柴油机发动机原理

柴油机发动机原理 4发动机的机械损失包括那几个部分,各占比例,常用哪几种方法测量发动机机械损失, 摩擦损失62-75驱动各种附件损失10-20带动机械增压器损失6-10泵气损失10-20 测量方法 倒拖法 灭缸法(多缸发动机) 油耗线法(负荷特性法 柴油机) 5试转速和负荷对机械效率的影响 发动机转速转速上升致使各摩擦副间相对速度增加摩擦损失增加。曲柄连杆机构的惯性力加大 活塞侧压力和轴承负荷均增高摩擦损失增加;泵气损失加大;驱动附件消耗的功多 因此n上升 机械损失功率增加机械效率下降，随转速上升摩擦损失所占比例明显加大且在转速大致相同的情况下柴油机摩擦损失大于汽油机 负荷:当发动机转速一定而负荷减少时(在汽油机中是减少混和气量在柴油机中是减少供油量)平均指示压力随之下降，而平均机械损失压力变化很小因为Pmm的大小主要决定于摩擦副的相对速度和惯性力大小，随负荷减小机械效率下降，直到空转时，有效功率等有0指示功率完全用来克服机械损失功率 6试分析影响充气效率的主要因素 进气的状态，进气终了的气缸压力和温度 残余废气系数，压缩比及气门正时 进气终了压力越高效率越大 进气终了温度越高气缸的工质密度越小效率降低 气缸内残余废气增多，使效率下降 压缩比增加，压缩容积减小，残余废气量随之减少，因而有所增加 7试分析进气迟闭角对充气效率及有效功率的影响 一般迟闭角增大，充气效率最大值相当的转速也增加。如加大进气门迟闭角高转速时充气效率增加，有利于最大功率的提高，但对低速和中速性能不利。减小进气迟闭角能防止低速倒喷，有利于提高最大扭矩但降低了最大功率，气门叠开期间可以利用排气管的压力波增加充气效率 8简述提高充气效率的措施(1)减少割断通路阻力2提高压缩比3减少进气系统的阻力4合理选择配气定时5进气管的动态效应 9汽油机燃烧过程可划分为几个阶段,特征, (1)着火延迟期(混合气反应加速 反应区温度升高导致电极附近的混合气立即点燃 形成火焰中心 火焰向四周传播气缸压力明显脱离压缩线而急剧上升)(2)明显燃烧期(从形成火焰中心到火焰传遍整个燃烧室 压力升高率最高)(3)后燃期(火焰前锋后未及燃烧的燃料在燃烧 贴附在缸壁上未燃混合气层的部分燃烧以及高温分解的燃烧物重新氧化 在容积增大时燃烧 放热利用率低) 10试分析汽油机爆燃产生的原因，爆燃有何危害, 在正常火焰传播过程中处在最后燃烧位置上的那部分未燃混合气进一步受到压缩和辐射热的作用，加速了先期反应。如果在火焰前锋尚未到达之前，末端混和气已经自燃 则这部分混合气燃烧速度极快，火焰速度可达每秒百米甚至数百米之上使局部压力温度很高并伴随着冲击波，严重时破坏表面的附面气膜和油膜 使传热增加气缸盖和活塞顶温度升高，冷却系过热，汽油机功率减少，耗油率增加甚至造成活塞气门烧坏，轴瓦破裂，火花塞绝缘体破坏，润滑油氧化成胶质，活塞环粘在槽内等故障 12n转速负荷变化时点火提前角分别应如何调整为什么, 转速增加时，气缸中紊流增强 火焰速度与转速成正比增加，燃烧过程缩短，一般燃烧过程中相当的曲轴转角增加，应该响应加大点火提前角 负荷调节是量调节，负荷减小时，进入气缸的混合气数量减小，残余废气量不变因而残余废气所占比例相应增加，是混合气稀释程度变大，起获界限更窄火焰速度下降燃烧恶化。 