内燃机特性
合集下载
汽车发动机烧机油处理方案
汽车发动机烧机油处理方案汽车发动机烧机油处理方案一、内燃机特性内燃机，也称汽车发动机，是利用内燃燃料，比如汽油、柴油、天然气等，在被点燃后，释放的热量的作用下，将容积发展的活塞推动转动，从而把热能转换成机械能的一种光、热运动机械。
内燃机特性：1、内燃机的动力特性紧密联系着影响它运行的要素，其中包括气缸内压力、流量、温度、燃烧效率等；2、内燃机的动力特性主要受到燃料供给系统、进气和排气系统、燃烧室和发动机的构造等因素的影响；3、内燃机的排气特性主要受到发动机容积、压缩比、气缸及油缸的构造及汽缸分隔板的影响；4、内燃机的可靠性主要受到发动机的构造及使用环境影响，存在分动系统、电气系统及润滑系统等几个主要系统。
二、烧机油处理技术1、更换机油旧机油更换：由于汽车使用的机油在长期使用中会积累大量的污垢、碳烟、水分等有害物质，一定时间更换机油是必不可少的。
更换机油前，首先将发动机启动，使机油发生循环，等发动机温度稳定后，停止发动机，放出油滤罐的机油，拧下滤罐，清洗滤材，再把新机油通过滤器滤入滤池。
2、修复机油修复机油：当发现机油出现的油垢过量，积累沉淀及污垢颗粒较多时，建议接受汽车维修店的专业服务，它将采取改良换油的办法，先把旧机油放出，然后让机油经由清洗机清除污垢，最后加入新机油，完成改良换油的任务。
3、除锈锈是汽车发动机中最常见的有害物质，可以在启动发动机的时候看到。
发动机的油窗、活塞环、销轴、曲轴和曲柄等易受到锈的影响。
通常采取碱洗法，以碱强度2-4为准，温度50-80，碱洗一定时间（碱洗次数一般为1-3次），最后清洗发动机表面污渍，并用吸尘机进行吸尘，将锈蚀迹彻底清除。
三、总结汽车发动机在长期使用时，会出现烧机油、积累沉淀物和锈蚀等问题，应采取更换机油、改良换油、修复机油和除锈等技术，以免给发动机带来不良影响。
内燃机原理
第四节 调速特性
一、定义：当柴油机的调速手柄固定在某一位置时，由调速 器自动控制喷油泵油量调节杆(拉杆或齿杆)的移动，使负荷从 零变到最大，此时柴油机的扭矩 Me、功率Ne和有效燃油消耗率 ge等参数随转速的变化关系称为调速特性。它主要用以考核调 速器的性能是否满足使用要求。
二、调速特性曲线分析：柴油机在进行调速特性试验时， 一般要同时测出速度特性曲线，因为调速特性与全负荷速度特 性有密切联系。图9-13为带全程调速器的柴油机的速度特性和 调速特性。它以转速为横坐标，相当于速度特性的形式。图中 的曲线1表示全负荷的速度特性，这时调速器不起作用，竖线 2-5即相当于调速手柄在不同位置时的调速特性。这样的竖线 有无穷多条，每一条竖线都对应一定的转速范围。调速特性还 可作成如图9-14所示的形式。它以功率Ne为横坐标，以Me、ge、 Gf、n为纵坐标。
(二)机油滤清器 不同滤清能力的滤清器—集滤器、初滤器和细滤器。 1．集滤器 集滤器通常就是一个滤网。 2．粗滤器 粗滤器用以除去机油较大的(直径约为 0.05-0.1mm) 杂质。它对油流的阻力较小，故可串联于机油泵与主油道 之间作为全流式滤清器，有片式和带式两种。
3．细滤器 细滤器用以使机油得 到较彻底的滤清。它的缝 隙小，滤清能力强(可到 0.01mm)；但对油流的阻力 大，所以通常并联在润滑 系油路中作为分流式滤清 器。细滤器分为离心式和 过滤式两种。 4．复合式滤清器 有的内燃机上采用粗 滤芯与细滤芯串联，并且 设置在同一壳体内的复合 式滤清器。粗滤芯为绕线 式。细滤芯为纸质的。
(三)机油散热装置 机油散热装置有机油散热器(风冷)和机油冷 却器(水冷)两种 机油散热器一般是管片式的，类似冷却水散 热器。装在水散热器前面或后面，借风扇风力， 使机油冷却。机油冷却器装在内燃机冷却水路中， 对机油进行水冷却。 四、曲轴箱通风 1．自然通风装置 自然通风装置又称呼吸器，许多内燃机(如 6133型)都将机油加油口兼作呼吸口，在加油管 口装有滤芯。
介绍内燃机
内燃机的特点和应用
内燃机的特点和应用
总之，内燃机作为一种重要的动力设备， 在各个领域中都得到了广泛的应用
随着科技的不断进步和环保要求的提高， 内燃机的性能和排放水平也在不断提高，
为未来的发展提供了更好的保障
4
内燃机的技术参数
01.
