【正文】 轉(zhuǎn)速n增加，活塞平均速度Cm也增加，n與Cm(m/s)的關(guān)系為: SnCm=30n、Cm、S/D值的大致范圍是：n（r/min）Cm（m/s）S/D 小客車汽油機 50008000 1218 載貨車汽油機 36004500 1015 汽車柴油機 20005000 915 增壓柴油機 15004000 812 二、發(fā)動機經(jīng)濟性能有效熱效率ηe ηe是發(fā)動機的有效功We（J）與所消耗燃料熱量Q1之比值 ： WeQ1有效燃料消耗率be b。它是評定發(fā)動機動力性的重要指標。10009550發(fā)動機平均有效壓力pme平均有效壓力pme（MPa）是發(fā)動機單位氣缸工作容積輸出的有效功。它與有效功率Pe（kW）之間的關(guān)系是：2pnTtqTtqnPe===180。h）] 汽油機 205320 柴油機 170205 第四節(jié)發(fā)動機經(jīng)濟性能和動力性能的評定一、發(fā)動機動力性能的評定指標發(fā)動機的有效功率發(fā)動機的指示功率減去機械損失稱為發(fā)動機的有效功率。bi、ηi是評定發(fā)動機實際循環(huán)經(jīng)濟性的重要指標。pVinn2pi=Wii=mis 60t30t三、指示熱效率和指示燃料消耗率指示熱效率ηi是實際循環(huán)指示功與所消耗的燃料熱量之比值。平均指示壓力Pmi（MPa）是發(fā)動機單位氣缸工作容積的指示功。用循環(huán)熱效率及燃料消耗率評定循環(huán)的經(jīng)濟性。排氣終了的壓力和溫度的范圍是：汽油機和柴油機 pr=()p0 廢氣渦輪增壓柴油機 pr=（）pk 汽油機 Tr=900ll00 柴油機 Tr=700900五、排氣過程當(dāng)膨脹過程結(jié)束時，排氣門打開，活塞由下止點返回上止點移動，將氣缸內(nèi)的廢氣排除。此時進排氣門均關(guān)閉，活塞處在上止點前后。壓縮終了的壓力和溫度的大致范圍是：pc（MPa）Tc（K）汽油機 600750 柴油機 75O1OOO 增壓柴油機 9O01100 壓縮比ε是發(fā)動機的一個重要的結(jié)構(gòu)參數(shù)，ε的大致范圍是：汽油機 ε=710 柴油機 ε=1422 增壓柴油機 ε=1215三、燃燒過程燃燒過程的作用是將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使工質(zhì)的壓力、溫度升高。一般進氣終點的壓力pa和溫度Ta的范圍是：汽油機 Pa()p0 Ta=340380K 柴油機 Pa()p0 Ta=300340K 增壓柴油機 Pa()pk Ta=320380K 汽車發(fā)動機增壓壓力 pK()p0二、壓縮過程壓縮過程時，進排氣門均關(guān)閉，活塞由下止點向上止點移動，缸內(nèi)工質(zhì)受到壓縮，溫度、壓力不斷上升。由于進氣系統(tǒng)的阻力，進氣終點壓力pa一般小于大氣壓力p0或增壓壓力pK，壓力差p0pa或pKpa用來克服進氣系統(tǒng)阻力。第二節(jié) 四行程發(fā)動機的實際循環(huán)發(fā)動機實際循環(huán)是由進氣、壓縮、燃燒、膨脹和排氣五個過程所組成，較之理論循環(huán)復(fù)雜得多。最高壓力p相同時： Q2VQ2mQ2p 3eKeKeK則 htphtmhtV故對高增壓這類受機件強度限制，其循環(huán)最高壓力不得過大的情況。定容加熱循環(huán)的平均壓力為 ptm=pa(l1)hte1K1（15）定壓加熱循環(huán)的平均壓力為 ptV=paK(r1)hte1K1（3）三種理論循環(huán)熱效率的比較當(dāng)加熱量Q1相同時，三種理論循環(huán)的比較。在混合加熱循環(huán)中，當(dāng)循環(huán)總加熱量Q1和ε保持不變，ρ值增大，意味著等壓加熱部分增大（圖15），同樣ht下降。（4）預(yù)膨脹比ρ在等壓加熱循環(huán)中，隨著加熱量Q1的增加，ρ值加大?？唳疟３植蛔儯瑒t工質(zhì)的膨脹比也不會變化，這樣，循環(huán)放熱量Q2亦相應(yīng)增加，而Q2/Q1不變，ht亦不變。