汽車動力原理 課件全套 緒論 -7電機(jī)特性

汽車動力原理第一章緒論課程性質(zhì)：專業(yè)核心課適應(yīng)專業(yè)：車輛工程學(xué)時：32講課學(xué)時：24實(shí)驗(yàn)學(xué)時：8課程目標(biāo)：目標(biāo)1：掌握發(fā)動機(jī)循環(huán)與性能指標(biāo)、發(fā)動機(jī)換氣過程、汽油機(jī)和柴油機(jī)混合氣形成和燃燒、發(fā)動機(jī)特性及電機(jī)特性等基礎(chǔ)知識，并能將其運(yùn)用到純?nèi)加推?、混合動力汽車、電動汽車的動力系統(tǒng)選型與匹配等復(fù)雜工程問題的表述之中，引導(dǎo)學(xué)生分析復(fù)雜的整車以及動力總成的產(chǎn)品開發(fā)、設(shè)計、檢測和鑒定等系統(tǒng)問題并提出解決途徑。課程目標(biāo)：目標(biāo)2：通過發(fā)動機(jī)特性試驗(yàn)、電機(jī)工作特性試驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，將學(xué)生在課堂上學(xué)到的理論知識與實(shí)踐相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際調(diào)控汽車動力源工作特性的能力，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和解釋，得到合理有效的結(jié)論。緒論電動機(jī)特性3.發(fā)動機(jī)原理2.汽車動力原理緒論1.緒論汽油機(jī)燃燒過程5.柴油機(jī)燃燒過程6.發(fā)動機(jī)的特性7.燃燒與燃燒熱化學(xué)4.發(fā)動機(jī)的換氣過程3.發(fā)動機(jī)的性能指標(biāo)2.發(fā)動機(jī)原理工程熱力學(xué)基礎(chǔ)1.緒論電動機(jī)特性4.電動機(jī)工作原理3.電動機(jī)的結(jié)構(gòu)2.電動機(jī)特性電動機(jī)分類1.緒論課程教學(xué)基本要求（1）認(rèn)真完成作業(yè)和章節(jié)測驗(yàn)（2）認(rèn)真完成各項(xiàng)布置任務(wù)（3）課程采用學(xué)生參與式教學(xué)方法，要求課前預(yù)習(xí)、課后梳理（4）完成在線課程學(xué)習(xí)任務(wù)（5）完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)并提交實(shí)驗(yàn)報告緒論主要試驗(yàn)發(fā)動機(jī)速度和負(fù)荷特性試驗(yàn)電機(jī)特性試驗(yàn)

前導(dǎo)課

汽車構(gòu)造、工程熱力學(xué)、化學(xué)、理論力學(xué)等方面的基礎(chǔ)知識。緒論教材閻春利，李長威.汽車發(fā)動機(jī)原理.機(jī)械工業(yè)出版社.2014緒論考核方式平時10分（章節(jié)測驗(yàn)50%；在線學(xué)習(xí)討論等50%）實(shí)驗(yàn)10分階段考試30分期末考試50分第一節(jié)理想氣體的熱力過程

熱力過程分析概述

工程中，完成熱功轉(zhuǎn)換的熱力循環(huán)都可以被抽象為由定容、定壓、定溫、絕熱和多變過程構(gòu)成的。假設(shè)條件:①理想氣體；②準(zhǔn)靜態(tài)過程

討論的內(nèi)容：①狀態(tài)參數(shù)的變化關(guān)系（p、v、T、s）；

②過程曲線在p-v圖及T-

s圖上的表示。一、定容過程比體積保持不變時系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化所經(jīng)歷的過程1、過程方程：v＝常量2、過程中狀態(tài)參數(shù)之間的關(guān)系：由：可得：

二、定壓過程:壓力保持不變時系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化所經(jīng)歷的過程

過程方程：p=常量過程中狀態(tài)參數(shù)之間的關(guān)系：由：可得：定壓過程在狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖上的表示：三、定溫過程溫度保持不變時系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化所經(jīng)歷的過程過程方程及狀態(tài)參數(shù)之間的關(guān)系：定溫過程在狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖上的表示：四、絕熱過程系統(tǒng)與外界不發(fā)生熱量交換時所經(jīng)歷的過程因此有：對于理想氣體：過程方程五、多變過程各種熱力過程，其過程方程式通常都可以表示為下述形式：前述的四種典型過程均為多變過程的一個特例：多變過程在狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖上的表示。①n順時針方向增大。兩圖的過程線和區(qū)間一一對應(yīng)。②dv>0,功量為正。③ds>0,熱量為正。④dT>0→du>0，dh>0。n=0→pv0=p=常量—定壓過程；n=1→pv=常量—定溫過程；n=κ→pvκ=常量—絕熱過程；n=∞→

p1/nv=p0v=v=常量—定容過程.第四節(jié)熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第一定律確定了熱功轉(zhuǎn)換之間的數(shù)量關(guān)系。熱力學(xué)第二定律指明了實(shí)現(xiàn)熱功轉(zhuǎn)換的條件、限度，以及自發(fā)過程進(jìn)行的方向性。

一、熱力循環(huán)和熱效率熱力循環(huán)：工質(zhì)從初態(tài)出發(fā)，經(jīng)過一系列變化又回到初態(tài)的封閉過程，稱為熱力循環(huán)。（簡稱循環(huán)）根據(jù)效果不同，將熱力循環(huán)分為正向循環(huán)和逆向循環(huán)。把熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的循環(huán)稱為正向循環(huán)（或熱機(jī)循環(huán)）；依靠消耗機(jī)械功而將熱量從低溫?zé)嵩磦飨蚋邷責(zé)嵩吹难h(huán)叫逆向循環(huán)（或熱泵循環(huán)），如制冷機(jī)?？傆幸徊糠譄崃坎荒苻D(zhuǎn)換為機(jī)械能，而以廢熱的形式放給溫度較低的環(huán)境。實(shí)踐證明：企圖不向溫度較低的環(huán)境放熱而把高溫物體的熱能連續(xù)地完全轉(zhuǎn)換為機(jī)械能是不可能的。熱效率采用熱力循環(huán)的凈功W0與工質(zhì)從高溫?zé)嵩唇邮艿臒崃縬1的比值作為指標(biāo)，稱為循環(huán)熱效率。熱機(jī)吸熱熱機(jī)放熱循環(huán)凈功熱機(jī)循環(huán)熱效率它說明工質(zhì)從高溫?zé)嵩次盏臒崃坑卸嗌俎D(zhuǎn)換為功。Q2↑但因?yàn)镼2≠0，所以總小于1。二、熱力學(xué)第二定律表達(dá)方式：不可能創(chuàng)造出只從熱源吸熱做功而不向冷熱源放熱的熱機(jī)。熱量不可能自發(fā)的從冷物體轉(zhuǎn)移到熱物體上。制冷機(jī)吸熱制冷機(jī)放熱制冷機(jī)耗功制冷機(jī)性能系數(shù)熱泵性能系數(shù)三、卡諾循環(huán)與卡諾定理

以一理想氣體為工作物質(zhì)，計算卡諾循環(huán)的熱機(jī)效率?？ㄖZ循環(huán)由兩個等溫過程和兩個絕熱過程組成。A

1—2等溫膨脹

2—3絕熱膨脹

3—4等溫壓縮

4—1絕熱壓縮4123A14234與1在同一絕熱線2與3在同一絕熱線稱為閉合條件

A14234與1在同一絕熱線2與3在同一絕熱線稱為閉合條件

－卡諾熱機(jī)效率

熱機(jī)至少要在兩個熱源間進(jìn)行循環(huán)。從高溫?zé)嵩次鼰崛缓筢尫乓徊糠譄崃康降蜏責(zé)嵩慈?，因而兩個熱源的溫度差才是熱動力的真正源泉.1)

卡諾熱機(jī)的效率只與T1、T2有關(guān)，與工作物無關(guān),與氣體的質(zhì)量無關(guān)，與P、V的變化無關(guān)。2)

兩個熱源的溫差越大，熱機(jī)的效率越高。實(shí)際方法是提高高溫?zé)嵩吹臏囟萒1

。

3）卡諾循環(huán)熱效率不可能為1。4）不可能由單一熱源循環(huán)做功。5）不可能制造出熱效率超過的熱機(jī)。（二）卡諾定理⑴在相同的高溫?zé)嵩春拖嗤牡蜏責(zé)嵩粗g工作的一切可逆熱機(jī)，其效率都相等，與工作物質(zhì)無關(guān)，與可逆循環(huán)的種類也無關(guān)。⑵在相同的高溫?zé)嵩春拖嗤牡蜏責(zé)嵩粗g工作的一切不可逆熱機(jī)，其效率都小于可逆熱機(jī)的效率。四、孤立系統(tǒng)的熵增原理（教考分離）增第二章發(fā)動機(jī)的循環(huán)

與性能指標(biāo)主要內(nèi)容：發(fā)動機(jī)的理論循環(huán)

發(fā)動機(jī)實(shí)際循環(huán)的簡化與評價；對理想循環(huán)的修正；發(fā)動機(jī)實(shí)際循環(huán)影響因素；發(fā)動機(jī)熱平衡；發(fā)動機(jī)性能指標(biāo)；機(jī)械損失機(jī)械效率；熱平衡。一、發(fā)動機(jī)實(shí)際工作循環(huán)的簡化與評價（一）發(fā)動機(jī)的理論循環(huán)簡化條件：1）假設(shè)工質(zhì)為理想氣體，其物理常數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的空氣物理常數(shù)相同2）假設(shè)工質(zhì)在閉口系統(tǒng)中作封閉循環(huán)3）假設(shè)工質(zhì)的壓縮及膨脹是絕熱等熵過程4）假設(shè)工質(zhì)燃燒為定容或定壓加熱，工質(zhì)放熱為定容放熱(熱源加熱)

5）假設(shè)循環(huán)過程為可逆循環(huán)第一節(jié)發(fā)動機(jī)的理論循環(huán)1.混合加熱循環(huán)（薩巴德循環(huán)）循環(huán)特點(diǎn)：將燃燒過程假想為由定容加熱和定壓加熱過程兩部分組成：a-c絕熱壓縮過程c-z’定容加熱，加熱量為z’-z定壓加熱，加熱量為z-b絕熱膨脹過程b-a定容放熱，放熱量為

