汽車構(gòu)造課件 第一章 發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理

第一章第一章 發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理本章的主要教學(xué)內(nèi)容：1.發(fā)動(dòng)機(jī)的總體結(jié)構(gòu)及工作原理2.工程熱力學(xué)基礎(chǔ)3.發(fā)動(dòng)機(jī)的熱力循環(huán)和性能指標(biāo)4.發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過程5.汽、柴油機(jī)的燃燒過程教學(xué)目的與要求掌握發(fā)動(dòng)機(jī)的總體結(jié)構(gòu)與工作原理；能以性能指標(biāo)為主線，深入到與性能指標(biāo)密切相關(guān)的工作過程（循環(huán)、進(jìn)氣、排氣、燃燒工程），分析影響性能指標(biāo)的主要因素，找出提高汽車發(fā)動(dòng)機(jī)性能的基本規(guī)律和技術(shù)措施。第一節(jié)第一節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)總體結(jié)構(gòu)及發(fā)動(dòng)機(jī)總體結(jié)構(gòu)及基本原理基本原理一、發(fā)動(dòng)機(jī)的定義一、發(fā)動(dòng)機(jī)的定義發(fā)動(dòng)機(jī)是將其它形式的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的機(jī)器二、二、發(fā)動(dòng)機(jī)的分機(jī)的分類1.按使用燃料分：汽油機(jī)、柴油機(jī)等。2.按工作循環(huán)分：四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)、二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。3.按氣門位置分：頂置氣門式發(fā)動(dòng)機(jī)、側(cè)置氣門式發(fā)動(dòng)機(jī)。4.按氣缸排列分：直列式發(fā)動(dòng)機(jī)、v型發(fā)動(dòng)機(jī)。5.按氣缸數(shù)分：單缸發(fā)動(dòng)機(jī)、多缸發(fā)動(dòng)機(jī)。三、三、發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)的總體體結(jié)構(gòu)構(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)由“兩大機(jī)構(gòu)五大系統(tǒng)”組成1.兩大機(jī)構(gòu)：曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)。2.五大系統(tǒng)：冷卻系、潤滑系、燃料供給系、點(diǎn)火系、起動(dòng)系1.曲柄連桿機(jī)構(gòu)作用：將燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊鶑?fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能，再通過連桿將活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而對(duì)外輸出動(dòng)力。組成：由氣缸體和曲軸箱組、活塞連桿組、曲軸飛輪組組成2.配氣機(jī)構(gòu)作用：使可燃混合氣及時(shí)充入氣缸并及時(shí)從氣缸中排出廢氣。組成：它由進(jìn)氣門、排氣門、挺桿、推桿、搖臂、凸輪軸、正時(shí)齒輪等組成3.冷卻系作用：把受熱零件的熱量散到大氣中去，以保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作。組成：它由水泵、散熱器、風(fēng)扇、分水管、水套等組成。4.潤滑系作用：潤滑、冷卻、清洗、密封等。組成：由機(jī)油泵、濾清器、限壓閥、油道等組成。5.燃料供給系汽油機(jī)作用：按需要向氣缸內(nèi)供應(yīng)已配制好的可燃混合氣，燃燒后排出廢氣。組成：化油器式由燃油箱、汽油泵、化油器、進(jìn)、排氣管、濾清器等組成。直噴式由燃油箱、電動(dòng)汽油泵、油壓調(diào)節(jié)器、噴油器、進(jìn)、排氣管、濾清器等組成。柴油機(jī)供給系作用：向氣缸內(nèi)供應(yīng)純空氣并在規(guī)定時(shí)刻向氣缸內(nèi)噴入柴油，燃燒后排出廢氣。組成：由燃油箱、噴油泵、噴油器、進(jìn)、排氣管、濾清器等組成。6.點(diǎn)火系1.作用：按規(guī)定時(shí)刻及時(shí)點(diǎn)燃?xì)飧變?nèi)的混合氣。2.組成：由蓄電池、分電器、點(diǎn)火線圈、火花塞等組成。7.起動(dòng)系1.作用：使靜止的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)。2.組成：由起動(dòng)機(jī)及附屬裝置組成。五、四沖程汽油機(jī)工作原理、四沖程汽油機(jī)工作原理活塞往復(fù)四個(gè)沖程完成一個(gè)循環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī)稱四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。每個(gè)循環(huán)由進(jìn)氣、壓縮、作功、排氣四個(gè)沖程組成六、六、四沖程柴油機(jī)工作原理四沖程柴油機(jī)工作原理每個(gè)循環(huán)也由進(jìn)氣、壓縮、作功、排氣四個(gè)沖程組成。但由于柴油的性質(zhì)與汽油不同，其混合氣形成的方式、著火方式與汽油機(jī)也不同。下述不同點(diǎn)：1.進(jìn)氣沖程進(jìn)入氣缸的是純空氣；2.壓縮沖程壓縮比大，壓縮終了的壓力、溫度高。3.作功沖程壓縮沖程末，高壓柴油呈霧狀噴入氣缸內(nèi)，自行燃燒作功，最高壓力5-10Mpa；4.排氣沖程與汽油機(jī)基本相同。壓力0.105-0.125Mpa，溫度800-1000K。七、七、汽油機(jī)與柴油機(jī)的相同點(diǎn)汽油機(jī)與柴油機(jī)的相同點(diǎn)與不同點(diǎn)與不同點(diǎn)相同點(diǎn):1.每個(gè)工作循環(huán)曲軸轉(zhuǎn)兩周，每一沖程曲軸轉(zhuǎn)半周，進(jìn)氣沖程進(jìn)氣門開，排氣沖程排氣門開，其余兩個(gè)沖程進(jìn)、排氣門均光。2.四個(gè)沖程中，只有作功沖程產(chǎn)生動(dòng)力，其余三個(gè)沖程消耗能量。3.必須用外力起動(dòng)。4.工作循環(huán)基本內(nèi)容相似，主要機(jī)件的運(yùn)動(dòng)相同，結(jié)構(gòu)基本相同。