汽车发动机原理小抄

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、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：混合气在上止点前由电火花点燃，火焰迅速传遍整个燃烧室，工质的压力、温度剧烈上升。柴油机的燃烧过程接近于混合加热：开始，近似于定容加热，接着，是一面喷油，一面燃烧，该过程接近于定压加热。★ 柴油机的最高爆发压力pz很高，但因相对于燃油的空气量大，所以最高燃烧温度Tz值要比汽油机低。 变指数n2′是不断变化的。n2称为平均膨胀多变指数 补燃：一些燃料不能及时燃烧，在膨胀行程中继续燃烧的现象。 ★ 由于柴油机的膨胀比大，转化为有用功的热量多，热效率高，所以膨胀终了的温度和压力均比汽油机小。 五、排气过程 ★ 如果发现排温偏高，应立即查明原因。 第三节 实际循环的评定------指示指标, 指示指标：是用来评定实际循环质量的好坏，它以工质在气缸内对活塞做功为基础。实际循环的动力性：平均指示压力、指示功率. 实际循环的经济性：指示热效率、指示燃料消耗率 一、指示功Wi和平均指示压力Pmi 指示功：指气缸内完成一个工作循环所得到的有用功Wi（kJ）。 非增压： Ai 压缩、燃烧、膨胀行程所围面积A1 进排气消耗的面积（泵气损失）Wi＝（Ai±A1）ab, 指示功Wi反映了发动机气缸在一个工作循环中所获得的有用功的数量，它除了和循环中热功转换的有效程度有关，还和气缸的工作容积的大小有关。 平均指示压力pmi：是发动机单位气缸工作容积所做的指示功。pmi＝Wi /Vs 即：pmi是一个假想的平均不变的压力，以这个压力作用在活塞顶上，使活塞移动一个行程S所做的功，即循环的指示功Wi。pmi是从实际循环的角度评价发动机工作容积利用率高低的一个参数，是衡量发动机实际循环动力性能的一个重要指标。 二、指示功率Pi. 发动机单位时间所做的指示功，称为指示功率Pi。 发动机指示功率（KW）：Pi＝Wi（n/60）（2i/τ）＝(pmi Vsin)/（30τ） 式中 τ----行程数。四行程τ＝4，二行程τ＝2。 指示热效率ηi：是实际循环指示功与所消耗的燃料的热量之比值。 ηi＝Wi /Q1 指示燃料消耗率bi：是指单位指示功的耗油量。指示燃料消耗率 bi＝（B/ Pi）×103 ηi＝（3.6/ bi·hμ）×106。式中 hμ-----为燃料的低热值（KJ/Kg）。从统计范围：ηi柴油机＞ηi 汽油机 ηi四冲程＞ηi二冲程 指示指标只能评定工作循环的好坏, 发动机经济性和动力性指标是以曲轴对外输出的功率为基础，代表了整机的性能，通常称它们为有效指标。 1．有效功率Pe； 发动机的指示功率Pi并不能完全对外输出，功在发动机内部的传递过程中，不可避免有损失，这些损失包括：1）发动机内部零件的摩擦损失。2）驱动附属机构的损失。3）泵气损失，指进、排气过程所消耗的功。机械损失功率Pm： Pe＝Pi－Pm 2 .有效转矩 ： 发动机工作时，由功率输出轴输出的转矩称为有效转矩Ttq。Pe＝Ttq n/95503．平均有效压力pme：平均有效压力pme：指发动机单位气缸工作容积输出的有效功。Pe＝(pme Vsin)/（30τ）pme值大，说明单位气缸工作容积对外输出的功多，做功能力强。它是评定发动机动力性的重要指标。4．转速n和活塞平均速度Cm提高发动机转速n，即增加单位时间的做功次数，从而使发动机体积小、重量轻和功率大。Cm＝2S n /60＝S n /30 Cm已成为表征发动机强化程度的参数。 即对于高速发动机，在结构上采用较小的行程缸径比（S/D）值。但S/D值小会造成燃烧室高度减小，其表面积与容积的比A/V值增大，混合气形成条件变差，不利于燃烧。 二、发动机经济性能； 1．有效热效率ηe 有效热效率ηe：是发动机的有效功We（J）与所消耗燃料热量Q1之比值 ηe＝We/Q1 2．有效燃料消耗率be ，有效燃料消耗率be：是指单位有效功的耗油量。be＝（B/ Pe）×103 三、发动机强化指标；升功率PL和比质量me 升功率PL（kw/L）：是发动机每升工作容积所发出的有效功率。PL＝Pe/Vsi＝(pme n)/ 30τ PL愈高，发动机的强化程度愈高，发出一定功率的发动机尺寸愈小。比质量me（kg/kw）：是发动机的干质量m与所给出的标定功率之比。它表征质量利用程度和结构紧凑性。me＝m/Pe，干质量：未加燃油、机油、冷却液的发动机质量。比容积Ve（m3/kw）：发动机外廓尺寸与其标定功率之比。 2．强化系数pme Cm ，平均有效压力Pme与活塞平均速度Cm的乘积称为强化系数。其值愈大，发动机的热负荷和机械负荷愈高。发动机的发展趋势：强化程度继续提高。 1．排出的有害气体：CO、HC、NOx 2．排气微粒 发动机的机械损失消耗了一部分指示功率，而使对外输出的有效功率减少。 机械损失的组成部分：①活塞与活塞环的摩擦损失②轴承与气门机构的摩擦损失③驱动附属机构的功率消耗④流体摩擦损失⑤驱动扫气泵及增压器的损失 Pf表示其损耗的功率，扫气泵或增压器所消耗的功率为PB，泵气损失功率Pp， 表示高速发动机中的摩擦损失 Pm＝Pf＋Pp＋PB 一、机械效率ηm 平均机械损失压力pmm（Mpa）：单位气缸工作容积的机械损失功。 