排气温度的影响：果断，预混合燃烧阶段少点的燃料减少，扩散燃烧阶段燃烧的燃油增多，后燃增加，烟度升高，转速和负荷的变化对柴油机燃烧过程的影响：转速升高时，着火延迟期缩短。 转速过低或过高时，都会使燃烧效率降低。负荷增大，循环供油量增大，过量空气系数减小。 负荷增大，着火延迟期缩短，降低柴油机的工作粗暴性。 简述可变配气定时和升程的意义和应用合理选择配气定时 进气门迟闭角对充气效率影响最大 不同的进气迟闭角，v最大值相当的转速不同，一般迟闭角增大，v最大值相当的转速也增加 、排气提前角 保证排气损失最小的前提下，尽量晚开排气门，以加大膨胀比，提高热效率。当

13、转速增加时，相应的自由排气时间减小，为降低排气损失，应增加排气提前角 三、气门叠开 利用排气管的压力波增加v，新鲜工质流过高温零件，降低热负荷，减少NOx，故应安排适当的气门叠开角。在高速发动机，特别是二气门机中，为保证足够的进、排气门时面值，也会有较大的叠开角 适当增加气门升程，改进凸轮型线，减小运动件质量，增加零件刚度，在惯性力允许条件下使气门开闭得尽可能快，从而增大时面值，提高通过能力 可变配气定时可以使发动机在整个工作范围内的转速和负荷下提供合适的气门开启、关闭时刻和升程，从而改善发动机进排气性能，较好的解决高转速与低转速，大负荷与小负荷时的动力性、经济性和排放的矛盾 利用气门升程控制

14、进气，节气门的作用被弱化或者是取消，大大降低了泵气损失，使得发动机进气迟滞的现象大大减轻，直接提升了发动机响应速度。而且由于进气不在存在迟滞，因此发动机的点火和配气的配合也更精确，使得发动机效率得到提升，减低油耗和排放。 发动机转速不同，要求不同的配气定时。这是因为：当发动机转速改变时，由于进气流速和强制排气时期的废气流速也随之改变，因此在气门晚关期间利用气流惯性增加进气和促进排气的效果将会不同。四冲程发动机的配气定时应该是进气迟后角和气门重叠角随发动机转速的升高而加大。如果气门升程也能随发动机转速的升高而加大，则将更有利于获得良好的发动机高速性能。 空间雾化混合：特点 对燃料喷雾要求高，采用

15、多孔喷嘴，经济性好 ；对空气运动要求不高；初期空间分布燃料多，工作粗暴油膜蒸发混合特点 对燃料喷雾要求不高 ；放热先缓后急，工作柔和，噪声小；低速性能不好，冷启动困难 转速 高，火焰传播速度高，爆燃倾向减小 曲轴单位时间内转过的角度大了，最佳点火提前角变大负荷 小了 缸内压力温度降 ，爆燃趋势降低，点火提前角变大 柴油机有哪些异常喷射现象和它们可能出现的工况？对柴油机运行有何危害，如何避免？答：柴油机有二次喷射、断续喷射、不规则喷射、隔次喷射和滴油这几种异常喷射现象。二次喷射易发生在高速、大负荷工况下；断续喷射常发生于某一瞬间喷油泵的供油量小于喷油器喷出的油量和填充针阀上升空出空间的油量之和。

16、不规则喷射和隔次喷射易发生在柴油机怠速工况下。由于二次喷射是在燃油压力较低的情况下喷射的，导致这部分燃油雾化不良，燃烧不完全，碳烟增多，并易引起喷孔积炭堵塞。此外，二次喷射还使整个喷射持续时间拉长，则燃烧过程不能及时进行，造成经济性下降，零部件过热等不良后果。为避免出现不正常喷射现象，应尽可能地缩短高压油管的长度，减小高压容积，以降低压力波动，减小其影响。并合理选择喷射系统的参数。爆燃的机理是什么？如何避免发生发动机出现爆燃？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，

17、使壁面产生振动，发出高频混合气的压力和温度；调整燃烧室的形状，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。何谓汽油机表面点火？防止表面点火的主要措施有哪些？在汽油机中，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，统称为表面点火。防治措施：1 适当降低压缩比2 选用沸点低的汽油和成焦性小的润滑油。3 要避免长时间的低负荷运行和汽车频繁加减速行驶4 应用磷化合物为燃油添加剂使沉积物中的铅化物成为磷酸铅从而使碳的着火温度提高到560摄氏度且氧化缓慢，放出热量少，从而减少便面点火的产生。电控汽油喷射系统与化油器相比有哪些优点？1， 可以对混合气空燃比进行精确控