不同點(diǎn)：不同點(diǎn)：1.混合氣的形成方式不同：混合氣的形成方式不同：汽油機(jī)是缸外混合；汽油機(jī)是缸外混合；柴油機(jī)是缸內(nèi)混合；柴油機(jī)是缸內(nèi)混合；2.著火方式不同：著火方式不同：汽油機(jī)點(diǎn)燃式；汽油機(jī)點(diǎn)燃式；柴油機(jī)是柴油機(jī)是壓燃式燃式八、二沖程汽油機(jī)工作原理八、二沖程汽油機(jī)工作原理二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)也包括進(jìn)氣、壓縮、作功、排氣四個(gè)過程，但它是在活塞往復(fù)兩個(gè)沖程內(nèi)完成的。第一沖程活塞上方進(jìn)行換氣、壓縮，活塞下方進(jìn)氣當(dāng)關(guān)閉換氣孔和排氣孔時(shí)，混合氣開始?jí)嚎s，直至上止點(diǎn)?；钊^續(xù)上行，進(jìn)氣孔打開，混合氣被吸入曲軸箱內(nèi)。第二沖程活塞上方進(jìn)行作功、換氣，下方預(yù)壓縮點(diǎn)燃混合氣后，活塞下行，至開閉進(jìn)氣孔，壓縮曲軸箱內(nèi)的混合氣。繼續(xù)下行，排氣空打開，廢氣排出。換氣孔打開，混合氣進(jìn)入并掃氣，直至換氣孔和排氣孔關(guān)閉。十、內(nèi)燃機(jī)十、內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品名稱和型號(hào)品名稱和型號(hào)編制制規(guī)則第二節(jié)第二節(jié)工程熱力學(xué)基礎(chǔ)工程熱力學(xué)基礎(chǔ)工程熱力學(xué)主要是研究熱能與機(jī)械能之間相互轉(zhuǎn)換的一門科學(xué)。從汽車發(fā)動(dòng)機(jī)來說，就是通過分析氣缸內(nèi)氣體的狀態(tài)變化的規(guī)律，得到提高發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率的途徑。整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率可分三部分，如下圖所示燃燒熱效率循環(huán)效率機(jī)械效率燃料熱能活塞功輸出功燃燒過程循環(huán)過程機(jī)械性能在工程熱力學(xué)中，把實(shí)現(xiàn)熱能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的工作物質(zhì)（氣缸內(nèi)的氣體）簡稱為工質(zhì)。一、工質(zhì)的熱力狀態(tài)一、工質(zhì)的熱力狀態(tài)（一）工質(zhì)的基本狀態(tài)參數(shù)工質(zhì)所處的宏觀狀態(tài)稱為工質(zhì)的熱力狀態(tài)。說明工質(zhì)所處的狀態(tài)的物理量叫做工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)。其中壓力、比容、溫度是可測量的參數(shù)，稱為工質(zhì)的基本狀態(tài)參數(shù)。1.壓力p：工質(zhì)在單位面積容器壁上作用的垂直力，單位Pa。絕對(duì)壓力p：氣體的真實(shí)壓力；表壓力pB：用氣壓表測出的壓力，pB=p-p0p0：大氣壓。真空度pC：表示氣體壓力低于大氣壓的值，用真空表測出，pC=p0p。3.溫度：溫度是物體冷熱程度的標(biāo)志。它反映了分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的程度，是大量分子運(yùn)動(dòng)動(dòng)能的平均值的標(biāo)志。熱力學(xué)溫標(biāo)（國際單位制）：規(guī)定水的三相點(diǎn)的溫度為273.16K的溫度標(biāo)尺。攝氏溫標(biāo)：tT273.16二）理想氣體的狀態(tài)方程理想氣體：分子本身不占體積，分子之間沒有吸引力的氣體。理想氣體的狀態(tài)方程：pvRTR為氣體常數(shù)任意給定兩個(gè)參數(shù)，第三個(gè)參數(shù)就確定。（三）工質(zhì)的比熱單位量的物質(zhì)溫度升高（或降低）1所吸收（或放出）的熱量，用c（kg/kg.k）表示。a)定容比熱cV：氣體在加熱過程中容積保持不變的比熱。b)定壓比熱cP：氣體在加熱過程中壓力保持不變的比熱。（四）工質(zhì)的內(nèi)能內(nèi)能就是工質(zhì)內(nèi)部分子和原子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子之間的位能的總和，記作u，它包括以下幾個(gè)方面：a)分子移動(dòng)動(dòng)能b)分子轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能c)分子振動(dòng)動(dòng)能d)分子間的位能而動(dòng)能與溫度有關(guān)，位能與比容有關(guān)，因此，一般氣體的u只與溫度與比容有關(guān)，即uf（T,V）理想氣體分子之間無吸引力，因此位能為0，故uf（T）即只要工質(zhì)的初、終態(tài)溫度T1,T2確定，不論經(jīng)過什么過程，其內(nèi)能的變化都相等uu2-u1=f(T2)-f(T1)二、熱力學(xué)第一定律1.熱力過程及其所作的功工質(zhì)狀態(tài)參數(shù)的一系列變化過程，叫做熱力過程，可用pv圖表示，其所做的功為（1kg氣體）2.熱力學(xué)第一定律（能量轉(zhuǎn)換與守恒定律）熱可以轉(zhuǎn)換為功，功可以轉(zhuǎn)換為熱，轉(zhuǎn)變前后的能量保持不變。Q=W3.能量平衡方程設(shè)氣缸內(nèi)有1kg氣體，外界供給氣體的熱量為qkJ，該熱量中，一部分用來向外界輸出膨脹功（設(shè)為w），另一部分使氣體的內(nèi)能變化u，根據(jù)熱力學(xué)第一定律得能量平衡方程：quw氣體QU+W三、氣體的熱力過程三、氣體的熱力過程四、熱力學(xué)第二定律及卡諾循四、熱力學(xué)第二定律及卡諾循環(huán)環(huán)1.循環(huán)及熱效率工質(zhì)經(jīng)過一系列狀態(tài)的變化，重新恢復(fù)到原來狀態(tài)所完成的一個(gè)封閉過程，叫一個(gè)熱力循環(huán)。正循環(huán)正循環(huán)：循環(huán)安順時(shí)針方向進(jìn)行（12341），輸出功。反循環(huán)反循環(huán)：循環(huán)安逆時(shí)針方向進(jìn)行（14321），消耗功。2.熱力學(xué)第二定律關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)的熱力學(xué)第二定律表達(dá)：不可能建造一種循環(huán)的機(jī)器，其作用只從單一取熱并全部轉(zhuǎn)變成功。即發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率不可能100%。