内燃机车的技术参数涵盖了动力系统参数、车辆性能参数、底盘参 数和其他参数等多个方面
域
04
此外，内燃机还可以 按照用途和结构进行 分类，如单缸机和多 缸机、立式和卧式等。 不同类型和用途的内 燃机具有不同的特点
和适用范围
3
内燃机的特点和应用
内燃机具有以 下特点
内燃机的特点和应用
内燃机的特点和应用
内燃机的应用非常广泛，包括以下几个方面 交通运输：内燃机是汽车、摩托车、船舶和飞机等交通工具的主要动力源之一 工业领域：内燃机被广泛应用于各种工业设备中，如泵、压缩机、发电机等 农业领域：内燃机是农业机械如拖拉机、收割机等的主要动力源之一 军事领域：内燃机在军事领域中被广泛应用于各种武器和装备中 发电领域：内燃机也可以被用于发电厂中，作为发电的主要动力源之一
-
谢谢观看
演讲者：23级新能源2班第3组全体成、曲轴等组成。其中， 燃烧室是燃料和空气混合并 点燃的地方，活塞则在气缸 中上下运动，曲轴则将活塞 的直线运动转化为旋转运动
在内燃机中，燃料和空气的 混合比例、燃烧速度、气缸 容积和活塞运动速度等因素
都会影响内燃机的性能
2
内燃机的类型
汽油机是以汽油为燃
料的内燃机，具有体
积小、重量轻、转速
高、启动容易等特点。
汽油机广泛应用于汽
01
车、摩托车和飞机等 交通工具中
03
内燃机特性
扭矩测试仪器 台架上都采用吸收式测功器，常用的有 水力测功器、电力测功器、电涡流测功器。 1）水力测功器 水力测功器是一种典型的吸收型测功器， 它将发动机的输出功率转变为热量消耗掉， 同时在此过程中完成转矩测量。
水力测功器主要有转子和定子（外壳）两部分组成。 它的基本工作原理是利用转子在充满水的定子中旋 转所产生的磨擦阻力来吸收发动机功率，同时通过
测试方法
速度特性也是在内燃机试验台架上测出 的。 测量时，将油量调节机构位置固定不动， 调整测功器的负荷，内燃机的转速相应发生 改变，然后记录有关数据并整理绘制出曲线， 一般是以发动机转速作为横坐标。
部分速度特性与外特性
当油量控制机构在标定位置时，测得的 特性为全负荷速度特性(简称外特性)； 油量低于标定位置时的速度特性，称为 部分负荷速度特性。 由于外特性上反映了内燃机所能达到的 最高性能，确定了最大功率、最大转矩以及 对应的转速，因而是十分重要的，所有发动 机出厂时都必须提供该特性。
左侧边界线为内燃机最低稳定 工作转速nmin限制线，低于此转 速时，由于曲轴飞轮等运动部 件储存能量较小，导致转速波 动大，内燃机无法稳定工作
发动机的工作区域及限制
1) a曲线是各转速时最大功率 (转矩)的限制线， 到标定点A为止。 2) b曲线是各负荷条件下的最高转速限制线。 3) c曲线是发动机最低稳定工作转速限制线 4) d曲线是各个踏板位置下的空转怠速线。 5) 输出功率为负值的 e 曲线是发动机灭火，外 力倒拖时的工况线。
Ne.
第三类工况，其特点是功率 与转速都在很大范围内变化， 它们之间没有特定的关系。 汽车及其他陆地运输用内燃 机，都居于这种工况。此时， 内燃机的转速决定于行驶速 度、可以从最低稳定转速一 直变到最高转速；负荷取决 于行驶阻力，在同一转速下， 可以从零变到全负荷。内燃 机可能的工作区域就是该种 类型内燃机的实际工作区域， 相应的工况区域称为面工况。
内燃机曲轴动态特性分析及结构改进
…
（ ｃ ）节面２ 在Ｚ 轴位移
曲线
：
率 依 然 高 于 基 频 避 开 了共 振 ， 曲轴 的 改进 设 计 是 合 理 的 。表 ５ 为 改 进前 后 的 曲轴 模 态对 比 。选取 同 样 的３ 个 节面 进 行 谐 响应 分析 得 到 的幅 频特 性 曲线
如 图８ ～图 ｌ Ｏ 所示。
参考文献 ：
【 １ 】 白鑫 ， 吕丽平 ， 赵雪梅 ． Ｍｏ ｄ ｂ ｕ ｓ 协 议 在 柴 油 发 电机 组 监 控
系统 中的应用研究［ Ｊ ］ ． 制造 业 自动化， ２ ０ １ ２ ， ０ ３ ： ９ — １ １ ．
【 ２ ］李 鹏 飞 ， 孟泰 ， 王薇婕 ． 基 于Ｍ ｏ ｄ ｂ ｕ ｓ 总线协议 的并行通信
图４ 数 据 处 理 流 程 图
出
童‘ 童‘ 矗‘ 出
． 蠡‘ 出
量‘ ｊ童‘ 矗‘ 童‘ ＆Ｉ 矗‘ ． ． ‘ ．｛重Ｉ 矗‘ 矗・ ｛盘‘ 蠡‘ ． 出
变形 。
～
～
…
一
０
（ ａ ） 节面３ 在Ｘ 轴位移
（ ｂ ） 节 面３ 在Ｙ 轴位移
