搜索
《内燃机原理》各章提纲及重点内容第一章绪论1、内燃机发展。前期：1673~1680年荷兰物理学家柯.惠更斯(ChristianHuygens)首先提出了真空活塞式火药燃烧的高温燃气在气缸中冷却后形成真空而带动活塞作功，在人类历史上第一次把燃气与活塞联系起来，实现了“内燃”1690年法国医生德.巴本(DeniPapin)，采用相当于真空原理用水蒸气作功质的活塞式发动机，成为近代蒸汽机的直接祖先。1705~1711年英国人纽卡姆(NewComen)制成了矿井用直立气缸密封式活塞、缸|内水冷却的真空式蒸汽机，热效率不到1%。|1776年英国人瓦特(Watt)改良了纽卡姆蒸汽机，发明了水汽分离冷凝器，大大完善了蒸汽机，热效率达3%，开始了蒸汽时代，掀起了第一次工业革命浪潮。1794年英国人罗伯特.斯却里塔(RobertSteet)提出了燃用松节油或柏油的内燃机原理，首次提出燃料与空气混合的原理。1799年法国化学家莱蓬(Lebon)建议采用照明煤气作燃料并用电火花点火。|1820年英国人塞歇尔(W.Cecil)用氢煤气作燃料,使内燃机以60+/min转动起来。1833年英国人莱特(WL.Weight)提出“爆发”发动机，摆脱了真空发动机的影响，直接利用燃烧压力推动活塞作功。1857年意大利恩.巴尔桑奇(EngenioBersanti)和马特依西(Matteucci)制成自由活塞发动机，第一次实现了爆发作功。1860年法国人兰诺(Lenoir)研制成功第一台实用的二冲程、无压缩、电火花点火的煤气机。1862年法国工程师包.德.罗沙(BeaudeRochas)第一次提出了近代发动机等容燃烧的四冲程循环原理。诞生：1876年NikolausAugustOtto发明了世界第一台四冲程煤气机。1886年Benz和Daimlet按Otto的四冲程原理，造出第一台车用汽油机。1886年Benz和Daimler将发明的汽油机用在车.上，发明了第一部汽车。1892年RudolfDiesel提出用媒粉作燃料、压缩点火的发动机工作循环。1893年RudolfDiesel制成第一台没有冷却的煤气实验机。1893年8月10日，在倒拖实验机上，在不合适的相位下喷入汽油，很容易着火但发出爆炸声，自燃的工作原理被证实。随后，第一台实验机改为水冷却，用压缩空气将燃油喷入气缸，达到对燃烧有利的燃烧爆发。1897年2月17日德国慕尼黑高等工业学校教授Schroter主持下制成了世界上第一台热效率达26%的柴油机。发展：1899年德国人特林克尔提出机械式喷油系统1905年瑞士工程师别许提出涡轮增压器专利1915年制造出机械喷油方式的柴油机.1915年别许首次进行涡轮增压试验1925年以后各类柴油机被广泛使用20世纪60、70年代采用电子控制技术2、内燃机分类。1.按着火方式分：压燃式和点燃式2.按使用的燃料分：汽油机、柴油机、煤气机、多种燃料发动机等3.按冲程数分：四冲程和二冲程4.按进气状态分：增压内燃机和非增压(自然吸气式)内燃机5.按转速分：高速机(n1000+/min)，中速机(300+/minn1000r/min)和低速机(n300r/min)3、内燃机与其他动力机械相比的优缺点。优点：1.热效率高、经济性好2.功率范围广、适应性好3.机动性好、启动迅速4.比重量小，升功率大(体积小、重量轻)缺点：1.振动噪音大2.结构较复杂3.排放差4.对燃料要求高4、涡轮增压技术的发展方向。1.提高涡轮增压器增压比，实现超高增压。2.完善涡轮增压器的空气动力性能，提高涡轮增压器的效率。3.扩大涡轮增压器的流量范围，从而扩大与柴油机的匹配范围。4.提高涡轮增压器的工作可靠性和使用寿命，减少噪音，简化制造工艺，降低成本。5、绝热发动机优点及存在的问题。优点：1.提高发动机的热效率2.提高零件的隔热、耐热、耐磨性能。问题：1.绝热发动机进气温度高，进气量下降，热效率没有预计的高2.绝热发动机必须增压，而且要采用动力涡轮，这样匹配调节复杂3.