發(fā)動機(jī)原理課件課件

1、緒緒 論論交通運(yùn)輸?shù)慕煌ㄟ\(yùn)輸?shù)?種運(yùn)輸方式種運(yùn)輸方式中中的特點(diǎn)的特點(diǎn) p 機(jī)動機(jī)動p 靈活靈活p 快速快速p 便捷便捷p 換裝少換裝少p 貨損少貨損少p 效率高效率高p 效益高效益高 在綜合運(yùn)輸體系中承擔(dān)著必不可少的作用在綜合運(yùn)輸體系中承擔(dān)著必不可少的作用 汽車工業(yè)的快速發(fā)展，高新技術(shù)在汽車中汽車工業(yè)的快速發(fā)展，高新技術(shù)在汽車中的應(yīng)用越來越多的應(yīng)用越來越多緒緒 論論直接影響著整車的直接影響著整車的發(fā)動機(jī)發(fā)動機(jī) -汽車的心臟汽車的心臟-動力來源動力來源性能性能可靠性可靠性壽命壽命課程性質(zhì)課程性質(zhì)車輛工程方向的車輛工程方向的緒緒 論論1 1、對象對象 以性能指標(biāo)作為研究對象以性能指標(biāo)作為研究對象

2、內(nèi)容內(nèi)容動力性指標(biāo)動力性指標(biāo) 經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)運(yùn)轉(zhuǎn)性指標(biāo)運(yùn)轉(zhuǎn)性指標(biāo)2 2、工作過程、工作過程 發(fā)動機(jī)沖程發(fā)動機(jī)沖程 ：吸氣：吸氣壓縮壓縮排氣排氣熱力過程：吸氣熱力過程：吸氣壓縮壓縮排氣排氣 燃燒燃燒 膨脹膨脹 為能量轉(zhuǎn)換過程為能量轉(zhuǎn)換過程 衡量發(fā)動機(jī)的質(zhì)量，還要考慮衡量發(fā)動機(jī)的質(zhì)量，還要考慮可靠性，耐久性，可靠性，耐久性，加工容易，操縱維修方便，成本核算加工容易，操縱維修方便，成本核算緒緒 論論 二、汽車內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展二、汽車內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展1 1、汽車用發(fā)動機(jī)的分類、汽車用發(fā)動機(jī)的分類 四個沖程中只有四個沖程中只有沖程做功，做功不連續(xù)沖程做功，做功不連續(xù) 發(fā)動機(jī)發(fā)動機(jī)內(nèi)燃機(jī)和外燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)和外燃

3、機(jī)車用發(fā)動機(jī)車用發(fā)動機(jī)工作式發(fā)動機(jī)工作式發(fā)動機(jī)燃?xì)廨啓C(jī)：連續(xù)工作式發(fā)動機(jī)燃?xì)廨啓C(jī)：連續(xù)工作式發(fā)動機(jī)緒緒 論論 1 1、汽車用發(fā)動機(jī)的分類、汽車用發(fā)動機(jī)的分類汽油汽油 柴油柴油液化石油氣、天然氣液化石油氣、天然氣沼氣、混合動力、沼氣、混合動力、氫、醇類、二甲醚氫、醇類、二甲醚植物油、太陽能植物油、太陽能緒緒 論論活塞式活塞式轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子按發(fā)動機(jī)往復(fù)運(yùn)動件按發(fā)動機(jī)往復(fù)運(yùn)動件按發(fā)動機(jī)氣缸布置按發(fā)動機(jī)氣缸布置直立直立臥式臥式V 型型W 型型分冷、水冷分冷、水冷按冷卻介質(zhì)按冷卻介質(zhì)單缸、多缸單缸、多缸按氣缸數(shù)按氣缸數(shù)緒緒 論論按活塞沖程數(shù)按活塞沖程數(shù)按發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)按發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)2 2沖程、沖程、4 4沖程沖程按

4、點(diǎn)火方式按點(diǎn)火方式點(diǎn)燃、壓燃點(diǎn)燃、壓燃 n 500 r/min500 r/min n r/min低增壓、中增壓、低增壓、中增壓、增壓增壓按增壓程度按增壓程度按混合氣形成方式、按燃燒室型式、按混合氣形成方式、按燃燒室型式、按照用途等多種分類按照用途等多種分類 2 2、車用發(fā)動機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)、車用發(fā)動機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 功率范圍廣功率范圍廣 蒸汽機(jī)蒸汽機(jī) 111116%16%蒸汽輪機(jī)蒸汽輪機(jī) 30%30%汽油機(jī)汽油機(jī)30%30%，柴油機(jī)，柴油機(jī)增壓柴油機(jī)增壓柴油機(jī)46%46%以上以上Ne = 0.635000 kw柴油機(jī)柴油機(jī)3.7 kg/kw車用汽油機(jī)車用汽油機(jī)1.37 kg/kw缺點(diǎn)缺點(diǎn) 對燃料要