（ ｃ ）节面３ 在Ｚ 轴位移
图１ Ｏ 节面３ 的 幅 频 特 性 曲线
从 图 中 看 出 曲轴 在 共 振 频 率 ４ ４ ０ Ｈｚ 时 振 幅 最 大 ， 曲轴 的谐 响 应 节 面 在 共 振 时 发 生 的轴 向变 形
如 表６ 所示。
表６ 曲轴谐响应位移对比
３ 曲轴 的结构 改进
３ ． １ 曲轴的结构改进方案 曲轴 改 进 的材料 选 择ＱＴ ８ ０ ０ ，它 的吸振 特 性能
有 效 减 小 变 形 ，但 从 结 构 考 虑 还 要 提 高 曲轴 的 刚
（ ｃ ）节面２ 在Ｚ 轴位移
曲线
：
率 依 然 高 于 基 频 避 开 了共 振 ， 曲轴 的 改进 设 计 是 合 理 的 。表 ５ 为 改 进前 后 的 曲轴 模 态对 比 。选取 同 样 的３ 个 节面 进 行 谐 响应 分析 得 到 的幅 频特 性 曲线
如 图８ ～图 ｌ Ｏ 所示。
参考文献 ：
【 １ 】 白鑫 ， 吕丽平 ， 赵雪梅 ． Ｍｏ ｄ ｂ ｕ ｓ 协 议 在 柴 油 发 电机 组 监 控
系统 中的应用研究［ Ｊ ］ ． 制造 业 自动化， ２ ０ １ ２ ， ０ ３ ： ９ — １ １ ．
【 ２ ］李 鹏 飞 ， 孟泰 ， 王薇婕 ． 基 于Ｍ ｏ ｄ ｂ ｕ ｓ 总线协议 的并行通信
图４ 数 据 处 理 流 程 图
出
童‘ 童‘ 矗‘ 出
． 蠡‘ 出
量‘ ｊ童‘ 矗‘ 童‘ ＆Ｉ 矗‘ ． ． ‘ ．｛重Ｉ 矗‘ 矗・ ｛盘‘ 蠡‘ ． 出
变形 。
～
～
…
一
０
（ ａ ） 节面３ 在Ｘ 轴位移
（ ｂ ） 节 面３ 在Ｙ 轴位移
（ ｃ ）节面３ 在Ｚ 轴位移
图１ Ｏ 节面３ 的 幅 频 特 性 曲线
从 图 中 看 出 曲轴 在 共 振 频 率 ４ ４ ０ Ｈｚ 时 振 幅 最 大 ， 曲轴 的谐 响 应 节 面 在 共 振 时 发 生 的轴 向变 形
如 表６ 所示。
表６ 曲轴谐响应位移对比
３ 曲轴 的结构 改进
３ ． １ 曲轴的结构改进方案 曲轴 改 进 的材料 选 择ＱＴ ８ ０ ０ ，它 的吸振 特 性能
有 效 减 小 变 形 ，但 从 结 构 考 虑 还 要 提 高 曲轴 的 刚
内燃机的运行特性
3、车用工况
内燃机的功率与转速之间没有一定的 函数关系，且功率与转速都独立的在很大 的范围内变化。
二、内燃机工况的标定
工况的标定，是指制造企业根据内燃 机的性能和用途，人为地规定该产品在标 准大气条件下所输出的有效功率及其对应 的转速，即
规定内燃机的标定功率和标定转速。
根据国家标准GB1105－87《内燃机台 架性能试验方法》的规定，我国内燃机的 标定功率依不同的用途分四级：
2）全负荷速度特性、部分负荷速度特性。
1、柴油机的速度特性
主要性能指标的变
化趋势，可通过转矩公 式分析
Ttq
K3
c a
itm
柴油机各参数随转速的增减而变化趋势：
2、汽油机的速度特性
主要性能指标的变
化趋势，可通过转矩公 式分析
Ttq
K3
c a
itm
汽油机各参数随转速的增减而变化趋势：
三、转矩特性
3、柴油机的转矩校正
柴油机的转矩特性曲线较平坦，在不 换档的情况下，克服短期超载的能力不强。
措施：柴油机在全负荷工况、短时超 负荷时，喷油泵自动增加每循环的供油量， 以进一步增大转矩，提高内燃机克服超负 荷的能力。
四、调速特性
柴油机的调速特性，就是指在调速器 起作用时，其性能指标随转速或负荷变化 的关系。
1、柴油机的负荷特性
主要性能指标的变
化趋势，可通过燃油消 耗率的定义式分析
be
1
i m
分析：
1）柴油机负荷调节是“变质调节”。 2）燃油消耗量随负荷的增加而增大。 3）排气温度随负荷增加而上升。 4）燃油消耗率曲线的变化趋势。
2、汽油机的负荷特性
主要性能指标的变
化趋势，也可通过燃油 消耗率的定义式分析
内燃机特性(精)
【教材260页】
（1）调速——特殊的负荷特性，n稍变。 （2）校正——特殊的速度特性：供油拉杆稍动。 4、万有特性：综合反映动力性和经济性。 【教材267页】
三、内燃机标定功率
铬牌上标定的功率，即内燃机使用中允许 运转的最大功率。 GB1105.1——87规定： 间歇功率（标定功率可定高一些） 1、15min功率——汽车、摩托车。 2、1h功率——拖拉机、工程机械。 以下标定功率可定低一些： 1、12h功率—拖拉机、排灌机、发电机组。 2、持续功率——排灌机、发电机组、船舶、 铁路机车。