pmm＝pmi－pme 机械效率ηm：是有效功率和指示功率的比。 ηm＝Pe / Pi＝pme / pmi＝1－(Pm / Pi) ＝1－(pmm / pmi) ★ ηm值愈接近于1，发动机性能好。 二、机械损失的测定：倒拖法——这种在具有电力测功器的试验条件下方可进行。测量结果比实际要大，汽油机用得较多。2．灭缸法——此法仅适用于多缸发动机。相当准确，其误差在5%以下。3．油耗线法（又称负荷特性法）----此方法的基础是，假设转速不变时pmm和ηi都不随负荷的增减而变化。个方法虽然只是近似方法，但只要在低负荷附近，燃油消耗量曲线为直线就相当可靠，即使没有测功器和示功器也能进行测定。不适用于用节气门调节功率的汽油机。4．示功图法--试验结果的正确程度往往决定于示功图测录的正确程度，示功图法一般用于当上止点位置能得到精确校正时才能取得较满意的结果。 三、影响机械损失的因素：1．气缸直径及行程Pm＝K（SDm）1/2/D D-----气缸直径；S-----活塞行程；Dm-----曲轴的平均半径；K-----与气缸数和转速有关的常2．摩擦损失（1）活塞组件，影响摩擦损失的主要因素：①活塞环的结构与组合；②活塞裙部的几何形状；③缸套的温度及配合间隙。（2）曲轴组件，主要措施：减少运动件的惯性质量，可降低轴承负荷，有助于轴承宽度和轴径减小。（3）配气机构，主要措施：①减小配气机构运动件质量，降低弹簧负荷；②在摇臂与凸轮接触面处加入滚动轴承。3．转速n（或活塞平均速度Cm），转速n上升，Pm增加，ηm下降。在n相同时，Pm柴油机＞Pm汽油机：因为柴油机的ε高、气缸压力高、运动部件质量大。★ 提高n来强化发动机，ηm下降是主要障碍。4．负荷，当发动机n一定，而负荷减小时，平均指示压力pmi随之下降，pmm的变化很小。5．润滑油品质和冷却水温度 ★ 粘度：大，分子内摩擦大，流动性差，摩擦损失增加。但承载能力强，易保持液体润滑状态。小，分子内摩擦小，流动性好，摩擦损失减少。但承载能力差，油膜易破裂而失去润滑。粘度比：粘度随温度的变化程度。其值愈大，粘度随温度的变化愈大。希望粘度随温度变化小，以保证发动机在各种热状态下工作良好。★ 选用润滑油的基本原则：一般情况：粘度大：强化发动机、轴承负荷高。粘度小：转速高，配合间隙小。 减少下述述各项损失，提高实际循环的热效率是发动机性能研究的目的。1．实际工质的影响①理论循环中比热容C＝常数。C＝dq/dt，相同的放热量，使实际循环所能达到的最高温度小于理论循环，结果使η和p下降。2．换气损失其中包括：①泵气损失 ②排气门在下止点前提前开启而产生的损失。3．燃烧损失4．传热损失 ，汽油机较柴油机要大：汽油机因相对的空气量少，混合气浓，缸内燃烧温度高。汽油机不完全燃烧损失是采用浓混合气，所以汽油机要采用稀混合气燃烧。3）对于柴油机，不完全燃烧主要是混合气形成及燃烧组织不完善。 1．发动机所耗燃油的热量QT（kJ/h）QT＝BhμB-----每小时的耗油量；hμ-----燃料的低热值2. 转化为有效功的热量QE（kJ/h）：QE＝3.6×103 Pe3．燃料不完全燃烧热损失QB（kJ/h）不完全燃烧：汽油机：采用空气不足的浓混合气；柴油机：空气和燃料混合不均。 发动机的换气过程：是指排气过程和进气过程。判断换气过程是否完善的指标：①已燃气体是否排尽②新鲜工质是否充分。取决于：①与换气过程有关的各种附属系统设计是否合理、有效；汽油机：混合气组成和均匀分配；柴油机：缸内气体流动。②发动机的运行状态（高速、低速）影响：汽车的经济性、排放、噪声及乘坐的舒适性 发动机的换气过程：指从排气门或排气口（二行程）开启至进气门或排气口关闭的整个阶段。 换气过程的阶段：自由排气、强制排气、进气和气门迭开四个阶段。1. 自由排气阶段：从排气门开启到气缸压力达到排气背压（排气管内压力）的这个时期。发动机的排气门往往都在膨胀行程达到末期前，即活塞达到下止点前的某一位置提前打开，称为排气提前。排气提前角：从排气门打开到下止点这段曲轴转角. 排气门刚打开时，缸内压力远高于排气管内压力，随着排气过程的进行以及排气门流通截面的逐渐增大，排气管内的压力将逐渐升高，直至在某一时刻达到或接近缸内压力。这一阶段由于正向压力差的存在，排气可以自发地进行。★排气流动处于超临界状态，废气以当地声速c（m/s）流过排气门开启截面 c＝（KRT）1/2，K-----绝热指数；R-----气体常数［N·m（kg·K）］；T-----气体的绝对温度（K）。 在超临界排气时期，废气流量：①与排气管内压力无关②只决定于气缸内气体的状态和气门的有效开启面积。★排气流动处于亚临界状态，在超临界排气时期，废气流量：①缸内与排气管内的压力差； ②气门的有效开启面积。自由排气阶段中排出的废气量与发动机的转速无关，但在高转速时，同样的排气时间对应的曲轴转角将大为增加。随发动机转速的增加应增大排气提前角 2.强制排气阶段：自由排气阶段结束后，气缸内的废气是由上行活塞强制推出，直到排气门关闭的这个时期。 排气门不允许刚好在活塞达到上止点时关闭，而应在上止点后一定角度时关闭，这就是排气迟闭。排气迟闭角：从上止点到排气门完全关闭这段曲轴转角。 3．进气过程:从进气门开启到关闭的全过程。