關(guān)于熱轉(zhuǎn)遞的熱力學(xué)第二定律表達(dá)：不可能將熱量由低溫物體傳向高溫物體而不引起其它變化。從上式可知：1.卡諾循環(huán)的熱效率總是小于1。若等于1，則T1=或T2=0，這是不可能的。2.提高熱效率的途徑有兩條：一條是提高T1；另一條是降低T2。意義：卡諾循環(huán)至今難以實(shí)現(xiàn)，但是它對(duì)如何提高發(fā)動(dòng)機(jī)的循環(huán)熱效率從理論上指明了正確的方向：使發(fā)動(dòng)機(jī)的循環(huán)接近于卡諾循環(huán)，以使發(fā)動(dòng)機(jī)的循環(huán)接近于卡諾循環(huán)，以卡諾循環(huán)效率來評(píng)價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)熱功轉(zhuǎn)換的程度卡諾循環(huán)效率來評(píng)價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)熱功轉(zhuǎn)換的程度。第三節(jié)第三節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的熱力循環(huán)與性發(fā)動(dòng)機(jī)的熱力循環(huán)與性能指標(biāo)能指標(biāo)本節(jié)主要介紹四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的理論循環(huán)，實(shí)際循環(huán)，指示指標(biāo)，有效指標(biāo)及機(jī)械效率等知識(shí)。一、一、發(fā)動(dòng)機(jī)的理機(jī)的理論循循環(huán)對(duì)實(shí)際循環(huán)作以下假設(shè)可得理論循環(huán)；a.工質(zhì)是理想氣體，比熱視為定值；b.工質(zhì)與外界無熱量交換，不計(jì)進(jìn)、排氣過程及其流動(dòng)損失；c.工質(zhì)的壓縮過程和膨脹過程均為絕熱過程；d.燃燒過程為外界等容、等壓加熱過程，而排氣過程為等容放熱過程代替。由于高速柴油機(jī)先噴入氣缸的燃料迅速燃燒，加熱接近于等容，后噴入氣缸的燃料燃燒緩慢，加熱接近于等壓。因此，混合加熱循環(huán)是柴油機(jī)的理想循環(huán)2.理論循環(huán)分析1)壓縮比隨壓縮比增大，兩種循環(huán)的t和pt都將提高。這是因?yàn)樵诩訜崃縌1相同的情況下，提高壓縮比，可提高循環(huán)最高溫度及平均吸熱溫度，降低平均放熱溫度，擴(kuò)大溫差，增大膨脹比，使循環(huán)做功增多。（由于柴油機(jī)的壓縮比比汽油機(jī)的大，所以柴油機(jī)的熱效率比汽油機(jī)高）2)壓力升高比和預(yù)脹比在混合加熱循環(huán)中，若Q1和一定，增大時(shí)，相應(yīng)減少，即Q1增加而Q1減少，從而提高了能量利用率，使t和pt提高。（相同壓縮比和能量消耗的汽油機(jī)和柴油機(jī)，汽油機(jī)的熱效率比柴油機(jī)高）二、發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際循環(huán)二、發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際循環(huán)1.實(shí)際循環(huán)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)兩圈完成一個(gè)工作循環(huán)，分進(jìn)氣、壓縮、燃燒、膨脹和排氣五個(gè)過程，可用pv圖表示2.實(shí)際循環(huán)與理想循環(huán)的差異與理論循環(huán)相比，實(shí)際循環(huán)存在各類能量損失。1)實(shí)際工質(zhì)的影響Wk2)換氣損失W和Wr3)燃燒損失Wz4)傳熱損失Wb三、發(fā)動(dòng)機(jī)的指示指標(biāo)三、發(fā)動(dòng)機(jī)的指示指標(biāo)（以下標(biāo)（以下標(biāo)i表示）表示）以工質(zhì)在氣缸內(nèi)對(duì)活塞所作的功為基礎(chǔ)的指標(biāo)稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的指示指標(biāo)四、發(fā)動(dòng)機(jī)的有效指標(biāo)四、發(fā)動(dòng)機(jī)的有效指標(biāo)（以下標(biāo)（以下標(biāo)e表示）表示）以曲軸對(duì)外輸出的功率為基礎(chǔ)的性能指標(biāo)。用以評(píng)價(jià)整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。3)強(qiáng)化系數(shù)peCm：平均有效壓力與活塞平均速度的乘積。其值越大，強(qiáng)化程度越高4.發(fā)動(dòng)機(jī)的其它性能指標(biāo)1)排氣品質(zhì)2)噪聲3)起動(dòng)性等五、發(fā)動(dòng)機(jī)的熱平衡五、發(fā)動(dòng)機(jī)的熱平衡熱平衡就是加入發(fā)動(dòng)機(jī)的總熱量的分配情況，可表示為QT=QE+QS+QR+QB+QL式中：QT燃料完全燃燒放出的總熱量；QE轉(zhuǎn)化為有效功的熱量；汽20%-30%，柴30%-40%QS傳給冷卻介質(zhì)的熱量；汽25%-30%，柴20%-25%QR廢氣帶走的熱量；汽40%-45%，柴35%-40%QB不完全燃燒的熱量損失；QL其它損失；汽8%，柴10%。減少各種能量損失，即可提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。1.滅缸法1)將發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)整到給定工況穩(wěn)定工作，測出Pe；2)停止第一缸的供油或點(diǎn)火，調(diào)整測功器，使發(fā)動(dòng)機(jī)恢復(fù)原轉(zhuǎn)速，測出Pe1?？傻玫谝桓椎闹甘竟β蔖i1=PePe1。3)依次使各缸熄火，可得Pe2,Pe3則Pi2=PePe2Pi3=Pe-Pe3整機(jī)的指示功率Pi=Pi1+Pi2+PePe1PePe2PePe3iPe（Pe1+Pe2+Pe3+）PmPi-PeiPe（Pe1+Pe2+Pe3+）Pe（i-1）Pe（Pe1+Pe2+Pe3+）2.倒拖法1)發(fā)動(dòng)機(jī)與測功機(jī)相連；2)使發(fā)動(dòng)機(jī)以給定的工況穩(wěn)定運(yùn)行，當(dāng)水溫和油溫達(dá)到正常時(shí)，切斷供油或停止點(diǎn)火，同時(shí)將電力測功機(jī)轉(zhuǎn)換為電動(dòng)機(jī)，以給定轉(zhuǎn)速倒拖發(fā)動(dòng)機(jī)；3)測定電力測功機(jī)的倒拖功率，該倒拖功率即為發(fā)動(dòng)機(jī)在該工況下的機(jī)械損失功率。