图10-1 内燃机的各种工况
（一）调整特性
内燃机性能指标随调整情况而变化的关系。 1、柴油机调整特性（供油提前角、燃油） 2、汽油机调整特性（点火提前角、燃油）
（二）性能特性（工作特性）
内燃机性能指标随运行工况参数而变化的规律。 1、负荷特性：显示各种负荷下的经济性，不同用途发动 机的（标定油量）ge【教材253页】 2、速度特性：确定标定n和常用n范围，分析n对发动机 的影响。汽油机（节气门）或柴油机（供油、拉杆）不 变。 【教材256页】 3、调速特性（柴油机）：带调速器的工作特性。
特性 。
第三节 负荷特性
负荷特性是指内燃机转速一定时，其性能指标 be ）随负荷（如功率或转矩） （主要为经济性指标 G f 、 变化的规律，表示负荷特性的曲线称为内燃机负荷特 性曲线，它在内燃机试验台上试验而测得。 一、汽油机负荷特性 汽油机的负荷调节方法称为 “量调节”。即化油器式内燃机靠改 变节气门开度，改变进入汽缸的混 合气数量来适应负荷变化；汽油喷 射式内燃机所形成的混合气的混合 比按不同工况仍需保持在狭小的范围内，因而在进气管 中由于节气门节流，仍属量调节。
（1）调速——特殊的负荷特性，n稍变。 （2）校正——特殊的速度特性：供油拉杆稍动。 4、万有特性：综合反映动力性和经济性。 【教材267页】
三、内燃机标定功率
铬牌上标定的功率，即内燃机使用中允许 运转的最大功率。 GB1105.1——87规定： 间歇功率（标定功率可定高一些） 1、15min功率——汽车、摩托车。 2、1h功率——拖拉机、工程机械。 以下标定功率可定低一些： 1、12h功率—拖拉机、排灌机、发电机组。 2、持续功率——排灌机、发电机组、船舶、 铁路机车。
图10-1 内燃机的各种工况
（一）调整特性
内燃机性能指标随调整情况而变化的关系。 1、柴油机调整特性（供油提前角、燃油） 2、汽油机调整特性（点火提前角、燃油）
（二）性能特性（工作特性）
内燃机性能指标随运行工况参数而变化的规律。 1、负荷特性：显示各种负荷下的经济性，不同用途发动 机的（标定油量）ge【教材253页】 2、速度特性：确定标定n和常用n范围，分析n对发动机 的影响。汽油机（节气门）或柴油机（供油、拉杆）不 变。 【教材256页】 3、调速特性（柴油机）：带调速器的工作特性。
特性 。
第三节 负荷特性
负荷特性是指内燃机转速一定时，其性能指标 be ）随负荷（如功率或转矩） （主要为经济性指标 G f 、 变化的规律，表示负荷特性的曲线称为内燃机负荷特 性曲线，它在内燃机试验台上试验而测得。 一、汽油机负荷特性 汽油机的负荷调节方法称为 “量调节”。即化油器式内燃机靠改 变节气门开度，改变进入汽缸的混 合气数量来适应负荷变化；汽油喷 射式内燃机所形成的混合气的混合 比按不同工况仍需保持在狭小的范围内，因而在进气管 中由于节气门节流，仍属量调节。
第4-3 内燃机速度特性
二、部分速度特性
汽车大部分时间是在部分负荷下工作的，因此，发动 机的部分负荷速度特性对汽车的经济性有非常重要的影响。 随着节气门关小， 进气节流损失增大，进气 终了时压力pa下降，从而 引起ηv下降，而且随着转 速的提高，节流作用也会 加强，使得充气效率ηv更 快地下降。
图3-2 ηv、ηm随节气门开度和转速的变化关系
Tmax Tn T T 要指标。 Km或μ越大，表明两扭矩之差（Mmax－Mn）值越大，随 着转速的降低，扭矩 Ttq（Me）增加越快，因而在不换挡的 情况下，克服短期超负荷（阻力矩变化增加）的能力就越强。 汽油机的外特性扭矩曲线随转速增加而下降较快，其 μ 值为 10 ～ 30% ， Km值达 1.2 ～ 1.4 ，因而可以满足汽车的使用 要求。 柴油机扭矩曲线较为平坦，μ 值较小， Km值一般不超过 1.05，所以若不予以校正，较难以满足汽车拖拉机工作需要， 如果采用相应的校正措施，则可大大地提高 μ 值，例如用出 油阀校正器，可使μ值达到5%，用斜面校正器，μ值可达12%， 采用弹簧校正器时，μ值可达15～24%，当然这样大的扭矩储 备系数是以牺牲标定功率为前提的。实际应用中应根据需要 来进行扭矩特性的校正。
（3）每循环供油量gb （Δg）：随转速增加而增大， 由油泵供油特性所决定。n↑， 燃油节流↑，（回油时）gb↑。
