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1、发动机原理与汽车发动机原理与汽车理论理论本章要求本章要求:1.1.能够运用工程热力学基础知识分析发动机工作过程；能够运用工程热力学基础知识分析发动机工作过程；2.2.能够分析并总结与发动机性能相关的各种因素；能够分析并总结与发动机性能相关的各种因素；3.3.能够分析并概括总结提高发动机性能的措施；能够分析并概括总结提高发动机性能的措施；4.4.能够解释评价发动机性能的指标及其内在关系。能够解释评价发动机性能的指标及其内在关系。第一章第一章 发动机原理基础知识发动机原理基础知识第一节第一节 气体的热力性质气体的热力性质一、基本概念一、基本概念1.1.工质工质实现热能与机械能相互转换的工作物质。实
2、现热能与机械能相互转换的工作物质。2.2.热力系统热力系统作为研究对象的某一宏观尺寸范围内的工质。作为研究对象的某一宏观尺寸范围内的工质。3.3.热力状态热力状态工质在某一时刻所处的宏观状况。工质在某一时刻所处的宏观状况。4.4.热力过程热力过程工质从某一初始状态变化到另一状态所经历的整个过程。工质从某一初始状态变化到另一状态所经历的整个过程。二、基本状态参数二、基本状态参数 发动机原理中常用的基本状态参数：温度发动机原理中常用的基本状态参数：温度()、压力、压力()和比体积和比体积()。1.1.温度温度 描述物体内部大量分子不规则运动剧烈程度。描述物体内部大量分子不规则运动剧烈程度。1 1）
3、热力学中所用的温度是开氏温度，用符号表示，单）热力学中所用的温度是开氏温度，用符号表示，单位为开尔文，单位符号为；位为开尔文，单位符号为；2 2）工程上所用的摄氏温度用符号表示，单位为摄氏度，）工程上所用的摄氏温度用符号表示，单位为摄氏度，单位符号为单位符号为“”“”；3 3）两者近似换算关系为：）两者近似换算关系为：t t T-273T-273注意：注意：只有开氏温度才是状态参数，开氏温度不可能有负值只有开氏温度才是状态参数，开氏温度不可能有负值！2.2.压力压力 单位面积上所受的垂直作用力称为压力，即压强。单位面积上所受的垂直作用力称为压力，即压强。1 1）热力学中的压力是指气体分子对单位
4、容器壁面产生）热力学中的压力是指气体分子对单位容器壁面产生的实际作用力，称为绝对压力，用符号的实际作用力，称为绝对压力，用符号p p表示，单位：表示，单位：帕斯卡（帕斯卡（PaPa）2 2）只有绝对压力）只有绝对压力p p才是气体的状态参数，才是气体的状态参数，以以p p0 0表示大气压力，则：表示大气压力，则：当当p pp p0 0时，时，p=pp=pg g+p+p0 0，p pg g为用压力表测得的表压力；为用压力表测得的表压力；当当p pp 的混合气称为稀混合气；的混合气称为稀混合气；at 的混合气称为浓混合气；的混合气称为浓混合气；at 的混合气称为理论混合气。的混合气称为理论混合气。
5、二、充气效率与发动机功率和转矩的关系二、充气效率与发动机功率和转矩的关系发动机的有效转矩：发动机的有效转矩：式中式中:K2:K2对一定的发动机为比例常数对一定的发动机为比例常数;v充气效率充气效率;at 过量空气系数；过量空气系数；i 指示热效率指示热效率;m机械效率。机械效率。影响发动机重要动力性指标影响发动机重要动力性指标(P Pe e和和MMe e)的主要的主要参数是参数是:过量空气系数、充气效率、指示热效率和过量空气系数、充气效率、指示热效率和机械效率。机械效率。第四节改善换气过程的措施第四节改善换气过程的措施一、减小进气阻力一、减小进气阻力1.1.1.1.减小进气门处的阻力系数减小进
6、气门处的阻力系数减小进气门处的阻力系数减小进气门处的阻力系数()增大气门直径可以扩大流通截面，减小其阻力系数增大气门直径可以扩大流通截面，减小其阻力系数增大气门直径可以扩大流通截面，减小其阻力系数增大气门直径可以扩大流通截面，减小其阻力系数()采用多气门结构是增大进气流通截面、减小进气阻力采用多气门结构是增大进气流通截面、减小进气阻力采用多气门结构是增大进气流通截面、减小进气阻力采用多气门结构是增大进气流通截面、减小进气阻力系数的有效措施。系数的有效措施。系数的有效措施。系数的有效措施。()适当增加进气门升程，改进配气凸轮型线，在惯性力适当增加进气门升程，改进配气凸轮型线，在惯性力适当增加进气