2.定容加熱循環(huán)循環(huán)特點(diǎn)：將燃燒過程假想為定容加熱過程a-c絕熱壓縮過程c-z定容加熱，加熱量為z-b絕熱膨脹過程b-a定容放熱，放熱量為3.定壓加熱循環(huán)（狄塞爾循環(huán)）循環(huán)特點(diǎn)：將燃燒過程假想為定壓加熱過程a-c絕熱壓縮過程c-z定壓加熱，加熱量為z-b絕熱膨脹過程b-a定容放熱，放熱量為二、循環(huán)評定指標(biāo)第一節(jié)發(fā)動機(jī)的理論循環(huán)由一定量的燃料能夠得到盡可能多的功發(fā)動機(jī)的性能由一定的氣缸工作容積能夠得到盡可能多的功1、循環(huán)熱效率定義：工質(zhì)所作循環(huán)功與循環(huán)熱量之比。式中W--作循環(huán)功

Q1--循環(huán)加熱量

Q2--循環(huán)放熱量根據(jù)工程熱力學(xué)公式，混合加熱循環(huán)熱效率為：發(fā)動機(jī)壓縮比預(yù)膨脹比壓力升高比1、循環(huán)熱效率2、循環(huán)平均壓力循環(huán)平均壓力是單位工作容積的循環(huán)功，用以評定發(fā)動機(jī)的做功能力。根據(jù)工程熱力學(xué)公式，混合加熱循環(huán)平均壓力為式中---壓縮始點(diǎn)的壓力定容定壓當(dāng)時為定容加熱當(dāng)時為定壓加熱其他循環(huán)熱效率和平均壓力

影響循環(huán)熱效率的因素（1）壓縮比

隨著壓縮比的增大，三種循環(huán)的

t

在壓縮比

很小時，隨著壓縮比

的提高，

t增長很快；在

較大時，再增加

效果很小。當(dāng)

=20左右時，

t

不大柴油機(jī)

=12～22影響循環(huán)熱效率的因素（2）絕熱指數(shù)K

當(dāng)

相同時，K增大，

t

影響循環(huán)熱效率的因素（3）壓力升高比

在定容/定壓加熱循環(huán)中，由公式可知，t

與無關(guān)。在混合加熱循環(huán)中，當(dāng)循環(huán)總加熱量和壓縮比不變時，

Q2

t

；影響循環(huán)熱效率的因素（4）預(yù)膨脹比

定壓循環(huán)中，Q1

若壓縮比不變

Q2

t

；混合加熱循環(huán)中，Q1和壓縮比不變，等壓加熱

t

影響循環(huán)熱效率的因素1、壓縮比相同比較三種理論循環(huán)的熱效率ηt三種理論循環(huán)的熱效率之間有如下關(guān)系：ηtV>ηtm>ηtp

三種循環(huán)熱效率比較即：在壓縮比相同時，定容加熱循環(huán)的熱效率最高，混合加熱循環(huán)的熱效率次之，定壓加熱循環(huán)的熱效率最低。對于柴油機(jī)，其壓縮比主要決定于保證燃料能可靠地壓燃和正常燃燒，當(dāng)使用條件一定時，其壓縮比也就基本上確定了。雖然柴油機(jī)不可能按定容加熱循環(huán)工作，但為了得到較高的熱效率，柴油機(jī)應(yīng)按混合加熱循環(huán)工作，有些柴油機(jī)甚至接近于按定容加熱循環(huán)工作，以得到更高的熱效率。

三種循環(huán)熱效率比較

三種循環(huán)熱效率比較循環(huán)12451為定容加熱循環(huán)，而循環(huán)12’451為定壓加熱循環(huán)，而循環(huán)12”3451為混合加熱循環(huán)。由圖可知，三種循環(huán)的放熱過程51相同，其放熱量Q2也相同。但各循環(huán)的吸熱量不相同：

Q1V<Q1m<Q1p。定容加熱循環(huán)的吸熱量Q1V用面積24672表示，混合加熱循環(huán)的吸熱量Q1m用面積2”34672”表示，定壓加熱循環(huán)的吸熱量Q1p用面積2’4672’表示。即：在最高壓力和最高溫度相同時，定壓加熱循環(huán)的熱效率最高，混合加熱循環(huán)的熱效率次之，定容加熱循環(huán)的熱效率最小。對于高增壓柴油機(jī)，因受零部件強(qiáng)度的限制，必須限制其最高循環(huán)壓力。因而按照上述結(jié)論，為了得到較高的熱效率，宜按定壓加熱循環(huán)工作。又如有些汽車用高速柴油機(jī)，為了改善工作平順性，減小噪聲，把最高循環(huán)壓力限制在較低的數(shù)值，在此情況下，為了得到較高的熱效率，按定壓加熱循環(huán)工作也是適宜的。

三種循環(huán)熱效率比較四沖程發(fā)動機(jī)的實(shí)際循環(huán)包括進(jìn)氣、壓縮、燃燒、膨脹和排氣

第二節(jié)四沖程發(fā)動機(jī)的實(shí)際循環(huán)與熱損失新充量進(jìn)入氣缸的過程由于殘余廢氣pr高于po，隨著活塞下行，殘余廢氣膨脹，壓力由pr

下降到低于大氣壓力的pr’

。在壓力差的作用下，新鮮氣體被吸入氣缸，直到活塞達(dá)下止點(diǎn)后，進(jìn)氣門關(guān)閉為止。一、進(jìn)氣過程由于進(jìn)氣系統(tǒng)阻力，進(jìn)氣終了的壓力pca，仍低于大氣壓力po

。進(jìn)氣終了氣體因受到高溫零件和殘余廢氣的加熱，其溫度Tca總是高于大氣溫度To。

壓縮過程中，進(jìn)、排氣門均關(guān)閉，活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)移動，缸內(nèi)工質(zhì)受壓后溫度和壓力不斷上升。

目的：提高工作過程的溫度，使工質(zhì)獲得最大限度的膨脹比，提高循環(huán)熱效率，為點(diǎn)火燃燒創(chuàng)造有利條件。

二、壓縮過程（圖2—1a中ac‘c線）壓縮開始：工質(zhì)溫度較低，受缸壁加熱，多變指數(shù)n大于定熵指數(shù)k隨著工質(zhì)溫度升高，到某一瞬時與缸壁溫度相等，多變指數(shù)n等于定熵指數(shù)k(熱交換為零)隨著工質(zhì)溫度升高，向缸壁散熱，多變指數(shù)n小于定熵指數(shù)k二、壓縮過程復(fù)雜的多變過程汽油機(jī)

(圖2-2b)，由電火花點(diǎn)燃混合氣，火焰迅速傳遍整個燃燒室，使工質(zhì)的壓力及溫度急劇上升，在極短的時間內(nèi)達(dá)到最高值——接近定容加熱。柴油機(jī)(圖2-2a)，上止點(diǎn)前開始噴油、燃燒。初始時，燃燒速度很快，氣缸容積變化很小，工質(zhì)溫度、壓力劇增，接近定容加熱中。隨后是邊噴油邊燃燒，燃燒速度慢，且隨著活塞下移，氣缸內(nèi)容積增大，氣壓力升高不大，溫度繼續(xù)升高，接近等壓加熱。三、燃燒過程上止點(diǎn)前點(diǎn)火或自燃。混合氣著火燃燒(圖2-2中c—‘z線)。燃燒放熱量越多，越靠近上止點(diǎn)，則熱效率越高。

實(shí)際燃燒過程中，有散熱損失，燃燒需要時間，因此存在非瞬時燃燒損失。

三、燃燒過程

膨脹過程是燃燒后的高溫、高壓氣體在氣缸內(nèi)膨脹，推動活塞由上止點(diǎn)向下止點(diǎn)移動而作功的過程。圖2-1中zb線為膨脹曲線。隨著氣缸容積增大，氣體的壓力、溫度迅速下降。四、膨脹過程膨脹過程中，與壓縮過程中情況相似，并非絕熱過程，不僅有散熱損失、漏氣損失，還有補(bǔ)燃和高溫?zé)岱纸狻?shí)際膨脹過程也是多變指數(shù)變化的多變過程：在膨脹開始時，由于存在繼續(xù)燃燒現(xiàn)象，工質(zhì)被加熱，多變指數(shù)n小于k；到某一瞬時，工質(zhì)的加熱量與工質(zhì)向缸壁的放熱量相等，多變指數(shù)n等于k；隨后工質(zhì)向缸壁散熱，則多變指數(shù)n大于k。四、膨脹過程為簡便起見，通常在計算中，用一個不變的平均多變指數(shù)來代替變化的多變指數(shù)：壓縮過程的平均多變指數(shù)為n1；膨脹過程的平均多變指數(shù)為n2。四、膨脹過程

在膨脹過程末期，活塞接近下止點(diǎn)(圖2-1a的b＇)時排氣門開啟，廢氣高速排出。當(dāng)活塞由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)移動時，缸內(nèi)廢氣繼續(xù)排出，直到排氣門關(guān)閉，排氣過程結(jié)束。圖2-1a中b＇br線示出排氣過程。五、排氣過程

排氣終了的溫度常作為檢查發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)的技術(shù)指標(biāo)。如發(fā)動機(jī)工作過程不良，熱功轉(zhuǎn)換效率低，則排氣終了溫度偏高。

六、理論循環(huán)與實(shí)際循環(huán)的比較

（對理想循環(huán)的修正）

研究實(shí)際循環(huán)與理論循環(huán)的差異，就可找出實(shí)際循環(huán)的熱量損失所在。分析差異的原因，可探求提高熱量的有效利用途徑。比較示功圖。（1）工質(zhì)性質(zhì)理論上:理想氣體，雙原子氣體。實(shí)際上:燃燒前:燃料+空氣；燃燒后:燃燒產(chǎn)物。（2）比熱容理論上:定比熱容實(shí)際上:溫度T

比熱容C

（3）高溫分解例C+OCO+

熱量+OCO2

+熱量

其中CO為中間產(chǎn)物，CO2為最終產(chǎn)物。若遇高溫，則會發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，即高溫分解:

