1、會計學1活塞活塞(husi)發動機發動機第一頁，共94頁。進氣過程進氣過程壓縮過程壓縮過程燃燒過程燃燒過程膨脹過程膨脹過程排氣過程排氣過程發動機的實際循環發動機的實際循環航空航空(hngkng)活塞發動機的功率和經濟性活塞發動機的功率和經濟性航空航空(hngkng)活塞發動機的特性活塞發動機的特性本章本章(bn (bn zhn)zhn)主要內容主要內容第1頁/共94頁第二頁，共94頁。3.1 進氣過程進氣過程的功用及進氣情形 進氣過程是指新鮮混合氣進入氣缸(q n)的過程。 進氣過程的作用是使發動機得到工作時所需要的新鮮混合氣。 進氣過程從進氣門打開時開始，到進氣門關 閉時結束。 第2頁/共9

2、4頁第三頁，共94頁。混合氣經過(jnggu)進氣門 進 入 氣 缸 。 活 塞 經 過(jnggu)下死點以后，繼續進氣，直到壓縮行程的初期，進氣門關閉時，進氣才停止。第3頁/共94頁第四頁，共94頁。吸氣式發動機進氣吸氣式發動機進氣(jn q)過程過程第4頁/共94頁第五頁，共94頁。裝有汽化器的吸氣式發動機，外界空氣門經過節氣門后，與汽化器噴油嘴噴入的燃料混合、蒸發組成余氣系數一定的混合氣，混合氣進入分氣室，再經過進氣管和進氣門進入氣缸。進氣道中的節氣門與飛行員座艙內的油門桿相連接。油門桿向后拉，節氣門關小，進入氣缸的氣體量減少; 油門桿向前推，節氣門開大，進入氣缸的氣體量增多。因此，操

3、縱油門桿可以(ky)改變進入氣缸的氣體量, 從而改變發動機的功率。第5頁/共94頁第六頁，共94頁。增壓增壓(zn y)式發動機的進氣過式發動機的進氣過程程第6頁/共94頁第七頁，共94頁。參數的變化：溫度：氣體從外界進入氣缸后，溫度有所提高，這是因為，流入氣缸的氣體與氣缸頭、進氣門、排氣門和活塞等灼熱的機件相接觸，吸收熱量的結果。壓力：氣體從外界進入氣缸的過程中，壓力有所下降，這是因為氣體具有粘性，在進氣系統管道內流動(lidng)時，不可避免地要產生流動(lidng)損失的結果。密度：在進氣過程中，氣體溫度的提高，壓力的降低，均導致氣體密度的減小，質量：進入氣缸的氣體質量減小。第7頁/共9

4、4頁第八頁，共94頁。進氣門的早開晚關進氣門的早開晚關為了增加進入氣缸的氣體量，在活塞從上死點下行開始進氣行程為了增加進入氣缸的氣體量，在活塞從上死點下行開始進氣行程(xngchng)(xngchng)之前，進之前，進氣門就打開了，直到活塞離開下死點，進入壓縮行程氣門就打開了，直到活塞離開下死點，進入壓縮行程(xngchng)(xngchng)的初期，進氣門才完的初期，進氣門才完全關閉。所以，在整個進氣過程中，進氣門是早開晚關的，曲軸轉過的角全關閉。所以，在整個進氣過程中，進氣門是早開晚關的，曲軸轉過的角度大于度大于180180度。進氣門早開晚關目的：增加進氣量度。進氣門早開晚關目的：增加進氣

5、量 第8頁/共94頁第九頁，共94頁。1.進氣門早開進氣門早開2. 氣門機構只能逐漸打開進氣門。活塞運動到上氣門機構只能逐漸打開進氣門。活塞運動到上死點時打開進氣門，由于進氣門流通截面積小，汽缸內死點時打開進氣門，由于進氣門流通截面積小，汽缸內氣體的壓力低，內外壓差大，氣體高速進入汽缸易形成氣體的壓力低，內外壓差大，氣體高速進入汽缸易形成強烈渦流，其動能轉換為熱能，溫度升高，密度減小，強烈渦流，其動能轉換為熱能，溫度升高，密度減小，進氣量會減少。進氣量會減少。3. 進氣門早開，活塞到達上死點時進氣門已開大，可進氣門早開，活塞到達上死點時進氣門已開大，可減少渦流，增多進氣量。減少渦流，增多進氣量

6、。4. 對于增壓式發動機進氣門早開，新鮮氣體可對于增壓式發動機進氣門早開，新鮮氣體可以立即沖入汽缸，將廢氣以立即沖入汽缸，將廢氣(fiq)吹除，使汽缸內的廢氣吹除，使汽缸內的廢氣(fiq)排除得更多，以增加進氣量。排除得更多，以增加進氣量。5. 進氣門的早開角進氣門的早開角 定義：進氣門的早開角是進氣門剛剛打開時，曲柄與氣缸中心線之間的夾角。定義：進氣門的早開角是進氣門剛剛打開時，曲柄與氣缸中心線之間的夾角。進氣門要早開，應在排氣行程的后期打開。進氣門要早開，應在排氣行程的后期打開。 進氣門早開角約為進氣門早開角約為15153535。好處：進氣門早開可以盡量多地吹除廢氣，盡量多地進入新鮮的混合

7、氣，提高好處：進氣門早開可以盡量多地吹除廢氣，盡量多地進入新鮮的混合氣，提高(t go)(t go)發動機的容積效率，從而提高發動機的容積效率，從而提高(t go)(t go)發動機的輸出功率，又有利于氣缸，特別是氣缸頭的冷卻。發動機的輸出功率，又有利于氣缸，特別是氣缸頭的冷卻。第9頁/共94頁第十頁，共94頁。 進氣門早開的時機既不可進氣門早開的時機既不可(bk)過晚，也不可過晚，也不可(bk)過早。過早。開的過早，會使剛進入氣缸的一部分新鮮混合氣從排氣門排出，開的過早，會使剛進入氣缸的一部分新鮮混合氣從排氣門排出，經濟性變壞；經濟性變壞；開的過晚開的過晚, 會使進入氣缸的混合氣減少會使進入