由于进气节流而泵气损失加大，冷却水散热损失也相应增加，经济性降低，为使燃烧过程有效进行需要增大点火提前角 13简述使用因素对汽油机燃烧的影响 (1)混合气浓度 在a=0.8~0.9时由于燃烧温度最高火焰传播速度最大，因此爆燃倾向增大，在a= 1.03~1.1时由于燃烧完全，be最低，但此时缸内温度最高且有富裕空气 氮氧化合物排放量大使用a小于1的浓混和气工作由于必然会产生不完全燃烧所以CO排放量明显上升当小于0.8及大于1.2 时火焰速度缓慢部分燃料来不及完全燃烧，因而经济性差(2)点火提前角 点火提前角过大，活塞消耗的功增加，最高压力升高，爆燃倾向增大(3)转速 转速增加，火焰传播速度增加 爆燃倾向减小(4)负荷 低速大负荷易爆燃(5)大气状况 大气压力低经济性和动力性下降爆燃倾向减小，大气温度高 经济性和动力性差易发生爆燃和气阻 16柴油机燃烧过程划分那几个阶段,特征, (～)着火延迟期(喷入的燃料进行物理化学准备)(2)速燃期(在着火延迟期形成的可燃混合气迅速烧完散热快 压力升高快)(3)缓燃期(在容积逐渐增大的燃烧压力稍有升降)(4)补燃期(燃烧时间短混和气不均匀 少量燃油拖延到膨胀过程中继续燃烧) 17发动机在燃烧过程中为什么要尽量减少补燃, 在补燃期间，缸内压力不断下降，燃烧放出的热量得不到有效利用，还使排气温度提高，导致散热损失增大对柴油机的经济性不利 此外，后燃还增加了有关零部件的热负荷，因此应尽量缩短补燃期 减少补燃期内燃烧的燃油量 18什么是喷油泵的速度特性,为什么未校正的油泵速度特性不符合实际要求,校正方法, 喷油泵油量控制机构位置固定，循环供油量随喷油泵转速变化的关系称为喷油泵速度特性 在较高的转速范围内，一般柴油机的充气效率随转速的上升而下降，而循环供油量随转速的上升而增大，使空气量与供油量不匹配 在低速下固定供油量，则会造成高速供油量过多使柴油机燃烧不完全而冒黑烟，若在高速下固定，则会造成低速供油量不足使柴油机的潜力得不到充分发挥 负校正(应使低速范围内的供油量随转速的小将而有一定的减小0 19什么是柴油机燃烧放热规律的三要素,为什么说先缓后急是较理想的燃烧放热规律, 燃烧起点燃烧放热规律曲线形状和燃烧持续时间。在开始放热阶段，不希望燃烧放热速率上升的过快，以降低压力升高率，使柴油机的工作粗暴得到控制，然后燃烧应加速进行，使绝大部分燃油在尽可能靠近上止点处完成燃烧，以提高经济性，燃烧持续时间不宜过长 20试述直喷式燃烧室柴油机的性能特点,(1)燃烧迅速，故经济性好有效燃油消耗率低2燃烧室结构简单表面积与容积比小因而散热损失小，也没有主副室之间的流动损失3队喷射系统的要求较高，特别是开式燃烧室4氮氧化物的排放量较分隔式燃烧室柴油机高，特别在较高负荷区域内，高一倍左右5对转速的变化较为敏感，特别是半开式燃烧室适用转速较分隔式燃烧室柴油机低 21试述分隔式燃烧室柴油机的性能特点。