发动机压缩比影响因素及保证措施
发动机压缩比与爆燃的防止
发动机压缩比与爆燃的防止彭亿霞(深圳市高级技工学校,广东深圳 518040)摘 要:分析了压缩比大小的影响因素、压缩比与发动机性能的关系及爆燃现象的产生原因,提出了防止爆燃的措施。
关键词:汽车;发动机;气缸;压缩比;爆燃中图分类号:U464.114 文献标识码:B 文章编号:1671-2668(2002)05-0004-01 压缩比是反映发动机性能的一个重要技术参数,它是指压缩行程开始前,活塞处在下止点(最低点)时活塞顶上方的容积与压缩行程结束时,活塞到达上止点(最高点)时活塞顶上方的容积的比值,也就是气缸总容积与燃烧室容积之比。
它反映了活塞由下止点运行到上止点时气缸内的气体被压缩的程度。
用ε表示,其计算公式为:ε=V aV c=V h+V cV c=V hV c+1式中:V a为气缸总容积;V c为燃烧室容积; V h为气缸工作容积。
1 影响压缩比大小的因素从压缩比的计算公式不难看出,压缩比的大小与气缸工作容积成正比而与燃烧室容积成反比,也就是说要提高压缩比必须增大气缸工作容积,减小燃烧室容积。
而气缸工作容积的大小取决于气缸的直径和活塞的行程,燃烧室的大小取决于活塞顶的形状和气缸盖内部容积的大小。
有些汽车使用单位将气缸盖下平面铣去一层或采用凸顶的活塞,以减少燃烧室容积,从而增大压缩比。
2 压缩比与发动机性能的关系汽油发动机工作时,吸进来的是汽油与空气混合而形成的混合气,在压缩过程中活塞上行,压缩混合气使之体积缩小,同时产生涡流和紊流两种现象。
若发动机的压缩比较高,压缩时所产生的气缸压力与温度相对提高,混合气中的汽油分子汽化得更完全,颗粒更细密,再加上涡流和紊流效果,将使汽油与空气更加均匀地混合。
当火花塞跳出火花时就能使混合气在瞬间内完成燃烧,释放出最大的爆发能量,成为发动机的动力输出。
因此,高压缩比发动机的动力性好,功率大,现代高级轿车几乎都使用高压缩比的发动机。
3 爆燃的产生与控制高压缩比发动机如果使用维修不当,容易产生爆燃。
发动机压缩比的影响因素及保证措施
发动机压缩比的影响因素及保证措施压缩比就是气缸总容积与燃烧室容积之比。
它直接影响混合气的形成与燃烧，所以对功率和油耗影响很大。
使压缩比变小的因素主要有：缸盖涡流室容积变大；轴承间隙变大；气门下陷量过大；连杆弯曲变形；气缸垫厚度过大；活塞上平面相对机体平面的凸出量过大等。
保证适当压缩比的主要措施是，更换缸盖时应注意检查涡流室容积的变化；选择缸垫厚度尽量取偏差下限(如4125型发动机缸垫厚度，在压缩后不应大于1.3 mm)；控制好气门下陷量；活塞凸出量最好控制在0.62~0.86mm范围内；采用拉压(即增压)措施。
如果活塞凸出量不在0.62～0.86 mm范围，可用下法修理：(1)偏镗连杆铜套，加大连杆大端与小端的中心距。
(2)铣磨机体平面。
如活塞凸出量超过这个尺寸，可用切削活塞顶部的办法限制凸出量(平顶活塞)。
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压缩比和制冷量
压缩比与制冷量的关系所谓压缩比指压缩机排气压力与吸气压力的比值。
排气压力和吸气压力的大小由制冷机运行工况决定，蒸发温度越低，对应的蒸发压力越低,压缩机的吸气压力就越低；冷凝温度越高，对应的冷凝压力越高，压缩机的排气压力就越高。
压缩比升高，压缩机的排气量会减小,制冷量会随之减小.为什么压缩比升高制冷量会随之下降，下面以活塞式压缩机为例就这个问题做一个解释。
活塞式压缩机的实际工作过程分四个阶段,分别为余隙容积膨胀过程、吸气过程、压缩过程、排气过程。