CO2+熱量CO+OH2O+熱量H2+O2

這部分熱量雖然在膨脹過程中還可能會釋放出來，但由于活塞已接近下止點(diǎn)，做功效果變差，熱效率下降。（一）工質(zhì)改變損失（1）傳熱損失理論上:壓縮、膨脹過程為絕熱過程。實(shí)際上:大量熱量通過汽缸壁傳給冷卻水或空氣。傳熱損失是發(fā)動機(jī)中的最大損失，占總損失量的30%以上。因此，許多研究者致力于開發(fā)絕熱發(fā)動機(jī)。（2）流動損失理論上:閉口系統(tǒng)，沒有氣體流動損失。實(shí)際上:進(jìn)、排氣節(jié)流沿程損失，缸內(nèi)進(jìn)氣、擠壓、燃燒渦流損失。（二）傳熱、流動損失

理論上:忽略進(jìn)、排氣過程。

實(shí)際上:進(jìn)、排氣門提前開啟，遲后關(guān)閉。而且有流動阻力。換氣損失中逆向循環(huán)所包圍的面積為泵氣損失。泵氣損失包含在換氣損失之中。（三）換氣損失理論上:

定容加熱瞬間完成，定壓加熱速度與活塞運(yùn)行速度密切配合。實(shí)際上:

燃燒需要時間。（四）時間損失（五）補(bǔ)燃損失（后燃損失）理論上:加熱瞬間停止，膨脹過程無加熱。實(shí)際上:雖然大部分（80%以上）燃料在燃燒過程中燃燒掉，但仍有小部分燃料會拖到膨脹線上才燃燒，做功效果變差，熱效率下降。理論上:閉口系統(tǒng)，無泄漏。

實(shí)際上:活塞氣環(huán)不會100%嚴(yán)密密封，總會有些氣體竄到曲軸箱中，造成損失。（六）泄漏損失減少各項(xiàng)損失，提高實(shí)際循環(huán)熱效率汽油機(jī)理論循環(huán)熱效率低于柴油機(jī)的主要原因是汽油機(jī)壓縮比小造成的。（提高壓縮比）實(shí)際工質(zhì)比熱容變化引起的損失占有較大的比例。汽油機(jī)混合氣濃，缸內(nèi)燃燒溫度高，此項(xiàng)損失大。（稀混合氣）對于柴油機(jī)，不完全燃燒主要是混合氣形成及燃燒不完善引起。（完善混合氣形成及燃燒組織）

第三節(jié)發(fā)動機(jī)的性能指標(biāo)一、發(fā)動機(jī)的指示指標(biāo)指示指標(biāo)是以工質(zhì)在氣缸內(nèi)對活塞做功為基礎(chǔ)。指示指標(biāo)動力性指示功平均指示壓力指示功率經(jīng)濟(jì)性指示熱效率應(yīng)該：非增壓：

增壓：因?yàn)?不容易測量,實(shí)際將歸到機(jī)械損失中考慮。

其中所以:——橫、縱座標(biāo)比例定義：一個循環(huán)工質(zhì)對活塞所做的有用功。（一）指示功

為突出后者，比較不同大小發(fā)動機(jī)的熱功轉(zhuǎn)換有效程度，引入平均指示壓力的概念。（一）指示功

汽缸工作容積大指示功大熱功轉(zhuǎn)換有效程度大（二）平均指示壓力定義：發(fā)動機(jī)單位氣缸工作容積所做的指示功。其中－每缸工作容積。

（三）指示功率

式中i——缸數(shù)；

Vs——每缸工作容積；

——沖程數(shù)；

Pmi——平均指示壓力；

n——轉(zhuǎn)速。定義：發(fā)動機(jī)單位時間所做的指示功。（四）指示燃油消耗率

定義：單位指示功的耗油量。

[g/kw·h]B－每小時耗油量[kg/h]（五）指示熱效率－做指示功所消耗的熱量。－燃料的低熱值。0.40～0.50=170～205[g/kw·h]0.25～0.40=205～320[g/kw·h]定義：實(shí)際循環(huán)指示功與所消耗的燃料熱量的比值。第三節(jié)發(fā)動機(jī)的性能指標(biāo)二、發(fā)動機(jī)的有效指標(biāo)有效指標(biāo)是以曲軸對外輸出的功率為基礎(chǔ)，代表發(fā)動機(jī)的整體性能。有效功率機(jī)械效率有效轉(zhuǎn)矩平均有效壓力有效熱效率有效燃油消耗率有效指標(biāo)1.有效功率定義：發(fā)動機(jī)在單位時間對外輸出的有效功稱為有效功率，記作pe

單位為KW。它等于有效轉(zhuǎn)矩與曲軸角速度的乘積。發(fā)動機(jī)的有效功率可以用臺架試驗(yàn)方法測定，也可用測功器測定有效轉(zhuǎn)矩和曲軸角速度，然后用公式計算出發(fā)動機(jī)的有效功率pe：

式中：Ttq—有效轉(zhuǎn)矩，N·m；

n—曲軸轉(zhuǎn)速，r/min。2.機(jī)械效率定義：有效功率與指示功率之比。式中——機(jī)械損失功率。3.有效轉(zhuǎn)矩定義：發(fā)動機(jī)對外輸出的轉(zhuǎn)矩稱為有效轉(zhuǎn)矩，記作Ttq，單位為N·m。有效轉(zhuǎn)矩與曲軸角位移的乘積即為發(fā)動機(jī)對外輸出的有效功。

4.平均有效壓力定義：單位氣缸工作容積發(fā)出的有效功稱為平均有效壓力，記作pme，單位為MPa。顯然，平均有效壓力越大，發(fā)動機(jī)的作功能力越強(qiáng)。

式中i——缸數(shù)；

Vs——每缸工作容積；

——沖程數(shù)；

Pmi——平均指示壓力；

n——轉(zhuǎn)速。5.有效燃油消耗率

定義：發(fā)動機(jī)每輸出1kW的有效功所消耗的燃油量稱為有效燃油消耗率，記作be，單位為

g/（kW·h）。式中：B—發(fā)動機(jī)在單位時間內(nèi)的耗油量，kg/h；

Pe—發(fā)動機(jī)的有效功率，kW。

顯然，有效燃油消耗率越低，經(jīng)濟(jì)性越好。6.有效熱效率定義：發(fā)動機(jī)的有效功WE與所消耗燃料熱量Q1之比稱為有效熱效率，記作

ηe。燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)化為有效功的百分?jǐn)?shù)。

式中顯然，為獲得一定數(shù)量的有效功所消耗的熱量越少，有效熱效率越高，發(fā)動機(jī)的經(jīng)濟(jì)性越好。－燃料的低熱值。第三節(jié)發(fā)動機(jī)的性能指標(biāo)三、發(fā)動機(jī)的強(qiáng)化指標(biāo)發(fā)動機(jī)的強(qiáng)化指標(biāo)用以評定發(fā)動機(jī)的強(qiáng)化程度。發(fā)動機(jī)的強(qiáng)化指標(biāo)是指發(fā)動機(jī)承受熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷能力的評價指標(biāo)。強(qiáng)化指標(biāo)升功率比質(zhì)量1.升功率發(fā)動機(jī)在標(biāo)定工況下，單位發(fā)動機(jī)排量輸出的有效功率稱為升功率。升功率大，表明每升氣缸工作容積發(fā)出的有效功率大，發(fā)動機(jī)的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷都高。

用以衡量發(fā)動機(jī)排量利用的程度。2.比質(zhì)量定義：發(fā)動機(jī)的干質(zhì)量與所給出的標(biāo)定功率之比。表征質(zhì)量利用程度和結(jié)構(gòu)緊湊性。3.強(qiáng)化系數(shù)平均有效壓力與活塞平均速度的乘積稱為強(qiáng)化系數(shù)?；钊骄俣仁侵赴l(fā)動機(jī)在標(biāo)定轉(zhuǎn)速下工作時，活塞往復(fù)運(yùn)動速度的平均值。表征發(fā)動機(jī)的強(qiáng)化程度，使發(fā)動機(jī)技術(shù)進(jìn)步的一個標(biāo)志。第三節(jié)發(fā)動機(jī)的性能指標(biāo)四、發(fā)動機(jī)的其他指標(biāo)關(guān)系到人類健康的與發(fā)動機(jī)性能有關(guān)的其他指標(biāo)排氣品質(zhì)噪音1.排氣品質(zhì)排出有害氣體氮氧化合物碳?xì)浠衔镆谎趸寂艢忸w粒出水以外的任何液態(tài)、固態(tài)顆粒四、發(fā)動機(jī)的其他指標(biāo)2.噪聲——不得大于84dB3.結(jié)構(gòu)空間——外形小、體積功率大、升體積小4.總質(zhì)量——總質(zhì)量、升質(zhì)量、比質(zhì)量均小5.生產(chǎn)成本——生產(chǎn)耗能小，材料費(fèi)用低、結(jié)構(gòu)設(shè)計適于批量生產(chǎn)6.使用成本——可靠性好、耐久性好、油耗低、保養(yǎng)費(fèi)用少、提高車輛的有效利用程度第四節(jié)機(jī)械損失與機(jī)械效率

一、機(jī)械損失的組成及機(jī)械效率

機(jī)械損失：發(fā)動機(jī)實(shí)際循環(huán)所做的指示功不可能完全對外輸出，功在發(fā)動機(jī)內(nèi)部轉(zhuǎn)化過程中必然會有所損失，所消耗在發(fā)動機(jī)內(nèi)部的這部分功稱為機(jī)械損失。用Pm表示。2.機(jī)械效率定義：有效功率與指示功率之比。式中——機(jī)械損失功率。ηm值高機(jī)械損失小發(fā)動機(jī)性能好為了提高內(nèi)燃機(jī)性能，應(yīng)盡量減少機(jī)械損失，提高機(jī)械效率空調(diào)（可選）電器設(shè)備機(jī)械損失功率組成機(jī)械損失功率泵氣損失

活塞及活塞環(huán)連桿、曲軸軸承配氣機(jī)構(gòu)