5、求高對燃料要求高 石油緊張，汽油、柴油價石油緊張，汽油、柴油價 格高；要求一定的標(biāo)號格高；要求一定的標(biāo)號噪聲、排污噪聲、排污 有效熱效率高有效熱效率高比重量小，升功率大比重量小，升功率大 體積小、重量輕體積小、重量輕比重量比重量起動性好起動性好60 60 年代以前年代以前: : 動力性、可靠性、耐久性動力性、可靠性、耐久性70708080年代年代: : 經(jīng)濟(jì)性、動力性經(jīng)濟(jì)性、動力性90 90 年代口號年代口號: : 清潔、經(jīng)濟(jì)、安全清潔、經(jīng)濟(jì)、安全（1 1） 相關(guān)學(xué)科日益增多，學(xué)科之間相互滲透相關(guān)學(xué)科日益增多，學(xué)科之間相互滲透（2 2） 標(biāo)準(zhǔn)化，系列化，通用化標(biāo)準(zhǔn)化，系列化，通用化 （）（3

6、3） 新材料，新工藝，新產(chǎn)品新材料，新工藝，新產(chǎn)品（4 4） 使用計算機(jī)設(shè)計、計算零部件及其配合，精使用計算機(jī)設(shè)計、計算零部件及其配合，精密、準(zhǔn)確、優(yōu)化密、準(zhǔn)確、優(yōu)化（5 5） 設(shè)計、零部件生產(chǎn)商設(shè)計、零部件生產(chǎn)商 分散分散集中集中分散分散（6 6） 電控應(yīng)用日益增多，混合氣制備更加完善電控應(yīng)用日益增多，混合氣制備更加完善（7 7） 檢測設(shè)備與手段先進(jìn)檢測設(shè)備與手段先進(jìn)（8 8） 低排放的代用燃料發(fā)動機(jī)正在普及，零排放低排放的代用燃料發(fā)動機(jī)正在普及，零排放正在開發(fā)并進(jìn)入實(shí)用正在開發(fā)并進(jìn)入實(shí)用3 3、現(xiàn)代發(fā)動機(jī)的發(fā)展、現(xiàn)代發(fā)動機(jī)的發(fā)展緒緒 論論 3 3、現(xiàn)代發(fā)動機(jī)的發(fā)展、現(xiàn)代發(fā)動機(jī)的發(fā)展 新技術(shù)

7、、電子控制技術(shù)可保持新技術(shù)、電子控制技術(shù)可保持發(fā)動機(jī)發(fā)動機(jī)，使動力、經(jīng)濟(jì)、，使動力、經(jīng)濟(jì)、排放等排放等，并，并工況工況 三、汽車對發(fā)動機(jī)的要求三、汽車對發(fā)動機(jī)的要求 是基本要求是基本要求p對經(jīng)濟(jì)性、可靠性等方面也有著要求對經(jīng)濟(jì)性、可靠性等方面也有著要求第一章第一章 內(nèi)燃機(jī)性能指標(biāo)及內(nèi)燃機(jī)性能指標(biāo)及 實(shí)際熱循環(huán)實(shí)際熱循環(huán) 發(fā)動機(jī)發(fā)動機(jī)汽車的汽車的品質(zhì)的評價品質(zhì)的評價-定性、定量定性、定量- 指標(biāo)的建立需要條件和基礎(chǔ)，作為能量指標(biāo)的建立需要條件和基礎(chǔ)，作為能量轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的工作過程需要建立模型。轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的工作過程需要建立模型。 發(fā)動機(jī)的實(shí)際循環(huán)發(fā)動機(jī)的實(shí)際循環(huán) V42 P PQ15 Q 2Q1VhVc

8、Pe310進(jìn)氣過程進(jìn)氣過程0-10-1壓縮過程壓縮過程1-21-2燃燒過程燃燒過程2-3-42-3-4膨脹過程膨脹過程4-54-5 排氣過程排氣過程5-05-0實(shí)際循環(huán)的簡化實(shí)際循環(huán)的簡化忽略進(jìn)、排氣過程忽略進(jìn)、排氣過程壓縮、膨脹過程壓縮、膨脹過程 （復(fù)雜的多變過程）（復(fù)雜的多變過程） 簡化為簡化為燃燒過程簡化為燃燒過程簡化為 排氣放熱簡化為排氣放熱簡化為假定工質(zhì)為假定工質(zhì)為的理想氣體的理想氣體 1-1 內(nèi)燃機(jī)理論循環(huán)內(nèi)燃機(jī)理論循環(huán) 將實(shí)際工作過程抽象簡化后建立的循環(huán)將實(shí)際工作過程抽象簡化后建立的循環(huán) z c VPzQ1b aQ 2Q1VhVc混混合合加加熱熱循循環(huán)環(huán)定容加熱循環(huán)定容加熱循環(huán)