我们先对这四个工作过程做一个描述：活塞从上止点向下运动时，余隙容积内高压气体开始降压膨胀，膨胀过程开始，活塞向下运动，气缸内压力逐步下降，当汽缸内压力低于吸气压力,压差足以克服吸气阀片重力和阀片弹簧力时,吸气阀片被顶开，此时膨胀过程结束，吸气过程开始。
活塞继续向下运动，吸气腔内气体不断进入汽缸，当活塞运动到下止点时，吸气阀片关闭,吸气过程结束. 活塞从下止点向上运动时,压缩过程开始，随着活塞向上运动,密闭汽缸内的制冷剂气体体积缩小,压力升高。
当汽缸内气体压力高于排气腔压力，压差足以克服排气阀片重力和排气阀片弹簧力时，排气阀片打开,此时压缩过程结束,排气过程开始.活塞继续向上运动,汽缸内高压气体不断进入排气腔，当活塞运动到上止点时，排气过程结束。
进入下一工作循环. 在这四个工作过程中，影响压缩机排气量的因素主要有下面几个方面:1、余隙容积的存在使排气量减小；2、吸排气压力损失的存在使排气量减小；3、气体与汽缸壁热交换的存在使排气量减小；4、泄漏使排气量减小.我们再来分析压缩比升高，这些影响因素发生什么变化。
一、余隙容积影响的变化余隙容积内气体为上次排气没有排完的高压气体。
压缩比升高后，余隙容积内气体压力比吸气腔压力高出了更多值，那么膨胀过程中，余隙容积内气体压力要降到低于吸气腔压力时，膨胀所占的体积就更大,这部分体积不能吸入来自吸气腔的低压气体,是无效工作容积,汽缸理论工作容积是不变的，无效工作容积增加了，能吸气的有效工作容积就减小了。
汽车发动机原理第4章 课后习题答案
第四章复习思考题1.说明汽油机燃烧过程各阶段的主要特点。
答：燃烧过程：（1）着火落后期：它对每一循环都可能有变动，有时最大值是最小值的数倍。
要求：为了提高效率，希望尽量缩短着火落后期，为了发动机稳定运行，希望着火落后期保持稳定（2）明显燃烧期：压力升高很快，压力升高率在0.2-0.4MPa/(°)。
希望压力升高率合适（3）后燃期：湍流火焰前锋后面没有完全燃烧掉的燃料，以及附在气缸壁面上的混合气层继续燃烧。
希望后燃期尽可能的短。
2.爆燃燃烧产生的原因是什么?它会带来什么不良后果?答：燃烧室边缘区域混合气也就是末端混合气燃烧前化学反应过于迅速，以至在火焰锋面到达之前即以低温多阶段方式开始自然，引发爆燃爆燃会给柴油机带来很多危害，发生爆燃时，最高燃烧压力和压力升高率都急剧增大，因而相关零部件所受应力大幅增加，机械负荷增大；爆燃时压力冲击波冲击缸壁破坏了油膜层，导致活塞、气缸、活塞环磨损加剧，爆燃时剧烈无序的放热还使气缸内温度明显升高，热负荷及散热损失增加，这种不正常燃烧还使动力性和经济性恶化。
3.爆燃和早燃有什么区别?答：早燃是指在火花塞点火之前，炽热表面点燃混合气的现象。
爆燃是指末端混合气在火焰锋面到达之前即以低温多阶段方式开始自然的现象。
早燃会诱发爆燃，爆燃又会让更多的炽热表面温度升高，促使更加剧烈的表面点火。
两者相互促进，危害更大。
另外，与爆燃不同的时，表面点火即早燃一般是在正常火焰烧到之前由炽热物点燃混合气所致，没有压力冲击波，敲缸声比较沉闷，主要是由活塞、连杆、曲轴等运动件受到冲击负荷产生震动而造成。
4.爆燃的机理是什么?如何避免发动机出现爆燃?答：爆燃着火方式类似于柴油机，同时在较大面积上多点着火，所以放热速率极快，局部区域的温度压力急剧增加，这种类似阶越的压力变化，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）。
避免方法：适当提高燃料的辛烷值；适当降低压缩比，控制末端混合气的压力和温度；调整燃烧室形状，缩短火焰前锋传播到末端混合气的时间，如提高火焰传播速度、缩短火焰传播距离。