7、门升程，改进配气凸轮型线，在惯性力适当增加进气门升程，改进配气凸轮型线，在惯性力允许的条件下，尽可能提高气门开闭速度均可提高气门允许的条件下，尽可能提高气门开闭速度均可提高气门允许的条件下，尽可能提高气门开闭速度均可提高气门允许的条件下，尽可能提高气门开闭速度均可提高气门处的通过能力，减小其阻力系数。处的通过能力，减小其阻力系数。处的通过能力，减小其阻力系数。处的通过能力，减小其阻力系数。()进气流速取决于活塞运行速度，适当减小活塞行程，进气流速取决于活塞运行速度，适当减小活塞行程，进气流速取决于活塞运行速度，适当减小活塞行程，进气流速取决于活塞运行速度，适当减小活塞行程，可在一定转速下使活塞
8、运行速度降低，从而可降低进气可在一定转速下使活塞运行速度降低，从而可降低进气可在一定转速下使活塞运行速度降低，从而可降低进气可在一定转速下使活塞运行速度降低，从而可降低进气流速，减小进气阻力。流速，减小进气阻力。流速，减小进气阻力。流速，减小进气阻力。2.2.2.2.减小空气滤清器的阻力系数减小空气滤清器的阻力系数减小空气滤清器的阻力系数减小空气滤清器的阻力系数 在使用中，应进行空气滤清器的维护，及时更换滤芯。在使用中，应进行空气滤清器的维护，及时更换滤芯。在使用中，应进行空气滤清器的维护，及时更换滤芯。在使用中，应进行空气滤清器的维护，及时更换滤芯。3.3.3.3.减小进气管道的阻力系数减小
9、进气管道的阻力系数减小进气管道的阻力系数减小进气管道的阻力系数 为减小进气管道的阻力系数，在保证各缸充气量分为减小进气管道的阻力系数，在保证各缸充气量分为减小进气管道的阻力系数，在保证各缸充气量分为减小进气管道的阻力系数，在保证各缸充气量分配、混合气形成及进气涡流形成等要求的前提下，应尽配、混合气形成及进气涡流形成等要求的前提下，应尽配、混合气形成及进气涡流形成等要求的前提下，应尽配、混合气形成及进气涡流形成等要求的前提下，应尽可能采用圆形截面，增大进气道尺寸，减少弯道和流通可能采用圆形截面，增大进气道尺寸，减少弯道和流通可能采用圆形截面，增大进气道尺寸，减少弯道和流通可能采用圆形截面，增大进
10、气道尺寸，减少弯道和流通截面的变化。截面的变化。截面的变化。截面的变化。二、减小排气阻力二、减小排气阻力 减小排气阻力主要是在结构上采取措施，减小排气减小排气阻力主要是在结构上采取措施，减小排气减小排气阻力主要是在结构上采取措施，减小排气减小排气阻力主要是在结构上采取措施，减小排气系统各段的阻力系数，包括排气门、排气管道、排气消系统各段的阻力系数，包括排气门、排气管道、排气消系统各段的阻力系数，包括排气门、排气管道、排气消系统各段的阻力系数，包括排气门、排气管道、排气消声器等。声器等。声器等。声器等。注意注意注意注意:由于进气系统阻力对发动机性能的影响比排由于进气系统阻力对发动机性能的影响比排
11、由于进气系统阻力对发动机性能的影响比排由于进气系统阻力对发动机性能的影响比排气系统阻力大，所以当减小进气阻力与减小排气阻力的气系统阻力大，所以当减小进气阻力与减小排气阻力的气系统阻力大，所以当减小进气阻力与减小排气阻力的气系统阻力大，所以当减小进气阻力与减小排气阻力的要求发生矛盾时，应适当照顾减小进气阻力的要求，如要求发生矛盾时，应适当照顾减小进气阻力的要求，如要求发生矛盾时，应适当照顾减小进气阻力的要求，如要求发生矛盾时，应适当照顾减小进气阻力的要求，如进、排气门直径和数量的选择。进、排气门直径和数量的选择。进、排气门直径和数量的选择。进、排气门直径和数量的选择。三、降低进气温度三、降低进气
12、温度 降低进气温度，可提高充气效率，降低进气温度的降低进气温度，可提高充气效率，降低进气温度的降低进气温度，可提高充气效率，降低进气温度的降低进气温度，可提高充气效率，降低进气温度的主要措施之一就是在结构布置上，减少进气管受热。主要措施之一就是在结构布置上，减少进气管受热。主要措施之一就是在结构布置上，减少进气管受热。主要措施之一就是在结构布置上，减少进气管受热。四、合理选择配气相位四、合理选择配气相位 在配气相位角度中，对换气过程影响最大的是进气在配气相位角度中，对换气过程影响最大的是进气在配气相位角度中，对换气过程影响最大的是进气在配气相位角度中，对换气过程影响最大的是进气门的迟后关闭角，