3)潤滑油的品質(zhì)和冷卻水溫粘度大，流動(dòng)性差，摩擦損失增加；粘度小，流動(dòng)性好，承載能力差，油膜易破裂。冷卻水溫影響機(jī)油的粘度。使用中降低機(jī)械損失要做到無機(jī)械故障，控制好轉(zhuǎn)速、水溫，保持機(jī)油清潔等。第四節(jié)第四節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過程發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過程本節(jié)主要是要求學(xué)生了解換氣過程的進(jìn)行情況，分析影響充氣量的因素，找出減少換氣損失、提高充氣系數(shù)的因素。定義：發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣過程和進(jìn)氣過程統(tǒng)稱為換氣過程。任務(wù)：盡可能將缸內(nèi)的廢氣排除干凈，并吸入更多的新鮮混合氣。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響：如果換氣充分，氣缸內(nèi)混合氣質(zhì)量較好（相對(duì)廢氣較小，新鮮混合氣較多）使燃燒過程加快，燃燒完全，因此可提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性。一、四沖程一、四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)的換氣氣過程程1.四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過程：從排氣門打開至進(jìn)氣門關(guān)閉。1)自由排氣階段：排氣門打開至氣缸壓力接近于排氣管壓力；2)強(qiáng)制排氣階段：活塞由上往下將缸內(nèi)廢氣強(qiáng)制排出；3)進(jìn)氣階段：進(jìn)氣門打開至關(guān)閉的過程。2.氣門疊開：進(jìn)排氣門同時(shí)開啟的現(xiàn)象合適：可掃氣，增加進(jìn)氣量；過大；廢氣倒流進(jìn)氣管。二、四沖程二、四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣系數(shù)機(jī)的充氣系數(shù)1.充氣系數(shù)：每循環(huán)實(shí)際進(jìn)入氣缸的新鮮充氣量G與在進(jìn)氣狀態(tài)下充滿氣缸工作容積的新鮮充氣量G0的比值，即進(jìn)氣狀態(tài)：當(dāng)時(shí)的大氣狀態(tài)（非增壓）三、提高充氣系數(shù)的措施三、提高充氣系數(shù)的措施1.減少進(jìn)氣系統(tǒng)的流動(dòng)損失，提高進(jìn)氣終了的壓力1)減少空濾器阻力2)減少化油器流動(dòng)阻力3)減少進(jìn)氣管的沿程阻力和局部阻力4)減少進(jìn)氣道阻力5)減少節(jié)氣門處的流動(dòng)阻力6)改進(jìn)凸輪的廓線設(shè)計(jì)，加大進(jìn)氣門開啟時(shí)間與截面2.降低排氣系統(tǒng)的阻力損失，減少缸內(nèi)殘余廢氣3.減少高溫零件對(duì)氣體的加熱4.合理利用動(dòng)態(tài)效應(yīng)5.合理選擇配氣相位第五節(jié)第五節(jié)汽油機(jī)的燃燒過程汽油機(jī)的燃燒過程將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿倪^程,稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒過程。它是發(fā)動(dòng)機(jī)整個(gè)工作循環(huán)的主要過程。本節(jié)將介紹汽油的組成與主要性能指標(biāo),討論傳統(tǒng)的汽油機(jī)燃燒形式,即均勻混合氣的燃燒過程。汽油機(jī)燃燒過程的特點(diǎn):1.燃料與空氣借助于化油器或噴射裝置,在缸外進(jìn)行混合,混合時(shí)間長,混合均勻;2.壓縮終了前通過外源(火花塞)點(diǎn)火,著火時(shí)間、地點(diǎn)一定;3.著火后火焰擴(kuò)散,適當(dāng)?shù)臏u流運(yùn)動(dòng)可以加速火焰?zhèn)鞑?4.通過改變混合氣的數(shù)量來調(diào)節(jié)負(fù)荷。一、汽油的組成及主要性能指標(biāo)(-)燃油簡介汽油與柴油都是用石油煉制的。石油主要包含了碳和氫兩種元素,是各種烴的混合物。加熱范圍為40-250餾出的油料稱為汽油,汽油各種經(jīng)碳原子的個(gè)數(shù)為5-9個(gè)。直餾法；熱裂化法；催化裂化法。直留汽油和柴油的穩(wěn)定性好,儲(chǔ)存中不易產(chǎn)生膠質(zhì),但只能適用于壓縮比較低的發(fā)動(dòng)機(jī)。裂化汽油適用于高壓縮比的發(fā)動(dòng)機(jī)。催化裂化柴油性能較好,可作商品質(zhì)的柴油使用。(二)汽油的主要性能指標(biāo)1.汽油的蒸發(fā)性10蒸發(fā)溫度標(biāo)志汽油的起動(dòng)性。10%蒸發(fā)溫度低,起動(dòng)性好,但太低了容易引起氣阻、在油箱和化油器中蒸發(fā)損失增加。該溫度太高,則冷起動(dòng)困難。50%蒸發(fā)溫度標(biāo)志汽油的平均蒸發(fā)性。該溫度低,可以縮短暖車時(shí)間,但太低了則會(huì)導(dǎo)致化油器結(jié)冰;太高,則汽油機(jī)冷機(jī)的過渡特性差。90蒸發(fā)溫度標(biāo)志中含有難以蒸發(fā)的重質(zhì)成分,該溫度太高,在燃燒室內(nèi)易形成雜質(zhì),并稀釋潤滑油。2.汽油的抗爆性抗爆性是指汽油在燃燒室內(nèi)燃燒時(shí)抵抗爆燃的能力,其評(píng)定指標(biāo)是辛燒值。在汽油機(jī)燃燒過程中,隨著壓縮比及氣缸內(nèi)氣體溫度提高,可能出現(xiàn)一種不正常的自燃現(xiàn)象,稱為爆震燃燒,簡稱爆燃。汽油辛燒值越高,抗爆性越強(qiáng),就能承受發(fā)動(dòng)機(jī)采用較高壓縮比而不發(fā)生爆燃,有利于提高汽油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。二、汽油機(jī)混合氣的形成液體燃料混合氣的形成過程,就是液體燃料在空氣中霧化、蒸發(fā)、擴(kuò)散并與空氣混合的過程。(一)化油器式汽油機(jī)的混合氣形成過程空氣經(jīng)空氣濾清器進(jìn)入化油器,在流經(jīng)喉管時(shí),流速增加,壓力降低,在喉管中形成一定的真空度,將汽油從浮子室經(jīng)主噴管吸出,被吸出來的汽油正好噴人流過喉管的空氣中,在高速空氣流的沖擊下被霧化成細(xì)小顆粒,并不斷蒸發(fā)、擴(kuò)散,與空氣混合成可燃混合氣。改變?cè)O(shè)置在喉管后的節(jié)氣門開度,即可改變進(jìn)入氣缸中的混合氣數(shù)量,也就改變了發(fā)動(dòng)機(jī)功率。(二)汽油直接噴射式的混合氣形成過程汽油直接噴射系統(tǒng)混合氣的形成是在進(jìn)氣管或氣缸中進(jìn)行的。