内燃机构造与原理
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1.1.2 基本术语

1.工作循环

活塞式内燃机的工作循环是由进气、压缩、作功和排气四个工作过程组成的封闭过程。周而复始地进行这些过程,内燃机才能持续地作功。

2.上、下止点

活塞在汽缸里做往复直线运动时,当活塞向上运动到最高位置,即活塞顶部距离曲轴旋转中心最远的极限位置,称为上止点TDC(Top Dead Center)。

活塞在汽缸里做往复直线运动时,当活塞向下运动到最低位置,即活塞顶部距离曲轴旋转中心最近的极限位置,称为下止点BDC(Bottom Dead Center)。

在上、下止点处,活塞的运动速度为零,具体标识如图1-10所示。

图1-10 内燃机的基本术语

3.活塞行程

上、下止点间的距离S称为活塞行程,曲轴的回转半径R称为曲柄半径。显然,曲轴每回转一周,活塞移动两个活塞行程。对于汽缸中心线通过曲轴回转中心的内燃机,S=2R,如图1-10所示。

4.汽缸工作容积

活塞从一个止点运动到另一个止点所扫过的容积,称为汽缸工作容积,一般用Vh表示,如图1-10所示。

式中:D——汽缸直径,单位为mm;

S——活塞行程,单位为mm。

5.燃烧室容积

活塞位于上止点时,活塞顶面以上汽缸盖底面以下所形成的空间称为燃烧室,其容积称为燃烧室容积,也叫压缩容积,一般用Vc表示,如图1-10所示。

6.汽缸的总容积

活塞位于下止点时,其顶部与汽缸盖之间的容积称为汽缸总容积,如图1-10所示。一般用Va表示,显而易见,汽缸总容积就是汽缸工作容积和燃烧室容积之和,即Va=Vc+Vh

7.内燃机排量

多缸发动机各汽缸工作容积的总和,称为发动机排量。一般用VL表示。

V L =i ·Vh

式中:Vh——汽缸工作容积,单位为L;

i ——汽缸数目。

8.压缩比

压缩比是发动机中一个非常重要的概念,压缩比表示了气体的压缩程度,它是气体压缩前的容积与气体压缩后的容积之比值,即汽缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比。一般用ε表示。

式中:Va——汽缸总容积,单位为L;

Vh——汽缸工作容积,单位为L;

Vc——燃烧室容积,单位为L。

通常汽油机的压缩比为6~10,柴油机的压缩比较高,一般为16~22。压缩比对发动机工作的影响如下所述。

(1)压缩比增加则可燃混合气温度增加,压力随之增加,燃烧速度快,使得发动机功率增加,经济性更好。

(2)压缩比如果过大,反而会出现爆燃或表面点火等不正常燃烧现象。

· 爆燃指气体压力和温度过高,在燃烧室内离点燃中心较远处的末端可燃混合气自燃而造成的一种不正常燃烧。爆燃的现象为:尖锐的敲缸声,因燃烧速度过快形成压力波,压力波撞击燃烧室。爆燃会导致发动机过热、功率下降、经济性下降,严重时甚至出现气门烧毁、轴瓦破裂、火花塞绝缘体被击穿等不良后果。

· 表面点火指由于燃烧室内炽热表面(如排起门头、火花塞电极、积炭)点燃混合气产生的一种不正常燃烧现象。表面点火的现象为:沉闷的敲缸声。表面点火会导致发动机零部件负荷增加,寿命下降。

9.工况

内燃机在某一时刻的运行状况简称工况,以该时刻内燃机输出的有效功率或转矩及其相应的曲轴转速表示。