8、氣缸的混合氣減少,對氣缸頭的冷卻變壞。對氣缸頭的冷卻變壞。2. 進氣門晚關進氣門晚關進氣門晚關的時機進氣門晚關的時機(shj)既不可過晚，也不可過早。既不可過晚，也不可過早。 關的過晚，會使一部分已經進入氣缸的新鮮混合氣被活塞壓回進氣管內，使進入氣缸的新鮮混合氣充填量減少。關的過晚，會使一部分已經進入氣缸的新鮮混合氣被活塞壓回進氣管內，使進入氣缸的新鮮混合氣充填量減少。 進氣門關的過早，也會使新鮮混合氣充填量減少。進氣門關的過早，也會使新鮮混合氣充填量減少。第10頁/共94頁第十一頁，共94頁。進氣門的晚關角進氣門的晚關角定義：進氣門的晚關角是進氣門恰好完全關閉時，曲柄定義：進氣門的晚關角是進

9、氣門恰好完全關閉時，曲柄(qbng)(qbng)與氣缸中心線之間的夾角。與氣缸中心線之間的夾角。進氣門要晚關就應在壓縮行程的初期關閉。進氣門要晚關就應在壓縮行程的初期關閉。進氣門晚關角的范圍進氣門晚關角的范圍: 40: 408080。好處：進氣門晚關可以盡量多地進入新鮮的混合氣好處：進氣門晚關可以盡量多地進入新鮮的混合氣; ; 提提高發動機的容積效率，從而提高發動機的輸出功率高發動機的容積效率，從而提高發動機的輸出功率; ; 也也有利于氣缸，特別是氣缸頭的冷卻。有利于氣缸，特別是氣缸頭的冷卻。第11頁/共94頁第十二頁，共94頁。RTpVmws理想情況是：1、空氣在氣缸中的容積為氣缸的工作容積

10、；2、吸入式發動機氣缸中空氣壓力和溫度(wnd)分別為外界大氣壓力和溫度(wnd)；3、增壓式發動機氣缸中的空氣應分別為增壓器后空氣的壓力和溫度(wnd)。第12頁/共94頁第十三頁，共94頁。第13頁/共94頁第十四頁，共94頁。vsmm充填系數越大，說明進氣過程中空氣充填入氣缸的有效程度越大，進氣過程進行的越好。在理論充填量不變的條件下，實際充填量就越大。 在增壓式發動機中，由于實際充填量有可能大于理論充填量，所以充填系數有可能大于。現代(xindi)航空活塞式發動機的充填系數一般約為0.71.2。第14頁/共94頁第十五頁，共94頁。第15頁/共94頁第十六頁，共94頁。發動機轉速：設計

11、轉速時，充填系數最大，轉速偏離設計轉速，充填系數都會減小。高轉速時：發動機轉速增大時，活塞運動速度也增大，進氣管內氣體流速也隨之增大，引起流動損失(snsh)增加，使氣缸內氣體的壓力降低，所以充填系數是隨轉速的增大而減小。低轉速時：進氣門的晚關角是為高轉速工作的需要而確定的，在低轉速時進氣門晚關角就顯得過大，這樣，使已進入氣缸的混合氣，在壓縮的過程中又倒流回進氣管，從而使充填量減小，這種倒流現象轉速愈小愈嚴重，所以，在小轉速時，充填系數也小。第16頁/共94頁第十七頁，共94頁。wsvvpVmmRTn充填系數：充填系數越大，充填量越大。n氣缸工作容積：在其它條件保持不變的情況下，氣缸工作容積越

12、大，充填量就越大。對定型的發動機而言，氣缸工作容積為定值，故它對充填量的影響就不會發生變化。n進氣(jn q)壓力：在進氣(jn q)溫度不變的情況下，進氣(jn q)壓力越高，空氣密度越大，充填量越大。第17頁/共94頁第十八頁，共94頁。222211111122vsvsmmTTTmmTTTn進氣溫度：在進氣壓力不變的情況下，進氣溫度越低，空氣密度越大，充填量越大。n對于吸氣(x q)式發動機而言，隨著飛行高度增高，大氣密度越低，充填量越少。n同開角： 同開角越大，充填量也越大。這是因為同開角大，氣缸中廢氣的吹除量大，進入氣缸的新鮮混合氣多。第18頁/共94頁第十九頁，共94頁。進氣過程進氣

13、過程(guchng)的壓容圖的壓容圖 和進氣功和進氣功(1)吸氣式發動機進氣過程吸氣式發動機進氣過程(guchng)壓容圖壓容圖上死點： Pe =（1.051.1）Po Te = 1000 1100K下死點： Pe =（0.90.95）Po Te = 340 360K進氣(jn q)行程功： A = Aesme - Asans第19頁/共94頁第二十頁，共94頁。(2)增壓(zn y)式發動機進氣過程壓容圖上死點： Pe =（1.051.1）Po Te = 1100 1200K下死點： Pe =（0.90.95）Po Te = 380 420K進氣(jn q)行程功： Aeanme第20頁/共

14、94頁第二十一頁，共94頁。第21頁/共94頁第二十二頁，共94頁。nPvC第22頁/共94頁第二十三頁，共94頁。壓縮比壓縮比 壓縮比表示了氣體在氣缸內受壓縮的程度。當充填量相壓縮比表示了氣體在氣缸內受壓縮的程度。當充填量相同時，壓縮比越大，氣體在氣缸內被壓縮得越厲害，壓同時，壓縮比越大，氣體在氣缸內被壓縮得越厲害，壓縮終了時，氣體的壓力和溫度提高得越高，氣體燃燒得縮終了時，氣體的壓力和溫度提高得越高，氣體燃燒得更快，從而使燃氣膨脹更快，從而使燃氣膨脹(png zhng)所做的功增加；同所做的功增加；同時，由于燃燒時，由于燃燒室容積相對減小，因此，經缸壁散失的熱量也相對減室容積相對減小，因此

15、，經缸壁散失的熱量也相對減小。所以，壓縮比增大時，發動機的功率增加，經濟性小。所以，壓縮比增大時，發動機的功率增加，經濟性提高。提高。第23頁/共94頁第二十四頁，共94頁。壓縮過程的壓容圖壓縮過程的壓容圖 (1)吸氣式發動機壓縮過程壓容圖吸氣式發動機壓縮過程壓容圖壓縮過程線：壓縮過程線： a-2-3-b點火時刻點火時刻(shk)： 點點3壓縮行程功：壓縮行程功： A = Aa2na- A2bm2 第24頁/共94頁第二十五頁，共94頁。(2)增壓(zn y)式發動機壓縮過程壓容圖壓縮(y su)過程線： a-2-b壓縮(y su)行程功： Anabmn第25頁/共94頁第二十六頁，共94頁。