噴油器將來自供油系統(tǒng)具有一定壓力的汽油噴到各缸進(jìn)氣道的進(jìn)氣門前(多點(diǎn)噴射)或噴到節(jié)氣門前方的進(jìn)氣管內(nèi)(單點(diǎn)噴射)或直接噴人氣缸(缸內(nèi)噴射),與來自空氣供給系統(tǒng)的新鮮空氣在缸外(進(jìn)氣管噴射)或缸內(nèi)(缸內(nèi)噴射)相混合形成可燃混合氣。三、汽油機(jī)混合氣燃燒過程汽油機(jī)的燃燒過程包括著火和燃燒兩部分。從壓縮行程上止點(diǎn)前火花塞點(diǎn)火開始到膨脹行程燃料基本上燒完為止,燃燒持續(xù)較短(約占25-40曲軸轉(zhuǎn)角),其燃燒過程接近于定容燃燒。(一)燃燒簡介燃燒是燃油中的碳原子和氫原子與空氣的氧原子劇烈氧化反應(yīng)的過程,并伴有發(fā)熱、發(fā)光的現(xiàn)象。把過量空氣系數(shù)a=1,空燃比A/F=14.7的可燃混合氣叫做理論混合氣;a1,A/F14.7的可燃混合氣叫做濃混合氣;a1,A/F14.7的可燃混合氣叫做稀混合氣。(二)汽油機(jī)的著火汽油和空氣形成的可燃混合氣必須經(jīng)過著火階段才能進(jìn)行燃燒。而著火,是指混合氣的氧化反應(yīng)加速、溫度升高、以致引起空間某一位置最終有某個(gè)火焰出現(xiàn)的過程。在火花塞點(diǎn)火之前,氣缸內(nèi)已形成了均勻混合氣,混合氣受到缸壁和殘余廢氣的加熱,被壓縮后壓力與溫度升高,并產(chǎn)生緩慢的分解和氧化,處于容易著火狀態(tài)。當(dāng)火花塞電極間跳火,經(jīng)歷了高溫著火后,在已燃?xì)怏w與未燃的工質(zhì)之間的一個(gè)很窄的范圍(火焰前鋒)內(nèi)通過活化分子的傳熱和對(duì)流而燃燒放熱?；鹧婊旧弦郧蛐蔚男螤钕蛲鈹U(kuò)展。點(diǎn)火能否成功,與火花點(diǎn)火放出的熱量大小和混合氣的濃度有關(guān)?；鸹c(diǎn)火放出的熱量太小.混合氣的濃度過濃或過稀.火焰均不能傳播.(三)正常燃燒過程為了提高汽泊機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性,充人氣缸的可燃混合氣燃燒要完全、及時(shí)和正常。因?yàn)?只有完全完全燃燒,才能充分利用燃油的熱能;只有及及時(shí)燃燒,最高壓力在上止點(diǎn)后1218，才能使燃?xì)饩哂懈叩臏囟群蛪毫?對(duì)活塞的推力大,使熱能更多的轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功;只有正常正常燃燒,才能保持發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定、可靠的工作。根據(jù)壓力變化的特征,把燃燒過程分為三個(gè)階段:著火延遲期、急燃期、補(bǔ)燃期。1.著火延遲期從火花塞電極間跳過火花(點(diǎn)1)起,到形成火焰中心(點(diǎn)2)為止的這段時(shí)間,稱為著火延遲期。圖中用I階段表示,由于只是在火焰中心附近的局部范圍內(nèi)有劇烈的氧化反應(yīng),因而圖中的壓力線沒有明顯地偏離壓縮線,即沒有明顯的壓力升高現(xiàn)象。2.急燃期從火焰中心形成起,主要部分混合氣燃燒完畢,因而出現(xiàn)最高壓力(點(diǎn)3)為止。這段時(shí)間稱為急燃期,圖中用E階段表示。急燃期是燃燒過程的主要階段,它對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能影響很大。實(shí)踐證明,以曲軸轉(zhuǎn)角計(jì)算的壓力升高率為170kPa/()-240kPa/(),且最高壓力出現(xiàn)在上止點(diǎn)后12-18曲軸轉(zhuǎn)角時(shí),示功圖有最大面積,循環(huán)功最多。這時(shí)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)火提前角,稱為最佳點(diǎn)火提前角3.補(bǔ)燃期從最高壓力至燃燒基本完成混合氣中汽油蒸發(fā)不良及與空氣混合不均勻時(shí),部分顆粒較大的燃油在火焰前鋒掠過時(shí),只是表層燃油被燃燒,未燃燒的部分需要在補(bǔ)燃期內(nèi)燃燒。此外,燃燒產(chǎn)物有少部分在高濕的作用下會(huì)分解。在膨脹過程中,因工質(zhì)溫度下降,熱分解產(chǎn)物又可繼續(xù)燃燒、放熱。這就形成了補(bǔ)燃期。補(bǔ)燃是在活塞下行中進(jìn)行的,這時(shí)氣缸容積已明顯擴(kuò)大,故補(bǔ)燃產(chǎn)生的熱量不能有效地轉(zhuǎn)變?yōu)楣?反而使排氣溫度增加,熱效率下降。因此,希望盡可能減少補(bǔ)燃。(四)不正常燃燒汽油機(jī)的不正常燃燒,包括爆震燃燒和表面點(diǎn)火。1.爆震燃燒(簡稱爆燃)(1)現(xiàn)象與危害汽油機(jī)的爆燃現(xiàn)象就是燃燒室內(nèi)末端混合氣的自燃現(xiàn)象2.危害雖然爆燃時(shí)的最高壓力很高,但它是以沖擊波的形式出現(xiàn),不是以均勻壓力推動(dòng)活塞,而像用錦頭不斷敲擊活塞似的,不能使燃?xì)鈱?duì)活塞作功更多。汽車在低速上坡時(shí),允許有很輕微的短時(shí)間的爆燃。因?yàn)檩p微的爆燃可以使燃燒過程縮短,有利于提高有效功率,但是不允許嚴(yán)重的爆燃,嚴(yán)重的爆燃會(huì)有下列危害:1)機(jī)件過載2)機(jī)件燒損3)性能指標(biāo)下降（3）預(yù)防措施主要有:使用抗爆性強(qiáng)的汽油可以避免爆燃的產(chǎn)生;在汽油中加入少量抗爆添加劑,使用中應(yīng)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比選用相應(yīng)牌號(hào)的汽油?？梢酝ㄟ^改變結(jié)構(gòu)因素如減小壓縮比、采用雙火花塞等以及改變運(yùn)行因素如負(fù)荷、轉(zhuǎn)速等措施。2.表面點(diǎn)火不靠火花塞點(diǎn)火而由燃燒室內(nèi)熾熱物點(diǎn)燃混合氣的燃燒現(xiàn)象,稱為表面點(diǎn)火。燃燒室內(nèi)熾熱物如:過熱的火花塞電極、熱的排氣門、熱的燃燒表面沉積物等,由表面點(diǎn)火產(chǎn)生的新的火焰前鋒也以正常的速度傳播。早火：在正?；鸹ㄈc(diǎn)火前的表面點(diǎn)火后火：正?；鸹ㄈc(diǎn)火后的表面點(diǎn)火表面點(diǎn)火的結(jié)果是使得缸內(nèi)壓力急劇升高,噪聲加強(qiáng),向活塞、缸壁的傳熱增加,活塞缸套間結(jié)焦,“早火”相當(dāng)于將點(diǎn)火提前角提前,“后火”雖有可能加快燃燒速度,但是,表面點(diǎn)火的最大問題是點(diǎn)火的無規(guī)律性,這將導(dǎo)致燃燒過程的不穩(wěn)定與工作過程的粗暴,使動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性都受到影響。