因為提高了ε，所以可以提高循環(huán)平均吸熱溫度，降低循環(huán)平均放熱溫，擴大循環(huán)溫差，增大膨脹比。二、循環(huán)熱效率循環(huán)熱效率：工質(zhì)所做循環(huán)功與循環(huán)加熱量之比。工質(zhì)放熱為定容放熱。3）假設(shè)工質(zhì)的壓縮及膨脹是絕熱等熵過程。理論循環(huán)的簡化條件：l）假設(shè)工質(zhì)是理想氣體，其物理常數(shù)與標準狀態(tài)下的空氣物理常數(shù)相同。影響汽車發(fā)動機機械效率的因素。難點：有效指標的分析與提高發(fā)動機動力性和經(jīng)常性的技術(shù)措施。內(nèi)燃機的性能指標與它的工作過程密切相關(guān)，只有深入研究內(nèi)燃機的工作過程才能找出影響其性能指標的各種因素，并從中歸納出提高整機性能的一般規(guī)律。二沖發(fā)動機的進氣過程完全不同于四沖發(fā)動機，二沖程發(fā)動機要經(jīng)過兩次壓縮,在二沖發(fā)動機上，混合氣先流進曲軸箱然后才流進汽缸確切的說應(yīng)是流進燃燒室，而四沖發(fā)動機的混合氣是直接流進汽缸，四沖發(fā)動機的曲軸箱是用來存放機油的，二沖程發(fā)動機由于曲軸箱用來存放混合氣不能儲存機油所以二沖發(fā)動機用的機油是不能循環(huán)再用的燃燒機油。：當(dāng)混合器被壓縮到最小時火花塞跳火點燃混和氣，燃燒產(chǎn)生的壓力推動活塞下行并帶動曲軸旋轉(zhuǎn)。由于燃燒機油產(chǎn)生的積炭和開在汽缸壁上的進氣孔和排氣孔，二沖發(fā)動機的磨損比四沖發(fā)動機快的多，四沖發(fā)動機也就是說活塞每做四次往復(fù)運動汽缸點一次火。，當(dāng)活塞把氣體壓縮到最小體積時（這是第二次壓縮），當(dāng)活塞下行到一定的位置時排氣口先打開，廢氣派出然后進氣口打開，新的混合氣進入汽缸把剩余廢氣擠出。（二）w的改進型 1 四角型日本五十鈴公司研制。（4）結(jié)構(gòu)簡單，散熱面積175。 174。174。（3）a ，a 大 174。 174。針閥開啟壓力 [ Mpa ]，噴霧夾角 140～160176。VcVk 所以，希望盡可能大。 174。 空氣利用率173。Vk 173。 燃油噴在燃燒室壁面上，霧化差。氣流運動175。油束射程173。Ddk 175。 174。油束射程175。dk 173。2 混合氣形成方式: 空間霧化。34 柴油機的燃燒室 一 燃燒室的分類（一）直噴式 開式 — 中、大型，中、低速船舶、發(fā)電用柴油機不組織進氣渦流，空間霧化型混合氣蒸發(fā)方式。怠速運轉(zhuǎn)不穩(wěn)定。（三）隔次噴射低速、尤其是怠速時，油壓不足，壓不開針閥。噴油時間正常，但針閥運動次數(shù)173。零件過熱。 霧化不良，燃燒不完全，補燃嚴重，排污173。噴射時間173。在第六章發(fā)動機特性中介紹。 Me175。175。 174?？墒寡h(huán)供油量曲線變得較平坦，但若要適合于車用，還需進行調(diào)速器 校正。 174。 174。 174。（四）校正 1 出油閥校正可變減壓容積和可變減壓作用。 Me173。 Dg173。（例如: 低速大負荷工況）噴油泵速度特性 — n173。 174。 174。 循環(huán)供油量 Dg173。 循環(huán)供油時間173。 節(jié)流作用173。n173。所以，實際供油比理論供油時間長，供油量大。當(dāng)2點過了4點以后，通道小，節(jié)流，才開始回油，停止供油。實際上（存在節(jié)流）上行—當(dāng)3點不到5點時，由于通道小，節(jié)流，已經(jīng)開始供油。二 噴油泵速度特性及其校正（一）節(jié)流作用 理論上（不存在節(jié)流）上行—當(dāng)3點與5點重合時，才開始供油。dgpdtdgp=fpwp [ ml/s ] =fpwp [ ml/degPA ]dj2其中fp — 柱塞面積 [ mm ]；wp — 柱塞速度 [ ml/degPA ]。