水泵

風(fēng)扇

機(jī)油泵摩擦損失驅(qū)動附件損失

62~75%10~20%10~20%第四節(jié)機(jī)械損失與機(jī)械效率

一、機(jī)械損失的測定

機(jī)械損失功率是通過對實(shí)際發(fā)動機(jī)試驗(yàn)來測定。

常用的測試方法：單缸熄火法電力測功機(jī)拖動法油耗線延長線法二、影響機(jī)械效率的主要因素1．轉(zhuǎn)速n（或活塞平均速度Cm）發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速上升（Cm隨之加大），致使：

1）各摩擦副間相對速度增加，摩擦損失增加；

2）曲柄連桿機(jī)構(gòu)的慣性力加大，活塞側(cè)壓力和軸承負(fù)荷均增高，摩擦損失增加；

3）泵氣損失加大；

4）驅(qū)動附件消耗的功多。二、影響機(jī)械效率的主要因素轉(zhuǎn)速提高后，機(jī)械損失功率增加，使機(jī)械效率下降。機(jī)械損失功率與轉(zhuǎn)速平方近似成正比。因此隨轉(zhuǎn)速升高，機(jī)械效率下降較快。ηm與n的關(guān)系如圖所示。二、影響機(jī)械效率的主要因素2．發(fā)動機(jī)負(fù)荷當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速一定，負(fù)荷減小時，必須根據(jù)發(fā)動機(jī)阻力矩的變化，相應(yīng)減小汽油機(jī)的油門開度和柴油機(jī)噴油泵齒條位置。因此，氣缸內(nèi)指示功率將減小，但機(jī)械損失功率變化不大，故使機(jī)械效率下降。

摩擦損失取決于機(jī)件的相對運(yùn)動速度與比壓發(fā)動機(jī)的機(jī)械損失主要來自摩擦損失二、影響機(jī)械效率的主要因素怠速時，負(fù)荷為零，有效功率Pe=0，指示功率全部用來克服機(jī)械損失功率，即Pi=Pm，故ηm=0。負(fù)荷由小變大時，指示功率迅速上升，而機(jī)械損失功率上升緩慢，所以機(jī)械效率提高，但在大負(fù)荷時機(jī)械效率上升緩慢，如圖2—13所示。

二、影響機(jī)械效率的主要因素3．潤滑油品質(zhì)和冷卻介質(zhì)溫度滑油品質(zhì)潤滑油的品質(zhì)影響到運(yùn)動副的摩擦損失。潤滑油的粘度對摩擦損失大小有重要影響。粘度大承載能力強(qiáng)，易于保持潤滑狀態(tài)。但潤滑油的流動性差，摩擦損失增加。粘度小潤滑油的流動性好，摩擦損失減少。承載能力弱，油膜易破，產(chǎn)生干摩擦，摩擦損失增加。二、影響機(jī)械效率的主要因素選用潤滑油的原則：在可靠的潤滑前提下，盡量選用粘度小的潤滑油，以減少摩擦損失，改善起動性能。當(dāng)發(fā)動機(jī)強(qiáng)化程度高,軸承負(fù)荷大時,要選用粘度較大的用油;

當(dāng)轉(zhuǎn)速高,配合間隙小時,需要用油流動性好,宜選用粘度較小的用油；舊機(jī)器,軸承間隙較大,應(yīng)選用粘度較大的用油。二、影響機(jī)械效率的主要因素（2）冷卻介質(zhì)溫度冷卻介質(zhì)的溫度影響潤滑油的溫度，繼而影響粘度和機(jī)械損失。冷卻介質(zhì)溫度低時，潤滑油粘度大，摩擦損失增加，機(jī)械效率下降。如果冷卻介質(zhì)溫度過高，會使?jié)櫥偷恼扯茸冃。湍げ荒苤С直砻嫔系膲毫Χ屏?，失去潤滑作用，引起摩擦損失增加，機(jī)械效率降低。通常應(yīng)保持冷卻介質(zhì)溫度為80～90℃。

二、影響機(jī)械效率的主要因素4．發(fā)動機(jī)技術(shù)狀況

發(fā)動機(jī)使用技術(shù)狀況好壞，對機(jī)械效率影響較大。

例如：活塞環(huán)與氣缸壁磨損后，間隙變大，漏氣增多，指示功率下降；漏氣還會稀釋潤滑油，使?jié)櫥瑮l件變差，摩擦損失增加，機(jī)械效率下降。

第五節(jié)熱平衡定義：按照熱能表現(xiàn)為有效和各種損失的數(shù)量分配來研究燃料中總熱量的利用情況稱為發(fā)動機(jī)的熱平衡。意義：表示燃料燃燒發(fā)出的總熱量在有效功和各種損失之間的分配情況。

供給發(fā)動機(jī)的燃料完全燃燒后，其熱能只有20％～45％轉(zhuǎn)變?yōu)橛行Ч?，而其余的熱量將隨著廢氣、冷卻介質(zhì)等從發(fā)動機(jī)中排出。一、發(fā)動機(jī)燃料燃燒發(fā)出的熱量發(fā)動機(jī)燃料燃燒發(fā)出的熱量QT定義：若發(fā)動機(jī)每小時耗油量為B(kg／h)，則燃料完全燃燒，每小時所放出的熱量QT(kJ／h)為式中

B—發(fā)動機(jī)每小時的耗油量（kg/h）;—燃料的低熱值。二、轉(zhuǎn)化為有效功的熱量Qe

顯然，Qe值越大，轉(zhuǎn)變?yōu)橛行ЧΦ臒崃吭蕉?，發(fā)動機(jī)的熱效率越高。

三、傳給冷卻介質(zhì)的熱量Qs傳給冷卻介質(zhì)的熱量主要有:工質(zhì)向氣缸壁及燃燒室散出的熱量；廢氣在排氣管道內(nèi)散失的熱量；摩擦發(fā)熱所散失的熱量；從潤滑油散失的熱量等。四、廢氣帶走的熱量QR廢氣排出時，溫度仍然很高，會帶走相當(dāng)大一部分未曾被利用的熱量。

五、其他熱量損失QL從QT中除去上述三項(xiàng)熱量損失外，都屬其他熱量損失。如燃料的不完全燃燒和未計入的熱量損失等。本章大綱要求1.教學(xué)目的和要求掌握發(fā)動機(jī)理論循環(huán)、四沖程發(fā)動機(jī)的實(shí)際循環(huán)及評定指標(biāo)、機(jī)械損失的途徑及評定指標(biāo)，以及機(jī)械損失的測定方法和提高機(jī)械效率的途徑；了解熱平衡的概念，分析熱量損失所在。本章大綱要求2.教學(xué)內(nèi)容和要點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容：發(fā)動機(jī)理論循環(huán)、發(fā)動機(jī)的實(shí)際循環(huán)、實(shí)際循環(huán)的評定指標(biāo)、機(jī)械損失及熱平衡。教學(xué)要點(diǎn)：發(fā)動機(jī)的實(shí)際循環(huán)、實(shí)際循環(huán)的評定指標(biāo)及機(jī)械損失。第三章發(fā)動機(jī)的換氣過程第三章發(fā)動機(jī)的換氣過程發(fā)動機(jī)的排氣過程和進(jìn)氣過程的總和，統(tǒng)稱為換氣過程。換氣過程的任務(wù):是將缸內(nèi)的廢氣排凈，吸入盡可能多的新鮮工質(zhì)。

目錄第一節(jié)四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程第二節(jié)充氣與充氣系數(shù)第三節(jié)影響充氣系數(shù)的因素第四節(jié)提高充氣系數(shù)的措施一、換氣過程發(fā)動機(jī)運(yùn)行時，在如此短的換氣時間內(nèi)，要使排氣干凈，進(jìn)氣充足是比較困難的。為了增加氣門開啟時間，充分利用氣流的流動慣性以及減少換氣損失，改善換氣過程，提高發(fā)動機(jī)性能。進(jìn)、排氣門一般都提前開啟，遲后關(guān)閉，不受活塞行程的限制。整個換氣過程超過兩個行程，約占曲軸轉(zhuǎn)角410°～480°。一、換氣過程

根據(jù)氣體流動特點(diǎn)和進(jìn)排氣門運(yùn)動規(guī)律，換氣過程分為：

自由排氣階段；強(qiáng)制排氣階段；進(jìn)氣過程階段。

強(qiáng)制排氣進(jìn)氣過程自由排氣一、換氣過程1．自由排氣階段從排氣門在下止點(diǎn)前開始開啟，到氣缸內(nèi)壓力接近于排氣管壓力這個時期，稱為自由排氣階段。如圖3—1所示，氣門開啟時，氣缸內(nèi)壓力較高(大于排氣管壓力2倍以上)，可利用廢氣自身的壓力自行排出。此時，排氣流處于超臨界狀態(tài)，流過排氣門處的氣體流速，等于在該處氣體狀態(tài)下的音速。其流量只決定于氣門開啟面積，并和氣體狀態(tài)有關(guān)，與排氣門前后的壓差無關(guān)。1．自由排氣階段隨著活塞的推移，缸內(nèi)壓力不斷下降，當(dāng)缸內(nèi)壓力與排氣管壓力之比為1．9以下時，排氣流進(jìn)入亞臨界狀態(tài)，排氣量由氣缸壓力和排氣管內(nèi)的壓力差來決定，壓力差越大，排出的廢氣量越大。當(dāng)?shù)侥骋粫r刻，氣缸內(nèi)壓力與排氣管內(nèi)壓力相等時，自由排氣階段結(jié)束，一般在下止點(diǎn)后10?！?0。曲軸轉(zhuǎn)角。此階段雖然歷程較短，但廢氣流速很高，排出的廢氣量可達(dá)60％以上。一、換氣過程1、自由排氣定義：從排氣門打開到氣缸壓力接近排氣管壓力所對應(yīng)的階段。