16、第26頁/共94頁第二十七頁，共94頁。燃燒過程的三個階段燃燒過程的三個階段燃燒過程第一階段（隱燃期）燃燒過程第一階段（隱燃期）第一階段是從電嘴點火時開始，第一階段是從電嘴點火時開始，到氣缸內的氣體壓力開到氣缸內的氣體壓力開始顯著增大時結束。始顯著增大時結束。燃燒過程第二階段（顯燃期）燃燒過程第二階段（顯燃期）第二階段從氣體壓力開始顯著第二階段從氣體壓力開始顯著增大時開始，到氣體壓增大時開始，到氣體壓力達到最大時結束。力達到最大時結束。活塞活塞(husi)(husi)到達上死點后，到達上死點后，曲軸轉到曲軸轉到10101515時，時，燃氣壓力和溫度達到最燃氣壓力和溫度達到最大值，發動機的功率增

17、大值，發動機的功率增大。大。燃燒過程第三階段（后燃期）燃燒過程第三階段（后燃期）第三階段從氣體壓力達到最大第三階段從氣體壓力達到最大時開始時開始, ,到混合氣全部燒到混合氣全部燒完時結束。這個階段的完時結束。這個階段的燃燒是在膨脹過程中進燃燒是在膨脹過程中進行的。行的。第27頁/共94頁第二十八頁，共94頁。燃燒完全程度分析燃燒完全程度分析 1. 混合氣的余氣系數混合氣的余氣系數(xsh) （1）混合氣中油氣比的表示方法）混合氣中油氣比的表示方法 余氣系數余氣系數(xsh)定義：混合氣中空氣和燃油完全燃燒所需的空氣質定義：混合氣中空氣和燃油完全燃燒所需的空氣質量之比叫余氣系數量之比叫余氣系數(

18、xsh)。（實際空氣量。（實際空氣量和理論空氣量的比值）和理論空氣量的比值）0Lmmf物理意義：表征混合氣的貧、富油程度。為貧油; 為富油。油氣比：混合氣中燃料(rnlio)質量與空氣質量的比值=L實/L理m：每秒流經文氏管的空氣量Mf: 燃油量Lo：理論空氣量第28頁/共94頁第二十九頁，共94頁。（2）余氣系數對燃燒完全程度的影響）余氣系數對燃燒完全程度的影響(yngxing) 1 燃料燃燒比較完全燃料燃燒比較完全 1 燃料燃燒不完全燃料燃燒不完全 余氣系數與火焰傳播速度的關系：余氣系數與火焰傳播速度的關系：0.80.9時火焰傳播速度最大余氣系數偏離這個數值(shz)，不論向富油方向或向貧

19、油方向變化，火焰傳播速度均要減小余氣系數大于1.3或小于0.4，混合氣就不能著火燃燒要保證正常的燃燒，混合氣的余氣系數應在0.61.1之間1.1為過份貧油; 0.6為過份富油為了縮短燃燒過程進行的時間，混合氣的余氣系數應在0.80.9之間。第29頁/共94頁第三十頁，共94頁。2.燃燒產物燃燒產物(chnw)的離解的離解3. 4. 完全燃燒后的產物完全燃燒后的產物(chnw)5. 離解(l ji)后的產物燃燒產物溫度越高和壓力越小，離解程度越大，燃料燃燒越不完全第30頁/共94頁第三十一頁，共94頁。燃燒快慢燃燒快慢(kuimn)分析分析燃燒過程的快慢，取決于隱燃期和顯燃期的時間燃燒過程的快慢

20、，取決于隱燃期和顯燃期的時間(shjin)長短，有長短，有5個個因素：因素：混合氣的成分混合氣的成分 0.80.9時火焰傳播速度最大時火焰傳播速度最大發動機轉速發動機轉速 轉速越大，紊流強度越大，火焰傳播速度轉速越大，紊流強度越大，火焰傳播速度 越大越大 第31頁/共94頁第三十二頁，共94頁。3.殘余廢氣量殘余廢氣量4. 5. 殘余廢氣量越多，火焰殘余廢氣量越多，火焰(huyn)的傳播速度減的傳播速度減慢慢6.壓縮比壓縮比7. 8. 壓縮比增大，火焰壓縮比增大，火焰(huyn)的傳播速度快的傳播速度快9.電火花能量電火花能量10. 保證混合氣容易點燃保證混合氣容易點燃第32頁/共94頁第三十

21、三頁，共94頁。點火時刻點火時刻(shk)分析分析1. 提前提前(tqin)點火的原點火的原因因為了保證燃氣最大壓力(yl)出現在曲軸轉過上死點后1015度，以獲得近可能大的發動機功率，就必須使發動機點火提前。所以，在壓縮行程的末期，活塞尚未到達上死點時，電嘴就跳火點燃混合氣。第33頁/共94頁第三十四頁，共94頁。提前點火角提前點火角定義：從電嘴跳火花開時到活塞運動定義：從電嘴跳火花開時到活塞運動(yndng)(yndng)到上到上死點為止，曲軸所轉過的角度。即，電嘴剛跳死點為止，曲軸所轉過的角度。即，電嘴剛跳火時，曲柄與氣缸中心線之間的夾角。火時，曲柄與氣缸中心線之間的夾角。提前點火，就是

22、在壓縮行程的后期點火。提前點火，就是在壓縮行程的后期點火。 提前點火角約為：提前點火角約為：20203535。好處：使氣缸內的壓力最高，出現在活塞過上死點后曲好處：使氣缸內的壓力最高，出現在活塞過上死點后曲軸轉，再轉軸轉，再轉10101515時，這樣可以使發動機時，這樣可以使發動機輸出的功率最大。輸出的功率最大。第34頁/共94頁第三十五頁，共94頁。2. 2. 提前點火角的選擇提前點火角的選擇提前點火角過大時，提前點火角過大時，氣缸內氣體的壓力和溫度升高的過早氣缸內氣體的壓力和溫度升高的過早(u zo)(u zo)，活塞壓縮氣體所消耗的功將增大活塞壓縮氣體所消耗的功將增大; ; 同時燃氣向外

23、放出的熱量增多，致使氣體膨脹過程所同時燃氣向外放出的熱量增多，致使氣體膨脹過程所作的功減小，這些都會減小發動機的輸出功率。作的功減小，這些都會減小發動機的輸出功率。提前點火角過大時，還容易發生爆震，嚴重時由于在提前點火角過大時，還容易發生爆震，嚴重時由于在壓縮過程的后期，作用于活塞上的壓力太大還壓縮過程的后期，作用于活塞上的壓力太大還會使曲軸發生倒轉。會使曲軸發生倒轉。提前點火角過小時，氣缸內燃氣的最高壓力出現的晚，提前點火角過小時，氣缸內燃氣的最高壓力出現的晚，數值也將減小，這也會使發動機輸出的功率減數值也將減小，這也會使發動機輸出的功率減小。小。第35頁/共94頁第三十六頁，共94頁。3.