13、其次是排气门的提前开启角和气门叠门的迟后关闭角，其次是排气门的提前开启角和气门叠门的迟后关闭角，其次是排气门的提前开启角和气门叠门的迟后关闭角，其次是排气门的提前开启角和气门叠开角。开角。开角。开角。1.1.1.1.转速一定时，进气门迟后转速一定时，进气门迟后转速一定时，进气门迟后转速一定时，进气门迟后 关闭角对充气效率的影响关闭角对充气效率的影响关闭角对充气效率的影响关闭角对充气效率的影响 如图如图如图如图2-52-52-52-5所示。所示。所示。所示。2.2.2.2.发动机的转速不同，气流惯性也不同，最佳的进气门迟发动机的转速不同，气流惯性也不同，最佳的进气门迟发动机的转速不同，气流惯性也
14、不同，最佳的进气门迟发动机的转速不同，气流惯性也不同，最佳的进气门迟后关闭角应随转速变化，如图后关闭角应随转速变化，如图后关闭角应随转速变化，如图后关闭角应随转速变化，如图2-62-62-62-6所示为发动机转速变所示为发动机转速变所示为发动机转速变所示为发动机转速变化时，进气门迟后关闭角对充气效率化时，进气门迟后关闭角对充气效率化时，进气门迟后关闭角对充气效率化时，进气门迟后关闭角对充气效率 和有效功率和有效功率和有效功率和有效功率 的影响，分析图中曲线可得如下重要结论的影响，分析图中曲线可得如下重要结论的影响，分析图中曲线可得如下重要结论的影响，分析图中曲线可得如下重要结论:()进气门迟后
15、关闭角一定时，进气门迟后关闭角一定时，进气门迟后关闭角一定时，进气门迟后关闭角一定时，仅在某一转速下充气效率和有仅在某一转速下充气效率和有仅在某一转速下充气效率和有仅在某一转速下充气效率和有效功率最高；效功率最高；效功率最高；效功率最高；()发动机转速变化时，在较发动机转速变化时，在较发动机转速变化时，在较发动机转速变化时，在较低的转速范围内，采用较小的低的转速范围内，采用较小的低的转速范围内，采用较小的低的转速范围内，采用较小的进气门迟后关闭角，可获得较进气门迟后关闭角，可获得较进气门迟后关闭角，可获得较进气门迟后关闭角，可获得较高的充气效率和有效功率。高的充气效率和有效功率。高的充气效率和
16、有效功率。高的充气效率和有效功率。()改变进气门迟后关闭角度，改变进气门迟后关闭角度，改变进气门迟后关闭角度，改变进气门迟后关闭角度，可改变可改变可改变可改变 和和和和随转速的变化随转速的变化随转速的变化随转速的变化关系，从而改变发动机的速度关系，从而改变发动机的速度关系，从而改变发动机的速度关系，从而改变发动机的速度特性。特性。特性。特性。第五节第五节 发动机的进气控制与增压发动机的进气控制与增压一、发动机的进气控制一、发动机的进气控制.汽油机的进气控制汽油机的进气控制汽油机的进气控制汽油机的进气控制 通常采用动力阀式，动力阀式进气控制系统通过控制发通常采用动力阀式，动力阀式进气控制系统通过
17、控制发通常采用动力阀式，动力阀式进气控制系统通过控制发通常采用动力阀式，动力阀式进气控制系统通过控制发动机进气道的空气流通截面大小，来适应发动机不同转速和动机进气道的空气流通截面大小，来适应发动机不同转速和动机进气道的空气流通截面大小，来适应发动机不同转速和动机进气道的空气流通截面大小，来适应发动机不同转速和负荷时的进气量需求，从而改善发动机的动力性。负荷时的进气量需求，从而改善发动机的动力性。负荷时的进气量需求，从而改善发动机的动力性。负荷时的进气量需求，从而改善发动机的动力性。.柴油机的进气控制柴油机的进气控制柴油机的进气控制柴油机的进气控制()进气节流控制进气节流控制进气节流控制进气节流
18、控制()进气涡流控制进气涡流控制进气涡流控制进气涡流控制二、发动机的进气增压二、发动机的进气增压1.1.1.1.增压的目的增压的目的增压的目的增压的目的()降低发动机的重量、体积和制造成本；降低发动机的重量、体积和制造成本；降低发动机的重量、体积和制造成本；降低发动机的重量、体积和制造成本；()提高发动机的热效率，降低燃油消耗率；提高发动机的热效率，降低燃油消耗率；提高发动机的热效率，降低燃油消耗率；提高发动机的热效率，降低燃油消耗率；()降低排放污染和噪声；降低排放污染和噪声；降低排放污染和噪声；降低排放污染和噪声；()补偿高原功率损失；补偿高原功率损失；补偿高原功率损失；补偿高原功率损失；
19、()提高整机使用经济性；提高整机使用经济性；提高整机使用经济性；提高整机使用经济性；()改善发动机的特性；改善发动机的特性；改善发动机的特性；改善发动机的特性；2.2.2.2.进气增压的评定指标进气增压的评定指标进气增压的评定指标进气增压的评定指标()增压度增压度增压度增压度 评定进气增压的效果，说明增压后发动机功率增加评定进气增压的效果，说明增压后发动机功率增加评定进气增压的效果，说明增压后发动机功率增加评定进气增压的效果，说明增压后发动机功率增加的程度，它是指增压后发动机功率的提高量与增压前的的程度，它是指增压后发动机功率的提高量与增压前的的程度，它是指增压后发动机功率的提高量与增压前的的