避免表面點(diǎn)火的有效措施是采用低餾程的燃料與不易結(jié)焦的潤滑油。表面點(diǎn)火與爆燃的關(guān)系表面點(diǎn)火不同于爆燃,表面點(diǎn)火是由于熱表面點(diǎn)燃混合氣,而爆燃則是由于燃燒室內(nèi)末端混合氣的自燃產(chǎn)生的。爆燃與表面點(diǎn)火之間又存在相互影響,表面點(diǎn)火會(huì)促使爆燃的產(chǎn)生。(五)使用因素對(duì)燃燒過程的影響1.進(jìn)氣初始態(tài)p1,Tl降低進(jìn)氣初始態(tài)p1,T1,可以避免爆燃與表面點(diǎn)火時(shí)產(chǎn)生。2.點(diǎn)火提前角將點(diǎn)火提前角增大,缸內(nèi)最高壓力、溫度增加,終燃混合氣受到擠壓和熱輻射的影響增強(qiáng),著火所需的時(shí)間減少，爆燃傾向增加；3.混合氣濃度混合氣濃度a0.8-0.9時(shí)，火焰?zhèn)鞑ニ俣茸畲?，但著火延遲期也最短，且明顯，爆燃傾向增加；4.轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速增加時(shí)，火焰?zhèn)鞑ニ俣燃涌?，易產(chǎn)生爆燃的部位在自燃準(zhǔn)備尚未完成時(shí)，火焰前鋒已到達(dá)，爆燃趨勢減弱；5.負(fù)荷負(fù)荷減少時(shí)，殘余廢氣增加，火焰?zhèn)鞑ニ俣认陆担紵淖罡邷囟葔毫ο陆?，爆燃趨勢減弱；6.燃燒沉積物沉積物相當(dāng)與一個(gè)熱源，爆燃和表面點(diǎn)火傾向增加第六節(jié)第六節(jié)柴油機(jī)的燃燒過程柴油機(jī)的燃燒過程柴油機(jī)工作過程的特點(diǎn):1.吸人氣缸的是新鮮空氣,被壓縮的是新鮮空氣;2.柴油通過高壓噴人氣缸,缸內(nèi)形成可燃混合氣;3.柴油和空氣混合時(shí)間極短;4.缸內(nèi)混合氣成分不均勻,且不斷變化;5.沒有外源點(diǎn)火,只是靠壓縮自燃;6.混合與燃燒重疊進(jìn)行;7.質(zhì)調(diào)節(jié),即負(fù)荷和轉(zhuǎn)速不是通過進(jìn)氣節(jié)流,而是通過燃料量來調(diào)節(jié);對(duì)柴油機(jī)燃燒的基本要求:1.燃燒及時(shí)。這將影響作功的質(zhì)量、放熱量的有效利用;2.燃燒完全。這會(huì)影響到放熱量、作功和排放。因此,對(duì)于柴油機(jī)來說,及時(shí)形成可燃混合氣最為重要。本節(jié)將先介紹柴油的主要性能指標(biāo),再闡述柴油機(jī)的混合氣形成與燃燒過程,各種燃燒室特點(diǎn),發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染與控制。一、柴油的主要性能指標(biāo)1.著火性柴油的著火性是指柴油的自燃能力,其評(píng)定指標(biāo)是十六燒值,十六統(tǒng)值越高著火性越好。著火性好的柴油,噴人氣缸后能及時(shí)著火燃燒,柴油機(jī)工作柔和,冷起動(dòng)性能也隨之改善;若著火佳能差,燃燒前所需的物理、化學(xué)準(zhǔn)備時(shí)間長,著火后壓力升高率過高,導(dǎo)致柴油機(jī)工作粗暴2.蒸發(fā)性柴油的蒸發(fā)性用館程表示。將柴油加熱,分別測定蒸發(fā)出50%、90%和95%的餾出溫度。50%餾出的溫度低,說明這種燃燒輕館分多,蒸發(fā)性好,有利于混合氣的形成和燃燒。但若輕館分過多,著火前蒸發(fā)油氣過多,會(huì)使柴油機(jī)工作粗暴。90%和95%館出溫度標(biāo)志柴油中所含難于蒸發(fā)的重館分。重館分過多,在氣缸中不易蒸發(fā),與空氣混合不均勻,則燃燒不完全。易產(chǎn)生冒煙和積炭。3.粘度柴油的粘度用來表示柴油的霧化性。粘度低,則容易形成混合氣。若粘度過低,會(huì)加劇噴油泵及噴油器之間的精密偶件表面之間的磨損;若粘度過高,流動(dòng)阻力增加,柴油從噴油器噴出時(shí)的霧化性差,不易形成均勻的混合氣。因而,柴油應(yīng)具有適中的粘度。4.凝點(diǎn)柴油的凝點(diǎn)用來表示柴油的低溫流動(dòng)性。它是指柴油冷卻到開始失去流動(dòng)性的溫度。國產(chǎn)輕柴油的牌號(hào)是按凝點(diǎn)編定的,如0號(hào)柴油的凝點(diǎn)為0。好的柴油應(yīng)具有低的凝點(diǎn)。若凝點(diǎn)過高,不利于燃燒的正常供給,尤其在低溫條件下工作?？赡茉斐捎吐范氯?。選用柴油時(shí),一般要求其凝點(diǎn)比最低工作環(huán)境溫度低3-5以上。二、柴油機(jī)混合氣的形成柴油機(jī)混合氣的形成,是指燃料自噴人氣缸至著火及燃燒的整個(gè)階級(jí)中所發(fā)生的破碎、霧化、汽化并與空氣之間相互滲透和擴(kuò)散的過程,它直接決定著燃燒質(zhì)量。由于柴油的蒸發(fā)性差,因此柴油機(jī)采用高壓噴射的方法,即在壓縮行程接近終了時(shí),借助噴油器將柴油噴人燃燒室,與氣缸中高溫、高壓的空氣混合形成可燃混合氣。經(jīng)過一系列物理化學(xué)準(zhǔn)備后,著火燃燒;隨后,混合氣的形成與燃燒便重疊進(jìn)行,即一邊噴油、混合和一邊燃燒。柴油機(jī)的混合氣形成與汽油機(jī)相比有兩個(gè)最顯著的特點(diǎn):混合氣形成在氣缸內(nèi)部;混合氣形成時(shí)間較短。柴油機(jī)浪合氣形成的理想過程應(yīng)該是：燃料噴人燃燒室后在盡可能短的時(shí)間內(nèi)與周圍空氣均勻霧化、混合,形成可燃混合氣;著火后繼續(xù)噴人的燃料應(yīng)及時(shí)得到足夠的空氣和混合能量,以便迅速混合,力求避免燃料直接進(jìn)入高溫缺氧區(qū)域,引起裂化。柴油機(jī)混合氣形成依靠兩方面作用:燃料噴霧;組織空氣運(yùn)動(dòng)。(一)形成混合氣的兩種基本方式按混合氣形成的原理分,柴油機(jī)可燃混合氣的形成方式有兩種:空間霧化混合和油膜蒸發(fā)混合。1.空間霧化混合方式直接將柴油噴射到燃燒室空間,經(jīng)霧化、蒸發(fā)與空氣混合,形成霧狀混合物的方式,稱為空間霧化混合方式。空間霧化混合方式的優(yōu)點(diǎn):混合氣形成速度快,燃燒過程比較穩(wěn)定,對(duì)轉(zhuǎn)速范圍的適應(yīng)性強(qiáng)。其缺點(diǎn):燃料在著火以前形成的混合氣較多,使燃燒過程較為粗暴,并生成較多的NOx。若油滴蒸發(fā)、霧化速度不及燃燒速度快,將產(chǎn)生不完全燃燒。2.油膜蒸發(fā)混合方式將柴油順著氣流的運(yùn)動(dòng)方式,涂到燃燒室壁面,形成油膜,油膜受熱蒸發(fā),并與空氣混合形成均勻混合氣的方式,稱為油膜蒸發(fā)混合方式。燃燒室壁溫、油膜厚度和空氣與油膜的相對(duì)速度是混合氣形成的決定性因素。油膜蒸發(fā)混合方式的優(yōu)點(diǎn):完全是氣相混合,通過油膜的蒸發(fā)和吹拂氣流的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)還可以實(shí)現(xiàn)分層燃燒,做到既無碳煙,又可控制燃燒速度,限制燃燒壓力的急劇升高,從而控制噪聲和傳動(dòng)裝置的機(jī)械負(fù)荷,通過軸針式噴油嘴的截面的控制可改善噪聲和減少NOx同時(shí)對(duì)噴油系統(tǒng)要求降低。