（4）过量空气系数α：新气 量随转速变化不大。 n↑， gb↑，α ↓ （装有油量校正装 置时，按校正特性变化）。
（5）指示效率ηi：n低，油压低， 雾化度、贯穿度小，散热时间长， ηi降低，ηi随n↑而↑。 但n过高时燃 烧时间相对变慢，后燃加重，导致 ηi ↓ 。 （6）平均指示压力pi：pi∝ηiΔg， 低速时，ηi与Δg↓，n↑，ηi、Δg↑， pi↑。高速时ηi↓，pi缓慢下降 （7）平均有效压力pe：pe=ηmpi，n↑， ηm↓，pi↑, pe变化不明显。低中速时， n↑ ，pi↑快，ηm↓少，pe随n↑而↑；高 n、ηm↓快，pe↓。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 柴油机是以扩散燃烧为主的燃烧模式。
燃烧过程的要求
• 混合气形成的正时适当，保证及时燃烧； • 混合气形成要先慢后快，使最高压力和压
升率不致太大； • 着火后，混合气要均匀分布。
返回
可燃混合气形成
• 可燃混合气形成方式
– 空间雾化混合 – 油膜蒸发混合
• 燃油雾化的阶段描述 • 可燃混合气的衡量参数
• 与排放有关的参数，如通过高速采样获得的排放量。 • 缸内最高压力、最高压升率、最大放热率峰值、火
焰发展期、快速燃烧期等参数的循环变动。
汽油机的爆燃
一.爆燃的现象 二.爆燃的燃烧过程 三.爆燃的原因 四.爆燃的危害 五.激爆
着火温度与压力的关系
返回
燃烧区域的发展
• 汽油机末端混合气被压缩的程度较高，存在 着自然倾向。
峰值压力、压升比与滞燃期
压缩终点与滞燃期
喷油时间与滞燃期
转速与滞燃期
增压压力与滞燃期
增压空气温度与滞燃期
滞燃期对燃烧过程的影响
• a.预混燃烧份额 • b.压升比 • c.最高爆发压力 • d.最高燃烧温度
返回
燃烧的化学反应描述
• 内燃机所使用的传统燃料是分子量不同的各种碳氢 化合物的混合物，碳氢化合物燃料的燃烧属于链式 反应。在一定条件(压力、温度)下，燃料中参与化 学反应的原始物质形成一定数量的活化中心，如生 成O、H、OH等自由原子和自由基，它们的化学价 都不饱和，这些自由原子和自由基将与原始物质继 续进行反应，形成新的反应链。由于链式反应不断 地分支和扩展，活化中心不断地产生，所以，化学 反应也随之加速进行，一直到参与化学反应的原始 物质的浓度减小到接近于0，反应才逐渐停止。
d
（低压）
0.54
0.18
S.M .D
4.12
Re10.12
We10.75
1 a
1 a
d
雾束贯穿距离：
大缸径静止空气：（Dent）
1
1
L
3.07
p
a
4
t
d
1 2
294 Ta
4
小缸径高速机： （新井公式）
1
1 2
L
2.95d
t
p
a
2
有涡流时：
Lf
1
L 1 2 L /U
油束夹角：
1
0.05
• 继续提问：为什么燃烧放热率会有转折点？
柴油机中的预混燃烧
• 柴油机在滞燃期内喷入气缸的燃油在经历 物理和化学准备期间形成了一定的积聚， 这种积聚的油气混合气在燃烧开始的时候 会以预混燃烧的方式进行反应，放出热量。
滞燃期
1. 组成： i ph ch
1. 物理滞燃期
ph
6.24103
exp
• 零件的应力增加
– 爆燃时，由于压力增长率和最高燃烧压力都增加，故相关零件上的 作用力也增加，易使受力件损坏。
• 此外，爆燃促使积炭形成，容易破坏活塞环、气门和火花塞 的正常工作；压力波冲击缸壁表面，使之不易形成油膜，导 致机件加速磨损。
其他不正常燃烧
• 表面点火
– 后火 – 早火 – 激爆
• 续走 • 部分燃烧、失火
爆燃的危害
• 输出功率、热效率降低
– 在强烈爆燃时，在自燃区形成一个压力脉冲以极高的速率向四周传 播，这个压力脉冲在气缸多次反射时产生高频（频率约为5kHz或更 高）振音。由于压力波冲击会破坏气缸壁面层流边界层，从而使向 气缸壁面的传热量大大增加，冷却损失增加，输出功率降低
• 发动机过热
– 发生爆燃时，破坏附面层，气缸盖、活塞顶面的温度上升。爆燃时， 燃烧室局部过热会产生表面点火。
燃期）有关。
返回
燃烧循环变动的表征参数
• 与气缸压力有关的参数
– 最高爆压及其相应的曲轴转角、最大压升率及其相应曲 轴转角、发动机平均指示压力等。
• 与燃烧速率有关的参数
– 最大燃烧速率、火焰发展曲轴转角、快速燃烧曲轴转角 等。
• 与火焰前锋位置相应的参数