24、3.影響有利影響有利(yul)(yul)提前點火角的因素提前點火角的因素在火焰傳播速度不變的情況下，發動機轉速增加，在火焰傳播速度不變的情況下，發動機轉速增加，則在燃燒過程第一、二階段時間內，曲軸的則在燃燒過程第一、二階段時間內，曲軸的轉角增大，為了使燃氣能在上死點后轉角增大，為了使燃氣能在上死點后10-1510-15度產生最大壓力，有利度產生最大壓力，有利(yul)(yul)提前點火角提前點火角就應增大。就應增大。在發動機轉速保持不變的情況下，火焰傳播速度增大，在發動機轉速保持不變的情況下，火焰傳播速度增大，燃燒時間就縮短，在這段較短的時間內，曲軸燃燒時間就縮短，在這段較短的時間內，曲軸轉過

25、的角度轉過的角度(jiod)(jiod)也減小。為了使燃氣在上也減小。為了使燃氣在上死點后死點后10-1510-15度時產生最大的壓力，有利提前度時產生最大的壓力，有利提前點火角應該減小。反之，火焰傳播速度減小，點火角應該減小。反之，火焰傳播速度減小，有利提前點火角就應該增大。因此，所有增大有利提前點火角就應該增大。因此，所有增大火焰傳播速度的因素都使有利提前點火角減小。火焰傳播速度的因素都使有利提前點火角減小。第36頁/共94頁第三十七頁，共94頁。在火焰在火焰(huyn)(huyn)傳播速度不變的情況下，發動機轉速傳播速度不變的情況下，發動機轉速增加，則在燃燒過程第一、二階段時間內，曲增加

26、，則在燃燒過程第一、二階段時間內，曲軸的轉角增大，為了使燃氣能在上死點后軸的轉角增大，為了使燃氣能在上死點后10-10-1515度產生最大壓力，有利提前點火角就應增大。度產生最大壓力，有利提前點火角就應增大。第37頁/共94頁第三十八頁，共94頁。發動機實際發動機實際(shj)使用的混合氣成分使用的混合氣成分1.混合氣成分對發動機工作的影響混合氣成分對發動機工作的影響2. 3. （1）對發動機功率的影響）對發動機功率的影響4. 混合氣余氣系數等于混合氣余氣系數等于0.85 發動機發出最大功發動機發出最大功率率5. （2）對燃油消耗率的影響）對燃油消耗率的影響6. 混合氣余氣系數混合氣余氣系數=

27、1.051.10（一般為（一般為1.05）時，混合氣中燃料能完全燃燒，離解時，混合氣中燃料能完全燃燒，離解(l ji)作用最小，熱作用最小，熱能的利用最充分，燃油消耗率最小能的利用最充分，燃油消耗率最小7. （3） 對發動機溫度的影響對發動機溫度的影響8. 混合氣余氣系數混合氣余氣系數 0.97 9. 選擇適當的余氣系數，獲得正常的氣缸頭選擇適當的余氣系數，獲得正常的氣缸頭溫度溫度10. 11. 12. 第38頁/共94頁第三十九頁，共94頁。第39頁/共94頁第四十頁，共94頁。2.發動機在不同轉速下實際使用的余氣系數發動機在不同轉速下實際使用的余氣系數(xsh)3. 4. （1）發動機在大

28、轉速工作時）發動機在大轉速工作時5. =0.85左右左右6. （2）發動機在中轉速工作時）發動機在中轉速工作時7. =1.058. （3）發動機在小轉速工作時）發動機在小轉速工作時9. =0.70.810. 11. 12. 第40頁/共94頁第四十一頁，共94頁。混合氣的不正常混合氣的不正常(zhngchng)燃燒燃燒現象現象(xinxing)(xinxing)：過貧油燃燒過貧油燃燒(rnsho) (rnsho) 過富油燃燒過富油燃燒(rnsho) (rnsho) 早燃早燃 爆震爆震 第41頁/共94頁第四十二頁，共94頁。1. 混合氣過貧油混合氣過貧油(pnyu)和過富油燃燒和過富油燃燒當混

29、合氣的余氣系數大于1.1時，混和氣中燃料過少，空氣過多，所以(suy)火焰傳播速度減小，每公斤混合氣燃燒后的發熱量減少，從而產生各種不正常燃燒現象：(1)發動機功率減少，經濟性變差(2)排氣管發出短促而尖銳的聲音(3)氣缸頭溫度低(4)汽化器回火(5)發動機振動第42頁/共94頁第四十三頁，共94頁。混合氣過富油（混合氣過富油（0.60.6）時，燃料不能完）時，燃料不能完全燃燒，燃料汽化吸收的熱量全燃燒，燃料汽化吸收的熱量(rling)(rling)增多，每公增多，每公斤混合氣燃燒后的發熱量斤混合氣燃燒后的發熱量(rling)(rling)減小減小，燃氣最大，燃氣最大壓力出現得晚。因此，發動機

30、也會出現與壓力出現得晚。因此，發動機也會出現與過貧油燃燒時相似的現象如發動機功率減過貧油燃燒時相似的現象如發動機功率減少，經濟性變差，氣缸頭溫度低，發動機少，經濟性變差，氣缸頭溫度低，發動機振動等。振動等。但是混合氣過富油燃燒也有下列一些不同但是混合氣過富油燃燒也有下列一些不同的現象：的現象：(1)(1)氣缸內部積炭氣缸內部積炭(2)(2)排氣管口冒黑煙和排氣管口冒黑煙和“放炮放炮”第43頁/共94頁第四十四頁，共94頁。2. 早燃早燃定義：早燃是電嘴沒跳火，混合氣就燃燒的現象。原因：主要是氣缸頭溫度(wnd)過高或壓縮比過大，也就是說，在氣缸內存在熾熱點，如氣缸頭溫度(wnd)過高，會使電嘴