试分别分析负荷，转速，供油提前角和燃油对柴油机燃烧过程的影响, 除位于活塞顶部的主燃烧室外，还有位于缸盖的副燃烧室两者之间有通道相连，燃油不直接喷入主燃烧室而是喷入副燃烧室(1)负荷 负荷增大，循环供油量也增大，过量空气系数减小，单位容积内混合气燃烧放出的热量增加，引起缸内温度上升，缩短着延迟期有利于降低工作粗暴2转速 转速过高过低都会使燃烧效率降低转速过高时，燃烧过程缩占的曲轴转角过大，充气效率下降转速过低时，空气运动减弱，喷油压力下降使混合气质量变差3供油提前角 供油提前角过大，燃油将喷入温度和压力较低的空气中，着火延迟期增长，降低柴油机的经济性和动力性 过小则会使燃油不能在上止点附近即是燃烧4燃油十六烷值55的燃油自然性相对较好 较易于着火自燃使 着火延迟期较短一般直喷式燃烧室比分隔式燃烧室对燃兽的性质更为敏感 22什么是柴油机的负荷特性, 当柴油机保持某一转速不变，而移动喷油泵齿条或拉杆位置，改变每循环供油量 be随Pe变化的关系即柴油机负荷特性 时，B， 23什么是汽油机的外特性曲线, 扭矩Ttq曲线 功率Pe 耗油率be曲线 25怎样衡量发动机的扭矩特性, (1)扭矩储备系数 2转速储备系数 26为什么要对柴油机的扭矩特性进行校正,油量校正方法, 为防止柴油机的负荷超过冒烟限值，在喷油泵的油量调节机构上均有一触止装置，限制每循环的最大供油量以避免在其他转速下超过冒烟界限供油量 校正方法:出油阀式校正机构 附加在调速器上的弹簧校正机构 1内燃机油那三种理论循环,分别对应那种实际发动机, 定容(汽油机)定压(高增压和低速大型柴油机)混合(高速柴油机)加热三种理论循环 2内燃机有哪些性能指标,分别以什么为基础,评价什么, (1) 指示指标 以工质在气缸内对活塞做工为基础评定实际循环质量的好坏 (2) 有效指标 以曲轴对外输出功率为基础评定发动机整体性能 (3) 理论循环指标 以热力学为基础评定发动机理论循环豪华 3机械效率的定义,机械损失有哪些部分组成,运转因素对机械效率的影响, 有效功率和指示功率的比值 发动机内部零件运动的摩擦损失 驱动附属机构的损失 泵气损失即进排气过程消耗的功 转速上升机械损失功率增加，机械效率下降;负荷提高机械效率上升 4四冲程内燃机的换气过程,有什么特点, 自由排气:排气门是在活塞到达下止点之前开启 强制排气:缸内平均压力比排气管平均压力略高些 进气过程:进气门在上止点之前打开，下止点后关闭 气门叠开:进气门和排气门同时开着，进气管 气缸和排气管相通 5充气效率的定义,影响因素, 实际进入气缸的新鲜工质量与进气状态气缸工作容积的新鲜工质量的比值 因素:进气的状态，进气终了的气缸压力和温度，残余废气系数 压缩比配气定时 6理论空气量,过量空气系数,空然比, 1Kg燃料完全燃烧所需的理论空气量 燃烧1Kg燃料实际提供的空气量与理论所需的空气量之比成为过量空气系数 燃烧时空气量与燃料的比例称为空燃比 1内燃机油侨掷砺垩罚糠直鸲杂δ侵质导史??/span> 定容(汽油机)定压(高增压和低速大型柴油机)混合(高速柴油机)加热三种理论循环 2内燃机有哪些性能指标,分别以什么为基础,评价什么, (1) 指示指标 以工质在气缸内对活塞做工为基础评定实际循环质量的好坏 (2) 有效指标 以曲轴对外输出功率为基础评定发动机整体性能 (3) 理论循环指标 以热力学为基础评定发动机理论循环豪华 3机械效率的定义,机械损失有哪些部分组成,运转因素对机械效率的影响, 有效功率和指示功率的比值 发动机内部零件运动的摩擦损失 驱动附属机构的损失 泵气损失即进排气过程消耗的功 