为了使得在进气过程开始时，进气门有一定的流通截面，以减少进气过程的阻力，增加进入气缸的新鲜工质，进气门一般也在上止点前提前开启，称为进气提前。进气提前角：从进气门打开到上止点这段曲轴转角。为了利用在吸气过程中形成的进气管内气流的流动惯性，实现气缸的过后充气，进气门不在下止点关闭，而是在下止点过后的一定角度时延迟关闭，即进气迟闭。进气迟闭角：从下止点到进气门完全关闭这段曲轴转角。★当排气门刚开启，废气涌向排气管时，排气管压力急剧上升，产生正压力波并在管内往复传播和反射。★在进气行程初期，由于气门开启面积小，节流很大，活塞又向下运动，因此缸内产生很大的负压，新鲜工质流入气缸，同时在进气管内引起负压力波，在管内往复传播和反射。 4．气门迭开：进气门提前开启和排气门延迟关闭，从时刻上看都位于上止点前后，这样就会在排气行程上止点附近出现进、排气门同时开启的特殊现象，称为气门迭开。气门迭开角：气门迭开时相应的角度，它等于排气迟闭角和进气提前角之和。①非增压：汽油机：迭开角过大时高温废气倒流进气管，造成进气管回火，故其气门迭开角较小。柴油机：可采用较大的迭开角，增加扫气效果。②增压：柴油机：增压柴油机采用比非增压柴油机大的气门迭开角.汽油机：其气门迭开角仍较小。③转速：转速增加时，气门迭开角也应加大换气损失定义：理论循环换气功与实际循环换气功之差。 排气损失： 从排气门提前开启直到进气行程开始，缸内压力达到或接近进气管压力之前，在此阶段所损失的功。排气损失可分为：自由排气损失和强制排气损失。 自由排气损失：是因排气门提前开启，排气压力线开始偏离理论循环膨胀线，引起膨胀功的减少。强制排气损失：是活塞将废气推出所消耗的功。★影响排气损失的因素：①排气提前角：随着排气提前角的增大，自由排气损失增加，而强制排气损失在减少.②发动机转速：两者之和在总体上呈现增加的趋势,转速升高时，排气提前角应加大.★降低排气损失的主要措施：①减小排气系统的阻力；②降低排气门处的流动损失；③合理确定排气提前角。2进气损失： 由于进气道、进气门等处存在流动阻力损失称为进气损失。★降低进气损失的主要措施：①加大进气门的流通截面；②正确设计进气管及进气道的流动路径；③合理调整配气定时；④降低活塞平均速度等。四行程发动机的充气效率（充量系数）衡量发动机充气性能的一个重要指标。 一、充气效率ηv：是实际进入气缸的新鲜工质量与进气状态下充满气缸工作容积的新鲜工质量的比值：ηv＝m1/ms＝V1/Vs 二、影响充气效率的因素，ηv＝ξ［ε/（ε－1）］（Ts/Ps）（Pa/Ta）［1/（1＋γ）］ 影响充气效率ηv的因素有：①进气（或大气）状态， （Ts、Ps）②进气终了的气缸压力和温度， （Pa、Ta） ③残余废气系数， γ④压缩比， ε ⑤气门正时，ξ 阻力系数λ：对降低进气系统的流动阻力，提高ηv有显著的意义。 ①负荷：柴油机： Pa随负荷的变化很小。汽油机： Pa受负荷变化的影响较大。 ②转速n：当保持油门不动，发动机转速增加，气体流速υ随之加大，进气终了的压力Pa迅速下降。 2．进气终了的温度Ta: Ta值愈高，充入气缸的工质密度愈小，使得ηv降低。3．残余废气系数γ: 缸内残余废气增多，不仅使ηv下降，而且使燃烧恶化。4．配气定时ξ:合适的配气定时应考虑ξPa具有最大值5．压缩比ε:压缩比ε增加，ηv有所增加。 非增压四行程发动机的进气系统的基本组成：空气滤清器、化油器（或喷油器）、节气门、进气管、进气道和进气门。★对具体发动机，角面值一般不随转速而变化。★时面值在发动机高速时将减小。2．进气马赫数Ma: 是进气门处气体的平均流度υm与该处声速c的比值，即：Ma＝υm/ c 进气马赫数Ma反映了流动对充气效率ηv的影响。在正常的配气条件下，当Ma超过一定数值时，ηv便急剧下降。控制Ma的方法：①增大进气门的相对通过面积；d②改善气门处的气体流动，提高流量系数；μm③合理的配气相位。φc、φo3．气门直径和气门数①加大进气门直径提高ηv，通过加大进气门直径的方法来提高ηv，是受到限制的。②增加进气门数，可以取得与加大进气门直径同样的效果，增大了进气门的有效流通截面积。多气门机构：①进排气面积大，ηv提高，同时泵气损失小，有利于提高动力性；②易实现可变技术，改善低速、低负荷性能；③布置紧凑燃烧室，火花塞 置在燃烧室中央，从而改善燃烧；有利于提高压缩比（汽油机）和改善燃油雾化质量（柴油机），降低油耗，提高经济性。④减小运动件质量，有利于高速等。4．气门升程：当增加气门升程，改进凸轮型线，减小运动件质量，增加零件刚度，在惯性力允许条件下使气门开闭得尽可能快，从而增大时面值，提高通过能力。5．减少气门处的流动损失 二、进气道和进气管: 证足够的流通面积，避免转弯及截面突变，改善管道表面的光洁度等，以减小阻力，提高ηv。 进气管直径的选择：进气管直径大：高速、大功率（动力性）进气管小：中、低速（经济性） 在进、排气门开闭的四个时期中，进气门迟闭角的改变，对充气效率ηv影响最大。 ★进气门迟闭角1）当n＞n1时，ηv下降的原因：①气流惯性增加，而进气门迟闭角不变，使一部分气体的气流惯性不能充分利用；②进气流动阻力增加。当n＜n1时，ηv下降的原因：①气流惯性减小，而进气门迟闭角不变，使一部分气体被推回进气管。2）不同ηv曲线相当于在不同的配气定时下，ηv随转速变化的关系。