20、程度，它是指增压后发动机功率的提高量与增压前的功率之比，用符号功率之比，用符号功率之比，用符号功率之比，用符号 来表示，即来表示，即来表示，即来表示，即()增压比增压比增压比增压比 说明增压强度的大小，它是指增压后的气体压力与说明增压强度的大小，它是指增压后的气体压力与说明增压强度的大小，它是指增压后的气体压力与说明增压强度的大小，它是指增压后的气体压力与增压前的气体压力之比，用符号增压前的气体压力之比，用符号增压前的气体压力之比，用符号增压前的气体压力之比，用符号 来表示，即来表示，即来表示，即来表示，即3.3.3.3.进气增压系统的类型进气增压系统的类型进气增压系统的类型进气增压系统的类型
21、1 1 1 1）按增压比不同吗，发动机进气增压可分为低增压、中）按增压比不同吗，发动机进气增压可分为低增压、中）按增压比不同吗，发动机进气增压可分为低增压、中）按增压比不同吗，发动机进气增压可分为低增压、中增压和高增压。增压和高增压。增压和高增压。增压和高增压。低增压：低增压：低增压：低增压：1.6 1.6 1.6 2.52.52.52.5,平均有效压力平均有效压力平均有效压力平均有效压力 =1500kPa=1500kPa=1500kPa=1500kPa2 2 2 2）按增压装置结构原理不同，发动机进气增压可分为机）按增压装置结构原理不同，发动机进气增压可分为机）按增压装置结构原理不同，发动机
22、进气增压可分为机）按增压装置结构原理不同，发动机进气增压可分为机械增压、废气涡轮增压、气波增压、谐波进气增压和组械增压、废气涡轮增压、气波增压、谐波进气增压和组械增压、废气涡轮增压、气波增压、谐波进气增压和组械增压、废气涡轮增压、气波增压、谐波进气增压和组合式涡轮增压。合式涡轮增压。合式涡轮增压。合式涡轮增压。目前，车用柴油机应用较多的是废气涡轮增压，汽油目前，车用柴油机应用较多的是废气涡轮增压，汽油目前，车用柴油机应用较多的是废气涡轮增压，汽油目前，车用柴油机应用较多的是废气涡轮增压，汽油机应用较多的是谐波进气增压。机应用较多的是谐波进气增压。机应用较多的是谐波进气增压。机应用较多的是谐波进
23、气增压。4.4.4.4.进气增压对发动机的影响进气增压对发动机的影响进气增压对发动机的影响进气增压对发动机的影响 为适应增压后功率增长的要求为适应增压后功率增长的要求为适应增压后功率增长的要求为适应增压后功率增长的要求 并尽量降低增压带并尽量降低增压带并尽量降低增压带并尽量降低增压带来的不利影响来的不利影响来的不利影响来的不利影响 增压后的柴油发动机必须采取以下措施增压后的柴油发动机必须采取以下措施增压后的柴油发动机必须采取以下措施增压后的柴油发动机必须采取以下措施:()适当调整和改进燃料供给系统；适当调整和改进燃料供给系统；适当调整和改进燃料供给系统；适当调整和改进燃料供给系统；()适当调整
24、配气相位；适当调整配气相位；适当调整配气相位；适当调整配气相位；()适当减小压缩比；适当减小压缩比；适当减小压缩比；适当减小压缩比；()对增压空气进行冷却；对增压空气进行冷却；对增压空气进行冷却；对增压空气进行冷却；()强化冷却系统。强化冷却系统。强化冷却系统。强化冷却系统。5.5.5.5.进气增压控制进气增压控制进气增压控制进气增压控制 在采用废气涡轮增压的发动机上，为进一步优化发在采用废气涡轮增压的发动机上，为进一步优化发在采用废气涡轮增压的发动机上，为进一步优化发在采用废气涡轮增压的发动机上，为进一步优化发动机的性能，根据发动机转速和负荷的变化，对增压压动机的性能，根据发动机转速和负荷的
25、变化，对增压压动机的性能，根据发动机转速和负荷的变化，对增压压动机的性能，根据发动机转速和负荷的变化，对增压压力或增压空气供给量进行控制非常必要。力或增压空气供给量进行控制非常必要。力或增压空气供给量进行控制非常必要。力或增压空气供给量进行控制非常必要。复习思考题复习思考题.四冲程发动机的换气过程分几个阶段？四冲程发动机的换气过程分几个阶段？四冲程发动机的换气过程分几个阶段？四冲程发动机的换气过程分几个阶段？各阶段有何特点？各阶段有何特点？各阶段有何特点？各阶段有何特点？.换气过程进行的好坏用哪些指标来评价？换气过程进行的好坏用哪些指标来评价？换气过程进行的好坏用哪些指标来评价？换气过程进行的