31、、排氣門等高溫機件處積炭而熾熱，造成早燃。危害：早燃發生后，氣體壓力升高過早，壓縮行程消耗的功增大，燃氣散熱量增大，膨脹所作的功減小，于是發動機功率減小，經濟性變差。多氣缸發動機，如果少數氣缸發生早燃，由于曲拐機構受力不均勻，發動機會發生強烈的震動。若發動機在小轉速(zhun s)工作時發生早燃，壓縮行程后期燃氣作用在活塞上的壓力過大，而曲軸旋轉的慣性又較小，還會引起曲軸倒轉，損壞機件。必須防止發動機產生早燃。第44頁/共94頁第四十五頁，共94頁。預防：為了防止發生早燃，必須正確地使用和維護發動機，確保發動機氣缸頭溫度正常，同時要防止氣缸內積炭。在維修發動機時，當發現電嘴等機件發生積炭，應將

32、它們(t men)卸下，并浸泡在規定的溶液中，當炭層軟化后用鬃毛刷子將已軟化的炭層刷掉。特別要指出，不準用刮刀、銼等金屬工具刮掉機件上的炭層，以避免損壞機件。早燃的排除方法就是降低氣缸溫度第45頁/共94頁第四十六頁，共94頁。3.3.爆震爆震(bo (bo zhn)zhn)1.定義：混合氣爆炸性的燃燒叫做爆震。2.現象：發動機內發生不規則的金屬撞擊聲 危害：1.爆震會使氣缸局部溫度急劇升高，活塞、氣門及電 嘴等機件過熱或被燒壞; 2.局部燃氣以很高的壓力突然作用在活塞上，使曲拐 機構承受(chngshu)沖擊負荷，易于損壞; 3.燃燒不完全，排氣管周期性地冒出黑煙4.發動機的功率減小，經濟性

33、變差。第46頁/共94頁第四十七頁，共94頁。3.爆震(bo zhn)的原因 過氧化論過氧化論第47頁/共94頁第四十八頁，共94頁。4.燃料的抗爆性： 燃油的品級，即燃油的辛烷值：燃油的辛烷值愈高 表示其抗爆性愈強，發動機使用(shyng)這種燃油，就不容 易產生爆震; 反之，燃油的辛烷值愈低，抗爆性愈 差，發動機就愈容易產生爆震。各類發動機采用的 燃油的品級是有規定的，若使用(shyng)了比規定的燃油品 級低的燃油，發動機工作時就可能產生爆震。燃料提高抗爆性的方法： 1.在燃料中加入各種高辛烷成分 2.在燃料中加入抗爆劑（四乙鉛） 3.在燃料中同時加入高辛烷成分和抗爆劑第48頁/共94頁

34、第四十九頁，共94頁。 5.發動機工作狀態(zhungti)對爆震的影響：氣缸頭溫度：氣缸頭溫度過高時，混合氣受熱程度增大，溫度升高，產生的過氧化物也就增多，故容易產生爆震。因此，必須保持發動機散熱良好，以防止發動機溫度過高。所以，氣缸頭溫度愈高愈容易爆震。 提前點火角：提前點火角過大時，發動機容易發生爆震。這是因為混合氣邊燃燒，邊壓縮的時間增加，混合氣的壓力和溫度升高很快，過氧化物形成得更多的緣故。發動機轉速：發動機在低轉速，高的進氣壓力下，容易產生爆震。所以活塞式發動機應避免在高進氣壓力，低的轉速下工作。進氣壓力和進氣溫度：進氣壓力和進氣溫度過高， 容易產生爆震。第49頁/共94頁第五十頁

35、，共94頁。 6.防止爆震的方法：按規定牌號使用燃料使用發動機時，不得使進氣壓力、進氣溫度以及最大進氣壓力的使用時間超過規定值發動機在小轉速(zhun s)工作時，不得使用大的進氣壓力使用發動機時，注意發動機溫度不能超過規定值防止氣缸內部積炭第50頁/共94頁第五十一頁，共94頁。燃燒燃燒(rnsho)(rnsho)過程壓容圖過程壓容圖 吸氣(x q)式發動機增壓增壓(zn y)式發動機式發動機第51頁/共94頁第五十二頁，共94頁。3.4 膨脹(png zhng)過程膨脹過程的功用和進 行情況 膨脹過程是燃氣膨脹推動活塞作功的過程。在這個過程中，高溫、高壓的燃氣膨脹，推動活塞，使曲軸旋轉(x

36、unzhun)，產生動力，所以，膨脹過程是使熱能轉換為機械能的過程。 膨脹過程從活塞運動到上死點時開始，到活塞行至下死點時結束。曲軸旋轉(xunzhun)180第52頁/共94頁第五十三頁，共94頁。殘余燃燒殘余燃燒 氣缸內燃氣最大壓力出現之后到全部混合氣燒完為止，是燃燒氣缸內燃氣最大壓力出現之后到全部混合氣燒完為止，是燃燒過程的第三階段，也稱殘余燃燒或者燃燒過程的后燃期。過程的第三階段，也稱殘余燃燒或者燃燒過程的后燃期。殘余燃燒一般在膨脹過程中結束，但有時也會延續到整個排氣殘余燃燒一般在膨脹過程中結束，但有時也會延續到整個排氣過程還在進行燃燒。過程還在進行燃燒。殘余燃燒時間不能過長，發動機正

37、常工作時，殘余燃燒的燃油殘余燃燒時間不能過長，發動機正常工作時，殘余燃燒的燃油量，不應超過全部燃燒的量，不應超過全部燃燒的3%8%，要盡量縮短殘余燃燒時間。，要盡量縮短殘余燃燒時間。混合氣過貧油混合氣過貧油(pnyu)或提前點火角過小，都會使殘余燃燒時或提前點火角過小，都會使殘余燃燒時間過長。間過長。因此，為縮短殘余燃燒時間，要保證供給發動機的混合氣成分因此，為縮短殘余燃燒時間，要保證供給發動機的混合氣成分適當，并且點火時刻準確。適當，并且點火時刻準確。第53頁/共94頁第五十四頁，共94頁。膨脹膨脹(png zhng)(png zhng)過過程壓容圖程壓容圖膨脹過程線：b-cd膨脹結束時，燃