一般迟闭角增大，ηv最大值所对应的转速也增加。 ★排气提前角,排气提前角应当在保证排气损失最小的前提下，尽量晚开排气门，以加大膨胀比，提高热效率。当转速增加时，应增加排气提前角。★气门迭开在气门迭开期间，可以利用进、排气管的压力波来增加ηv，新鲜工质流过高温零件，降低热负荷，减少NOx，故应安排适当的气门迭开角。在高速二气门发动机中，为保证足够的进、排气门时面值，也会有较大的迭开角。车用发动机：低速、小负荷时,求迭开角小。 动态效应：在特定的进气管条件下，利用进、排气管存在的压力波来提高进气门关闭前的进气压力，增大充气效率。特点：结构简单、惯性小、响应快、适用频繁的变工况。动态效应：惯性效应、波动效应 .管波动效应：利用的是返回正压波 当进气门关闭后，进气管的气柱还在继续波动，对各气缸的进气量有影响，这称为波动效应。 如果正波与下一循环的进气过程重合，就能使进气终了时压力升高，因而提高充气效率。此时如与负压波重合，则气门关闭时压力便会下降，ηv降低。 波动次数说明进气管内压力波的固有频率与发动机进气频率的配合关系。 对惯性效应，发动机进气周期应与压力波半周期相配，即： q1＝2 f1/ f2＝60c/（n L*）当波动效应：q 2＝f1/ f2＝30c/（n L*）当q2＝1（1/2），2（1/2）……时，下一次气门开启期间，正好与正的压力波相重合，使ηv增加。当q2＝1，2……时，进气频率与压力波固有频率合拍，下一次气门开启期间正好与负的压力波相重合，使ηv减小。★ q1或q2愈小，则需要进气管愈长；q1或q2大，则由摩擦引起的压力波衰减大。高转速所需进气管短，低转速所需进气管长。 ★ 在进气系统不变的情况下，只能选某一转速范围考虑动态效应，其ηv增大超过5%~10%是不适宜的，因为会在其它某转速出现性能低谷。 利用进气系统动态效应时，应考虑：①合理的进气管长度；②进气管管径；③管道的截面变化和弯曲方式；④稳压室容积；⑤节流位置等。对于缸机：应使各缸进气歧管长度相同并避免各缸气波之间的互相干扰。 排气管动态效应：利用的是返回负压波 可变技术：就是随使用工况（转速、负荷）变化，使发动机某系统结构参数可变的技术。车用发动机希望在很大转速范围内的动力性和经济性都得到改善，避免出现转矩低谷，提高乘坐舒适性：①高速、高功率的动力性。②中、低速，中、小负荷的经济性和稳定性。可变技术目前主要有：①可变进气管②可变气门定时③可变凸轮机构④可变气门升程⑤可变进气涡流等 一、可变进气管 对进气管的要求是：①在高转速、大功率时，应配装粗短的进气管；②在中、低速、最大转矩时，应配装细长的进气管。 二、可变气门定时 四行程发动机对气门定时的要求是：进气迟闭角与排气提前角应随转速的提高而加大，即：①低转速时，进、排气门应接近下止点关闭和打开；②高转速时，进、排气门应远离下止点关闭和打开；③怠速时，气门迭开角要小，随着转速上升，气门迭开角应加大。 1． 凸轮相位可变：分级可变、连续可变两类， 2． 进气持续期可变,即：①在高速时采用高速凸轮，其升程与进气持续期都较大；②在低速时切换到低 凸轮，其升程与进气持续期均较小.采用这种机构后，发动机的性能与传统配气机构的性能比较，其低速转矩和高速动力性能都得到改善。★利用沸点不同直馏可得：石油气、汽油、煤油、轻、重柴油、渣油。★在碳氢化合物分子中，碳、氢原子的数目和排列位置对燃料性能影响较大。高速柴油机：轻柴油。中、低速柴油机：重柴油。★ 凝点：是指柴油失去流动性开始凝结的温度。★ 选用柴油时，应按最低环境温度高出凝点5℃以上。凝点过高，造成油路的堵塞。轻柴油的的性能指标：1）十六烷值（柴油的发火性）------评价柴油自燃性的指标。2）馏程（柴油的蒸发性）------与燃烧完善程度及起动性能有密切关系的性质。3）粘度------与燃料喷射有密切关系的性质。4）闪点、凝点------与柴油储存、运送、使用有关的性质。5）机械杂质、水分、灰分、含硫量、酸度、水溶性、碱、------与柴油机腐蚀有关的性质。 1．十六烷值是评定柴油自燃性好坏的指标。 柴油机工作时，柴油被喷入燃烧室后，并非立即着火，而要经过一段时间进行燃烧前的物理、化学准备，这个准备时间称为着火准备期（简称备燃期），亦称滞燃期。★ 滞燃期长，则在燃烧开始前燃烧室内积存的柴油过多，以致燃烧开始后气缸内压力升高过快，使曲柄连杆机构承受较大的冲击力，加速磨损，同时气缸内发出很响的敲击声，即发动机工作粗暴。★ 对于自燃性好的燃料（发火性好），滞燃期短，气缸内形成的混合气少，着火后压力升高速度低，工作柔和，且可在较低的温度下发火，起动性能好。 十六烷值与发动机的粗暴性和起动性均有密切关系。★缺点：增大十六烷值，将带来燃料分子量的加大，使油的蒸发性变差，凝点升高，粘度增加，导致排气冒烟加剧及燃油经济性下降。★ 同一相对蒸发量的馏出温度低，表示柴油的蒸发性愈好，愈有利于可燃混合气的形成和燃烧。★重馏分过多：在高速柴油机中来不及蒸发和形成均匀混合气，燃烧不容易及时和完全。★轻馏分过多：轻质燃料易蒸发，着火前形成大量油气混合气，着火后压力升高过快，工作粗暴。 一般情况：轻馏分：高速柴油机、直喷式燃烧室（ω型）重馏分：低速柴油机、分隔式燃烧室（预燃室式、涡流室式） 3．