分段及詳解前期（超臨界排氣）：Pb/Pr>1.9，廢氣以聲速流經(jīng)排氣門口，與壓差無干。C=（KRT）1/2，420-827°C時，500m/s-700m/s。中期（亞臨界排氣）：1.9>Pb/Pr>1，流速低于音速且取決于壓差。結(jié)束階段：Pb與Pr趨于一致，廢氣不能自由排出，需活塞上行推出廢氣。一、換氣過程1.自由排氣特點(diǎn)排出廢氣量與工況（尤其是轉(zhuǎn)速）無關(guān)僅取決于缸內(nèi)狀態(tài)及排氣管阻力（結(jié)束標(biāo)志為壓力平衡）。時間極短但有近60％的廢氣在此階段排出。2.強(qiáng)制排氣定義：克服排氣系統(tǒng)阻力活塞強(qiáng)制推出廢氣。2．強(qiáng)制排氣階段這個階段是由上行的活塞強(qiáng)制將廢氣推出。此時流速取決于氣缸內(nèi)外的壓力差。壓差越大，氣流速度越大，但耗功也越多。排氣門一般在上止點(diǎn)后10～35°曲軸轉(zhuǎn)角才關(guān)閉，這主要是因?yàn)樵谏现裹c(diǎn)附近，廢氣尚有一定流動能量，可利用氣流慣性進(jìn)一步排氣，減少缸內(nèi)殘余廢氣量，同時還可以減少排氣阻力。3．進(jìn)氣過程為了使新鮮空氣充量更順利地進(jìn)入氣缸，盡可能保證在活塞下行時有足夠大的進(jìn)氣截面積，減小進(jìn)氣阻力，進(jìn)氣門一般在上止點(diǎn)前0～40°曲軸轉(zhuǎn)角打開。為了利用高速氣流的慣性，進(jìn)氣門通常在下止點(diǎn)后40～70°曲軸轉(zhuǎn)角才關(guān)閉，以增加進(jìn)氣量。一、換氣過程3.進(jìn)氣過程定義：活塞下行、缸內(nèi)容積增加、缸內(nèi)壓力下降、環(huán)境壓力－缸內(nèi)壓力>進(jìn)氣系統(tǒng)阻力，吸入新鮮工質(zhì)。特點(diǎn)：初期缸內(nèi)容積增加、壓差不足不進(jìn)氣，進(jìn)氣系統(tǒng)壓力急劇下降。壓力下降到壓差>＝進(jìn)氣阻力后壓力幾乎不變。4．氣門疊開排氣門的遲后關(guān)閉和進(jìn)氣門的提前開啟，使得在上止點(diǎn)附近一定的曲軸轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)，存在著進(jìn)、排氣門同時開啟的現(xiàn)象，稱為氣門疊開。氣門疊開角一般為20～60度曲軸轉(zhuǎn)角；增加新鮮空氣充量；利用新氣幫助清除廢氣，減少氣缸中廢氣量；疊開角過大可能發(fā)生廢氣倒流入進(jìn)氣管中。

二、換氣損失換氣過程的損失包括：排氣損失進(jìn)氣損失圖3.3四行程內(nèi)燃機(jī)換氣損失W—膨脹功損失Y—強(qiáng)制排氣損失X—進(jìn)氣損失Y+X–u—泵氣損失1．排氣損失排氣損失是從排氣門提前打開，直到進(jìn)氣行程開始，氣缸內(nèi)壓力到達(dá)大氣壓力之前，循環(huán)功的損失。它可分為：

1)自由排氣損失，是由于排氣門提前打開而引起的膨脹功的減少。

2)強(qiáng)制排氣損失，是活塞上行強(qiáng)制推出廢氣所消耗的功。1．排氣損失隨著排氣提前角增大，自由排氣損失增加，強(qiáng)制排氣損失減小；如排氣提前角減少，則強(qiáng)制排氣損失增加。

最有利的排氣提前角應(yīng)使自由排氣損失與強(qiáng)制排氣損失之和為最小。減少排氣損失的主要措施：減小排氣系統(tǒng)阻力排氣門處的流動損失

（a）鑄造式排氣歧管（b）焊接式排氣歧管常規(guī)型催化器緊耦合式催化器歧管式催化器管板復(fù)合式結(jié)構(gòu)歧管式催化器2．進(jìn)氣損失定義：進(jìn)氣損失主要是指進(jìn)氣過程中，因進(jìn)氣系統(tǒng)的阻力而引起的功的損失。與排氣損失相比相對較小排氣損失與進(jìn)氣損失之和，稱為換氣損失。泵氣損失定義：在實(shí)際換氣過程中，由于工質(zhì)流動時節(jié)流、摩擦等原因的存在，產(chǎn)生的能量損失，泵氣損失又稱為泵氣過程功。這部分損失放在機(jī)械損失中加以考慮。第二節(jié)充量（氣）和充量（氣）系數(shù)充量即充氣量，是指在進(jìn)氣過程中，充入氣缸的新鮮空氣或可燃混合氣。每循環(huán)充量：每循環(huán)充量是指發(fā)動機(jī)在每一個循環(huán)的進(jìn)氣過程中，實(shí)際進(jìn)入氣缸的新鮮氣體(空氣或可燃混合氣)的質(zhì)量，即循環(huán)實(shí)際充量，用△m表示。單位時間充量：單位時間充量是指每小時進(jìn)入氣缸的新鮮氣體的質(zhì)量，用△mh表示，

每循環(huán)充量前已分析，由于排氣系統(tǒng)存在阻力，當(dāng)排氣門關(guān)閉時，氣缸內(nèi)尚有一部分殘余廢氣存在，所占?xì)飧诪関r壓力為pr溫度為Tr則其質(zhì)量為

進(jìn)氣終了時，氣缸內(nèi)既有新鮮充量，又有殘余廢氣，所占比體積為va、壓力為pca溫度為tca，則氣缸內(nèi)氣體的總質(zhì)量為每循環(huán)充量充入氣缸的新鮮充量為殘余廢氣系數(shù)是指每循環(huán)殘留在氣缸內(nèi)的廢氣質(zhì)量△mr與新鮮充量△m之比。

殘余廢氣量有多少？

每循環(huán)充量氣缸內(nèi)氣體的總質(zhì)量又可以表示為氣缸內(nèi)的新鮮充量可表示為

單位時間充量單位時間充量是指每小時進(jìn)入氣缸的新鮮氣體的質(zhì)量，用△mh表示。式中：n—發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速

i—

氣缸數(shù)單位時間充量如果每循環(huán)充量△m保持不變，轉(zhuǎn)速增加；單位時間充量△mh會直線增加，發(fā)動機(jī)功率也會不斷增加。當(dāng)轉(zhuǎn)速增加時，每循環(huán)充量不可避免地要降低，以至于單位時間充量的增加逐漸緩慢。當(dāng)轉(zhuǎn)速增到某一數(shù)值后，△mh達(dá)到最大值(此時進(jìn)氣流速達(dá)到音速)，充量基本保持不變。充氣效率一、充氣效率（一）定義

由于有進(jìn)氣阻力等因素的影響,實(shí)際進(jìn)入氣缸中的新鮮充量必然小于理論上進(jìn)氣狀態(tài)下充滿工作容積的新鮮充量。二者之比稱為充氣效率,即的新鮮充量

其中：－實(shí)際充量的重量，質(zhì)量和體積；

進(jìn)氣狀態(tài)：非增壓：空氣濾清器后進(jìn)氣管內(nèi)的氣體狀態(tài),通常取為當(dāng)?shù)氐拇髿鉅顟B(tài)。增壓：增壓器出口狀態(tài)。－理論充量的重量，質(zhì)量和體積；嚴(yán)格地說，充氣效率應(yīng)為

更合理。這樣，在后面將要講到的大氣修正中，不同的壓力和溫度下進(jìn)氣量的比值就等于其充氣效率之比（二）實(shí)際測量其中：－實(shí)際測量[/h]

充氣效率是衡量換氣過程進(jìn)行的完善程度的重要指標(biāo)。二、充氣效率的分析式充入氣缸的新鮮充量=缸內(nèi)氣體的總質(zhì)量－缸內(nèi)殘余廢氣質(zhì)量（一）進(jìn)氣門關(guān)閉時缸內(nèi)氣體的總質(zhì)量其中－余隙容積；－進(jìn)氣門關(guān)閉時缸內(nèi)工作容積；－進(jìn)氣終了缸內(nèi)氣體密度。（二）排氣門關(guān)閉時缸內(nèi)殘余廢氣的質(zhì)量其中－排氣門關(guān)閉時缸內(nèi)容積；－排氣門關(guān)閉時缸內(nèi)殘余廢氣密度。（三）充入氣缸的新鮮充量其中－進(jìn)氣狀態(tài)下氣體密度。（四）充氣效率的分析式其中－壓縮比；－有效壓縮比；考慮到進(jìn)排氣門遲閉角的影響，令則充氣效率表達(dá)為：將代入，得：殘余廢氣系數(shù)γ：指進(jìn)氣過程結(jié)束時氣缸內(nèi)殘余廢氣量與氣缸中新鮮充量的比值。

影響充氣效率的各種因素一、進(jìn)氣終了壓力Pa進(jìn)氣阻力：由于進(jìn)氣系統(tǒng)的阻力而引起氣體流動時的壓降。（空氣濾清器、進(jìn)氣管道、進(jìn)氣門處阻力）

λ——管道阻力系數(shù)；ρ——進(jìn)氣狀態(tài)下氣體的密度（kg/m3）；v——管道內(nèi)氣體流速（m/s）。2.進(jìn)氣終了的溫度

的原因：①高溫零件加熱；②殘余廢氣加熱；③進(jìn)氣預(yù)熱。影響因素：負(fù)荷↑（接觸時間短）

3、轉(zhuǎn)速與配氣相位的影響（一）轉(zhuǎn)速

n

（二）配氣相位

進(jìn)氣門遲閉角增加（）

新鮮充量的容積減小，但進(jìn)氣終了壓力值卻可能因有氣流慣性而增大合適的配氣定時應(yīng)考慮具有最大值。

4、負(fù)荷汽油機(jī)：負(fù)荷

節(jié)氣門開度（量調(diào)節(jié)）

柴油機(jī)：負(fù)荷

循環(huán)供油量

（質(zhì)調(diào)節(jié)）（與熱負(fù)荷

（不大）無關(guān)）

5.壓縮比壓縮比增大氣缸余隙減小殘余廢氣系數(shù)減小提高充量系數(shù)殘余廢氣系數(shù)