38、氣的壓力和溫度(wnd)值為： 吸氣式發動機： 增壓式發動機：第54頁/共94頁第五十五頁，共94頁。排氣過程的功排氣過程的功 用和進行情況用和進行情況排氣過程從排氣門打開時排氣過程從排氣門打開時開始，到排氣門關閉時結開始，到排氣門關閉時結束，它是指膨脹束，它是指膨脹(png (png zhng)zhng)作功后的廢氣從作功后的廢氣從氣缸排出的過程。氣缸排出的過程。排氣過程的作用是清除氣排氣過程的作用是清除氣缸中的廢氣，以便使新鮮缸中的廢氣，以便使新鮮的混合氣進入氣缸，氣缸的混合氣進入氣缸，氣缸中的廢氣排除得越多，充中的廢氣排除得越多，充填量就越大，發動機的功填量就越大，發動機的功率就越高。率

39、就越高。第55頁/共94頁第五十六頁，共94頁。排氣門的早開晚關排氣門的早開晚關排氣過程開始于排氣門打開時，但排氣門不是在活塞到達膨脹行程(xngchng)下死 點 時 才 突然打開的，而是在活塞到 達 膨 脹 行 程(xngchng)下死點之 前 ， 即 膨 脹 行 程(xngchng)的后期就打開，排氣門的關閉也延續到活塞到達上死點之后，即下 一 進 氣 行 程(xngchng)初期。所以，排氣過程的曲軸轉角大于180度。 第56頁/共94頁第五十七頁，共94頁。排氣門的早開角排氣門的早開角 定義定義: :排氣門的早開角是排氣門剛剛打開時，曲柄與排氣門的早開角是排氣門剛剛打開時，曲柄與氣缸

40、中心線之間的夾角。氣缸中心線之間的夾角。排氣門要早開，應在膨脹行程的后期打開。排氣門要早開，應在膨脹行程的后期打開。 排氣門早開角約為排氣門早開角約為50508080。好處：排氣門早開可以盡量多地排除廢氣，盡量多地好處：排氣門早開可以盡量多地排除廢氣，盡量多地進入進入(jnr)(jnr)新鮮的混合氣，減少排氣行程中活塞新鮮的混合氣，減少排氣行程中活塞所消耗的功，從而提高發動機的輸出功率。所消耗的功，從而提高發動機的輸出功率。排氣門的早開角排氣門的早開角開的過早，會影響膨脹開的過早，會影響膨脹(png zhng)(png zhng)行程的進行，減小輸出功率。行程的進行，減小輸出功率。開得過晚，則

41、排氣不徹底，增加活塞向上運動的阻力，減小輸出功率。開得過晚，則排氣不徹底，增加活塞向上運動的阻力，減小輸出功率。第57頁/共94頁第五十八頁，共94頁。排氣門的晚關角排氣門的晚關角定義：排氣門的晚關角是排氣門恰好完全關定義：排氣門的晚關角是排氣門恰好完全關閉時，曲柄與氣缸中心線之間的夾角。閉時，曲柄與氣缸中心線之間的夾角。排氣門要晚關就應在進氣行程的初期關閉。排氣門要晚關就應在進氣行程的初期關閉。排氣門晚關角的范圍排氣門晚關角的范圍: 20: 204040。好處：排氣門晚關可以盡量多地進入新鮮好處：排氣門晚關可以盡量多地進入新鮮(xn xin)(xn xin)的混合氣的混合氣; ;增大新鮮增大

42、新鮮(xn (xn xin)xin)混合氣的充填量，提高發動機的輸出混合氣的充填量，提高發動機的輸出功率功率關的過早，則廢氣排氣得不徹底，就會減少關的過早，則廢氣排氣得不徹底，就會減少進入氣缸的新鮮進入氣缸的新鮮(xn xin)(xn xin)混合氣的充填混合氣的充填量，降低容積效率，減少輸出功率。量，降低容積效率，減少輸出功率。關得過晚，已進入氣缸的一部分新鮮關得過晚，已進入氣缸的一部分新鮮(xn (xn xin)xin)混合氣會從排氣門直接排入大氣，使混合氣會從排氣門直接排入大氣，使發動機的經濟性不好。發動機的經濟性不好。第58頁/共94頁第五十九頁，共94頁。氣門氣門(qmn)(qmn)

43、同開同開 氣門同開角氣門同開角定義：進氣門和排氣門定義：進氣門和排氣門同為打開狀態，曲軸旋同為打開狀態，曲軸旋轉的角度叫氣門同開角轉的角度叫氣門同開角或叫氣門重疊或叫氣門重疊大小大小(dxio)：同開角等：同開角等于進氣門早開角與排氣于進氣門早開角與排氣門晚關角之和，即同開門晚關角之和，即同開角角。范圍：航空活塞式發動范圍：航空活塞式發動機的氣門同開機的氣門同開 角約為角約為4080。第59頁/共94頁第六十頁，共94頁。氣門同開氣門同開好處：好處：氣門同開可以增加氣門同開可以增加(zngji)(zngji)進入氣缸新鮮混合氣的充填量進入氣缸新鮮混合氣的充填量提高發動機的容積效率提高發動機的容

44、積效率增大發動機的輸出功率增大發動機的輸出功率也有利于氣缸的冷卻。也有利于氣缸的冷卻。排氣過程排氣過程(guchng)(guchng)壓容圖壓容圖排氣過程線： 4de5三個階段(jidun)： 1. 氣缸內氣體壓力下降階段(jidun)（44 ） 2.活塞排除廢氣階段(jidun)（ 4e） 3.廢氣主要依靠流動慣性流出氣缸階段(jidun)（e5）排氣行程功：兩圖的陰影部分面積第60頁/共94頁第六十一頁，共94頁。第61頁/共94頁第六十二頁，共94頁。3.6 3.6 發動機的實際發動機的實際(shj)(shj)循環循環實際循環實際循環(xnhun)(xnhun)的概念的概念 1. 1.實

45、際循環實際循環(xnhun)(xnhun)示功圖：連接五個過程示功圖：連接五個過程(guchng)(guchng)的過程的過程(guchng)(guchng)線，表示各過程線，表示各過程(guchng)(guchng)對活對活塞做功的情形塞做功的情形實際循環圖實際循環圖: : 略去實際工作中的進氣略去實際工作中的進氣，排氣行程功，排氣行程功，adad連接連接第62頁/共94頁第六十三頁，共94頁。2.2. 實際循環實際循環(xnhun)(xnhun)的功和熱效率的功和熱效率3.3. 指示功：一個氣缸內的氣體，在一次實指示功：一個氣缸內的氣體，在一次實際循環際循環(xnhun)(xnhun)中對

