内燃机学知识点.docx

Prepared on 22 November 2020
内燃机学知识点
发动机的机械损失
活塞和活塞环的摩擦损失
轴承和气门机构的摩擦损失
驱动附属机构的功率消耗
风阻损失
驱动扫气泵和增压泵的损失
焰传播阶段。
一般用压力升高率代表发动机工作粗暴程度、振动和噪声水平。
后燃期（从急燃期终点至燃料基本上完全燃烧点为止）
滞燃期τi长短的影响因素
燃料本身分子结构和物化性能
开始点火时气缸内压力和温度，压缩比高，滞燃期短
过量空气系数，时滞燃期最短
残余废气量增加，滞燃期增加
气缸内混合气运动强，滞燃期稍有增加
火花能量大，滞燃期缩短
示功图中的燃烧特征参数
缸内最高燃烧压力pmax及对应的曲轴转角Φpmax；最高燃烧温度Tmax及其对应的曲轴转角；最大压力升高率；最高放热峰值等。
不正常燃烧——爆燃
定义：在某种条件下（压缩比过高），汽油机燃烧会变的不正常，压力曲线出现高频大幅波动，火焰传播速度和火焰前锋形状发生急剧的变化，称为爆燃。
（1）汽油机（敲缸）
爆燃发生的原因：终燃混合气的快速自燃。终燃混合气在正常火焰未到达前，已经出现火焰中心，并传播直至将终燃混合气燃烧完毕。
轻微爆燃时，发动机功率略有增加；强烈爆燃时，发动机功率下降，工作变得不稳定，转速下降，发动机有较大振动。爆燃时，冷却系统过热（冷却水和润滑油温度上升），气缸体和气缸盖温度上升。
强烈爆燃的不利影响
（1）输出功率、热效率低；（2）发动机过热；（3）零件应力增加；（4）促进积碳的形成，破坏活塞环、气门和火花塞的正常工作；（5）加速机件磨损
在汽油中添加辛烷值高的含氧化合物增加其抗爆性。
防止爆燃的方法
使用抗爆性高的燃料；降低终燃混合气温度；提高火焰传播速度或缩短火焰传播距离；缩短终燃混合气暴露在高温中的时间。
具体有：
（1）推迟点火；
（2）恰当布置火花塞及合理设计燃烧室形状，使火焰传播距离最小；
（3）终燃混合气的冷却，如减小终燃混合气部分的余隙高度；
（4）增加流动，使火焰传播速度增加，改善终燃混合气的散热；
（5）燃烧室扫气
柴油机燃料供给与调节系统的要求
足够的喷射压力，保证燃料良好的雾化、混合气形成于燃烧。
每一工况精确、及时地控制每循环喷油量，多缸柴油机，各缸喷油量要均匀。
整个工况范围内，尽可能保持最佳喷油时刻、喷油持续期与理想的喷油规律。
保证柴油机安全可靠地工作。
柴油机燃料供给与调节系统按结构分类
（1）泵-管-嘴系统；（2）泵-喷嘴系统；（3）共轨式系统
几何供油规律
几何供油规律是指从几何关系上求出的单位凸轮转角（或单位时间）内喷油泵供入高压油路中的燃油量。即供油率dVp/dΦc随凸轮转角Φc的变化关系。
是完全由柱塞直径和凸轮型线的运动特性决定的。
喷油规律
喷油规律是指在喷油过程中，单位凸轮转角（或单位时间）内从喷油器喷入气缸的燃油量。即供油率dVb/dΦc随凸轮转角Φc的变化关系。
确定方法：试验法、试验计算法或计算法。
喷油和供油提前角
压缩天然气：CNG
液化石油气：LPG
废气再循环：EGR
均质可燃混合气压缩自燃方式：HCCI
空燃比
内燃机污染物
CO：是碳氢燃料在燃烧过程中生成的主要中间产物。主要影响因素：可燃混合气的过量空气系数。点燃机怠速运转时，CO排放量大，全负荷时混合气较浓，CO排放剧增。压燃机的CO排放比点燃机低很多，<时，CO排放增加很快。
HC：点燃式——排气、曲轴箱、蒸发排放物三种来源。产生原理：壁面淬熄、狭隙效应、润滑油膜的吸附和解析、燃烧室中沉积物的影响。
柴油机HC完成由燃烧过程产生，没有曲轴箱、蒸发排放物。产生原理：燃油喷注与周围空气形成的混合气很不均匀，喷注外围，来不及着火就可能形成过稀混合气，燃料不完全燃烧形成HC排放。怠速和小负荷时HC排放大于大负荷。
NOx：NOx中主要是NO，主要来源是参与燃烧的空气中的氮。主要影响因素：最高燃烧温度、含氧量。
微粒：点燃式——含铅汽油燃烧产生的铅化物，硫酸盐和不完全燃烧产生的碳烟。
柴油机碳烟主要由于燃料在高温下严重缺氧形成的。柴油机的微粒排放比汽油机大几十倍。
内燃机的负荷特性
内燃机的负荷特性是指当内燃机的转速不变时，性能指标（燃油消耗率be）随负荷而变化的关系。
测试时，变动测功机负荷大小，并相应调节内燃机的油量调节机构位置，以保持规定转速不变，
稳定后得到一个试验点，不同负荷试验点相连得到负荷特性曲线。
内燃机的速度特性
内燃机的速度特性，是指内燃机在供油量调节机构（柴油机是油量调节杆-油门，汽油机是节气门）保持不变的情况下，性能指标（转矩Ttq、功率Pe、燃油消耗率be和排气