– 火焰半径、火焰前锋面积、已燃和未燃的容积随时间的 变化曲线
过量空气系数、指示效率
机械效率
内燃机速度特性曲线
内燃机动力、排放特性的原理 分析
内燃机燃烧与排放
汽油机的燃烧
• 汽油机的燃烧特征 • 汽油机燃烧阶段 • 汽油机的燃烧循环变动 • 汽油机的爆燃 • 汽油机燃烧室
返回
汽油机的燃烧特征
• 在燃烧过程中，如果混合过程比燃烧反应要快得 多或者在火焰到达之前燃料与空气已充分混合， 这种可燃混合气的燃烧称之为预混燃烧。
p d 2
a vg2
4
油雾衡量指标
•
油滴直径（索特平均直径）
S.M .D
ni
d
3 i
nidi2
• 喷雾锥角
– 由喷孔直径、喷孔厚度、喷孔的加工质量等决 定，一般在15~30度。
• 雾束贯穿距离
燃烧室、油束和涡流的配合
• 油束穿透率
L / L'
• 喷雾锥角 • 油束夹角
返回
柴油机的燃烧过程
柴油机与汽油机扭矩的速度特性
内燃机扭矩的速度特性分析
• 内燃机的扭矩可由下式表示：
Me
K
s
v
i
m
进气空气密度
• 非增压机的进气密度不变 • 增压机的进气 密度随增压度和 中冷度而变化：
充气系数（最大节气门位置）
• 汽油机Q • 柴油机C
增压汽油机ZQ 增压柴油机ZC
汽油机节气门开度不同时的充气效率
HuVK0e RT
C
n
F
T
T0
Байду номын сангаас
dQ1 dQ2 dT dT
E
H uVK 0e RT
C
n E RT 2
F
T
E 2R
1
1
4R E
T0
着火温度与压力的关系
返回
柴油机燃烧阶段划分
• 1.滞燃期 • 2.急燃期 • 3.缓燃期 • 4.后燃期
燃烧阶段划分的依据
• 喷油时刻：以发动机的喷油提前角为准。 • 燃烧始点：压力线脱离纯压缩线开始上升
• 柴油机着火的单液滴模型 • 内燃机的着火条件 • 柴油机燃烧阶段划分 • 滞燃期 • 放热规律
返回
柴油机着火的单液滴模型
返回
内燃机的着火条件
• 热自燃与链式反应
• 反应放热的规律：
• 传热规律：
Q1
HuV
E
K0e RT
C
n
Q2 F T T0
自燃的临界条件
Q1 Q2
E
表面点火与爆燃
• 表面点火和爆燃是两种完全不同的不正常 燃烧现象，爆燃是在电火花点火以后终燃 混合气的自燃现象，而表面点火则是炽热 物点燃混合气所致。但两者存在着某种相 互促进关系
汽油机燃烧室
• 设计要点：
– 缩短火焰传播距离； – 利用适当的湍流； – 合理分布温度高低及冷却情况；
• 典型燃烧室 1.楔形 2.浴盆形 3.碗形 4.半球形
速度特性
1.负荷不变（油泵齿条、节气 门位置不变）
2.由各稳态点组成的特性线
汽油机的速度特性
柴油机的速度特性
万有特性
1.负荷-速度-油耗的二维曲面
2.负荷特性 万有特性 3.速度特性 万有特性
万有特性图
万有特性作图法（1）
万有特性作图法（2）
内燃机速度特性分析
影响因素
柴油机喷油泵的速度特性
油、机体、运动件等等）
内燃机排气污染
主要污染物： 微粒 NOX CO HC
指标：体积分数、质量浓度 质量排放量 比排放量
CO排放与燃料、空燃比的关系
柴油机排放与过量空气系数
汽油机排放与过量空气系数
CO的生成机理
1.CO生成机理详细过程尚未完全弄清，
一般认为，生成步骤如下：
RH R RO2 RCHO RCO CO
3.53 823 0.22 T
p 34
0.78
d 1.77 25
1.74 0.74
TF 293
U0 0.17 200
2. 化学滞燃期
2. 影响因素
3. 对燃烧过程的影响
影响滞燃期的因素：
• 1.温度 • 2.压力 • 3.喷油提前角 • 4.转速 • 5.涡流速度 • 6.空燃比 • 7.雾化程度 • 8.添加剂和燃料种类
• 汽油机的混合气形成是在进气过程就开始了，有 较长的混合时间，汽油油具有较好的挥发性，因 此，可以认为在点火时，均匀混合气已经形成， 其燃烧方式属于预混燃烧模式。
汽油机燃烧过程
返回
汽油机燃烧阶段划分
1.滞燃期 2.急燃期 3.后燃期
滞燃期与点火提前角
返回
汽油机的燃烧循环变动
• 产生原因：
– 气体运动的循环变动 – 混合气成分的变动，主要与点火过程（滞
a.在垂直方向的气流作用下变扁平；
b.在RT不稳定表面波作用下，分裂成大 油滴；
c.在KH不稳定表面波作用下分裂成小油 滴。
油滴直径（索特平均直径）：
S.M.D