46、活塞所做的功中對活塞所做的功4.4. 5.5. 指示效率：轉變成指示功的熱量與每一次循環(xnhun)所加燃料的理論放熱量之比指示效率越高，轉變指示效率越高，轉變(zhunbin)(zhunbin)為指示功的熱量越多，損失的熱量為指示功的熱量越多，損失的熱量越少越少第63頁/共94頁第六十四頁，共94頁。指示功的大小指示功的大小(dxio)(dxio)，用壓容圖，用壓容圖上的實際循環線所圍的上的實際循環線所圍的面積來表示，面積越大面積來表示，面積越大，指示功越大，指示功越大第64頁/共94頁第六十五頁，共94頁。實際循環與理想實際循環與理想(lxing)(lxing)循環的比較循環的比較第65

47、頁/共94頁第六十六頁，共94頁。理想循環：理想循環：壓縮過程和壓縮過程和膨脹過程是膨脹過程是在絕熱條件在絕熱條件下進行的，下進行的，加熱和放熱加熱和放熱過程是在等過程是在等容條件下進容條件下進行的。行的。工質只有熱工質只有熱力變化，而力變化，而無燃燒無燃燒(rnsho(rnsho) )的化學變的化學變化，加熱和化，加熱和放熱是瞬間放熱是瞬間完成完成實際循環：實際循環：壓縮過程和膨脹過程不壓縮過程和膨脹過程不是在絕熱條件下進行的是在絕熱條件下進行的，而是與外界有熱交換，而是與外界有熱交換，加熱，加熱(ji r)(ji r)和放和放熱過程是在變容條件下熱過程是在變容條件下進行的。工質的加熱進行的

48、。工質的加熱(ji r)(ji r)，不靠熱源，不靠熱源，而是靠混合氣燃燒放，而是靠混合氣燃燒放熱，每一循環，工質是熱，每一循環，工質是更替的。更替的。實際循環還考慮了：實際循環還考慮了： 混合氣不完全燃燒混合氣不完全燃燒的影響的影響 燃燒產物離解的影燃燒產物離解的影響響 非等容燃燒的影響非等容燃燒的影響 排氣門早開的影響排氣門早開的影響 散熱的影響散熱的影響第66頁/共94頁第六十七頁，共94頁。發動機的定時發動機的定時(dn (dn sh)sh)圖圖定義：用曲軸旋轉的角度來表示氣門開關和點火定義：用曲軸旋轉的角度來表示氣門開關和點火 時刻時刻(shk)(shk)的圖形叫定時圖。的圖形叫定時

49、圖。功用：定時圖集中而形象地表明了發動機工作時各個過程所歷經的角度，它對外場維護工作有重要的作用，根據定時圖，可以正確地安裝、調整或檢查氣門機構、磁電機等定時機件。 從定時圖中可以看出進氣門早開角、進氣門晚關角、前點火角、氣門開角、排氣門晚關角。這些角度的數值(shz)隨發動機型別的不同而不同，每一型別的發動機都有它自己的定時圖。第67頁/共94頁第六十八頁，共94頁。進氣門打開狀態進氣門打開狀態(zhungti)(zhungti)曲軸旋轉過的角度為曲軸旋轉過的角度為180180。 排氣門打開狀態排氣門打開狀態(zhungti)(zhungti)曲軸旋轉過的角度為曲軸旋轉過的角度為180180

50、。 進氣門和排氣門同時關閉狀態進氣門和排氣門同時關閉狀態(zhungti)(zhungti)曲軸旋轉過的角度為曲軸旋轉過的角度為360360。從電嘴跳火到進氣門打開曲軸旋轉過的角度為從電嘴跳火到進氣門打開曲軸旋轉過的角度為360360。第68頁/共94頁第六十九頁，共94頁。3.7 3.7 航空航空(hngkng)(hngkng)活塞發動機的功率和活塞發動機的功率和經濟性經濟性發動機功率發動機功率 1. 1.指示功率指示功率 （1 1）指示功率的定義）指示功率的定義 發動機在單位時間作的指示功稱為指示功率，發動機在單位時間作的指示功稱為指示功率，用符號用符號N N指表示指表示(biosh)(b

51、iosh)。 它是燃燒室發出的功率。它是燃燒室發出的功率。 指示功率是一個氣缸在一次循環中對活塞所指示功率是一個氣缸在一次循環中對活塞所做的功，做的功， 故指示功與氣缸數和每秒中循環次數的連乘故指示功與氣缸數和每秒中循環次數的連乘積就是積就是 指示功率指示功率 或第69頁/共94頁第七十頁，共94頁。（2 2）影響）影響(yngxing)(yngxing)指示功率的因素指示功率的因素1）混合氣的余氣系數：指示功率隨余氣系數的變化規律是當余氣系數在0.85 時，指示功率最大;余氣系數偏離這個范圍，指示功 率都減小。故將余氣系數等于0.85這個值叫做最大指 示功率余氣系數。2）進氣壓力: 進氣壓力

52、增大(zn d)時，進入氣缸的氣體的密度增大(zn d)，充填量增 大，因此指示功增大(zn d),指示功率也增大(zn d)。3）進氣溫度：進氣溫度上升，進入氣缸的氣體的密度減小，充填量變小，因 此指示功率減小，相反，進氣溫度降低，指示功率增加。4）發動機轉速：在氣缸數目不變的情況下，發動機轉速增大(zn d)時，起初使指示功率增大(zn d)得比較快，到某一轉速以后，繼續增大(zn d)轉速,指示功率的增大(zn d)減慢，到某一轉速時,指示功率達到最大值，之后再增大(zn d)轉速，則因指示功迅速減小，指示功率也減小。 第70頁/共94頁第七十一頁，共94頁。5 5）提前點火角）提前點火