26、好坏用哪些指标来评价？.影响换气过程的因素有哪些？影响换气过程的因素有哪些？影响换气过程的因素有哪些？影响换气过程的因素有哪些？.换气过程对发动机有哪些影响？换气过程对发动机有哪些影响？换气过程对发动机有哪些影响？换气过程对发动机有哪些影响？.改善换气过程的措施有哪些？改善换气过程的措施有哪些？改善换气过程的措施有哪些？改善换气过程的措施有哪些？.为什么要对发动机的进气进行控制？为什么要对发动机的进气进行控制？为什么要对发动机的进气进行控制？为什么要对发动机的进气进行控制？.发动机采用进气增压有何意义？发动机采用进气增压有何意义？发动机采用进气增压有何意义？发动机采用进气增压有何意义？有何影响
27、？有何影响？有何影响？有何影响？.发动机进气增压有哪些类型？发动机进气增压有哪些类型？发动机进气增压有哪些类型？发动机进气增压有哪些类型？.为什么要对进气增压进行控制？为什么要对进气增压进行控制？为什么要对进气增压进行控制？为什么要对进气增压进行控制？第三章第三章 汽油机的燃料与燃烧汽油机的燃料与燃烧本章要求本章要求本章要求本章要求:1.1.1.1.能够简单描述汽油的主要使用性能能够简单描述汽油的主要使用性能能够简单描述汽油的主要使用性能能够简单描述汽油的主要使用性能;2.2.2.2.能够分析并说明汽油机不同工况对混合气的要求能够分析并说明汽油机不同工况对混合气的要求能够分析并说明汽油机不同工
28、况对混合气的要求能够分析并说明汽油机不同工况对混合气的要求;3.3.3.3.能够分析汽油机的正常燃烧过程在不同阶段的特点能够分析汽油机的正常燃烧过程在不同阶段的特点能够分析汽油机的正常燃烧过程在不同阶段的特点能够分析汽油机的正常燃烧过程在不同阶段的特点;4.4.4.4.能够说明汽油机的不正常燃烧的现象及其产生原因能够说明汽油机的不正常燃烧的现象及其产生原因能够说明汽油机的不正常燃烧的现象及其产生原因能够说明汽油机的不正常燃烧的现象及其产生原因;5.5.5.5.能够说明汽油机的主要排气污染物及其产生原因能够说明汽油机的主要排气污染物及其产生原因能够说明汽油机的主要排气污染物及其产生原因能够说明汽
29、油机的主要排气污染物及其产生原因;6.6.6.6.能够分析并说明改善汽油机燃烧过程的目的及主要措施。能够分析并说明改善汽油机燃烧过程的目的及主要措施。能够分析并说明改善汽油机燃烧过程的目的及主要措施。能够分析并说明改善汽油机燃烧过程的目的及主要措施。第一节第一节 汽油的使用性能汽油的使用性能一、汽油的蒸发性一、汽油的蒸发性1 1 1 1）10%10%10%10%馏出温度主要影响汽油机的冷态起动性能；馏出温度主要影响汽油机的冷态起动性能；馏出温度主要影响汽油机的冷态起动性能；馏出温度主要影响汽油机的冷态起动性能；2 2 2 2）50%50%50%50%馏出温度主要影响汽油机的暖机时间和加速性能；
30、馏出温度主要影响汽油机的暖机时间和加速性能；馏出温度主要影响汽油机的暖机时间和加速性能；馏出温度主要影响汽油机的暖机时间和加速性能；3 3 3 3）90%90%90%90%馏出温度主要影响燃烧的完全程度、燃烧室积炭。馏出温度主要影响燃烧的完全程度、燃烧室积炭。馏出温度主要影响燃烧的完全程度、燃烧室积炭。馏出温度主要影响燃烧的完全程度、燃烧室积炭。和对润滑油的污染。和对润滑油的污染。和对润滑油的污染。和对润滑油的污染。二、汽油的燃点和热值二、汽油的燃点和热值 通常情况下，通常情况下，通常情况下，通常情况下，1kg1kg1kg1kg 汽油燃料完全燃烧所产生的热量汽油燃料完全燃烧所产生的热量汽油燃料
31、完全燃烧所产生的热量汽油燃料完全燃烧所产生的热量约为约为约为约为44400kg44400kg44400kg44400kg。三、汽油的抗爆性三、汽油的抗爆性 指汽油在发动机汽缸中燃烧时，避免产生爆燃的能指汽油在发动机汽缸中燃烧时，避免产生爆燃的能指汽油在发动机汽缸中燃烧时，避免产生爆燃的能指汽油在发动机汽缸中燃烧时，避免产生爆燃的能力，用辛烷值表示，辛烷值越高，抗爆性越好。力，用辛烷值表示，辛烷值越高，抗爆性越好。力，用辛烷值表示，辛烷值越高，抗爆性越好。力，用辛烷值表示，辛烷值越高，抗爆性越好。第二节第二节 汽油机混合气的形成汽油机混合气的形成一、混合气的概念一、混合气的概念 用过量空气系数或