压缩比和EGR率对预混压燃柴油机燃烧和排放的影响
压缩比和EGR率对预混压燃柴油机燃烧和排放的影响预混压燃柴油机作为一种新型的燃烧方式，与传统柴油机相比具有多种优点，如低温排放、低噪声、高效率等。
在预混压燃柴油机中，压缩比和EGR（废气再循环）率是两个重要的参数，它们对燃烧和排放都有着重要的影响。
首先，压缩比是指进入燃烧室前的气体压缩比，它是预混压燃柴油机中最基本的参数之一。
当压缩比增加时，燃烧室温度升高，混合气体中的热值也会增加，从而提高发动机的功率与效率。
但是，过高的压缩比会使柴油在燃烧室中过早自燃，产生爆震，严重影响发动机的可靠性和使用寿命。
因此，在预混压燃柴油机中，压缩比需要根据发动机的结构和工作条件进行合理的设计和控制。
其次，EGR率是指废气再循环率，即将发动机排出的部分废气回流到进气中，与新鲜空气混合。
EGR可以有效地控制氮氧化物（NOx）的生成，降低燃烧室温度，减少热损失和抗爆能力的要求，从而提高发动机的低负荷稳定性，减少NOx等有害气体的排放。
但是，EGR也容易导致进气混合气体的氧气浓度降低，影响燃烧效率和发动机输出功率。
因此，在选定EGR率时需要考虑燃料类型、进气氧气含量、排放标准等多种因素，使EGR能够在发挥降低排放的作用的同时不影响发动机性能。
在实际燃烧过程中，压缩比和EGR率的优化需要综合考虑多种因素。
例如，增加压缩比可以提高燃烧效率，降低质量流量，进而降低NOx的生成；但是过高的压缩比会使燃烧温度升高，难以有效地通过EGR降低NOx的排放。
同时，增加EGR率可以降低燃烧温度，抑制NOx的生成，但是过高的EGR率也会导致进气氧气含量的过低，影响燃烧效率和发动机输出功率。
因此，压缩比和EGR率需要做到平衡，综合考虑燃烧和排放的各种因素，从而达到最佳的燃烧效果和排放性能。
总之，压缩比和EGR率是预混压燃柴油机中重要的参数，它们对燃烧和排放都有着重要的影响。
在实际工程应用中，需要根据发动机的特点和工作条件进行合理设计和控制，在保证燃烧效率和发动机性能的前提下降低排放，从而实现可持续发展的目标。
摩托车用发动机的高压缩比设计与优化
摩托车用发动机的高压缩比设计与优化摩托车作为一种个体交通工具，经常被用于短途通勤、休闲娱乐等活动。
为了提升摩托车的性能和燃油效率，高压缩比的发动机设计与优化成为关键的研究方向之一。
本文将重点讨论摩托车用发动机的高压缩比设计与优化的相关内容。
一、高压缩比的概念和作用高压缩比是指发动机气缸内的最大活塞行程与最小活塞行程的比值。
较高的压缩比可以提升发动机的热效率和动力输出，在提供更大马力的同时，还可以减少燃油消耗和尾气排放。
高压缩比对摩托车发动机的作用主要表现在以下几个方面：1. 提升燃烧效率：高压缩比使得燃烧室内的混合气更为紧凑，提高了燃烧速度和完全燃烧的程度，从而增加发动机的功率输出。
2. 增加燃烧效能：在相同热效率下，高压缩比能够使发动机在单位燃料消耗下产生较大的动力输出，减少热能浪费。
3. 改善油耗和排气污染：高压缩比能够提高发动机的燃烧效率和燃烧质量，减少燃料的浪费和尾气的排放，从而降低油耗和环境污染。
二、高压缩比设计的考虑因素在设计摩托车用发动机的高压缩比时，需要考虑以下几个重要的因素：1. 燃料的抗爆性：高压缩比会增加燃料的燃烧压力和温度，因此需要选择具有较好抗爆性的燃料。
常见的燃料如汽油和柴油都有一定的抗爆性，但需要根据摩托车发动机的具体设计参数来确定最适合的燃料类型和配比。
2. 发动机材料的承受能力：高压缩比将对发动机材料的强度和耐久性提出更高的要求。
需要选择高强度、高热稳定性和耐磨损性的材料，以确保发动机在高压缩比下的可靠运转。