其缺點(diǎn):油膜蒸發(fā)的速度受壁溫、油膜厚度和氣流運(yùn)動(dòng)的影響很大。因此,對(duì)供油、進(jìn)氣和燃燒室匹配要求較高,燃燒不及空間霧化穩(wěn)定,冷起動(dòng)性能差、怠速及低負(fù)荷時(shí)HC排放較高。(二)影響混合氣形成的主要因素影響混合氣形成的主要因素包括:燃料噴霧、氣流運(yùn)動(dòng)、燃燒室結(jié)構(gòu)等。1.燃料的噴霧對(duì)混合氣形成的影響利用噴油器將柴油噴散成細(xì)粒的過程,稱為柴油的噴霧或霧化。（1）油束的形成經(jīng)高壓油管的燃油以高壓從噴油器的噴孔噴入氣缸,由于空氣阻力及高速流動(dòng)時(shí)的內(nèi)部擾動(dòng)而被粉碎成細(xì)小油漓,增加了空氣接觸氧化的機(jī)會(huì)在靜止的壓縮空氣中,從噴油嘴中噴人氣缸的油束形狀如圖所示,油束的外緣區(qū)油滴直徑細(xì)小且稀疏,油滴速度越向外越低。油束核心部分不能完全粉碎,油滴直徑較大,霧化不良,且很稠密。(2)衡量油束霧化質(zhì)量的三個(gè)參數(shù):1)油束的射程L2)霧化質(zhì)量霧3)油束的錐角（3）影響油束的特性因素1）噴油器的結(jié)構(gòu)噴油器結(jié)構(gòu)方面的主要影響因素是噴孔的大小和噴油器頭部的結(jié)構(gòu)形狀。減小噴孔直徑,霧化質(zhì)量得到改善,但容易引起噴孔堵塞。2)噴油壓力噴油器的噴油壓力越高,油束的速度越高,所受擾動(dòng)越大,霧化質(zhì)量越好,但這除了要消耗更多的能量外,高壓油管容易破裂,噴油器容易磨損。3)缸內(nèi)介質(zhì)反壓力氣缸內(nèi)介質(zhì)反壓力增大時(shí),射程減小,而油束錐角增大,總的來說,對(duì)霧化性能影響不大。4)噴油泵凸輪形狀噴油泵凸輪形狀曲線越陡,在高壓油管內(nèi)越容易建立高壓,噴油越迅速,霧化性能得到改善。5)轉(zhuǎn)速發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增加,相對(duì)噴油時(shí)間需要縮短,噴油速度加快,霧化質(zhì)量提高。6)燃油粘度燃油粘度越大,油滴越不易分散,霧化質(zhì)量越差。另外,對(duì)霧化質(zhì)量的要求要視各種燃燒室的結(jié)構(gòu)而有所不同。一般都是根據(jù)燃燒方式而尋求燃燒室形狀、空氣運(yùn)動(dòng)和噴油系統(tǒng)的最佳匹配。2.空氣運(yùn)動(dòng)對(duì)混合氣形成的影響為了更有效地形成可燃混合氣,改善燃燒過程,通常要組織空氣的運(yùn)動(dòng)。組織空氣運(yùn)動(dòng)的形式有:(1)進(jìn)氣渦流(2)擠氣渦流(3)燃燒渦流三、柴油機(jī)的燃燒過程柴油機(jī)的燃燒過程,是從壓縮行程上止點(diǎn)前噴油開始到作功行程燃燒終了為止的整個(gè)過程。它所占時(shí)間很短(約為5070曲軸轉(zhuǎn)角,高速柴油機(jī)只有0.003s-0.006s)，整個(gè)過程非常復(fù)雜。(-)柴油機(jī)的著火柴油機(jī)利用柴油化學(xué)安定性差,易自燃的特點(diǎn),采用壓縮自燃的方式使可燃混合氣著火。在壓縮行程末期將柴油噴入氣缸,形成可燃混合氣,它的著火需要具備兩個(gè)條件:1.合適的混合氣濃度。2.合理的混合氣溫度。（二）油機(jī)的燃燒過程柴油機(jī)的燃燒過程可分為四個(gè)階段:著火延遲期速燃期緩燃期補(bǔ)燃期1.著火延遲期(滯燃期)從噴油開始(點(diǎn)1)到壓力脫離壓縮線開始急劇上升(點(diǎn)2)止,這一階段稱為著火延遲期。圖中的線12段所示。著火延遲期的長短,主要取決于噴油時(shí)氣缸內(nèi)的溫度。受壓縮的空氣溫度愈高,著火延遲期愈短。在發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)、冷卻水控制的溫度過低、氣缸漏氣等情況下,著火延遲期都會(huì)加長。發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí),在著火延遲期內(nèi)噴人的柴油量約占循環(huán)供油量的30%-40%。由于并未著火,壓力沒有明顯地偏離壓縮線。2.速燃期(急燃期)從壓力偏離壓縮線的點(diǎn)2開始到最高壓力點(diǎn)為3止,這一階段稱為速燃期。圖中的線23段所示。缸內(nèi)的多個(gè)火焰中心一旦著火后,著火延遲期中已噴人缸內(nèi)的柴油幾乎一齊燃燒,在很短的時(shí)間內(nèi),產(chǎn)生很高的壓力,使缸內(nèi)的壓力升高率很大,而這個(gè)時(shí)間又很短,接近于等容燃燒。這階段的放熱量為循環(huán)放熱量的1/3左右,產(chǎn)生的最高壓力達(dá)5.4Mpa8.8MPa最高壓力約在壓縮行程后615的曲軸轉(zhuǎn)角處出現(xiàn)3.緩燃期從最高壓力點(diǎn)3開始到氣缸內(nèi)工質(zhì)溫度達(dá)到最高點(diǎn)4為止,這一階段稱為緩燃期。圖中的線34段所示。這一階段內(nèi)有較多的柴油燃燒,同時(shí)氣缸的容權(quán)在不斷地增加,結(jié)果是氣缸內(nèi)溫度繼續(xù)增高,工質(zhì)的壓力幾乎不變、稍有上升或稍有下降,接近于等壓燃燒。這階段結(jié)束時(shí)的放熱量約占循環(huán)放熱量的70-80%,最高溫度為1970K-2270K,最高溫度點(diǎn)出現(xiàn)在上止后2035的曲軸轉(zhuǎn)角處。4.補(bǔ)燃期(后燃期)從出現(xiàn)最高溫度點(diǎn)4開始到柴油基本燒完為止,這一階段稱為補(bǔ)燃期。當(dāng)放熱量已達(dá)循環(huán)放熱量的9597%時(shí),即認(rèn)為補(bǔ)燃期結(jié)束。柴油機(jī)中柴油與空氣形成混合氣的時(shí)間很短,不容易充分蒸發(fā)和混合均勻。總有一些燃油不能及時(shí)燃燒,拖延到膨脹過程中繼續(xù)進(jìn)行,形成補(bǔ)燃。補(bǔ)燃的熱量是活塞已遠(yuǎn)離上止點(diǎn)才放出,作功的效果差,且使排氣溫度增高,耗油率加大。所以,使用中應(yīng)著重從保證噴霧質(zhì)量,保持壓縮終了的溫度和壓力方面采取措施,來減少補(bǔ)燃。四、影響柴油機(jī)燃燒過程的主要因素1.燃油性質(zhì)燃油的蒸發(fā)、著火性能過好,反而會(huì)容易導(dǎo)致工作粗暴。因而,一般高速柴油機(jī)用燃油的十六統(tǒng)值在4060之間,而對(duì)于揮發(fā)性而言,希望餾程范圍較窄,要求大部分燃油在250-350范圍內(nèi)揮發(fā),盡量減少其中過輕和過重的館分的比例2.噴油定時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)噴油提前角減小,燃油噴人氣缸時(shí),缸內(nèi)的壓力和溫度相對(duì)提高,著火延遲期縮短,燃燒平穩(wěn)。