粘度影响柴油的喷雾质量：粘度大：雾化后油滴的平均直径大，燃油和空气混合不均，燃烧不及时或不完全，燃油消耗率增加，排气冒烟，同时难以滤清、沉淀，阻力大。粘度小：增加精密偶件间的泄漏量，增加表面磨损。为降低柴油的凝点，改善其低温流动性，可往轻柴油中掺入裂化煤油。 二、汽油 影响汽油机性能的关键性指标：辛烷值、馏程。1.辛烷值是表示汽油抗爆性的指标。在汽油机燃烧中，随着ε及气缸内气体温度的升高，可能出现一种不正常的自燃现象，称为爆燃。爆燃会引起发动机过热，排气冒烟，油耗增大，功率下降。抗爆性：指汽油在发动机气缸中燃烧时，避免产生爆燃的能力，也称抗自燃能力。★辛烷值高，抗爆燃的能力强。为了提高汽油的辛烷值，常使用抗爆添加剂。 2．馏程与蒸气压是评价汽油蒸发性的指标。★ 馏程：汽油馏出温度的范围。饱和蒸气压力的大小用以标志气阻. 馏出50%的温度标志着汽油的平均蒸发性，即汽油中中间馏分蒸发性的好坏。★ 此温度低，表明汽油中中间馏分易于蒸发，它影响发动机的暖机时间、加速性及工作稳定性。★ 此温度低，说明这种汽油的挥发性较好，在较低温度下可以有大量的燃料挥发而与空气混合，这样可以缩短暖机时间，而且从较低负荷向较高负荷过渡时，能够及时供应所需的混合气。（3）馏出90%的温度与干点标志着燃料中含有难以挥发的重质成分的数量。此温度低，燃料中所含的重质成分少，有利于混合气均匀分配到各缸，进入气缸中能够挥发，有利于燃烧更为完全。此温度高，燃料中有较多的重质成分，在气缸中不易挥发而附在气缸壁上，燃烧容易形成积炭；或者沿着气缸壁流入油底壳，稀释机油，润滑恶化，这点在冬季尤为明显。 三、汽油、柴油性能差异对发动机的影响?1．引起在混合气形成上的差异:汽油的挥发性强，而柴油较小。 ①汽油可在较低的温度下以较充裕的时间在气缸外部进气管中形成均匀的混合气，因而控制混合气的数量，便可调节汽油机的功率。②柴油蒸发性差，但粘性比较好，其不可能在低温下形成油气混合气，但适宜用油泵、油嘴向气缸内部喷油，靠调节供油量来调节负荷，而吸入的空气量基本上不变。2．引起着火与燃烧上的差异汽油机：①汽油自燃温度高，因而不宜压燃但适宜外源点火；② 为促使有规律的燃烧，应防止其自燃（ε不能太高）；③混合气均匀，着火后，以火焰传播的方式向均匀的混合气展开。柴油机：①柴油易自燃，采用压缩自燃的方式；②为促进自燃，ε不能太低；③柴油的喷射及与空气的混合，既短暂又不均匀，常有边喷边烧的现象，燃烧时间较长。 醇类燃料与汽油相比，它的特点：1）热值低。但含氧量大，所需的空气量不到汽油的一半，所以两者混合气的热值差不多，发动机动力性不下降。2）汽化潜热高。混合气蒸发汽化后，可促进进气管温度降低，增加充气量，提高功率。但困难的是需要强预热。3）较高抗爆性。ε较高。4）沸点低。5）常温下难溶于汽油，且混合不均。发动机运转不稳定。6）混合燃料有毒性、腐蚀性。 五、气体燃料：天然气（NG）、液化石油气（LPG）、工业生产中的气体燃料。天然气（NG）：以自由状态生于自然界的可燃气体，主要成分甲烷。液化石油气（LPG）：是在石油炼制过程中产生的石油气，主要成分丙烷、丙烯.车辆上应用最多的气体燃料是天然气（NG）：①压缩天然气（CNG），高压储于高压气瓶中。②液化天然气（LNG），－162℃低温储于隔热的液化气罐中。液化天然气与压缩天然气相比：能量密度高、储运性好。但其需要低温技术，储运困难，仍处于研究中。目前应用广泛的是压缩天然气（CNG）。 天然气的优点：1）排放好。2）辛烷值高。3）燃烧下限宽，稀燃特性优越。4）低温起动性及低温运转性能好。5）适用性好。6）固体微粒的排放率几乎为零。天然气的缺点：1）储运性比液体差，一次充气行驶距离短。2）储气压力高，燃料容器重。3）呈气体吸入，发动机体积效率低。 燃烧1kg燃料实际提供的空气量L与理论上所需空气量L0之比，称为过量空气系数α 汽油机：燃烧时用的是预先混合好的均匀混合气，混合比只在狭小的范围内变化=。当负荷变化时，α略有变化。柴油机：负荷是靠质调节的（即混合气浓度调节），α的变化范围很大。由于混合气形成不均匀，所以α总是大于1的。 将燃烧时空气量与燃料的比例直接用空燃比A/F表示的：A/F＝空气量/燃料量 燃料热值：1kg燃料完全燃烧所放出的热量。水凝结以后计入水的汽化潜热的热值，称为高热值；高温下的热值，则为低热值。发动机排气温度较高，水的汽化潜热不能利用，因此应用低热值。 2．混合气热值:当气缸工作容积和进气条件一定时，每循环加给工质的热量取决于单位体积可燃混合气的热值，而不是决定于燃料的热值。当α＝1时，燃料与空气所形成的可燃混合气热值称为理论混合气热值。 气相燃烧可分为预混合燃烧和扩散燃烧两类。预混合燃烧：是指着火前燃料气体或燃料蒸气与氧化剂（空气）已按一定比例形成混合气。扩散燃烧：是指着火前燃料与氧化剂（空气）是相互分开的，着火后燃料边蒸发边与空气混合边燃烧。★化油器式发动机、气体燃料发动机的燃烧属于预混合燃烧。★柴油机的燃烧基本属于扩散燃烧方式，但其燃烧初期有不同程度的预混合燃烧。预混合燃烧与扩散燃烧的对比:1）扩散燃烧时，由于燃料与空气边混合边燃烧，因而燃烧速度取决于混合速度；而预混合燃烧时，因燃烧前已均匀混合，因而燃烧速度主要取决于化学反应速度，即取决于温度T和过量空气系数（浓度）α。