18、制，使发动机在任何公开下都处于最佳工作状态，特别是对过度工况的动态控制，更是传统器式发动机无法做到的2由于进气系统不需要喉管，减少进气阻力，加上不需要对进气管加热来促进燃油的蒸发，所以充气效率高3，由于进气温度低，使得爆燃燃烧得到有效控制，从而有可能采取较高的压缩比，这对发动机热效率的改善是显著的4，保证各缸混合比的均匀性问题比较容易解决，相对于发动机可以使用辛烷值低的燃料5，发动机冷启动性能和加速性能良好，过度圆滑。爆燃产生的原因是什么？它会带来什么不良后果？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，以致在火焰前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

19、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度增加，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 何谓柴油机的放热规律，其三要素是什么？柴油机理想的放热规律是什么？三要素：燃烧放热始点，放热持续期，放热率曲线的形状。规律：燃烧要先缓后急。在初期的燃烧放热要缓慢以降低NOx的排放，在中期要保持快速燃烧放热以提高动力性和经济性能，在后期要尽可能缩短燃烧以2便降低烟度和颗粒排放。汽油机电控系统常将什么作为其控制目标

20、？喷油时刻和喷油量试分析汽油机和柴油机负荷特性的区别/?特点1， 汽油机的燃油消耗率普遍较高，且在从空负荷向中小负荷过渡时，燃油消耗率下降缓慢，仍维持在较高水平，燃油经济性明显较差2，汽油机排气温度普遍较高，且与负荷关系小。3.汽油机的燃油消耗量曲线弯度较大，而柴油机的燃油消耗量曲线在中、小负荷短的线性较好试分析汽油机和柴油机速度特性中转矩曲线的区别柴油机在各种负荷的速度特性下的转矩曲线都比较平坦。汽油机的速度特性的转矩曲线的曲率半径较小，节气门开度越小，转矩峰值向低速移动，且随转速变化的斜率越大。主要的代用燃料有哪些？答：1. 天然气2. 液化石油气3.醇类燃料4.植物油5.氢气什么是开环控

21、制和闭环控制？回复内容：开环控制是指发动机的电控过程完全根据电控单元内部在开发和匹配该发动机时设定的程序运行，不带有反馈控制的电控系统。带有反馈控制，能根据发动机实际工作状态随时修正电控单元控制过程的电控系统称为闭环控制系统。通常有电控燃油喷射的开环控制与闭环控制，电控点火系统的开环控制与闭环控制两种。电控燃油喷射的闭环控制是指带有空燃比反馈（通常通过氧传感器来实现）控制的系统。电控点火的闭环控制是指带有爆震反馈控制的系统。一般可以从外观上区分开、闭环控制系统，在排气歧管或排气管上安装有氧传感器的电控发动机为闭环电控燃油喷射，在发动机机体上带有爆震传感器的电控发动机为闭环电控点火发动机。1过量

22、空气系数的影响图3所示为排气中有害气体的浓度随过量空气系数变化关系。从图中可以看出，当过量空气系数1.08的混合气，虽然氧气的浓度增加可以促进NO的生成，但这种增加却被由于稀混合气中燃烧温度和形成速度的降低所抵消。因此对于很浓或很稀的混合气，NO的排放浓度均不高。2点火时间的影响图4表示HC的排放量与点火时间的关系。从图中可以看出，推迟点火时间，HC的排放量将减少，这是因为点火时间被推迟后，在燃烧室内的燃烧时间将缩短，产生后燃效果，将使排气温度上升，促进了HC和CO的后氧化。另外由于减少了燃烧时混合气和燃烧室接触的面积，使燃烧室内的淬冷面积减小，从而使排出的HC减少。此时，虽然推迟点火时间可以

23、使HC的排放量有所下降，但这种下降会使发动机功率下降而使燃油消耗量增加。点火时刻对CO排放浓度影响不大，因为只要燃烧充分，CO的排放不会增加。但是点火时间太迟，会使到燃烧的时间大大缩短，会使到CO没有足够时间氧化，从而引起排放量的增加。随着点火时间的提前，燃烧的温度会上升。因此，不论是何种转速与负荷，加大点火提前角都会使NO的排放量增加。发动机的结构的因素主要是指和发动机的配气相位、燃烧方式和燃烧室形状。对于这些因素，汽车制造厂在设计过程当中一般都会考虑到，所以在我们维修时可以先不考虑有害排放物的生成机理1 氮氧化物（NOx ) 发动机NO生成途径有高温NO，在1600以上的高温条件下氧分子裂