殘余廢氣系數(shù)增大，充量系數(shù)降低，而且使燃燒惡化。特別是汽油機(jī)低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時，稀釋可燃混合氣，使燃燒過程緩慢，經(jīng)濟(jì)性和排放性能變差。殘余廢氣系數(shù)范圍

四行程非增壓柴油機(jī)0.03～0.06

四行程增壓柴油機(jī)0～0.03

四行程汽油機(jī)0.05～0.166.排氣終了壓力

增大由于新氣和缸壁溫差小提高充量系數(shù)

排氣終了壓力高于大氣壓力，充氣效率下降。（排氣阻力）進(jìn)氣（大氣）狀態(tài)PsPa

，且Ps/

Pa基本不變，對充氣效率影響不大。實(shí)際上：Ts升高，Ps下降，均使ρs減少，即進(jìn)氣量。這與充氣效率增大的結(jié)論并不矛盾，因?yàn)槌錃庑实亩x是相對于進(jìn)氣狀態(tài)而言的。影響充氣效率的因素進(jìn)氣終了壓力Pa進(jìn)氣終了的溫度轉(zhuǎn)速和配氣相位負(fù)荷壓縮比排氣終了壓力第四節(jié)提高充量系數(shù)的措施一、減少進(jìn)氣系統(tǒng)的阻力增大進(jìn)氣門開啟的時面值氣門開啟斷面與對應(yīng)的開啟時間的乘積稱為開啟時面值。氣門開啟時間長，開啟斷面大，則開啟時面值大，氣流通暢，阻力小。增大進(jìn)氣門開啟的時面值

增大進(jìn)氣門開啟的時面值增大進(jìn)氣門頭部直徑，減小氣門頭部錐角，增大氣門升程，延長氣門開啟時間，均可擴(kuò)大氣門開啟時面值。從而擴(kuò)大氣流通過能力，減少阻力提高充氣效率。但增大氣門直徑受到燃燒室結(jié)構(gòu)的限制，因此常用減小排氣門頭部直徑的方法，相應(yīng)增大進(jìn)氣門頭部直徑。增大進(jìn)氣門開啟的時面值現(xiàn)代發(fā)動機(jī)單進(jìn)氣門結(jié)構(gòu)中，進(jìn)氣門直徑可達(dá)活塞直徑的45％-50％，氣門和活塞面積比為0.2～0.25。減小氣門錐角也受到強(qiáng)度剛度的限制，不宜太小。增大氣門升程和延長開啟時間，又受慣性力和配氣相位改變的限制，涉及問題較多，影響也較復(fù)雜。2.合理控制進(jìn)氣門處氣流的平均速度進(jìn)氣馬赫數(shù)Ma定義：進(jìn)氣門處氣體的平均速度與該處聲速c的比值。它反映流動對充氣效率的影響，成為分析充氣效率的一個特征數(shù)。3.增大進(jìn)氣門直徑，選擇合適的排氣門直徑在雙氣門（一進(jìn)一排）式中：d——進(jìn)氣門直徑

D——?dú)飧赘讖?.增加氣門的數(shù)目多氣門結(jié)構(gòu)缸徑大于80mm時，采用二進(jìn)二排結(jié)構(gòu)；缸徑小于80mm時，采用三進(jìn)二排結(jié)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)四氣門機(jī)與兩氣門機(jī)相比，功率可提高70%，扭矩可提高30%。缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價高；低速時扭矩小。5.采取較小的S/D值（短行程）轉(zhuǎn)速不變的情況下S/D值減小活塞平均速度減小馬赫數(shù)降低缸徑增大，還可以采用大的氣門直徑一、減少進(jìn)氣系統(tǒng)的流動損失（二）減小整個進(jìn)氣管道的流動阻力進(jìn)氣道進(jìn)氣管空氣濾清器化油器1.進(jìn)氣道主要措施改善進(jìn)氣道形狀，減小阻力改善進(jìn)氣道形狀，使新鮮工質(zhì)形成渦流一般應(yīng)具有足夠的流通面積表面光滑拐彎小多段通道連接對中2.進(jìn)氣管進(jìn)氣管道結(jié)構(gòu)、尺寸及表面質(zhì)量對充量系數(shù)有較大影響。進(jìn)氣管道應(yīng)保證足夠的氣體流通面積和結(jié)構(gòu)上的要求。汽油機(jī)還必須考慮燃料的蒸發(fā)、氣化和分配；柴油機(jī)還應(yīng)利于進(jìn)氣渦流的形成，以改善混合氣的品質(zhì)和燃燒等。2.進(jìn)氣管三種進(jìn)氣管截面形狀圓形圓形斷面流動阻力最小矩形矩形最大D形D形居中為了改善發(fā)動機(jī)低速時動力性和保證高速時進(jìn)氣充分，現(xiàn)代發(fā)動機(jī)還采用可變長度的進(jìn)氣管。由進(jìn)氣歧管轉(zhuǎn)換電磁閥控制轉(zhuǎn)換輥，在發(fā)動機(jī)高轉(zhuǎn)速范圍，電磁閥工作，使進(jìn)氣通道變短。在相同截面情況下3.空氣濾清器空氣濾清器阻力隨結(jié)構(gòu)而不同。阻力大小隨使用時間的延長而增大。它必須在保證濾清效果的前提下，盡可能減小阻力，如加大通過斷面，改進(jìn)濾清器性能。在使用中，應(yīng)經(jīng)常清洗濾清器，及時更換濾芯。

二、減小對新鮮工質(zhì)的加熱新鮮充量被吸入氣缸的過程中，受到進(jìn)氣管道、氣門、氣缸壁、活塞等一系列受熱零件的加熱，造成進(jìn)氣溫度升高，氣體密度下降，使循環(huán)充量減少。特別是汽油機(jī)，經(jīng)常把排氣管與進(jìn)氣管布置在發(fā)動機(jī)的同一側(cè)。有些發(fā)動機(jī)采用調(diào)節(jié)預(yù)熱裝置，根據(jù)季節(jié)溫度不同可調(diào)節(jié)預(yù)熱程度，在柴油機(jī)上采用進(jìn)排氣管分置于發(fā)動機(jī)兩側(cè)。三、減小排氣系統(tǒng)的阻力排氣系統(tǒng)包括：排氣門、排氣管、排氣道和消聲器等。排氣系統(tǒng)阻力降低，排出的廢氣量增加，排氣終了壓力pr下降，不僅可以使殘余廢氣系數(shù)減小，充量系數(shù)提高，而且還能夠減少排氣損失。排氣管道也應(yīng)與進(jìn)氣管道同樣注意其結(jié)構(gòu)要求，使用中應(yīng)注意消除殘留積炭等。

四、合理的選擇配氣相位（一）進(jìn)氣門遲閉角

進(jìn)氣門遲閉角利用氣流的過后充氣現(xiàn)象來增加每循環(huán)氣缸充量的。轉(zhuǎn)速較低（Ma較?。┺D(zhuǎn)速較高（Ma較大）（二）進(jìn)、排氣門重疊角高速非增壓發(fā)動機(jī)（重疊角在20~60度）重疊角在40度以下，基本無燃燒室掃氣。使充量系數(shù)提高，原因是重疊角使進(jìn)氣初期和排氣后期的節(jié)流損失減小。增壓發(fā)動機(jī)（重疊角在110~140度）強(qiáng)烈的燃燒室掃氣。（三）排氣提前角在保證排氣損失最小的前提下，盡量晚開排氣門。加大膨脹比提高熱效率（四）配氣相位的選擇根據(jù)發(fā)動機(jī)的高速性來決定：充量系數(shù)高，保證動力性必要的燃燒室掃氣合適的排氣溫度良好的充量系數(shù)特性，適應(yīng)轉(zhuǎn)矩特性較小的換氣損失，保證經(jīng)濟(jì)性第五節(jié)進(jìn)、排氣管的動態(tài)效應(yīng)由于間歇進(jìn)、排氣，進(jìn)、排氣管存在壓力波，在用特定的進(jìn)氣管條件下，可以利用此壓力波來提高進(jìn)氣門關(guān)閉前的進(jìn)氣壓力，增大充氣效率，這就是動態(tài)效應(yīng)。一．進(jìn)氣管的慣性效應(yīng)定義：進(jìn)氣管內(nèi)的壓力波對本循環(huán)的進(jìn)氣過程有直接增壓影響。這種影響稱慣性效應(yīng)。邊界條件：①當(dāng)波傳到固壁端，反射回來的是同類波。②當(dāng)波傳到開口端，且管外壓力不變，反射回來的是異類波。二、進(jìn)氣管的波動效應(yīng)

定義：當(dāng)進(jìn)氣門關(guān)閉后，進(jìn)氣管的氣柱還在繼續(xù)波動，對各氣缸的進(jìn)氣量有影響，這稱為波動效應(yīng)。1．本循環(huán)波動效應(yīng)從進(jìn)氣門打開到關(guān)閉，隨著新鮮充量流入氣缸，整個進(jìn)氣系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生進(jìn)氣壓力波動。若當(dāng)B點(diǎn)壓力波處于波峰位置時，關(guān)閉氣閥，對實(shí)現(xiàn)增壓有利。但若B點(diǎn)是波谷，就會降低缸內(nèi)壓力。有效利用慣性進(jìn)氣，最重要的是決定進(jìn)氣門的關(guān)閉時間，使進(jìn)氣終了時波峰恰好達(dá)到進(jìn)氣門端口。階段：進(jìn)氣門閉

下一循環(huán)進(jìn)氣門開進(jìn)氣開始，活塞下行使缸內(nèi)和進(jìn)氣門進(jìn)口處產(chǎn)生一定的真空度，形成負(fù)壓波，它以膨脹波的形式沿進(jìn)氣管以（a-μ）的傳播速度，當(dāng)?shù)竭_(dá)開口端時，又從開口端向氣缸方向反射回壓縮波，其傳播速度為（a+μ）。為了便于分析問題，將進(jìn)氣管內(nèi)壓力波動分為本循環(huán)波動效應(yīng)和上一循環(huán)波動效應(yīng)兩類。結(jié)論1波動效應(yīng)（本循環(huán)），振幅大，衰減小。（上一循環(huán)），振幅小，衰減大。2高速發(fā)動機(jī)，進(jìn)氣管短；低速發(fā)動機(jī)，進(jìn)氣管長。3進(jìn)氣管直徑