（三）噴油延遲時間從噴油泵內(nèi)燃油頂開出油閥進入高壓油管至油壓壓開噴油嘴針閥的時間。當(dāng)泵內(nèi)油壓小于出油閥彈簧預(yù)緊力和高 壓油管內(nèi)的殘余油壓力時，出油閥落座，噴油停止。柱塞上行，使噴油泵內(nèi)壓力升高，當(dāng)壓力升高 到一定值時，克服噴油泵上方出油閥彈簧預(yù)緊力和高壓油管內(nèi)的殘余油壓，頂開出油閥，通過高壓油 管向噴油器供油。 高壓油管 174。 低壓油管 174。 輸油泵 174。上止點167。III 階段 — 在膨脹過程內(nèi)，放熱量約20%。II 階段 — 放熱量約80%，約占40 degCA。DQ/Dj173。由噴油規(guī)律和實測示功圖，經(jīng)計算機計算而得。 柴油機性能175。 174。Dj ti175。 沖擊載荷173。173。173。 174。DjDp ti173。 173。 著火前可燃混合氣量173。 ti期間噴入缸內(nèi)的燃料量173。四 著火延遲期ti對柴油機性能的影響ti173。 174。 pc173。 ti175。 174。 222。 著火延遲角ji173。但n173。 混合氣形成好轉(zhuǎn) 174。 蒸發(fā)173。；氣流運動173。 174。Tc173。 174。 222。高速時: qtmini 低速時: qtmini 所以，有一個使ti為最小的q。 174。 pc175。173。 ti173。Tc175。174。 174。（三）噴油提前角q — 影響最大的因素q175。 174。 pc173。（二）壓縮比ee173。 174。lnti189。 ti175。Tc173。柴油機由于隨噴隨燃，混合時間短，補燃要比汽油機嚴重。排放差。冷卻水溫度173。ge173。 174。補燃期在膨脹過程中。 燃燒175。氧氣、燃油量175。接近等壓燃燒。V173。放熱量達70～80%。Dj（三）緩燃期 3－4 4 — 最高溫度點。 174。pmax175。Dj 44 Dp 175。 沖擊載荷173。173。173。p3=pmax。持續(xù)噴油，即隨噴隨燃。分重要。燃燒需要: 物理準備 — 霧化、吸熱、蒸發(fā)、擴散、混合 化學(xué)準備 — 分解、氧化（焰前反應(yīng)）2 — 缸內(nèi)壓力脫離壓縮線開始急驟增高。（一）著火延遲期ti 或稱滯燃期 1－2（著火延遲角ji）— 噴油嘴針閥打開向缸高壓噴油。（二）柴油機燃燒的主要研究方向 1 噴油霧化 2 噴油規(guī)律 3 氣流運動 4 燃燒室結(jié)構(gòu)配合要好。32 柴油機的燃燒過程一 燃燒過程的特點和柴油機燃燒的主要研究方向（一）燃燒過程的特點 高壓噴油在汽缸內(nèi)部形成可燃混合氣。燃燒產(chǎn)物將新鮮空氣擠向外圍與燃油混合，并使混合氣與燃燒產(chǎn)物分開，火焰呈螺旋形向中心運動，這就是熱混合作用。液體油、燃油蒸汽: r’ 400 r，向外運動。當(dāng) r’ r 時，— 離心力為主，質(zhì)點呈螺旋形向外運動。若 r’ — 質(zhì)點密度，r — 空氣密度。一般認為渦流為勢渦流。2 勢渦流渦流中心質(zhì)點速度最大，壓力最小。尤其是分隔式的渦流室型燃燒室，汽缸蓋內(nèi)的 副燃燒室中的燃料燃燒后，高壓混合氣流和火焰高 速噴向活塞頂部的主燃燒室中，由于主燃燒室的導(dǎo) 向作用，形成燃燒渦流，或稱二次渦流。擠氣渦流雖然不如進氣渦流強，但它的形成正好處于壓縮沖程終了，此時進氣渦流已經(jīng)衰減得很弱，所以擠氣渦流就顯得相當(dāng)重要了。 174。 擠氣渦流強度173。擠氣間隙175。缺點: 工藝要求高，制造、調(diào)試難度較高 2 擠氣渦流活塞上行: 將活塞頂隙的氣體擠出流向燃燒室中，形成擠氣渦流。（2）螺旋氣道特點: 進氣道呈螺旋型。 hv173。（1）切向氣道特點: 氣道母線與汽缸相切。三 氣流運動對混合氣形成的影響（一）氣流運動的作用（二）氣流運動組織氣流運動，加速混合氣形成。f = 1～3 mm，通道間隙 d = ～ mm?？讛?shù)越少，霧化越好，但也易阻塞?？讛?shù): 1～5個，f = ～ mm。 , 排放好, 盡量采用，但很難做到。 