3. 点火系统的优化：高压缩比会增加点火系统的负担，需要确保点火系统能够可靠地进行点火，并能够适应不同负载和转速范围下的工作要求。
同时，优化点火正时和点火能量分布也是提高燃烧效率和减少爆震的重要手段。
4. 冷却系统的设计：高压缩比会导致发动机内部温度的升高，需要设计有效的冷却系统来确保发动机的工作温度在可控范围内。
合理的散热设计和冷却液的选择对于高压缩比发动机的运行稳定性和寿命有着重要影响。
《内燃机学》第4版课后习题答案
《内燃机学》课后习题答案（第4版）第一章概论1-1.内燃机发明对工业进程的影响。
①内燃机的发明，既给传统的动力机械创造了新的动力源，又推动了一大批新兴工业产业（例如交通运输、发电、工程机械等）落地生根，在一定程度解放了生产力，促进了人类工业文明的发展。
②内燃机的发明，带动了包括石油炼制、钢铁、汽车等一大批上下游企业的产生与发展，给国民经济发展创造了新支柱，并推动很多国家走上了工业化道路。
1-2.内燃机燃料和润滑油对内燃机技术进步的影响。
①内燃机的燃料众多，常见的有汽油、柴油、煤油、气体燃料等，不同的燃料物理化学性质不同，对内燃机的要求也不同，根据内燃机的实际工作情况合理选择不同的燃料，不仅可以提高内燃机的动力性、经济性，降低排放，还能带动内燃机新型燃烧技术的发展与完善。
②内燃机内部的摩擦副众多，工作时的摩擦损失不仅会降低内燃机的机械效率，还会加剧零部件的摩擦，降低内燃机寿命。
采用润滑油对关键零部件进行润滑，对于提高内燃机效率、延长寿命极为重要。
1-3.内燃机引进技术消化和吸收存在的问题。
国外内燃机于1901年开始进入中国市场，随后中国的一些工厂开始借鉴仿制，经历了由单缸到双缸，由低速到高速的过程。
新中国成立后，我国通过自主研发、仿制和接受援建，成立了一大批内燃机骨干企业，内燃机工业初具规模。
20世纪60年代，我国的内燃机由仿制转为自主研制生产，由小批量生产转为大批量生产，功率大大提高，并逐渐在农业、发电、船舶等领域得以应用。
20世纪80年代后，内燃机行业进行了一系列调整和改革，技术水平有所提高，很多合资企业出现，新型内燃机的研制受到重视，并逐渐融入了世界内燃机工业体系。
1-4.车用内燃机发展技术分析。
内燃机作为一种热动力装置，发明之初人们更倾向于它的动力性能与热效率，前期的一系列改进与创新也主要围绕效率和动力性能展开，并逐渐对其他方面的性能进行优化。
经历了一个半世纪的发展，在燃烧理论的指导下，通过材料、机械加工、燃料、电控等技术的发展与完善，其动力性、经济性、耐久性等技术指标的强化程度不断提高，满足了绝大部分固定和移动用途的要求，取得了广泛的应用。
发动机有效压缩比的定义
发动机有效压缩比的定义
发动机有效压缩比是指发动机在工作过程中气缸内气体压缩的程度。
它是指发动机在工作循环中，气缸容积最大时与最小时的比值。
有效压缩比的大小直接影响着发动机的燃烧效率和动力性能。
有效压缩比是发动机设计中一个重要的参数，它决定了发动机在压缩行程时气体的压缩程度。
通常情况下，有效压缩比越高，发动机的燃烧效率就越高，相同燃料下的功率输出也会更大。
因此，有效压缩比是发动机设计中需要仔细考虑和平衡的参数之一。
在实际应用中，有效压缩比受到多种因素的影响，包括气缸容积、活塞行程、气缸缸盖设计、气门设计等。
发动机设计师需要综合考虑这些因素，以确定最佳的有效压缩比，以实现最佳的燃烧效率和动力输出。
总之，发动机有效压缩比是发动机设计中一个重要的参数，它直接影响着发动机的性能和燃油经济性。
对于汽车制造商和发动机工程师来说，理解和优化有效压缩比是非常重要的，可以帮助他们设计出更高效、更强劲的发动机。