转速上升机械损失功率增加，机械效率下降;负荷提高机械效率上升 4四冲程内燃机的换气过程,有什么特点, 自由排气:排气门是在活塞到达下止点之前开启 强制排气:缸内平均压力比排气管平均压力略高些 进气过程:进气门在上止点之前打开，下止点后关闭 气门叠开:进气门和排气门同时开着，进气管 气缸和排气管相通 5充气效率的定义,影响因素, 实际进入气缸的新鲜工质量与进气状态气缸工作容积的新鲜工质量的比值 因素:进气的状态，进气终了的气缸压力和温度，残余废气系数 压缩比配气定时 6理论空气量,过量空气系数,空然比, 1Kg燃料完全燃烧所需的理论空气量 燃烧1Kg燃料实际提供的空气量与理论所需的空气量之比成为过量空气系数 燃烧时空气量与燃料的比例称为空燃比 4发动机的机械损失包括那几个部分,各占比例,常用哪几种方法测量发动机机械损失, 摩擦损失62-75驱动各种附件损失10-20带动机械增压器损失6-10泵气损失10-20 测量方法 倒拖法 灭缸法(多缸发动机) 油耗线法(负荷特性法 柴油机) 5试分析转速和负荷对机械效率的影响 发动机转速转速上升致使各摩擦副间相对速度增加摩擦损失增加。曲柄连杆机构的惯性力加大 活塞侧压力和轴承负荷均增高摩擦损失增加;泵气损失加大;驱动附件消耗的功多 因此n上升 机械损失功率增加机械效率下降，随转速上升摩擦损失所占比例明显加大且在转速大致相同的情况下柴油机摩擦损失大于汽油机 负荷:当发动机转速一定而负荷减少时(在汽油机中是减少混和气量在柴油机中是减少供油量)平均指示压力随之下降，而平均机械损失压力变化很小因为Pmm的大小主要决定于摩擦副的相对速度和惯性力大小，随负荷减小机械效率下降，直到空转时，有效功率等有0指示功率完全用来克服机械损失功率 6试分析影响充气效率的主要因素 进气的状态，进气终了的气缸压力和温度 残余废气系数，压缩比及气门正时 进气终了压力越高效率越大 进气终了温度越高气缸的工质密度越小效率降低 气缸内残余废气增多，使效率下降 压缩比增加，压缩容积减小，残余废气量随之减少，因而有所增加 7试分析进气迟闭角对充气效率及有效功率的影响 一般迟闭角增大，充气效率最大值相当的转速也增加。如加大进气门迟闭角高转速时充气效率增加，有利于最大功率的提高，但对低速和中速性能不利。减小进气迟闭角能防止低速倒喷，有利于提高最大扭矩但降低了最大功率，气门叠开期间可以利用排气管的压力波增加充气效率 8简述提高充气效率的措施(1)减少割断通路阻力2提高压缩比3减少进气系统的阻力4合理选择配气定时5进气管的动态效应 9汽油机燃烧过程可划分为几个阶段,特征, (1)着火延迟期(混合气反应加速 反应区温度升高导致电极附近的混合气立即点燃) 形成火焰中心 火焰向四周传播气缸压力明显脱离压缩线而急剧上升)(2明显燃烧期(从形成火焰中心到火焰传遍整个燃烧室 压力升高率最高)(3)后燃期(火焰前锋后未及燃烧的燃料在燃烧 贴附在缸壁上未燃混合气层的部分燃烧以及高温分解的燃烧物重新氧化 在容积增大时燃烧 放热利用率低) 10试分析汽油机爆燃产生的原因，爆燃有何危害, 在正常火焰传播过程中处在最后燃烧位置上的那部分未燃混合气进一步受到压缩和辐射热的作用，加速了先期反应。