ni
d
3 i
ni di2
We
au2d
（高压）
S.M .D
0.38
Re10.25
We10.32
1 0
0.37
1 0
0.47
的时刻。 • 急燃期终点：？？ • 缓燃期终点：峰值压力处。 • 燃烧终点：燃烧物质基本上全部（99％）
燃烧完毕。？
放热规律
• 放热规律是燃料的燃烧放热速度与时间的 变化关系
250
200
燃烧过程的要求
• 混合气形成的正时适当，保证及时燃烧； • 混合气形成要先慢后快，使最高压力和压
升率不致太大； • 着火后，混合气要均匀分布。
返回
可燃混合气形成
• 可燃混合气形成方式
– 空间雾化混合 – 油膜蒸发混合
• 燃油雾化的阶段描述 • 可燃混合气的衡量参数
• 与排放有关的参数，如通过高速采样获得的排放量。 • 缸内最高压力、最高压升率、最大放热率峰值、火
焰发展期、快速燃烧期等参数的循环变动。
汽油机的爆燃
一.爆燃的现象 二.爆燃的燃烧过程 三.爆燃的原因 四.爆燃的危害 五.激爆
着火温度与压力的关系
返回
燃烧区域的发展
• 汽油机末端混合气被压缩的程度较高，存在 着自然倾向。
峰值压力、压升比与滞燃期
压缩终点与滞燃期
喷油时间与滞燃期
转速与滞燃期
增压压力与滞燃期
增压空气温度与滞燃期
滞燃期对燃烧过程的影响
• a.预混燃烧份额 • b.压升比 • c.最高爆发压力 • d.最高燃烧温度
返回
燃烧的化学反应描述
• 内燃机所使用的传统燃料是分子量不同的各种碳氢 化合物的混合物，碳氢化合物燃料的燃烧属于链式 反应。在一定条件(压力、温度)下，燃料中参与化 学反应的原始物质形成一定数量的活化中心，如生 成O、H、OH等自由原子和自由基，它们的化学价 都不饱和，这些自由原子和自由基将与原始物质继 续进行反应，形成新的反应链。由于链式反应不断 地分支和扩展，活化中心不断地产生，所以，化学 反应也随之加速进行，一直到参与化学反应的原始 物质的浓度减小到接近于0，反应才逐渐停止。
d
（低压）
0.54
0.18
S.M .D
4.12
Re10.12
We10.75
1 a
1 a
d
雾束贯穿距离：
大缸径静止空气：（Dent）
1
1
L
3.07
p
a
4
t
d
1 2
294 Ta
4
小缸径高速机： （新井公式）
1
1 2
L
2.95d
t
p
a
2
有涡流时：
Lf
1
L 1 2 L /U
油束夹角：
1
0.05
• 继续提问：为什么燃烧放热率会有转折点？
柴油机中的预混燃烧
• 柴油机在滞燃期内喷入气缸的燃油在经历 物理和化学准备期间形成了一定的积聚， 这种积聚的油气混合气在燃烧开始的时候 会以预混燃烧的方式进行反应，放出热量。
滞燃期
1. 组成： i ph ch
1. 物理滞燃期
ph
6.24103
exp
• 零件的应力增加
– 爆燃时，由于压力增长率和最高燃烧压力都增加，故相关零件上的 作用力也增加，易使受力件损坏。
• 此外，爆燃促使积炭形成，容易破坏活塞环、气门和火花塞 的正常工作；压力波冲击缸壁表面，使之不易形成油膜，导 致机件加速磨损。
其他不正常燃烧
• 表面点火
– 后火 – 早火 – 激爆
• 续走 • 部分燃烧、失火
爆燃的危害
• 输出功率、热效率降低
– 在强烈爆燃时，在自燃区形成一个压力脉冲以极高的速率向四周传 播，这个压力脉冲在气缸多次反射时产生高频（频率约为5kHz或更 高）振音。由于压力波冲击会破坏气缸壁面层流边界层，从而使向 气缸壁面的传热量大大增加，冷却损失增加，输出功率降低
• 发动机过热
– 发生爆燃时，破坏附面层，气缸盖、活塞顶面的温度上升。爆燃时， 燃烧室局部过热会产生表面点火。
燃期）有关。
返回
燃烧循环变动的表征参数
• 与气缸压力有关的参数
– 最高爆压及其相应的曲轴转角、最大压升率及其相应曲 轴转角、发动机平均指示压力等。
• 与燃烧速率有关的参数
– 最大燃烧速率、火焰发展曲轴转角、快速燃烧曲轴转角 等。
• 与火焰前锋位置相应的参数
– 火焰半径、火焰前锋面积、已燃和未燃的容积随时间的 变化曲线
过量空气系数、指示效率
机械效率
内燃机速度特性曲线
内燃机动力、排放特性的原理 分析
内燃机燃烧与排放
汽油机的燃烧
• 汽油机的燃烧特征 • 汽油机燃烧阶段 • 汽油机的燃烧循环变动 • 汽油机的爆燃 • 汽油机燃烧室
返回
汽油机的燃烧特征