流動阻力

壓力波強(qiáng)度

進(jìn)氣管直徑

壓力波振幅

壓力波強(qiáng)度

4多缸機(jī)上，進(jìn)氣管應(yīng)分支，且等長。5避免急轉(zhuǎn)彎，則壓力波振幅不會衰減太大。6排氣管需要膨脹波，則pr

掃氣作用

第六節(jié)可變技術(shù)可變進(jìn)氣管可變氣門定時

凸輪相位可變

進(jìn)氣持續(xù)期可變

大綱對本章要求1.教學(xué)目的和要求分析四沖程發(fā)動機(jī)的換氣過程；確定換氣過程好壞的評定指標(biāo)；提高充氣效率的措施；2.教學(xué)內(nèi)容和要點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容：四行程發(fā)動機(jī)的換氣過程、充氣效率、影響充氣效率的因素、提高充氣效率的措施及進(jìn)氣管的動態(tài)效應(yīng)和可變技術(shù)。教學(xué)要點(diǎn)：充氣效率、提高充氣效率的措施及進(jìn)氣管的動態(tài)效應(yīng)。第四章內(nèi)燃機(jī)的燃料與燃燒§4-1發(fā)動機(jī)的燃料§4-2燃料的使用性能§4-3燃燒熱化學(xué)§4-4燃燒的基本知識燃料是內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生動力的來源，直接影響內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及對環(huán)境的污染?！?-1內(nèi)燃機(jī)燃料及其提煉一、石油中烴的分類及性質(zhì)傳統(tǒng)燃料：汽油、柴油

石油中提煉；石油：碳?xì)浠衔镏饕煞郑篊，H；少量的S，O2，N2分子式：CnHm——烴類代用燃料：CNG、LPG、DME、H2、醇類等由烴分子C原子數(shù)的不同，其分子量、沸點(diǎn)不同；

構(gòu)成不同性質(zhì)的燃料。燃料根據(jù)不同沸點(diǎn)分餾依次得到：石油氣

汽油

煤油

柴油

渣油（重油）C1~C4：氣態(tài)——石油氣，相對分子質(zhì)量16~58；C5~C23：液態(tài)，其中：C5~C11：50~200℃，汽油，分子質(zhì)量95~120；C11~C19：180~300℃，煤油，100~180；C16~C23:250~360，輕、重柴油，180~200C23以上：360℃以上，渣油，220~2801.碳原子數(shù)的影響表4-1烴分子中碳原子數(shù)對烴性質(zhì)的影響輕質(zhì)易揮發(fā)粘度增大化學(xué)穩(wěn)定性變好易自燃易點(diǎn)燃2、分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)對性能的影響燃料中H的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大，燃燒污染低；H的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小，燃燒污染高。不同的燃料分子組合，確定了燃料的不同特性。發(fā)動機(jī)所用的燃料中，主要含有：烷烴；烯烴；炔烴等。

二、燃料的提煉方法及對燃料性能的影響從石油原油中煉制燃料的典型工藝流程：直餾法：將原油在煉油塔中進(jìn)行加熱蒸餾；

不同分餾溫度得到不同成分的燃油這一部分燃料油約占原油的25%~40%裂解法：通過加溫加壓方法進(jìn)行裂解；催化重整：使用催化劑進(jìn)行裂解；加氫精制：將蒸餾后的重油等一些高分子成分用不同手段裂解為分子量較輕的成分。

三、代用燃料及其特性1、氣體燃料NG：自由態(tài)或與石油共存的天然氣，主要成分是甲烷,CH4;成為第三大支柱能源。汽車上的應(yīng)用：壓縮天然氣(CNG)，20MPa存于高壓氣瓶中；液化天然氣(LNG)，-162℃低溫液化儲存；其密度為常態(tài)下氣體密度的600倍；行駛距離長；但成本高。LPG:天然石油氣或石油煉制中產(chǎn)生的液化石油氣主要成分：丙烷/丙烯/丁烷/丁烯及其異構(gòu)物。天然氣燃料的優(yōu)點(diǎn)：主要成分是甲烷，CO、HC排放少，燃料中不含硫的成分，SO2排放量低于電動汽車。辛烷值高達(dá)130，可提高壓縮比

熱效率

。燃燒下限寬，稀燃優(yōu)越，運(yùn)轉(zhuǎn)范圍內(nèi)可降低NOx。氣體燃料，低溫起動及低溫運(yùn)轉(zhuǎn)性能良好。天然氣燃料的缺點(diǎn)：氣體燃料，常溫常壓下儲運(yùn)性能差，能流密度低，一次充氣可行駛距離短。儲氣壓達(dá)20MP，燃料容器加重。因氣態(tài)吸入氣缸，充氣效率降低；單位體積的混合氣熱值低，功率降低近10%用于汽車的三種形式：CNG—以20MPa壓縮儲存；液化天然氣LNG—-162℃以下儲存；吸附天然氣ANG—吸附材料2.醇類燃料：主要指甲醇和乙醇甲醇：從天然氣、煤、生物質(zhì)等原料中提取。乙醇：從含淀粉和糖的農(nóng)作物中制取。特點(diǎn)：相對汽油熱值低，但醇中含氧量大，所需理論空氣量比汽油少，所以兩者混合氣熱值相近，保證發(fā)動機(jī)動力性能不降低醇的汽化潛熱為汽油的三倍；燃料蒸發(fā)汽化可促使進(jìn)氣溫度降低，增加充氣量，但冷起動困難需要預(yù)熱。辛烷值高，抗爆性能好，可提高壓縮比。沸點(diǎn)低，產(chǎn)生氣阻的傾向大。甲醇對視神經(jīng)有損傷作用，有毒性，儲運(yùn)及使用中注意安全；甲醇對金屬有一定腐蝕作用，需防腐蝕措施。原料來源廣泛，可再生，有較好的燃料特性§4-2傳統(tǒng)燃料的使用特性

(1)柴油的使用性能

1)低溫流動性

柴油的低溫流動性，是指柴油在低溫條件下具有一定流動狀態(tài)的性能。通常在柴油中含有一部分石蠟，當(dāng)溫度降低時，石蠟結(jié)晶析出，使流體流動阻力增加，甚至失去流動性。評定柴油低溫流動性的指標(biāo)是凝點(diǎn)、濁點(diǎn)和冷濾點(diǎn)等。我國只采用凝點(diǎn)和冷濾點(diǎn)。凝點(diǎn)是指油品在規(guī)定的試驗(yàn)條件下冷卻，將試管傾斜45°，保持液面不能移動時的最高溫度。我國輕柴油的牌號是按凝點(diǎn)劃分的。

(1)柴油的使用性能

2)霧化和蒸發(fā)性柴油的霧化性和蒸發(fā)性，決定了混合氣形成的質(zhì)量和速度。柴油的霧化性和蒸發(fā)性過強(qiáng)，不僅貯存和運(yùn)輸中蒸發(fā)損失大，而且安全性差。評定柴油霧化和蒸發(fā)性的主要指標(biāo)是運(yùn)動粘度、餾程、閃點(diǎn)和密度。2.燃料的使用性能燃燒性燃燒性是指柴油的自燃能力。燃燒性好的柴油，其自燃點(diǎn)低，在滯燃期內(nèi)，燃燒室的局部易形成高密度的過氧化物而形成火焰中心，滯燃期短，氣缸壓力升高平緩，工作柔和。評定柴油機(jī)燃燒性的指標(biāo)是十六烷值。十六烷值高的柴油，其自燃性好，柴油機(jī)工作柔和。反之，十六烷值低的柴油，易使柴油機(jī)工作粗暴。十六烷值對柴油機(jī)的起動性也有一定影響。2.柴油性能的評價指標(biāo)：1）十六烷值：評價柴油的自燃性。與發(fā)動機(jī)的粗暴性、起動性密切相關(guān)十六烷值高：著火延遲期短，工作柔和，起動性好測定方法：單缸試驗(yàn)機(jī)，壓縮比可調(diào)；標(biāo)準(zhǔn)燃料：十六烷與-甲基萘不同比例制成的混合液；規(guī)定自燃性：十六烷：100%；-甲基萘：0%§4-2傳統(tǒng)燃料的使用特性定義：被測柴油的自燃性與標(biāo)準(zhǔn)燃料相同時，標(biāo)準(zhǔn)燃料中十六烷的體積百分?jǐn)?shù)為該柴油的十六烷值。

十六烷值：與燃料的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)；可通過原油種類、煉制方法、添加劑來控制;直鏈烷烴類、分子量、C數(shù)增加時十六烷值增加;所以，十六烷值高，便于起動，著火落后期縮短;但，分子量增加，蒸發(fā)性變差，粘度增加，冒黑煙，經(jīng)濟(jì)性惡化。一般，十六烷值：45~65，不要過大過大：冒煙過?。翰灰字鹑剂现胁煌煞謱瘜W(xué)安全性的影響2）餾程：評價柴油的蒸發(fā)性。用餾出某一百分比的溫度范圍表示。如：柴油餾程采用50％蒸發(fā)溫度、90％蒸發(fā)溫度和95％蒸發(fā)溫度。50％蒸發(fā)溫度越低，說明柴油輕質(zhì)餾分多，蒸發(fā)速度越快，柴油機(jī)就越易起動。90％蒸發(fā)溫度和95％蒸發(fā)溫度越低，說明柴油中重質(zhì)餾分少，混合氣燃燒完全，不僅能提高柴油機(jī)動力性，減少機(jī)械磨損，還能避免過熱，降低油耗。。3）粘度：表示燃料分子間的內(nèi)聚力

抵抗分子間相對運(yùn)動的能力；評定柴油的稀稠度，影響燃料的流動性和噴霧質(zhì)量;溫度高，粘度小，流動性強(qiáng)；反之相反。4）熱值：1kg燃料完全燃燒所釋放的熱量。柴油hu=42700kJ/kg5）凝點(diǎn)：表示柴油失去流動性，開始凝固的溫度，評定柴油的低溫流動性。柴油牌號用凝點(diǎn)表示。如：RC10，RC0，RC-10，RC-20，RC-30等。