32、空燃比来表示：用过量空气系数或空燃比来表示：用过量空气系数或空燃比来表示：用过量空气系数或空燃比来表示：1.1.1.1.过量空气系过量空气系过量空气系过量空气系 在发动机工作中，实际供给的空气质量与理论上燃在发动机工作中，实际供给的空气质量与理论上燃在发动机工作中，实际供给的空气质量与理论上燃在发动机工作中，实际供给的空气质量与理论上燃料完全燃烧时所需的空气质量之比。料完全燃烧时所需的空气质量之比。料完全燃烧时所需的空气质量之比。料完全燃烧时所需的空气质量之比。2.2.2.2.空燃比空燃比空燃比空燃比 混合气中的空气质量与燃料质量之比。混合气中的空气质量与燃料质量之比。混合气中的空气质量与燃料
33、质量之比。混合气中的空气质量与燃料质量之比。1 1 1 1）理论混合气：空燃比）理论混合气：空燃比）理论混合气：空燃比）理论混合气：空燃比=14.7:1=14.7:1=14.7:1=14.7:12 2 2 2）稀混合气：空燃比）稀混合气：空燃比）稀混合气：空燃比）稀混合气：空燃比14.7:114.7:114.7:114.7:13 3 3 3）浓混合气：）浓混合气：）浓混合气：）浓混合气：空燃比空燃比空燃比空燃比14.7:114.7:114.7:114.7:1二、汽油机对混合气的要求二、汽油机对混合气的要求 发动机各种工况对混合气浓度的要求如下发动机各种工况对混合气浓度的要求如下发动机各种工况对
34、混合气浓度的要求如下发动机各种工况对混合气浓度的要求如下:()怠速工况怠速工况怠速工况怠速工况:at at at at =0.60.8;0.60.8;0.60.8;0.60.8;()小负荷工况小负荷工况小负荷工况小负荷工况:at at at at =0.70.9;0.70.9;0.70.9;0.70.9;()中等负荷工况中等负荷工况中等负荷工况中等负荷工况:at at at at =1.051.15;1.051.15;1.051.15;1.051.15;()大负荷工况和全负荷工况大负荷工况和全负荷工况大负荷工况和全负荷工况大负荷工况和全负荷工况:at at at at =0.850.95;0.
35、850.95;0.850.95;0.850.95;()冷起动工况冷起动工况冷起动工况冷起动工况:at at at at =0.20.6;0.20.6;0.20.6;0.20.6;()暖机工况暖机工况暖机工况暖机工况:混合气的浓度应随温度升高而减小，从起动混合气的浓度应随温度升高而减小，从起动混合气的浓度应随温度升高而减小，从起动混合气的浓度应随温度升高而减小，从起动 时的极浓减小到稳定怠速运转所要求的浓度为止。时的极浓减小到稳定怠速运转所要求的浓度为止。时的极浓减小到稳定怠速运转所要求的浓度为止。时的极浓减小到稳定怠速运转所要求的浓度为止。()加速工况：在急加速时，必须采用专门的装置额外供加速
36、工况：在急加速时，必须采用专门的装置额外供加速工况：在急加速时，必须采用专门的装置额外供加速工况：在急加速时，必须采用专门的装置额外供油，加浓混合气油，加浓混合气油，加浓混合气油，加浓混合气 以满足发动机急加速的要求。以满足发动机急加速的要求。以满足发动机急加速的要求。以满足发动机急加速的要求。三、汽油机混合气的形成三、汽油机混合气的形成.汽油机混合气的形成过程汽油机混合气的形成过程汽油机混合气的形成过程汽油机混合气的形成过程 电控燃油喷射式汽油机，按其燃油的喷射位置不同，电控燃油喷射式汽油机，按其燃油的喷射位置不同，电控燃油喷射式汽油机，按其燃油的喷射位置不同，电控燃油喷射式汽油机，按其燃油
37、的喷射位置不同，又可分为单点喷射、多点喷射和缸内喷射三种类型，如又可分为单点喷射、多点喷射和缸内喷射三种类型，如又可分为单点喷射、多点喷射和缸内喷射三种类型，如又可分为单点喷射、多点喷射和缸内喷射三种类型，如图图图图3-13-13-13-1 所示。所示。所示。所示。()单点喷射单点喷射单点喷射单点喷射 在节气门上方装一个中央喷射装置，由在节气门上方装一个中央喷射装置，由在节气门上方装一个中央喷射装置，由在节气门上方装一个中央喷射装置，由 ECUECUECUECU控制控制控制控制12121212 只喷油器将汽油喷入进气总管，形成的可燃混合气只喷油器将汽油喷入进气总管，形成的可燃混合气只喷油器将汽