24、解成氧原子，与N2生成NO。产生高温NO的三要素是温度、氧浓度和反应时间。2 一氧化碳（CO )在a1 的浓混合气时，由于缺氧生成CO 。3 碳氢化合物（HC ) 在汽油机中，1）a1造成不完全燃烧。2）壁面淬熄效应及缝隙效应，在燃烧室壁面形成厚约0.1 0.2mm 的不完全燃烧的火焰淬熄层，产生大量的HC，称为壁面淬熄效应。另外，燃烧室中各种狭窄的缝隙，火焰不能传播，产生大量的HC，称为缝隙效应。在柴油机中，由于混合气的浓度分布极不均匀，过浓或过稀的混合气局部失火产生大量的HC。过量空气系数的影响l）对汽油机的影响a1时，CO、HC的排放量上升，a1时， NOx的排放量上升。2 点火提前角的

25、减小，NOx 和HC 同时降低。3 运转工况的影响汽油机加、减速时，HC和CO 排放升高。大负荷时，NOx排放较高。在怠速和小负荷时，HC和CO排放浓度高。柴油机在高负荷时，NOx 、CO和炭烟的排放量会增加。汽油机NOX排放当转速一定时，NOX的比排放量随负荷增大而不断减小，而实际上在中等负荷区，随着负荷的增大，由于燃烧温度提高了，NOX绝对排放量增加，但NOX的增加与负荷是不成正比的，因而NOX比排放量却是逐渐下降的。在大负荷时，由于混合气过浓，氧气不足，不利于NOX的生成，NOX绝对排放量下降，比排放量下降更快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

26、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

27、，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。5何谓汽油机表面点火？防止表面点火有什么主要措施？ 答：在汽油机中，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，统称为 表面点火。防止措施：1）适当降低压缩比。2）选用沸点低的汽油和成焦性小的润滑油。 3）要避免长时间的低负荷运行和汽车频繁加减速行驶。4)应用磷化合物为燃油添加剂使 沉积物中的铅化物成为磷酸铅从而使碳的着火温度提高到560且氧化缓慢，

28、放出热量少 ，从而减少表面点火的产生。 7、提高汽油机的压缩比，可以减小明显燃烧期，增大膨胀比，燃料燃烧的更猛烈，发动 机动力更为强劲，染油经济性好，更省油。8、使用因素对燃烧的影响：点火提前角，若过迟，传热损失过多，热效率低，但废气排 放量低；混合气浓度，充量系数为0.8-0.9时，此时温度最高，易爆燃，为1.03-1.1时， 燃烧完全，但功率低。其余范围功率低浪费严重且污染严重；负荷，若转速不变，不同负 荷，通过节气门开度的改变来调节，负荷减小时，需要增大点火提前角；转速，增加时， 提高点火提前角。汽油的蒸发性，抗爆性，燃点和热值。9、电控汽油喷射系统与化油器相比有何优点？ 1）可以对混合

29、气空燃比进行精确控制，使发动机在任何公开下都处于最佳工作状态，特 别是对过渡工况的动态控制，更是传统化油器式发动机无法做到的。2）由于进气系统不需要喉管，减少进气阻力，加上不需要对进气管加热来促进燃油的蒸 发，所以充气效率高。3）由于进气温度低，使得爆燃燃烧得到有效控制，从而有可能采取较高的压缩比，这对 发动机热效率的改善时显著的。4）保证各缸混合比的均匀性问题比较容易解决，相对于发动机可以使用辛烷值低的燃料5）发动机冷起动性能和加速性能良好，过渡圆滑1）开环控制该控制是指在发动机运行中，ECU检测发动机的各输入信号，并查出发动机ECU中固有的相 应的控制参数，输出控制信号。它不检测控制结果，对控制结果的好坏不作分析和处理。2）闭环控制该控制是指ECU控制的结果反馈给ECU，ECU再根据发动机实际运行状况决定控制量的增减 。反馈控制的采用是为了有效地控制排放、降低污染、提高效率。例如：用氧传感器来检 测排放废气中的氧浓度，ECU根据它的反馈信号就可以判断出混合气燃烧的完全程度，并 及时调整供油量，达到最佳空燃比。