二、汽油的使用性能（1）汽油的使用性能

1)揮發(fā)性汽油是由多種碳?xì)浠衔锝M合而成，不能象單一化合物那樣有一個沸點(diǎn)，而是一個范圍。常用餾程來評價汽油的揮發(fā)性，即10％、50％、90％蒸發(fā)溫度。餾程：指汽油餾出的溫度范圍，評價蒸發(fā)性。試驗(yàn)方法：加熱器，量筒，冷凝器，溫度計初餾點(diǎn)：第一滴凝結(jié)的燃料流入量筒時的溫度。航空汽油車用汽油煤油輕柴油燃料蒸餾曲線10%餾出溫度T10：評價低溫蒸發(fā)性，影響起動性T10低，低溫蒸發(fā)性好，易于起動；過低，易產(chǎn)生“氣阻”現(xiàn)象50%餾出溫度T50：評價平均蒸發(fā)性，影響暖車、加速性，工作穩(wěn)定性。90%餾出溫度T90：評價難以揮發(fā)的重質(zhì)成分?jǐn)?shù)量影響燃燒完全程度、積碳等。（1）汽油的使用性能

2)抗爆性汽油機(jī)爆燃燃燒是一種不正常燃燒現(xiàn)象。評定汽油抗爆性的指標(biāo)是辛烷值，汽油的牌號是按研究法辛烷值劃分的。汽油的辛烷值，是按不同的體積分?jǐn)?shù)，將正庚烷(辛烷值為0)和異辛烷(辛烷值為100)混合，組成標(biāo)準(zhǔn)燃料，其中異辛烷的含量便是“標(biāo)準(zhǔn)”燃料的辛烷值。二、汽油1.汽油性能的評價指標(biāo)：1）辛烷值：評價汽油的抗爆性爆震現(xiàn)象：點(diǎn)火后，末端氣體的自燃現(xiàn)象。測定方法：專用試驗(yàn)臺，壓縮比可變標(biāo)準(zhǔn)燃料：正庚烷—易爆震，辛烷值為0%；異辛烷—抗爆性好，辛烷值為100%按不同比列混合而成。試驗(yàn)方法不同：研究法和馬達(dá)法——n和溫度Tb不同定義：被測汽油的抗爆程度與標(biāo)準(zhǔn)燃料相同時，標(biāo)準(zhǔn)燃料中異辛烷含量的體積百分?jǐn)?shù)為被測汽油的辛烷值。實(shí)驗(yàn)n及混合氣Tb馬達(dá)法>研究法國產(chǎn)汽油的牌號是用研究法辛烷值來命名的。汽油辛烷值：取決于汽油組成、煉制方法、添加劑；辛烷值的高低：烷烴<烯烴<環(huán)烷烴<芳烴三、汽油、柴油性能差異對發(fā)動機(jī)性能的影響1.混合氣形成和負(fù)荷調(diào)整上的差異汽油揮發(fā)性強(qiáng)：低溫度下，充分蒸發(fā)；在缸外形成混合氣，時間充足均勻混合氣；用混合氣充量，控制發(fā)動機(jī)功率——量調(diào)。柴油蒸發(fā)性差：200℃開始餾出，350℃結(jié)束粘性大，不能低溫下形成混合氣；故用噴嘴強(qiáng)制霧化，在缸內(nèi)形成混合氣；進(jìn)氣量不變，噴油量調(diào)節(jié)功率——質(zhì)調(diào)40℃餾出，200℃蒸發(fā)完純空氣2.著火和燃燒上的差異：自燃、點(diǎn)燃溫度不同汽油自燃點(diǎn)高，點(diǎn)燃溫度低：

采用外部能源點(diǎn)燃的方式——點(diǎn)火系；

點(diǎn)火后，混合氣均勻，火焰?zhèn)鞑シ绞饺紵?/p>

為防自燃，壓縮比不宜高柴油自燃點(diǎn)低，點(diǎn)燃溫度高：

采用壓縮自燃方式；

為促進(jìn)自燃，壓縮比不宜過低；

混合氣不均勻，預(yù)混合燃燒和擴(kuò)散燃燒。燃燒時間延長§4-3燃燒熱化學(xué)了解燃燒過程，燃料、空氣及產(chǎn)物及其數(shù)量關(guān)系一、1kg燃料完全燃燒所需的理論空氣量設(shè)燃料主要成分：C、H、O；各元素的質(zhì)量成分空氣成份：O2（21%）、N2（79%）；則完全燃燒時的化學(xué)反應(yīng)方程方式：引入kmol：以kg為單位的某元素數(shù)量等于其分子量1kg燃料（wC+wH+wO）完全燃燒時所需氧的kmol數(shù)：所需要的理論空氣量：二、過量空氣系數(shù)：評價混合氣的性質(zhì)定義：另：空然比=A/F；當(dāng)量比=(A/F)0/(A/F)=1/

a

a=1或A/F=14.7——理論混合氣

a<1或A/F<14.7——濃混合氣

a>1或A/F>14.7——稀混合氣

a與發(fā)動機(jī)類型、混合氣形成方法、工況及功率調(diào)節(jié)方法等有關(guān)。汽油機(jī)：

a=0.8~1.2電控+三效催化裝置后：

控制在

a=1附近柴油機(jī)：

am=1.2~1.6增壓柴油機(jī)：

am=1.8~2.2柴油汽油電控+三效三、

a>1時完全燃燒的產(chǎn)物1）燃燒前混合氣量汽油機(jī)：柴油機(jī)：2）燃燒后的產(chǎn)物:因

a>1;產(chǎn)物為CO2和H2O，以及未燃的N2、剩余O2所以，噴入缸內(nèi)的燃料體積<空氣的1/100003）燃燒后工質(zhì)摩爾數(shù)的增量：由燃燒前后產(chǎn)物4）理論分子變更系數(shù)

0：C/H化合物構(gòu)成的液體燃料燃燒后

0>1四、燃料的熱值、混合氣熱值1）燃料的熱值：定義：1kg燃料完全燃燒所放出的熱量。低熱值：產(chǎn)物中H2O以水蒸氣狀態(tài)存在；高熱值：產(chǎn)物中H2O以液體狀態(tài)存在。2）混合氣熱值：單位混合氣完全燃燒所放出的熱量設(shè)1kg燃料形成的混合氣量為M1，燃料低熱值h

;則，氣化潛熱§4-4燃燒的基本知識燃燒過程：著火階段

燃燒準(zhǔn)備過程

燃燒階段放熱過程

一、著火理論著火過程：指混合氣自動加速反應(yīng)，產(chǎn)生升溫，最終某一時刻某一位置出現(xiàn)火焰的過程。特點(diǎn)：有明顯的光和火焰效應(yīng)著火理論(方式)：

著火熱理論

鏈鎖反應(yīng)理論

點(diǎn)燃自燃理論1、著火的熱理論加熱一充滿空氣和燃料混合氣的容器受熱燃料分子和氧分子動能而相撞活化分子相撞能量>反應(yīng)活化能E時，打破化學(xué)鍵而引起化學(xué)反應(yīng)結(jié)論：TC與混合氣的物理化學(xué)性質(zhì)、環(huán)境溫度、壓力、容器形狀及散熱情況有關(guān)；同一種燃料，因條件不同，著火溫度不同。臨界Tc與壓力pc明顯影響著火域；pc低時需要

Tc。存在混合氣濃度的著火界限；隨溫度和壓力

，著火界限加寬，但有限。當(dāng)溫度和壓力低于臨界值時，無論在什么濃度下，均不能著火。上限下限在低溫、低壓區(qū)著火規(guī)律與高溫區(qū)完全不同

存在著火半島。藍(lán)焰期：甲醛的支鏈反應(yīng)而產(chǎn)生CO；輝光較強(qiáng)，p、T

；持續(xù)期短熱焰期:CO+氧生成CO2

爆炸性熱火焰，釋放大量熱冷焰:過氧化物分解成甲醛,并積累低溫多階段著火冷焰誘導(dǎo)期1:T低反應(yīng)緩慢，形成過氧化物烴燃料低溫下著火過程(光譜分析)：冷焰

2－藍(lán)焰

3－熱焰

4三個階段。烴燃料低溫低壓時的著火規(guī)律：退化支鏈反應(yīng)的結(jié)果低溫多階段著火。烴燃料高溫時：甲醛退化支鏈反應(yīng)不經(jīng)過冷焰期，而直接進(jìn)入藍(lán)焰-熱焰期，因藍(lán)焰-熱焰期很難區(qū)分高溫單階段著火。高溫單階段著火高溫時：甲醛退化支鏈反應(yīng)不經(jīng)冷焰，直接進(jìn)入藍(lán)焰-熱焰期。2、鏈鎖反應(yīng)自燃著火理論烴的氧化反應(yīng)：始末最終燃燒產(chǎn)物，經(jīng)一些列中間產(chǎn)物反應(yīng)的結(jié)果；中間產(chǎn)物形成過程活性中心、反應(yīng)物再生鏈鎖反應(yīng)自由原子或自由基H、O、OH等鏈鎖反應(yīng)機(jī)理：鏈引發(fā)：反應(yīng)物受某種因素的激發(fā)，而產(chǎn)生的自由原子或自由基——具有很強(qiáng)的反應(yīng)能力；鏈傳播：自由原子與反應(yīng)物作用，推進(jìn)反應(yīng)，產(chǎn)生新的自由原子的過程；

直鏈反應(yīng)：一個自由原子生成新的一個自由原子，反應(yīng)恒速;

支鏈反應(yīng)：一個活性中心同時生成兩個以上的活性中心，反應(yīng)加速引爆鏈中斷：活性中心與缸壁、惰性氣體相碰撞—無效碰撞，不再引起反應(yīng)。鏈鎖反應(yīng)特點(diǎn)：1）誘導(dǎo)期

i：積累活性中心過程，量變；2）鏈爆炸的原因，是能激發(fā)活性中心，不一定高溫;3）反應(yīng)自動加速；隨溫度急劇增高（A~B）;隨反應(yīng)物濃度的減少而降低（B~C）4）加入惰性氣體時，反應(yīng)速度迅速下降；而加入添加劑時：使反應(yīng)速度加速。與反應(yīng)物物性參數(shù)、