38、油喷入进气总管，形成的可燃混合气只喷油器将汽油喷入进气总管，形成的可燃混合气由进气歧管分配到各汽缸中。由进气歧管分配到各汽缸中。由进气歧管分配到各汽缸中。由进气歧管分配到各汽缸中。()多点喷射多点喷射多点喷射多点喷射 在每缸进气道上都装有一只喷油器，由在每缸进气道上都装有一只喷油器，由在每缸进气道上都装有一只喷油器，由在每缸进气道上都装有一只喷油器，由ECUECUECUECU控制喷控制喷控制喷控制喷油器将汽油喷入进气道内，混合气的形成过程从汽油喷油器将汽油喷入进气道内，混合气的形成过程从汽油喷油器将汽油喷入进气道内，混合气的形成过程从汽油喷油器将汽油喷入进气道内，混合气的形成过程从汽油喷入进气
39、道直至随空气进入汽缸被电火花点燃为止。入进气道直至随空气进入汽缸被电火花点燃为止。入进气道直至随空气进入汽缸被电火花点燃为止。入进气道直至随空气进入汽缸被电火花点燃为止。()缸内喷射缸内喷射缸内喷射缸内喷射 各缸喷油器分别安装在汽缸盖上，由各缸喷油器分别安装在汽缸盖上，由各缸喷油器分别安装在汽缸盖上，由各缸喷油器分别安装在汽缸盖上，由 ECUECUECUECU控制喷控制喷控制喷控制喷油器将汽油直接喷入汽缸，在汽缸内部与空气混合形成油器将汽油直接喷入汽缸，在汽缸内部与空气混合形成油器将汽油直接喷入汽缸，在汽缸内部与空气混合形成油器将汽油直接喷入汽缸，在汽缸内部与空气混合形成混合气。混合气。混合气
40、。混合气。.汽油机混合气形成过程的控制汽油机混合气形成过程的控制汽油机混合气形成过程的控制汽油机混合气形成过程的控制 最佳的喷油正时是使各缸进气行程的开始时刻与喷最佳的喷油正时是使各缸进气行程的开始时刻与喷最佳的喷油正时是使各缸进气行程的开始时刻与喷最佳的喷油正时是使各缸进气行程的开始时刻与喷油结束时刻同步，可根据各缸活塞到达排气上止点油结束时刻同步，可根据各缸活塞到达排气上止点油结束时刻同步，可根据各缸活塞到达排气上止点油结束时刻同步，可根据各缸活塞到达排气上止点(进进进进气行程开始气行程开始气行程开始气行程开始)的时刻、喷油时间及发动机转速确定。的时刻、喷油时间及发动机转速确定。的时刻、喷
41、油时间及发动机转速确定。的时刻、喷油时间及发动机转速确定。.汽油机混合气浓度的控制汽油机混合气浓度的控制汽油机混合气浓度的控制汽油机混合气浓度的控制 如图如图如图如图3-23-23-23-2所示，在汽油机电控燃油喷射系统中，喷所示，在汽油机电控燃油喷射系统中，喷所示，在汽油机电控燃油喷射系统中，喷所示，在汽油机电控燃油喷射系统中，喷油量控制是通过对喷油器喷油时间的控制来实现的。油量控制是通过对喷油器喷油时间的控制来实现的。油量控制是通过对喷油器喷油时间的控制来实现的。油量控制是通过对喷油器喷油时间的控制来实现的。第三节第三节 汽油机的燃烧过程汽油机的燃烧过程一、汽油机正常燃烧过程一、汽油机正常
42、燃烧过程 如图如图如图如图3-33-33-33-3所示，为汽油机燃烧过程的展开示功图，所示，为汽油机燃烧过程的展开示功图，所示，为汽油机燃烧过程的展开示功图，所示，为汽油机燃烧过程的展开示功图，它以发动机曲轴转角为横坐标，汽缸内气体压力为纵坐它以发动机曲轴转角为横坐标，汽缸内气体压力为纵坐它以发动机曲轴转角为横坐标，汽缸内气体压力为纵坐它以发动机曲轴转角为横坐标，汽缸内气体压力为纵坐标标标标()着火延迟期着火延迟期着火延迟期着火延迟期图图图图3-33-33-33-3 中第中第中第中第阶段阶段阶段阶段 从火花塞跳火开始到形成火焰中心为止从火花塞跳火开始到形成火焰中心为止从火花塞跳火开始到形成火焰
43、中心为止从火花塞跳火开始到形成火焰中心为止()明显燃烧期明显燃烧期明显燃烧期明显燃烧期图图图图3-33-33-33-3 中第中第中第中第阶段阶段阶段阶段 从火焰中心形成到汽缸内出现最高压力为止。从火焰中心形成到汽缸内出现最高压力为止。从火焰中心形成到汽缸内出现最高压力为止。从火焰中心形成到汽缸内出现最高压力为止。图图图图 3-43-43-43-4为正常燃烧时火焰前锋的瞬时位置：为正常燃烧时火焰前锋的瞬时位置：为正常燃烧时火焰前锋的瞬时位置：为正常燃烧时火焰前锋的瞬时位置：()补燃期补燃期补燃期补燃期图图图图3-33-33-33-3中第中第中第中第阶段阶段阶段阶段 从出现最高压力开始，到燃料基本
44、燃烧完为止。从出现最高压力开始，到燃料基本燃烧完为止。从出现最高压力开始，到燃料基本燃烧完为止。从出现最高压力开始，到燃料基本燃烧完为止。二、汽油机的不正常燃烧二、汽油机的不正常燃烧1.1.1.1.爆燃爆燃爆燃爆燃 由于自燃和正常火焰传播同时进行，混合气的燃烧由于自燃和正常火焰传播同时进行，混合气的燃烧由于自燃和正常火焰传播同时进行，混合气的燃烧由于自燃和正常火焰传播同时进行，混合气的燃烧速率和缸内压力升高率急剧上升。速率和缸内压力升高率急剧上升。速率和缸内压力升高率急剧上升。速率和缸内压力升高率急剧上升。强烈爆燃时，缸内强烈爆燃时，缸内强烈爆燃时，缸内强烈爆燃时，缸内最高压力和温度剧最高压力