如果在火焰前锋尚未到达之前，末端混和气已经自燃 则这部分混合气燃烧速度极快，火焰速度可达每秒百米甚至数百米之上使局部压力温度很高并伴随着冲击波，严重时破坏表面的附面气膜和油膜 使传热增加气缸盖和活塞顶温度升高，冷却系过热，汽油机功率减少，耗油率增加甚至造成活塞气门烧坏，轴瓦破裂，火花塞绝缘体破坏，润滑油氧化成胶质，活塞环粘在槽内等故障 12n转速负荷变化时点火提前角分别应如何调整为什么, 转速增加时，气缸中紊流增强 火焰速度与转速成正比增加，燃烧过程缩短，一般燃烧过程中相当的曲轴转角增加，应该响应加大点火提前角 负荷调节是量调节，负荷减小时，进入气缸的混合气数量减小，残余废气量不变因而残余废气所占比例相应增加，是混合气稀释程度变大，起获界限更窄火焰速度下降燃烧恶化。由于进气节流而泵气损失加大，冷却水散热损失也相应增加，经济性降低，为使燃烧过程有效进行需要增大点火提前角 13简述使用因素对汽油机燃烧的影响 (1)混合气浓度 在a=0.8~0.9时由于燃烧温度最高火焰传播速度最大，因此爆燃倾向增大，在a= 1.03~1.1时由于燃烧完全，be最低，但此时缸内温度最高且有富裕空气 氮氧化合物排放量大使用a小于1的浓混和气工作由于必然会产生不完全燃烧所以CO排放量明显上升当小于0.8及大于1.2 时火焰速度缓慢部分燃料来不及完全燃烧，因而经济性差(2)点火提前角 点火提前角过大，活塞消耗的功增加，最高压力升高，爆燃倾向增大(3)转速 转速增加，火焰传播速度增加 爆燃倾向减小(4)负荷 低速大负荷易爆燃(5)大气状况 大气压力低经济性和动力性下降爆燃倾向减小，大气温度高 经济性和动力性差易发生爆燃和气阻 16柴油机燃烧过程划分那几个阶段,特征, (～)着火延迟期(喷入的燃料进行物理化学准备)(2)速燃期(在着火延迟期形成的可燃混合气迅速烧完散热快 压力升高快)(3)缓燃期(在容积逐渐增 大的燃烧压力稍有升降)(4)补燃期(燃烧时间短混和气不均匀 少量燃油拖延到膨胀过程中继续燃烧) 17发动机在燃烧过程中为什么要尽量减少补燃, 在补燃期间，缸内压力不断下降，燃烧放出的热量得不到有效利用，还使排气温度提高，导致散热损失增大对柴油机的经济性不?/span> 此外，后燃还增加了有关零部件的热负荷，因此应尽量缩短补燃期 减少补燃期内燃烧的燃油量 18什么是喷油泵的速度特性,为什么未校正的油泵速度特性不符合实际要求,校正方法, 喷油泵油量控制机构位置固定，循环供油量随喷油泵转速变化的关系称为喷油泵速度特性 在较高的转速范围内，一般柴油机的充气效率随转速的上升而下降，而循环供油量随转速的上升而增大，使空气量与供油量不匹配 在低速下固定供油量，则会造成高速供油量过多使柴油机燃烧不完全而冒黑烟，若在高速下固定，则会造成低速供油量不足使柴油机的潜力得不到充分发挥 负校正(应使低速范围内的供油量随转速的小将而有一定的减小0 19什么是柴油机燃烧放热规律的三要素,为什么说先缓后急是较理想的燃烧放热规律, 燃烧起点燃烧放热规律曲线形状和燃烧持续时间。