53、角提前點火角：當提前點火角為最有利數值時，氣缸內混合氣燃燒后提前點火角：當提前點火角為最有利數值時，氣缸內混合氣燃燒后的最大壓力出現在上死點后的最大壓力出現在上死點后10101515，指示功達到最大。指示功率，指示功達到最大。指示功率也最大。也最大。 提前點火角偏離最有利數值時，指示功率都減小。提前點火角偏離最有利數值時，指示功率都減小。 這是因為提前點火角過大，點火過早，燃氣對氣缸傳熱的時間這是因為提前點火角過大，點火過早，燃氣對氣缸傳熱的時間變長，散熱損失增大變長，散熱損失增大(zn d)(zn d)，使指示功率減小。，使指示功率減小。 提前點火角過小，活塞在膨脹行程中已經離開上死點很遠，

54、提前點火角過小，活塞在膨脹行程中已經離開上死點很遠，混合氣才燃燒完，由于放熱太遲，熱能沒有得到充分利用，所以使混合氣才燃燒完，由于放熱太遲，熱能沒有得到充分利用，所以使指示功率減小。指示功率減小。 第71頁/共94頁第七十二頁，共94頁。2.2. 阻力阻力(zl)(zl)功率功率3.3. 4.4. 1 1） 定義：消耗于發動機本身的功率之和，稱發定義：消耗于發動機本身的功率之和，稱發動機的阻動機的阻 5.5. 力功率力功率6.6. 阻力阻力(zl)(zl)功率三部分：功率三部分：7.7. - -機件摩擦損失機件摩擦損失8.8. 9.9. 活塞活塞, ,漲圈與氣缸壁面之間摩擦，漲圈與氣缸壁面之間

55、摩擦，10.10. 連桿與曲軸之間、曲軸與軸承之間摩擦連桿與曲軸之間、曲軸與軸承之間摩擦11.11. 氣門機構內各機件之間都產生摩擦。氣門機構內各機件之間都產生摩擦。12.12. 其中以活塞和漲圈與氣缸壁面之間的摩擦阻其中以活塞和漲圈與氣缸壁面之間的摩擦阻力力(zl)(zl)最大最大, ,消耗的功率最多，約總機械損失的消耗的功率最多，約總機械損失的50506060。13.13. 14.14. - -帶動附件消耗的功率帶動附件消耗的功率15.15. - -進排氣損失進排氣損失16.16. 第72頁/共94頁第七十三頁，共94頁。2 2）影響阻力功率的因素）影響阻力功率的因素 （1 1）發動機轉速

56、）發動機轉速 發動機轉速增大時，克服機件摩擦所消耗的功率和帶動發動機轉速增大時，克服機件摩擦所消耗的功率和帶動附件附件 所消耗的功率都隨之增大，所消耗的功率都隨之增大， 轉速增大進、排氣時間縮短，進氣管和排氣管中氣流的轉速增大進、排氣時間縮短，進氣管和排氣管中氣流的速速 度增大，流動阻力增加度增大，流動阻力增加(zngji)(zngji)進排氣損失功增大進排氣損失功增大。 阻力功率與轉速的平方成正比。阻力功率與轉速的平方成正比。第73頁/共94頁第七十四頁，共94頁。（2 2）滑油溫度：）滑油溫度：滑油溫度升高時滑油溫度升高時，滑油粘度降，滑油粘度降低，機件摩擦低，機件摩擦面之間的油膜面之間的

57、油膜難以維持，而難以維持，而不連續，引起不連續，引起金屬間直接接金屬間直接接觸，增大摩擦觸，增大摩擦力，使阻力力，使阻力(zl)(zl)損失損失增大。增大。滑油溫度降低時滑油溫度降低時，滑油粘度增，滑油粘度增大，機件運動大，機件運動阻力阻力(zl)(zl)增大，使阻力增大，使阻力(zl)(zl)損失損失增大。增大。所以滑油溫度升所以滑油溫度升高或降低，都高或降低，都會使阻力會使阻力(zl)(zl)損失損失增大。增大。 第74頁/共94頁第七十五頁，共94頁。（3）進氣壓力： 進氣壓力增加不大時，進氣壓力對阻力功率基本無影響 進氣壓力增加得比大氣壓力高得多時，阻力功率將隨進氣 壓力的增大而增大（

58、4）大氣壓力和溫度 阻力功率隨大氣壓力減小而減小 進氣溫度升高(shn o)，阻力功率下降（5）壓縮比 阻力功率隨壓縮比的增大而增大 第75頁/共94頁第七十六頁，共94頁。3.3.增壓器功率增壓器功率 由于內傳動式增壓器是靠發動機本身曲軸由于內傳動式增壓器是靠發動機本身曲軸帶動的，它也要消耗一部分功率。增壓器消耗的功帶動的，它也要消耗一部分功率。增壓器消耗的功率，叫做增壓器功率。增壓器功率隨轉速成平方倍率，叫做增壓器功率。增壓器功率隨轉速成平方倍增加。增加。其中，其中，k2k2為一比例常數為一比例常數(chngsh)(chngsh)，G G空為流入空為流入增壓器的空氣流量，增壓器的空氣流量，

59、n n為發動機轉速。為發動機轉速。4.4.有效功率有效功率 - -發動機傳遞給螺旋槳的功率叫做有效功率，用發動機傳遞給螺旋槳的功率叫做有效功率，用NeNe表示。表示。 - -對于吸氣式發動機來說，有效功率等于指示功對于吸氣式發動機來說，有效功率等于指示功率減去阻力率減去阻力 功率功率; ; 即即Ne = Ni NfNe = Ni Nf - -對于增壓式發動機來說，有效功率等于指示功對于增壓式發動機來說，有效功率等于指示功率減去阻力率減去阻力 功率，再減去帶動功率，再減去帶動(didng)(didng)增壓器所消耗的增壓器所消耗的功率功率; ; 即即Ne = Ni - Nf NcNe = Ni

60、- Nf Nc - -有效功率的大小決定于指示功率、阻力功率和有效功率的大小決定于指示功率、阻力功率和增壓器功率增壓器功率第76頁/共94頁第七十七頁，共94頁。用有效功來表述用有效功來表述(bio sh)(bio sh)有效有效功率功率有效功率的影響因素：有效功率的影響因素： 1. 1.進氣壓力和進氣溫度進氣壓力和進氣溫度進氣壓力增加進氣壓力增加(zngji)(zngji)，進氣溫度降低都使充填量增，進氣溫度降低都使充填量增加加(zngji)(zngji)，發動機的指，發動機的指示功率增大。這時阻力功率基本保持不變；增壓器功率示功率增大。這時阻力功率基本保持不變；增壓器功率有所有所增加增加(