但減小太多,同時(shí)會(huì)使燃燒過程拖后,導(dǎo)致熱效率下降。3.噴油規(guī)律噴油器不同的噴油規(guī)律對(duì)燃燒過程的影響很大。若噴油率“先急后緩”,則初期放熱率高,壓力升高率增大,工作粗暴,但熱效率升高。而噴油率“先緩后急”,則初期放熱量少,壓力升高率、缸內(nèi)最高燃燒壓力都下降,熱效率也下降。因此,在選用時(shí),應(yīng)根據(jù)具體要求綜合考慮。4.霧化質(zhì)量提高霧化質(zhì)量，可以加速可燃混合氣的形成，加快燃燒速度，縮短著火延遲期。5.燃燒室內(nèi)的工質(zhì)運(yùn)動(dòng)和換氣質(zhì)量適當(dāng)組織工質(zhì)的運(yùn)動(dòng),可以提高燃油的蒸發(fā)速度,促進(jìn)可燃混合氣的形成,空氣運(yùn)動(dòng)可以促使油束分散,增大混合的范圍,加快燃燒速率,改善經(jīng)濟(jì)性。但是,組織進(jìn)氣渦流要消耗能量,還會(huì)使充氣效率降低。擠氣渦流在工作過程中衰減較快,它的影響效果相對(duì)小些。另一方面,渦流過強(qiáng),散熱損失也會(huì)增加,當(dāng)燃燒室工作溫度較低時(shí),會(huì)導(dǎo)致著火延遲期的增長。改善換氣過程,提高充氣效率,對(duì)于促進(jìn)可燃混合氣的形成、改善燃燒和排放都是有利的。6.燃燒室的熱力狀態(tài)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的熱力狀態(tài)主要取決于進(jìn)氣狀況、壓縮比、燃燒室及冷卻狀態(tài)等因素。增加缸內(nèi)的壓力和溫度，有利于可燃混合氣的形成和燃燒7.轉(zhuǎn)速發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高時(shí),雖然由于工作溫度的升高而改善了燃燒,但因高壓油管內(nèi)燃油壓力波的傳播速度不變,所以,噴油角及噴油持續(xù)期將隨之增大,最終導(dǎo)致放熱率滯后,熱效率降低,排氣溫度升高,煙度增大。因此,隨著轉(zhuǎn)速的升高,應(yīng)將供油提前角增大。8.負(fù)荷發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷增加,缸內(nèi)工作溫度升高,著火延遲期縮短,燃燒得到改善。當(dāng)負(fù)荷過高時(shí),空燃比減小,容易導(dǎo)致燃燒不完全并冒煙,由于在緩燃期中噴人的燃油隨負(fù)荷的增加而增加,因而易使補(bǔ)燃期增長。五、柴油機(jī)的燃燒室由于柴油機(jī)的混合氣形成和燃燒都是在燃燒室內(nèi)進(jìn)行的,所占的時(shí)間又非常短促,因此要求燃燒室形狀、空氣運(yùn)動(dòng)和噴油系統(tǒng)之間的最佳匹配。燃燒室的造型和噴油器的布置確定了混合氣的形成方式,根據(jù)這兩個(gè)特性可以將燃燒室分為分隔式燃燒室和直噴式(統(tǒng)一式)燃燒室,這兩類燃燒室造型的特性又可以進(jìn)一步區(qū)分。(一)分隔式燃燒室分隔式燃燒室的一般特征是:1.燃燒室至少分成兩個(gè)部分;2.由各室之間的空氣流動(dòng)形成可燃混合氣。分隔式柴油機(jī)的燃燒速度比直噴式柴油機(jī)慢,其運(yùn)轉(zhuǎn)比較平穩(wěn),但固有熱量與流動(dòng)損耗使得熱效率降低,為了追求高的熱效率,轎車用柴油機(jī)向直噴式燃燒室發(fā)展。(二)直噴式燃燒室(統(tǒng)一式燃燒室)直噴式燃燒室的一般特征是:1.燃燒室不分開,大都以凹坑形式出現(xiàn)在活塞或缸蓋上;2.通過噴射(油束)形成混合氣;3.在進(jìn)氣過程中通過切向氣道、螺旋氣道或?qū)馄廉a(chǎn)生的渦流運(yùn)動(dòng)促進(jìn)混合氣形成。六、發(fā)動(dòng)機(jī)的排放污染與控制發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)會(huì)排放一些對(duì)人體和環(huán)境有害的成分。主要有:一氧化碳C0；未燃燒的碳?xì)浠衔颒C；氮的氧化物N0 x；浮游的微小顆糙。（一）放污染物的形成與危害1.一氧化碳CO一氧化碳產(chǎn)生的原因,主要是由于燃燒時(shí)氧氣相對(duì)不足,燃油中的碳不能與足夠的氧結(jié)合、燃料燃燒不完全而產(chǎn)生的。當(dāng)CO的含量在百萬分之一容積濃度以上時(shí),隨著濃度的增加,會(huì)引起頭痛、嘔吐、昏厥、甚至死亡。2.氧化氮NOx氧化氮NOx產(chǎn)生的原因,是由于在燃燒過程高溫高壓的作用下,空氣中的氧和氮可以生成NO和少量的NO2。NO在進(jìn)入大氣后又氧化成NO2,統(tǒng)稱為NOx。壓縮比大時(shí),NOx含量增多。NOx可經(jīng)呼吸進(jìn)入人體肺部,與肺中的水汽結(jié)合生成稀硝酸,損害人體健康。此外HC加上NOx在陽光照射下,會(huì)形成光化學(xué)煙霧,可剌激人的眼睛,引起肺炎、肺氣腫及致癌效應(yīng)。3.碳化氫HC碳化氫HC的產(chǎn)生,主要是未燃的燃料、裂解反應(yīng)的中間產(chǎn)物。試驗(yàn)證明,壓縮終了燃燒室壁面之間間隙很小的地方,如活塞與缸蓋的擠氣間隙處、第一道活塞環(huán)與活塞頂之間、火花塞絕緣瓷與邊電極之間,這些縫隙中的混合氣及燃燒室壁附面層的混合氣往往得不到燃燒。隨廢氣排出的部分,形成了對(duì)大氣的污染。此外,使用中混合氣過濃、過稀、霧化不良、斷火等產(chǎn)生的燃燒不良或不能燃燒,也會(huì)造成HC的增加。從浮子室油面通大氣處、油箱加油口處蒸發(fā)的汽油對(duì)污染的影響,試驗(yàn)證明,它約占汽油機(jī)總排放污染量的18左右。此外,從曲軸箱通風(fēng)口冒出的HC煙氣,也增加了排放污染。在柴油機(jī)上,因?yàn)椴裼偷恼舭l(fā)能力差,HC主要是由于燃燒不完全產(chǎn)生的。碳化氫有剌激性氣味,已經(jīng)證明HC在動(dòng)物身上有致癌效應(yīng)。此外,HC還是光化學(xué)煙霧的組成部分。4、微粒微粒的主要組成是直徑0.0001mm的碳粒,其他還有少量的硫酸鹽類微校。柴油機(jī)燃燒過程的微粒排放比較嚴(yán)重。汽油機(jī)的碳粒排放很少。但是,用含鉛汽油時(shí),微粒中有鉛的化合物。(二)控制排氣污染的措施1.前處理對(duì)燃料和空氣在進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸前進(jìn)行處理的方式,稱為前處理。2.機(jī)內(nèi)凈化為了減少排氣污染物,而改進(jìn)設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)供給系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、點(diǎn)火或噴油系統(tǒng)等的方式,稱為機(jī)內(nèi)凈化。3.后處理