在开始放热阶段，不希望燃烧放热速率上升的过快，以降低压力升高率，使柴油机的工作粗暴得到控制，然后燃烧应加速进行，使绝大部分燃油在尽可能靠近上止点处完成燃烧，以提高经济性，燃烧持续时间不宜过长 20试述直喷式燃烧室柴油机的性能特点,(1)燃烧迅速，故经济性好有效燃油消耗率低2燃烧室结构简单表面积与容积比小因而散热损失小，也没有主副室之间的流动损失3队喷射系统的要求较高，特别是开式燃烧室4氮氧化物的排放量较分隔式燃烧室柴油机高，特别在较高负荷区域内，高一倍左右5对转速的变化较为敏感，特别是半开式燃烧室适用转速较分隔式燃烧室柴油机低 21试述分隔式燃烧室柴油机的性能特点。试分别分析负荷，转速，供油提前角和燃油对柴油机燃烧过程的影响, 除位于活塞顶部的主燃烧室外，还有位于缸盖的副燃烧室两者之间有通道相连，燃油不直接喷入主燃烧室而是喷入副燃烧室(1)负荷 负荷增大，循环供油量也增大，过量空气系数减小，单位容积内混合气燃烧放出的热量增加，引起缸内温度上升，缩短着延迟期有利于降低工作粗暴2转速 转速过高过低都会使燃烧效率降低转速过高时，燃烧过程缩占的曲轴转角过大，充气效率下降转速过低时，空气运动减弱，喷油压力下降使混合气质量变差3供油提前角 供油提前角过大，燃油将喷入温度和压力较低的空气中，着火延迟期增长，降低柴油机的经济性和动力性 过小则会使燃油不能在上止点附近即是燃烧4燃油十六烷值55的燃油自然性相对较好 较易于着火自燃使 着火延迟期较短一般直喷式燃烧室比分隔式燃烧室对燃兽的性质更为敏感 22什么是柴油机的负荷特性, 当柴油机保持某一转速不变，而移动喷油泵齿条或拉杆位置，改变每循环供油量时，B，be随Pe变化的关系即柴油机负荷特性 23什么是汽油机的外特性曲线, 扭矩Ttq曲线 功率Pe 耗油率be曲线 25怎样衡量发动机的扭矩特性, (1)扭矩储备系数 2转速储备系数 26为什么要对柴油机的扭矩特性进行校正,油量校正方法, 为防止柴油机的负荷超过冒烟限值，在喷油泵的油量调节机构上均有一触止装置，限制每循环的最大供油量以避免在其他转速下超过冒烟界限供油量 校正方法:出油阀式校正机构 附加在调速器上的弹簧校正机构 1内燃机油那三种理论循环,分别对应那种实际发动机, 定容(汽油机)定压(高增压和低速大型柴油机)混合(高速柴油机)加热三种理论循环 2内燃机有哪些性能指标,分别以什么为基础,评价什么, (1) 指示指标 以工质在气缸内对活塞做工为基础评定实际循环质量的好坏 (2) 有效指标 以曲轴对外输出功率为基础评定发动机整体性能 (3) 理论循环指标 以热力学为基础评定发动机理论循环豪华 3机械效率的定义,机械损失有哪些部分组成,运转因素对机械效率的影响, 有效功率和指示功率的比值 发动机内部零件运动的摩擦损失 驱动附属机构的损失 泵气损失即进排气过程消耗的功 转速上升机械损失功率增加，机械效率下降;负荷提高机械效率上升 4四冲程内燃机的换气过程,有什么特点, 自由排气:排气门是在活塞到达下止点之前开启 强制排气:缸内平均压力比排气管平均压力略高些 进气过程:进气门在上止点之前打开，下止点后关闭 气门叠开:进气门和排气门同时开着，进气管 气缸和排气管相通 5充气效率的定义,影响因素, 实际进入气缸的新鲜工质量与进气状态气缸工作容积的新鲜工质量的比值 因素:进气的状态，进气终了的气缸压力和温度，残余废气系数 压缩比配气定时 6理论空气量,过量空气系数,空然比, 1Kg燃料完全燃烧所需的理论空气量 燃烧1Kg燃料实际提供的空气量与理论所需的空气量之比成为过量空气系数 燃烧时空气量与燃料的比例称为空燃比