2）扩散燃烧时，为保证燃烧完全，一般要求过量空气系数α≥1.2，并且在总体的α＞6.8（相当于空燃比＞100）的条件下也能稳定燃烧（稀燃）；而预混合燃烧时，一般α＝0.8~1.2，可燃混合气浓度范围小，难以稀燃。3）扩散燃烧时，易产生局部高温缺氧现象，生成炭烟；而预混合燃烧时，由于混合气均匀，一般不产生炭烟。4）扩散燃烧时，由于有炭烟产生，碳粒的燃烧会发出黄或白色的强烈辐射光；而预混合燃烧时，无碳粒燃烧问题，火焰呈均匀透明的蓝色。5）预混合燃烧由于燃烧前已形成可燃混合气，有回火的危险；而扩散燃烧一般无此危险。烃的氧化反应需经历：链引发、链传播及链中断。其分为：直链反应、支链反应 直链反应：一个活性中心进行一次反应只产生一个新的活性中心，即整个反应以恒定速度进行。支链反应：一个活性中心进行一次反应产生两个及两个以上的活性中心，这样链反应就发生了分支，即反应可加速进行。★柴油机的着火过程，就是一种退化的支链反应。链中断：当活性中心与容器壁面或惰性气体分子碰撞时，其活化能被吸收，导致反应中断。①低温多阶段着火要经历三个阶段，即冷焰诱导期（τ1），冷焰期（τ2），蓝焰期（τ3）。★对于发动机具体的着火现象：低温多阶段着火：柴油机的压缩着火、汽油机的爆燃高温单阶段着火：汽油机的火花点燃、柴油机着火后喷入气缸内的燃料着火 ★火花塞电极间隙的影响，火花塞电极间隙d与最小点火能量E之间的关系。存在一个最佳间隙d0对应着E的最小值。若d＞d0时，电极间的混合气容积增大，击穿及加热所需能量增加，E上升。若d＜d0时，火化向电极板的散热增大，而金属电极的导热率远大于混合气导热率，因此E也上升。若d＝dmin时，由金属电极传出的热量过多，导致无法点燃烧混合气，称为熄火距离（淬熄距离）。★过量空气系数的影响，在α＝1时出现E的最小值，而α过浓或过稀都会E上升。 正因为火焰核的形成，是局部混合气吸收电火化能量后，经化学反应过程的积累所致，所以这部分混合气的组成和吸收火化能量情况的不同，以及气流扰动对火焰核的干扰，使火焰核形成所用的时间不同。造成在实际汽油机的同一气缸中，连续诸循环的情况不可能完全一致，因而产生了燃烧的循环变动。 预混气体：是指在着火前将燃料蒸气和空气以一定比例预先混合好的气体。。火焰传播速度：火焰前锋面在法线方向上相对于未燃混合气的移动速度。火焰传播速度的大小取决于：预混合气体的物理化学性质、热力状态、气体的流动状况。★当火焰传播到靠近低温壁面的混合气，该层预混气体不能燃烧→HC。紊流：是指由流体质点组成的微元气体所进行的无规则运动。提高混合气的紊流程度是改善汽油机燃烧的有效手段。 油束的长度称为贯穿距离L。油束在行进中逐渐横向扩张，形成锥形，其角度称为喷雾锥角β。★燃烧过程的进展主要受到扩散、流动、混合与热交换的影响。扩散燃烧的显著特征：燃烧速度取决于使燃料与氧化剂达到适宜进行化学反应所需要的扩散速度。注意：油滴的扩散燃烧速度，完全取决于燃油蒸气和空气向火焰面的扩散速度。★ 当油滴滴径d＜10μm时，这同预混合气的火焰传播具有相同的燃烧方式。★ 当油滴滴径d＝20~40μm时，以每个油滴为中心形成的扩散燃烧和各油滴之间相连区域形成的预混合燃烧同时存在。★ 当油滴滴径d＞40μm时，各油滴独立燃烧，基本是以单油滴扩散燃烧为基础的。汽油机燃烧组织：①由传统的均质混合气的燃烧方式改进的新型燃烧系统。②稀薄混合气燃烧。③非均质混合气燃烧。 （1） 着火延时期（滞燃期）：是指电火花跳火至气缸压力明显脱离压缩线而急剧上升时的或曲轴转角。希望滞燃期尽可能短并保持稳定。2）显燃烧期（急燃期）：指火焰由火焰中心烧遍整个燃烧室的阶段，因此也称火焰传播阶段。明显燃烧期是汽油机燃烧的主要时期。明显燃烧期愈短，愈靠近上止点，汽油机经济性、动力性愈好，但可能导致dp/dφ值过高，噪声、振动大，工作粗爆，但排污也不利。 3)后燃期:是指明显燃烧期终点至燃料基本上完全燃烧为止。 汽油机的不规则燃烧：是指在稳定正常运转的情况下，各循环之间的燃烧变动和各缸之间的燃烧差异，前者称为循环波动，后者称为各缸工作不均匀。 产生循环波动的原因：循环波动开始于燃烧初期，即主要是由各循环中火焰核形成前后到火焰前锋面充分发展之前的着火燃烧过程的差别引起的。主要有两个因素：火化塞附近混合气成分波动和气体运动状态波动。循环波动的影响因素及改善措施：①过量空气系数α的影响最大，过浓或过稀都会使循环波动率增大，也是稀薄燃烧汽油机须解决的问题。②油气混合均匀程度有重要影响，而适当提高气流运动速度和紊流程度可改善混合气的均匀性。③残余废气系数γ过大，则循环波动率增大，除合理控制残余废气量之外，通过燃烧室合理设计和组织扫气以防止火花塞周围废气过浓。④发动机工况不同则循环波动率不同，一般低负荷和低转速时循环波动率增加。⑤提高点火能量或采用多点点火可降低循环波动率。⑥点火时刻和点火位置对循环波动也很敏感。引起各缸间燃烧差异的原因：①各缸进气充量不均匀：进气系统设计不当、进气管动态效应以及各缸进气重迭干涉②各缸混合气成分不同：汽油机采用在预混合气中燃烧的方式 . （四）燃烧室壁面的熄火作用， 在火焰传播过程中，燃烧室壁对火焰具有熄火作用，即紧靠壁面附近的火焰不能传播。这样，在熄火区内存在大量未燃烧的烃-----汽油机排气中HC的主要来源。缸壁熄火的原因：①链反应中断。②冷缸壁使接近缸壁的一层气体冷却。熄火厚度的影响因素及改善措施：①过量空气系数α的影响：当α＝1左右，熄火厚度最小，过浓或过稀，厚度均增加。