高温下润滑困难4.陶瓷材料本身还有很多问题5.装置复杂、成本高、可靠性差6、内燃机今后的发展趋势。1.降低内燃机燃油和润滑油的油耗，提高经济性。2.提高内燃机的升功率、单机功率或单缸功率，降低单位功率的重量。3.采用普通材料，降低成本。4.减少机型，加强通用化、系列化和标准化，简化维护和维修。5.加强自动维护和遥控操纵研究。6.降低噪声、振动、冒烟及排放有害物质。7、内燃机值得研究的主要问题有哪些?1、内燃机燃烧问题的研究2、降低内燃机排放与噪声的研究3、内燃机代用燃料和新型燃料的研究4、内燃机电子控制的研究5、内燃机工作过程模拟及其优化的研究6、内燃机增压技术的研究7、提高内燃机可靠性与耐久性的研究第二章内燃机循环1、理想循环，实际循环，两者的差异。实际循环存在机械摩擦、换气、散热、燃烧等损失1.理论上:定容加热瞬间完成，定压加热速度与活塞运行速度密切配合。实际上:燃烧需要时间。2.理论上:加热瞬间停止，膨胀过程无加热。实际上:虽然大部分（80%以上）燃料在燃烧过程中燃烧掉，但仍有小部分燃料会拖到膨胀线上才燃烧，做功效果变差，热效率下降。5.理论上:闭口系统，无泄漏。实际上:活塞气环不会100%严密密封，总会有些气体窜到曲轴箱中，造成损失。4.理论上:压缩、膨胀过程为绝热过程。实际上:大量热量通过气缸壁传给冷却水或空气。5.理论上:闭口系统，没有气体流动损失。实际上:进、排气节流沿程损失，缸内进气、挤压、燃烧涡流损失。6.理论上:忽略进、排气过程。实际上:进、排气门提前开启，迟后关闭。而且有流动阻力。7.理论上:理想气体，双原子气体。实际上:燃烧前:燃料+空气；燃烧后:燃烧产物。8.理论上:定比热实际上:温度上升→比热上升2、奥托循环、狄赛尔循环、混合加热循环的PV图、TS图。混合加热循环：奥托循环：狄塞尔循环：3、三种理想循环的比较，(1)压缩比相同，加热量相同(2)最高压力、最高温度、放热量相同。4、定压增压和脉冲增压理想循环的PV图。5、实际循环有哪些损失?1.工质改变损失2.传热，流动损失3.换气损失4.时间损失5.补燃损失6.泄露损失第三章内燃机工作指标与性能分析1，平均指示压力单位气缸工作容积在一个循环中所做的指示功。2、过量空气系数燃烧过程中实际进入气缸的空气量L，与燃油完全燃烧理论上所需要的空气量L0之比。3、充气效率实际进入气缸的空气量与进气管状态下充满气缸工作容积空气量之比。即，实际充入气缸中的空气量与理论上应该进入气缸的空气量之比。4、机械损失包含哪些损失?1.摩擦损失2.带动辅助机械损失3.泵气损失5、测量机械损失的方法?1.倒拖法2.油耗线法3.灭缸法4.示功图法6、倒拖法该方法只能在电力测功机上试验。该方法在压缩比不很高的汽油机上得到广泛应用。发动机与电力测功机相连。起动发动机，冷却水温度、机油温度达正常值。然后使发动机在给定工况下稳定运转。切断发动机的供油，此时：Ni=0；pi=0将电力测功机转换为电动机使用，在给定转速下倒拖发动机，并维持冷却水温度和机油温度不变。由于此时：Nm=-Ne因此从电力测功机上所测得的倒拖功率Nm即为发动机在该工况下的机械损失功率Nm。7、油耗线法该方法仅适用于柴油机，单缸、多缸、增压、非增压。在柴油机转速不变的情况下，改变负荷，做出每小时耗油率mf（kg/h）和平均有效压力pe的曲线（负荷特征），做直线部分的延长线与pe坐标轴相交，则交点到零点的距离即为pm。8、灭缸法该方法仅适用于多缸机。当发动机调整到以给定工况稳定运转后，先测出整个发动机的有效功率之后，在柴油机油门拉杆或齿条位置、或汽油机节气门开度固定不动的情况下，停止向某一汽缸供油或点火。调整测功机，使发动机恢复到原来的转速，重新测定有效功率（其余气缸的有效功率），必然小于（一缸熄火），两者之差即为灭掉缸的指示功率逐次灭缸，则整台发动机的指示功可知9、示工图法用示功器测取示功图，求pi；用测功器测量pe,即可求pm。