45、和温度剧最高压力和温度剧最高压力和温度剧增，压力波动很大增，压力波动很大增，压力波动很大增，压力波动很大如图如图如图如图3-53-53-53-5所示。所示。所示。所示。防止爆燃可采取以下措施防止爆燃可采取以下措施防止爆燃可采取以下措施防止爆燃可采取以下措施:()使用抗爆性好的燃料；使用抗爆性好的燃料；使用抗爆性好的燃料；使用抗爆性好的燃料；()降低末端混合气温度和压力；降低末端混合气温度和压力；降低末端混合气温度和压力；降低末端混合气温度和压力；()合理设计燃烧室，缩短火焰传播距离；合理设计燃烧室，缩短火焰传播距离；合理设计燃烧室，缩短火焰传播距离；合理设计燃烧室，缩短火焰传播距离；()提高发
46、动机转速。提高发动机转速。提高发动机转速。提高发动机转速。2.2.2.2.热面点火热面点火热面点火热面点火 1 1 1 1）混合气燃烧时，不靠电火花混合气燃烧时，不靠电火花混合气燃烧时，不靠电火花混合气燃烧时，不靠电火花点火而由燃烧室炽热表面点火而由燃烧室炽热表面点火而由燃烧室炽热表面点火而由燃烧室炽热表面(如过热的如过热的如过热的如过热的火花塞绝缘体和电极、排气门、火花塞绝缘体和电极、排气门、火花塞绝缘体和电极、排气门、火花塞绝缘体和电极、排气门、炽热的积炭等炽热的积炭等炽热的积炭等炽热的积炭等)点燃混合气而引起点燃混合气而引起点燃混合气而引起点燃混合气而引起的不正常燃烧现象。的不正常燃烧现
47、象。的不正常燃烧现象。的不正常燃烧现象。2 2 2 2）早火：发生在正常点火时刻之前，发动机容易过热）早火：发生在正常点火时刻之前，发动机容易过热）早火：发生在正常点火时刻之前，发动机容易过热）早火：发生在正常点火时刻之前，发动机容易过热 且功率和热效率下降，导致气门、火花塞和且功率和热效率下降，导致气门、火花塞和且功率和热效率下降，导致气门、火花塞和且功率和热效率下降，导致气门、火花塞和 活塞等机件损坏；活塞等机件损坏；活塞等机件损坏；活塞等机件损坏；后火：发生在正常点火时刻之后，若发生在关闭点后火：发生在正常点火时刻之后，若发生在关闭点后火：发生在正常点火时刻之后，若发生在关闭点后火：发生
48、在正常点火时刻之后，若发生在关闭点 火开关后，发动机不能正常停止运转。火开关后，发动机不能正常停止运转。火开关后，发动机不能正常停止运转。火开关后，发动机不能正常停止运转。3 3 3 3）预防措施：）预防措施：）预防措施：）预防措施：降低缸内温度、减少缸内沉积物的产生降低缸内温度、减少缸内沉积物的产生降低缸内温度、减少缸内沉积物的产生降低缸内温度、减少缸内沉积物的产生注意：注意：注意：注意：爆燃和热面点火均属汽油机的不正常燃烧现象，但爆燃和热面点火均属汽油机的不正常燃烧现象，但爆燃和热面点火均属汽油机的不正常燃烧现象，但爆燃和热面点火均属汽油机的不正常燃烧现象，但 两者产生原因是完全不同的。两
49、者产生原因是完全不同的。两者产生原因是完全不同的。两者产生原因是完全不同的。第四节第四节 改善汽油机燃烧过程的措施改善汽油机燃烧过程的措施目的目的目的目的:提高发动机动力性、经济性和排放性提高发动机动力性、经济性和排放性提高发动机动力性、经济性和排放性提高发动机动力性、经济性和排放性一、选择合适的压缩比一、选择合适的压缩比在保证不发生爆，燃的前提下，尽量提高压缩比。在保证不发生爆，燃的前提下，尽量提高压缩比。在保证不发生爆，燃的前提下，尽量提高压缩比。在保证不发生爆，燃的前提下，尽量提高压缩比。二、合理设计燃烧室二、合理设计燃烧室结构紧凑的燃烧室，可缩短火焰传播距离、减少散热损失。结构紧凑的燃
50、烧室，可缩短火焰传播距离、减少散热损失。结构紧凑的燃烧室，可缩短火焰传播距离、减少散热损失。结构紧凑的燃烧室，可缩短火焰传播距离、减少散热损失。三、正确选用燃料三、正确选用燃料1.1.1.1.汽油的蒸发性越好，易于完全燃烧，在炎热的夏季或高汽油的蒸发性越好，易于完全燃烧，在炎热的夏季或高汽油的蒸发性越好，易于完全燃烧，在炎热的夏季或高汽油的蒸发性越好，易于完全燃烧，在炎热的夏季或高 原地区使用时，容易产生供油系气阻。原地区使用时，容易产生供油系气阻。原地区使用时，容易产生供油系气阻。原地区使用时，容易产生供油系气阻。2.2.2.2.汽油的辛烷值越高，抗爆性越好，越不容易发生爆燃。汽油的辛烷值越