• 在燃烧过程中，如果混合过程比燃烧反应要快得 多或者在火焰到达之前燃料与空气已充分混合， 这种可燃混合气的燃烧称之为预混燃烧。
p d 2
a vg2
4
油雾衡量指标
•
油滴直径（索特平均直径）
S.M .D
ni
d
3 i
nidi2
• 喷雾锥角
– 由喷孔直径、喷孔厚度、喷孔的加工质量等决 定，一般在15~30度。
• 雾束贯穿距离
燃烧室、油束和涡流的配合
• 油束穿透率
L / L'
• 喷雾锥角 • 油束夹角
返回
柴油机的燃烧过程
柴油机与汽油机扭矩的速度特性
内燃机扭矩的速度特性分析
• 内燃机的扭矩可由下式表示：
Me
K
s
v
i
m
进气空气密度
• 非增压机的进气密度不变 • 增压机的进气 密度随增压度和 中冷度而变化：
充气系数（最大节气门位置）
• 汽油机Q • 柴油机C
增压汽油机ZQ 增压柴油机ZC
汽油机节气门开度不同时的充气效率
HuVK0e RT
C
n
F
T
T0
Байду номын сангаас
dQ1 dQ2 dT dT
E
H uVK 0e RT
C
n E RT 2
F
T
E 2R
1
1
4R E
T0
着火温度与压力的关系
返回
柴油机燃烧阶段划分
• 1.滞燃期 • 2.急燃期 • 3.缓燃期 • 4.后燃期
燃烧阶段划分的依据
• 喷油时刻：以发动机的喷油提前角为准。 • 燃烧始点：压力线脱离纯压缩线开始上升
• 柴油机着火的单液滴模型 • 内燃机的着火条件 • 柴油机燃烧阶段划分 • 滞燃期 • 放热规律
返回
柴油机着火的单液滴模型
返回
内燃机的着火条件
• 热自燃与链式反应
• 反应放热的规律：
• 传热规律：
Q1
HuV
E
K0e RT
C
n
Q2 F T T0
自燃的临界条件
Q1 Q2
E
表面点火与爆燃
• 表面点火和爆燃是两种完全不同的不正常 燃烧现象，爆燃是在电火花点火以后终燃 混合气的自燃现象，而表面点火则是炽热 物点燃混合气所致。但两者存在着某种相 互促进关系
汽油机燃烧室
• 设计要点：
– 缩短火焰传播距离； – 利用适当的湍流； – 合理分布温度高低及冷却情况；
• 典型燃烧室 1.楔形 2.浴盆形 3.碗形 4.半球形
速度特性
1.负荷不变（油泵齿条、节气 门位置不变）
2.由各稳态点组成的特性线
汽油机的速度特性
柴油机的速度特性
万有特性
1.负荷-速度-油耗的二维曲面
2.负荷特性 万有特性 3.速度特性 万有特性
万有特性图
万有特性作图法（1）
万有特性作图法（2）
内燃机速度特性分析
影响因素
柴油机喷油泵的速度特性
油、机体、运动件等等）
内燃机排气污染
主要污染物： 微粒 NOX CO HC
指标：体积分数、质量浓度 质量排放量 比排放量
CO排放与燃料、空燃比的关系
柴油机排放与过量空气系数
汽油机排放与过量空气系数
CO的生成机理
1.CO生成机理详细过程尚未完全弄清，
一般认为，生成步骤如下：
RH R RO2 RCHO RCO CO
3.53 823 0.22 T
p 34
0.78
d 1.77 25
1.74 0.74
TF 293
U0 0.17 200
2. 化学滞燃期
2. 影响因素
3. 对燃烧过程的影响
影响滞燃期的因素：
• 1.温度 • 2.压力 • 3.喷油提前角 • 4.转速 • 5.涡流速度 • 6.空燃比 • 7.雾化程度 • 8.添加剂和燃料种类
• 汽油机的混合气形成是在进气过程就开始了，有 较长的混合时间，汽油油具有较好的挥发性，因 此，可以认为在点火时，均匀混合气已经形成， 其燃烧方式属于预混燃烧模式。
汽油机燃烧过程
返回
汽油机燃烧阶段划分
1.滞燃期 2.急燃期 3.后燃期
滞燃期与点火提前角
返回
汽油机的燃烧循环变动
• 产生原因：
– 气体运动的循环变动 – 混合气成分的变动，主要与点火过程（滞
a.在垂直方向的气流作用下变扁平；
b.在RT不稳定表面波作用下，分裂成大 油滴；
c.在KH不稳定表面波作用下分裂成小油 滴。
油滴直径（索特平均直径）：
S.M.D
ni
d
3 i
ni di2
We
au2d
（高压）
S.M .D
0.38
Re10.25
We10.32
1 0
0.37
1 0
0.47
的时刻。 • 急燃期终点：？？ • 缓燃期终点：峰值压力处。 • 燃烧终点：燃烧物质基本上全部（99％）
燃烧完毕。？
放热规律
• 放热规律是燃料的燃烧放热速度与时间的 变化关系
250
200