优点：在真实的试验工况下进行，完全按机械损失的定义。缺点：示功图不准确，特别是上止点位置难以确定；多缸机存在一定的不均匀性。该方法不常用。10、影响机械损失的因素?1.增压，增压大机械损失上升不大，机械效率上升2.转速n及活塞平均运行速度Cm，气上升机械损失上升，机械效率下降3.发动机负荷，转速一定，负荷下降，机械损失变化不大，机械效率下降4.润滑油品质与冷却水温度，（1润滑油粘度略降，机械损失下降，机械效率上升，（2润滑油粘度降的多，机械损失升的多，机械效率降的多（3润滑油杂质多，机械损失上升，机械效率下降5.气缸尺寸与数目，尺寸数目上升，机械损失上升，机械效率上升6.工艺水平，气缸套内壁、轴颈、轴承等摩擦表面加工精度对机械损失功率有较大影响。表面加工精度高可以提高机械效率。11、标定工况的环境参数是多少?.标准大气条件下（100kpa，25℃，湿度30％12、内燃机强化系数?平均有效压力和活塞平均速度的乘积13、影响平均值指示压力的主要因素。1.增压度2.过量空气系数3.换气质量4.油气混合完善程度5.燃烧完善程度14、米勒循环。米勒循环是压气机后的空气压力pk大于获得内燃机Ne所必需的pk。在活塞到达下止点前40℃A～50℃A内停止进气。当活塞向下止点运动时，充量膨胀，使降到发出Ne所必需的pk。结果就减低了Ta→热应力下降15、过量空气系数对升功率的影响。过量空气系数下降升功率上升16、强化升功率的措施。1.采用二冲程循环2.提高转速3.增大压缩比4.化油器式内燃机改成燃油直喷5.减小过量空气系数6.增大充气系数x进气空气密度或机械效率7.采用增压技术提高充气系数x进气空气密度17.通过增压强化内燃机存在那些问题?怎样解决?机械应力增大压缩比高Pz大，压缩比低启动困难解决办法：（限制Pz）减小压缩比减小喷油提前角选用适当喷油特性及混合气形成方式（启动）可变压比活塞热应力增大解决办法：增大扫气重叠角，用扫气空气冷却受热部件。（四冲程化油器不能用空气冷却高增压时，水冷空气涡轮喷水（蒸发冷却米勒循环对供油与燃烧过程的组织①合理选择供油规律，使着火延迟期内的供油量少，而在下一阶段供入其余燃油，也即采用分级喷射;②选择混合气形成条件和燃烧室结构;③减少供油提前角，使燃烧过程适度后移。若在很高pk下，大部分燃料在膨胀期间进行。增压压力的最佳化18、内燃机负荷、气缸数、气缸直径对机械效率什么影响?1.气缸尺寸与数目，尺寸数目上升，机械效率上升2.发动机负荷，转速一定，负荷下降，机械效率下降19、空冷的方式和特点增大扫气重叠角，用扫气空气冷却受热部件。（四冲程化油器不能用空气冷却空气涡轮第四章内燃机的燃烧1,燃油不完全燃烧相对于完全燃烧时，分子变化系数变化趋势如何?2、涡流进气道有哪几种形式?评价进气涡流的参数有哪些?如在四冲程柴油机上采用带导气屏的进气阀，采用切向进气道、螺旋进气道，以及在二冲程柴油机上采用具有切向倾斜角的进气口等。气流速度，流量系数，充气效率3、挤流是如何产生的，影响内燃机挤流强度的参数有哪些?在压缩行程期间，当活塞接近上止点时，活塞顶上部环形空间的空气被挤入活塞顶中部的凹坑容积中，这种空气流动称挤压涡流，简称挤流。挤气间隙（反比，挤气面积（正比4、简述化油器式喷油系统的工作原理。根据不同负荷，节气门开度不同，空气流速不同，喉管处真空度不同，来从化油器中吸取不同量的燃油。5、描述汽油机理想化油器的特性。常用工况—中等负荷要求提供经济混合气。负荷90%以及怠速,低速下，加浓。6、描述简单化油器的工作特性.单纯依靠喉口真空度决定供油量的化油器转速一定时，节气门开度越大，喉部真空度越大，油量越多，功率越大。节气门开度一定时，转速越高，功率也越大。7、汽油机正常燃烧的火焰传播速度是多少?20-60m/s8、汽油机不正常燃烧包括哪些?汽油机不正常燃烧：爆燃（爆震、敲缸），表面点火汽油机的不规则燃烧：循环波动——不同循环之间的燃烧变动，各缸不均匀——各缸之间的燃烧差异9、汽油机燃烧分为哪几