②负荷：负荷减小时，熄火厚度显著增加。③燃烧室温度、压力：其值愈高，熄火厚度愈小。④气缸内气体的紊流强度：其值愈大，熄火厚度愈小。爆燃（爆震）是汽油机最主要的一种不正常燃烧，常在压缩比较高时出现。爆燃的机理：火花塞点火后，火焰前锋面呈球面波形状以30~70m/s的速度迅速向四周传播，缸内压力和温度急剧升高。燃烧产生的压力波（正波）以音速向四周传播，远在火焰前锋面之前到达燃烧室边缘区域，该区域的可燃混合气（即末端混合气）受到压缩和热辐射，其压力和温度上升，燃前化学反应加速。一般来说这些都是正常现象，但如果这一反应过于迅速，则会使末端混合气在火焰前锋面达到之前即以低温多阶段方式开始自燃。由于这种着火方式类似柴油机，即在较大面积上多点并同时着火，因而放热速率极快，，使局部区域的温度压力徒增。这种类似阶跃的压力变化，形成燃烧室内往复传播的激波，猛烈撞击燃烧室壁面，使壁面产生振动，发出高频振音（即敲缸声），其频率主要取决于燃烧室尺寸（主要是缸径）和激波波速，这就是爆燃。 爆燃的危害:1）热负荷及散热损失增加 2）机械负荷增大 3）动力性和经济性恶化 4）磨损加剧5）排气异常 2．影响爆燃的因素;（1）燃料性质,辛烷值高的燃料，抗爆燃能力强（2）末端混合气的压力和温度 末端混合气的压力和温度增高，则爆燃倾向增大（3）火焰前锋传播到末端混合气的时间①提高火焰传播速度②缩短火焰传播。 表面点火的起因及危害:容易形成炽热表面的部位有，排气门头部、火花塞裙部、燃烧室内壁凸出部位等；另外燃烧室壁面积碳的导热性差难以冷却，易形成炽热表面。危害：早火对发动机的危害最大，由于早火使实际着火时间提前，并且这种炽热表面点火的面积远比火花塞点火时大，一旦着火，火核面积和燃烧速度都较正常燃烧大得多，气缸压力和温度急剧增高，发动机工作粗暴。 推迟点火提前角可以减轻和消除爆燃，但无法消除表面点火。 影响表面点火的因素和防止措施：凡是能促使燃烧室温度和压力升高以及积碳形成的因素，都能促成表面点火。1）高压缩比 2）点火能量小的燃料防止表面点火的主要措施有：1）防止燃烧室温度过高，这包括与降低爆燃同样的方法，如降低压缩比和减小点火提前角等。2）合理设计燃烧室形状，使排气门和火花塞等处得到合理的冷却，避免尖角和突出部。3）选用低沸点汽油，以减少重馏分形成积碳。4）控制润滑油消耗率，因为润滑油容易在燃烧室内形成积碳，同时选用成焦性较小的润滑油。5）有些汽油和润滑油添加剂有消除或防止积碳作用。6）提高燃料中抗表火性好的成分，如异辛烷等。点火提前角：从发出电火花到上止点间的曲轴转角。点火提前角调整特性：汽油机节气门开度、转速、混合气浓度一定，汽油机功率、油耗随点火提前角改变而变化的关系。最佳点火提前角：汽油机功率最大、耗油最低时的点火提前角 ①点火提前角过大：大部分混合气在压缩过程中燃烧，活塞耗功↑，最高压力↑，末端混合气燃前温度较高，爆燃倾向增大。②点火提前角过小；燃烧延至膨胀过程，传热损失增多，排温↑，功率↓，热效率↓，NOx↓，HC↓，CO变化不大。3．转速 ①：开始阶段转速n↑→点火提前角↑；后期随着n↑→UT↑→点火提前角↑趋缓。②转速n↑，UT↑→爆燃倾向减小。 ① 负荷↓，，经济性↓。点火提前角↑。爆燃倾向减小。 汽油机混合气形成的方式：化油器式、汽油喷射式 。二者的相同点：①气缸外部形成混合气。②依靠控制节流阀开闭来调节混合气数量。二者的不同点在燃料供给方法上：①化油器式：利用空气流动时在喉管处产生的负压，把汽油吸向节流阀上部的进气通道中。②汽油喷射式：在喷嘴处，利用电磁线圈提供的开阀信号，向进气通道喷射适量的汽油。 （1）满负荷加浓：主供油系校正的结果，使化油器可以在部分负荷情况符合需要，但当发动机在全负荷运行时，还需要另外设置加浓系统，提供浓的顾虑混合气，以获得最大功率。（2）怠速加浓;发动机在怠速运转时，节气门开度很小，设置在真空度很大的节气门之后的怠速油孔，可以保证在怠速和小负荷时获得所需的浓混合气。燃料系统：主要包括汽油箱、电动汽油泵、汽油滤清器、燃油分配管、油压调节器、喷油器（喷嘴）、冷起动喷嘴和输油管等组成，有的还设有油压脉动缓冲器。 控制系统由电控单元、各种传感器、执行器，以及连接它们的控制电路所组成。 3．燃油喷射控制是ECU的主要控制功能，它包括喷油时刻的控制和喷油量的控制。 1）喷油时刻控制方式有三种：同时喷射、分组喷射、顺序喷射。① 同时喷射: 这种方式的缺点是各缸喷油时刻距进气行程开始的时间间隔差别太大，喷入的燃油在进气道内停留的时间不同，导致各缸混合气品质不一，影响了各缸工作的均匀性。② 分组喷射: 这样既可简化控制电路，又可提高各缸混合气品质的一致性。③ 顺序喷射 ：由于每增加一个喷油器，在ECU内部就要相应增加一套喷油器的控制电路。因此，顺序喷射方式的控制电路最为复杂，但各缸混合气品质最均匀。目前，这种喷射方式得到越来越广泛的应用2）喷油量的控制方式有起动控制、运转控制、断油控制和反馈控制几种。断油控制： 断油控制是指ECU在某些特殊工况下暂时中断燃油喷射，以满足发动机运转中的这些特殊要求的功能。它包括以下两种断油控制方式：（1）超速断油控制 超速断油控制是当发动机转速超过允许的最高转速时，由ECU控制自动中断喷油，以防止发动机超速运转，造成机件损坏，也有利于降低油耗，减少有害排放物。