174。 工作柔和。q173。 油耗173。q’173。 174。, 排放好，但工作粗暴。 174。175。+189。噴油延遲角的比較a.189。 174。175。+189。189。 174。173。+189。2 噴油延遲角對性能的影響189。 — 開始噴油 174。+189。噴油延遲角189。q’ — 上止點 174。1 噴油延遲角噴油提前角q — 開始噴油 174。（四）噴油規(guī)律單位時間（或曲軸轉(zhuǎn)角）的噴油量隨時間（或曲軸轉(zhuǎn)角）的變化規(guī)律。均勻度好，粒粗174。 油束緊密，粒粗。軸針式噴嘴 — b175。 174。2 噴霧錐角b反映油束的緊密程度。 燃料集中 174。175。 空間混合氣太稀。 174。L 173。要控制好濃度與溫度的進2762程，使之正好配合，方可著火。外側(cè)混合氣形成快，物理準備快，但初期溫度不 高，化學(xué)準備沒有跟上。但也有說法正 好相反，中央油滴速度高，顆粒小，邊上顆粒大。油束中央速度高，但濃度也高，油滴集中，顆粒大。一級霧化－汽缸中空氣的動力作用將油束撕裂成片、帶、泡或大顆粒的油滴。10 mm面積增大 5090 倍，燃燒反應(yīng)機會大大增加。ml 油滴: 1 個，d = mm，S = 245 mm霧化: 180。二 燃料的噴霧（一）噴霧的作用只有當(dāng)燃料與空氣充分接觸，形成可燃混合氣時，才有可能燃燒。Dj3 但低速性能不好，冷起動困難。 174。 175。特點: 1 對燃料噴霧要求不高（采用單、雙孔噴嘴），對空氣運動要求高。經(jīng)燃燒室壁面和燃燒加熱，邊蒸發(fā)，邊混合，邊燃燒。 工作粗暴。pmax173。Dp3 但初期空間分布燃料多，燃燒迅速 174。 后期燃料易被早期燃燒產(chǎn)物包圍，高溫裂解174。 燃燒易于完全，經(jīng)濟性好。31 柴油機混合氣形成 一 兩種基本形式（一）空間霧化將燃料噴在燃燒室空間使之成為霧狀，再利用空氣運動達到充分混合。圖中虛線為不考慮進氣損失的G和DG曲線；實際的G和DG曲線如圖中實線所示。 174。 174。 與功率Ne有關(guān)。 單位時間供油量g173。G173。 174。 174。 G173。26 單位時間充氣量與循環(huán)充氣量單位時間充氣量 G [ kg/h ]，循環(huán)充氣量 DG [ kg ]，則n G=DGi60 [ kg/h ] 2 n173。 hv173。 掃氣作用173。排氣管需要膨脹波，則pr175。 4 多缸機上，進氣管應(yīng)分支，且等長。 174。 174。進氣管直徑173。 174。 174。3 進氣管直徑175。波動效應(yīng)（兩循環(huán)），振幅小，衰減大。 hv173。當(dāng)q = 1,2,3? 時，進氣門開，則pa173。 174。4Lnn= 發(fā)動機吸氣頻率：f2= [ 1/s ]60180。 壓縮波（進氣門開）壓力波動是周期性的。 膨脹波172。 下一循環(huán)進氣門開172。 膨脹波174。 反射: 壓縮波 －異型波三 進氣動態(tài)效應(yīng)（一）慣性效應(yīng)階段：進氣門開 174。 反射: 膨脹波 －同型波開口端：進：壓縮波 174。閉口端：進：壓縮波 174。二 波的動態(tài)機理 39。 hv173。 pr175。排氣門開閉時：po 175。 174。 174。25 進氣管內(nèi)的動態(tài)效應(yīng) 一 現(xiàn) 象195柴油機：進氣管長度L = 300 mm L = 1140 mm 氣體在進排氣管中有壓力波動現(xiàn)象，有效組織、利用壓力波動，可以提高充氣效率。增壓發(fā)動機氣門疊開角應(yīng)大一些。174。 pr173。175。 174。（四）氣門疊開角ji,oji,o173。d== 其中d－后期膨脹比。 174。 174。 ji,最佳173。n173。 1 轉(zhuǎn)速n一定時，總有一個進氣遲閉角ji使得充氣效率hv為最大。 174。 hv175。 174。 n173。 缸內(nèi)氣體易倒流進氣管 174。 氣流慣性 175。175。5