9、(奧托奧托OttoOtto循環(huán)循環(huán) )z c VPb aQ 2Q1VhVc汽油機(jī)的理想循環(huán)定壓加熱循環(huán)定壓加熱循環(huán)（狄賽爾（狄賽爾diesel 循環(huán)）循環(huán)） z VPcb aQ 2Q1VhVc高增壓低速柴油機(jī)的理想循環(huán) 循環(huán)特征參數(shù)循環(huán)特征參數(shù)p壓縮比壓縮比 p壓力升高比壓力升高比p預(yù)脹比預(yù)脹比 p絕熱指數(shù)絕熱指數(shù)cchcaVVVVV/)(czpp/zzVVzhVV/kk空氣的=1.4z c VPzQ1b aQ 2Q1VhVc循環(huán)熱效率 根據(jù)熱力學(xué)公式可得根據(jù)熱力學(xué)公式可得 ) 1() 1(1111kkktm112121011QQQQQQWtm1、混合加熱循環(huán)的熱效率混合加熱循環(huán)的熱效率 z

10、c VPzQ1b aQ 2Q1VhVc循環(huán)熱效率2 2、定容加熱循環(huán)的熱效率、定容加熱循環(huán)的熱效率1/czVV111ktvz c VPb aQ 2Q1VhVc循環(huán)熱效率3 3、定壓加熱循環(huán)的熱效率、定壓加熱循環(huán)的熱效率1czpp) 1(1111kkktpz VPcb aQ 2Q1VhVc循環(huán)平均壓力循環(huán)平均壓力 循環(huán)平均壓力循環(huán)平均壓力 單位氣缸容積所做的循環(huán)功單位氣缸容積所做的循環(huán)功 -理論理論 循環(huán)的做功能力循環(huán)的做功能力。htVWp/(K pa )V Vh hV Vc cVa循環(huán)平均壓力循環(huán)平均壓力 1 1、混合加熱循環(huán)的循環(huán)平均壓力、混合加熱循環(huán)的循環(huán)平均壓力 taktmkkpp)1(

11、) 1(11 2 2、加熱循環(huán)的循環(huán)平均壓力加熱循環(huán)的循環(huán)平均壓力 taktvkpp) 1(113 3、加熱循環(huán)的循環(huán)平均壓力加熱循環(huán)的循環(huán)平均壓力 taktpkkpp) 1(11問題分析和結(jié)論問題分析和結(jié)論 ) 1() 1(1111kkktmtaktmkkpp)1() 1(111 1、 為定值為定值 t 、pt ； t 、pt ； = 1 t = C ； 柴油機(jī)柴油機(jī) = 20 左右時左右時 t 柴油機(jī)柴油機(jī) = 1222汽油機(jī)汽油機(jī) = 10 左右時左右時 t 汽油機(jī)汽油機(jī) = 6112 2、 變化變化 問題分析和結(jié)論問題分析和結(jié)論 3 3、 、 影響影響 、 t pz 急劇急劇 發(fā)動機(jī)發(fā)

12、動機(jī)的結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、壽命的結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、壽命 、可靠性、可靠性 ， 運(yùn)動運(yùn)動件慣性件慣性 摩擦力摩擦力 機(jī)械效率機(jī)械效率 4 4、k 影響影響 k t 1-2 1-2 內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)與熱損失內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)與熱損失 pv 工質(zhì)性質(zhì)工質(zhì)性質(zhì)理論上理論上: : 理想氣體，雙原子氣體理想氣體，雙原子氣體實(shí)際上實(shí)際上: : 燃燒前燃燒前: : 燃料燃料+ +空氣空氣 燃燒后燃燒后: : 燃燒產(chǎn)物燃燒產(chǎn)物比比 熱熱理論上理論上: : 定比熱定比熱實(shí)際上實(shí)際上: : 溫度溫度T 比熱比熱工質(zhì)高溫分解工質(zhì)高溫分解工質(zhì)的成分發(fā)生變化，工質(zhì)的成分發(fā)生變化，使循環(huán)的最高溫度降低，使循環(huán)的最高溫度降低。工質(zhì)分子數(shù)工質(zhì)分子

