2019汽车发动机原理必考重点.doc

发动机性能指标：①动力性指标（功率、转矩、转速）②经济性指标（燃料与润滑油消耗率） 发动机的实际循环是燃料的热能转变为机械能的过程，它由进气、压缩、燃烧、膨胀和排气等多个过程所组成。工质：把实现热能和机械能相互转化的媒介物质称为工质。 假设：1）以空气作为工质，并视其为理想气体，在整个循环中物理及化学性能保持不变，工质的比热容为常数。 C＝dq/dt 2）不考虑实际存在的工质更换以及泄漏损失，工质的总质量保持不变，循环是在定量工质下进行的，忽略进、排气流动损失及其影响。3）把气缸内的压缩和膨胀过程看成是完全理想的绝热等熵过程、工质与外界不进行热量交换。4）分别用假想的加热与放热过程来代替实际的燃烧过程与排气过程，并将排气过程即工质的放热视为等容积放热过程。熵是从热力学理论的数学分析中得出来的，定义也是数学式子给出的。 dS＝dq/T 熵是状态参数，其数值与过程性质无关。 对应实际过程：定容加热循环：点燃式发动机（汽油机）混合气燃烧迅速，近似定容加热循环。定压加热循环：燃气轮机、高增压和低速大型柴油机 受燃烧最高压力的限制，大部分燃料在上止点以后燃烧，燃烧时气缸压力变化不显著。混合加热循环：高速柴油机（车用柴油机） 其燃烧过程视为定容、定压加热的组合。 评价理论循环的指标是用循环热效率ηt和循环平均压力Pt。 二、循环热效率ηt ηt是工质所做循环功W（J）与循环加热量Q1（J）之比，用以评定经济性 ηt＝W/ Q1＝（Q1－Q2）/ Q1＝1－（Q2/ Q1）C＝dQ/dt----------工质的比热 ηt＝1－1/εk－1 影响ηt的因素：1．压缩比ε随着压缩比ε的增大，三种循环的ηt均提高。提高率随着压缩比ε的不断增大而逐渐降低。2．绝热指数K（等熵指数） 绝热指数K增大，循环热效率ηt提高。3．压力升高比λ在定容加热循环中，随着加热量Q1的增加，λ值成正比加大。若ε保持不变，则工质的膨胀比也不变，使得循环放热量Q2相应增加，而Q2/ Q1不变，ηt亦不变。在混合加热循环中，当循环的总加热量Q1和ε不变时，λ增大，则ρ减小，平均膨胀比增加，相应的Q2减少，ηt提高。 注意：压缩比ε和压力升高比λ的增加将导致最高温度Tz和最高压力Pz的急剧上升，受到材料的耐热性和强度的限制。4．预膨胀比ρ 在等压加热循环中，随着加热量Q1的增加，ρ值加大。若ε保持不变，则放出的热量Q2增加，ηt下降。因为这部分热量是在膨胀比不断降低的情况下加入的，总的作功能力下降。在混合加热循环中，当循环的总加热量Q1和ε不变时，ρ值增大，意味着等压加热部分增大，同样ηt下降。 pt（kpa）是单位气缸工作容积所做的循环功，用以评定动力性 pt＝W/Vs Vs——气缸工作容积（L）。注意：是Pt随压缩始点压力Pa、压缩比ε、压力升高比λ、预膨胀比ρ、绝热指数K和热效率ηt的增加而增加。 三种理论循环的比较：1）Q1相同，ε相同 , 提高混合加热循环热效率，应增加定容部分的加热量（即增大λ值）。2）Q1相同，最高压力pz相同，而ε不相同. 故对高增压这类受机件强度限制，其循环最高压力不得过大的情况。提高ε，同时增大定压加热这部分的热量有利。 ★约束和限制：1）结构条件的限制 提高压缩比ε和压力升高比λ对提高循环热效率ηt起着有利的作用，但将导致最高循环压力pz的急剧升高,这势必缩短发动机的使用寿命，降低发动机的使用可靠性，为此只好增加发动机的质量，结果造成发动机体积与制造成本的增加。2）机械效率的限制 发动机的机械效率ηm是与气缸中的最高循环压力pz密切相关的，因此该值决定了曲柄连杆机构的质量、惯性力以及主要承压面积的大小等。不加限制地提高ε以及λ，将引起ηm的下降。从有效指标上看，将直接导致由压缩比ε和压力升高比λ提高带来的收益得而复失。这一点，对于本来压缩比已经提高的柴油机来说更为明显。3）燃烧方面的限制 若压缩比定得过高，汽油机将会产生爆燃、表面点火等不正常燃烧现象。对于柴油机而言，过高的压缩比将使压缩终了的气缸容积变得很小，对制造工艺的要求极为苛刻，燃烧室设计的难度增加，也不利于燃烧的高效进行。工质受压缩的程度用压缩比ε表示。 压缩过程的作用是增大工作过程的温差，获得最大限度的膨胀比，提高热功转换的效率，同时也为燃烧过程创造有利的条件。 n1称为平均压缩多变指数 影响n1的因素：①工质与缸壁的热交换②工质本身的泄漏★ 在使用中，对压缩过程而言，主要应注意气缸的密封。如果密封不良，将使压缩终点的工质温度、压力下降，以致起动困难，功率减少。燃烧过程的作用是将燃料的化学能转变为热能，使工质的压力、温度升高。放出的热量越多，放热时越靠近上止点，热效率越高。汽油机的燃烧过程接近于定容加热：混合气在上止点