（2）减速断油控制 当汽车在高速行驶中突然松开油门踏板减速时，发动机仍在汽车惯性的带动下高速旋转反馈控制 ：反馈控制又称为闭环控制，它是利用反映混合气浓度的传感器对每一瞬间进入发动机的混合气浓度进行检测，并将检测结果输入ECU。 目前用于电子控制汽油喷射系统反馈控制的传感器是氧传感器或称λ传感器。氧传感器通常和三效催化转换器一同使用，应用氧传感器进行反馈控制的目的也在于保证三效催化转换器的排气净化效果。 汽油喷射系统具有很多突出的优点，并在迅速地取代着化油器系统，两种混合气形成方式的比较： 1）汽油喷射系统用电脑控制，通电时间计算准确，并在油量计算中进行包括空气流量、转速在内的多因素修正，提高了油量计算与控制的精度。2）供油系统采用正压力输送及喷射，雾化质量好，改善了燃烧过程，有利于提高整机经济性。3）电控技术的应用有利于改善瞬态响应性能，实现反馈控制，这对改善整机加速性能及排放性能都是有利的。4）采用多点顺序喷射，改善了各缸分配的均匀性，避免燃油在进气管中沉积。5）取消了化油器喉管，提高了充气效率，有利于改善整机动力性。 一、对汽油机燃烧室的基本要求： 1.燃烧室结构紧凑 一般以面容比A/V（燃烧室表面积与燃烧室容积之比）来表证燃烧室的紧凑性。A/V值小，则燃烧室紧凑，其优点是：① 火焰传播距离短，不易爆燃，可提高压缩比。② 燃烧持续时间短，散热损失小，循环热效率高。③ 壁面淬熄效应小，HC排放降低。但结构过于紧凑，又对NOX排放和噪声（主要受dp/dφ影响）等不利。2有足够的进排气门流通截面3.火花塞布置合理：确定火花塞位置时一般要考虑以下几点① 火花塞至末端混合气距离最短。② 火花塞应靠近排气门布置。③ 保证火花塞周围有足够的扫气气流。燃烧室几何形状合理 合理的几何形状，有助于得到适宜的火焰传播速率（速燃即燃烧完90%燃料的燃烧持续期控制在60°曲轴转角之内）和放热速率（前急后缓或前缓后急的特征），另外，合理的几何形状还包括，燃烧室廓线尽可能圆滑，以避免凸出部产生的局部热点。 4.组织合理的气流运动 。汽油机产生紊流的方法有：进气涡流、挤流 ① 进气涡流；在进气过程中形成的，绕气缸轴线有组织的气流运动，称为进气涡流。由于气流之间的内摩擦耗损和气流与缸壁之间的摩擦，将使进气涡流在压缩过程逐渐衰减。② 挤流:在压缩过程后期，活塞表面的某一部分和气缸盖彼此靠近所产生的径向或横向气流运动称为挤压流动，又称挤流。 二、常用燃烧室 1．浴盆形燃烧室,提高浴盆形燃烧室的挤流强度可改善发动机性能。2．楔形燃烧室3．半球形燃烧室4．多球形燃烧室 特征 浴盆形 楔形 多球形 火焰传播距离 长 较长 短 面容比 大 中 小 进排气门截面积 小 中 大 挤流强度 较强 强 弱 充气效率 低 中 高 压缩比 低（6.5~7.5） 较高（9~10.5） 最高 热效率 低 较好 好 dp/dφ及Pmax 低 较高 高 NOx 低 高 高 HC 高 高 低 不同燃烧室的特征及性能比较 汽油机目前一个注目的研究方向是采用稀燃、速燃、层燃技术。 目前采取的主要措施是：增强紊流、缩短火焰传播距离、依次多点喷射等。层燃也是在汽油机中燃烧稀混合气的一种技术措施。 均质混合燃烧系统本身具有以下缺点：①造成低负荷的经济性较差。 ② 容易爆燃。③ 汽油机始终以点火范围内的混合气浓度工作，使热效率低，如果能以稀混合气工作，可以提高循环的热效率④ 排气污染严重。 因此，汽油机燃用稀混合气不仅可以避免上述缺点，还能得到良好的性能。 分层燃烧的概念为合理组织燃烧室内混合气分布，即在火花间隙周围局部形成具有良好着火条件的浓混合气；而在燃烧室的大部分区域是较稀的混合气。在两者之间，为了有利于火焰传播，混合气浓度从火花塞开始由浓到稀逐步过度，即形成所谓的分层燃烧系统。 1、 燃烧过程的划分：1.着火延迟期（滞燃期）《短》 从喷油开始到压力开始急剧升高时为止，这一段时间称为滞燃期。若滞燃期极短，又对混合气形成不利，反过来又使柴油机性能恶化。影响滞燃期长短的主要因素：① 燃烧室内工质的状态② 燃料性质，十六烷值高的燃料滞燃期较小。③ 喷油定时，存在着一个使滞燃期最短的喷油提前角。④ 转速，转速升高时，上述这些因素都提高混合气形成的速度，使滞燃期减小。随着转速增加，滞燃期τi（以s计）缩短；如以曲轴转角计，则滞燃期φi =6nτi，有可能增加，也有可能减小。⑤ 增压，一般来说，增压后使滞燃期缩短，减缓初期燃烧速度，使压力升高率有上眼降低，但燃烧持续时间要拉长一些。 2.速燃期（急燃期）3.缓燃期（不缓）4补燃期（后燃期）应尽量减少过后燃烧。 柴油机燃烧过程又可分成以下两个阶段：预混燃烧阶段和扩散燃烧阶段。 在预混燃烧阶段，放热速率较快，其大小取决于滞燃期中燃油与空气的混合数量。 瞬时放热速率：是在燃烧过程的某一时刻，单位时间（或1°曲轴转角内）燃烧的燃油所放出的热量。 一般来说，较理想的燃烧放热规律要求有一合适的燃烧始点，同时燃烧应该是先缓后急。在开始放热阶段，不希望燃烧放热速率上升得过快，以降低压力升高率，使柴油机的工作粗爆得以控制；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附近完成燃烧，以提高经济性。 柴油机废气中的有害排放物主要包括：微粒、Nox、C