13、數(shù)理論上理論上: :工質(zhì)分子數(shù)不變化工質(zhì)分子數(shù)不變化: :循環(huán)存在循環(huán)存在，工質(zhì)分子數(shù)，工質(zhì)分子數(shù)的變化，使循環(huán)的熱效率的變化，使循環(huán)的熱效率。 C + O CO + + 熱量熱量 + O CO2 + + 熱量熱量 CO 為中間產(chǎn)物，為中間產(chǎn)物，CO2 為最終產(chǎn)物。若遇高溫，會發(fā)為最終產(chǎn)物。若遇高溫，會發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，即高溫分解生復(fù)分解反應(yīng)，即高溫分解: : CO2 CO + O - - 熱量熱量 這部分熱量雖然在膨脹過程中還可能會釋放出來，但這部分熱量雖然在膨脹過程中還可能會釋放出來，但由于活塞已接近下止點(diǎn)，做功效果變差，熱效率下降。由于活塞已接近下止點(diǎn)，做功效果變差，熱效率下降。 1-2

14、1-2 內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)與熱損失內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)與熱損失 理論上：理論上： 進(jìn)、進(jìn)、 排氣過程。排氣過程。1 1）排氣門）排氣門，造成，造成 能量損失。能量損失。2 2）進(jìn)、排氣道的）進(jìn)、排氣道的，造成能量，造成能量損失。損失。 zcba brkWbWzWrWWpV 1-2 1-2 內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)與熱損失內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)與熱損失p 傳熱損失是發(fā)動機(jī)中的傳熱損失是發(fā)動機(jī)中的，占總，占總損失量的損失量的30%30%以上以上。p 許多研究者致力于開發(fā)絕熱發(fā)動機(jī)。許多研究者致力于開發(fā)絕熱發(fā)動機(jī)。 三、氣缸壁的傳熱損失三、氣缸壁的傳熱損失理論上理論上: : 壓縮、膨脹過程為壓縮、膨脹過程為過程過程汽缸壁、氣缸

15、套、汽缸壁、氣缸套、氣缸蓋、活塞、氣缸蓋、活塞、活塞環(huán)、氣門、活塞環(huán)、氣門、 噴油器等噴油器等實(shí)際上實(shí)際上冷卻水冷卻水或空氣或空氣 1-2 1-2 內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)與熱損失內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)與熱損失影響傳熱損失影響傳熱損失的各種因素的各種因素 p氣缸幾何尺寸氣缸幾何尺寸 p發(fā)動機(jī)行程缸徑比發(fā)動機(jī)行程缸徑比p工況變化工況變化 p燃燒室形式燃燒室形式 p冷卻介質(zhì)溫度冷卻介質(zhì)溫度 p增增 壓壓 1-2 1-2 內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)與熱損失內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)與熱損失 理論上：定容加熱理論上：定容加熱完成，定壓加熱速完成，定壓加熱速 度與活塞運(yùn)行速度密切配合。度與活塞運(yùn)行速度密切配合。 實(shí)際上實(shí)際上： 1 1）噴油提前

16、，點(diǎn)火提前，增加了）噴油提前，點(diǎn)火提前，增加了 壓縮負(fù)功；壓縮負(fù)功； 2 2）高溫下部分燃燒產(chǎn)物分解而吸）高溫下部分燃燒產(chǎn)物分解而吸 熱。熱。 1-2 1-2 內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)與熱損失內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)與熱損失 。 實(shí)際上：實(shí)際上： 1 1）雖然大部分）雖然大部分（80%80%以上）以上）燃料在燃燒過程中燃料在燃燒過程中燃燒掉，但仍有小部分燃料會燃燒掉，但仍有小部分燃料會上才燃上才燃燒燒-后燃（補(bǔ)燃），由于氧氣濃度降低，引起燃后燃（補(bǔ)燃），由于氧氣濃度降低，引起燃燒速度降低。因此，燃燒過程延遲到膨脹線上才燒速度降低。因此，燃燒過程延遲到膨脹線上才告結(jié)束；做功效果變差，熱效率下降。告結(jié)束；做功效果變差

17、，熱效率下降。 2 2）部分燃料由于缺氧產(chǎn)生）部分燃料由于缺氧產(chǎn)生燃燒損失。燃燒損失。 1-2 1-2 內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)與熱損失內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)與熱損失 渦流損失渦流損失：缸內(nèi)進(jìn)氣擠壓、燃燒渦流缸內(nèi)進(jìn)氣擠壓、燃燒渦流 節(jié)流損失：壓縮氣體、燃?xì)庠谥鞲比际议g節(jié)流損失：壓縮氣體、燃?xì)庠谥鞲比际议g 流動流動 泄漏損失：活塞氣環(huán)不會泄漏損失：活塞氣環(huán)不會100%100%嚴(yán)密密封，嚴(yán)密密封， 總會有些氣體竄到曲軸箱總會有些氣體竄到曲軸箱 流動損失：進(jìn)、排氣節(jié)流沿程損失流動損失：進(jìn)、排氣節(jié)流沿程損失各項(xiàng)損失使熱效率下降值各項(xiàng)損失使熱效率下降值項(xiàng)目名稱汽油機(jī)柴油機(jī) 循環(huán)熱效率循環(huán)熱效率 0.54 - 0.580.54 - 0.580.