《发动机性能》PPT课件.ppt

汽车发动机原理 轮船 割草机 / 链锯发电厂 轿车 卡车 摩托车 飞机 火车 内燃机用途最广泛的热力机械 学发动机原理的必要性：地位？ E/G的过去、现状、发展趋势： 过去：内燃机的发明，推动现在汽车工业的发展； 汽车工业由推动社会文明的发展。 现在：百年之后de今天是否也推动社会文明的发展？ 现在存在的问题：汽车保有量的增加 交通与安全问题； 能源危机和环境污染。 趋势：如何节能减排实现低碳化？ 新技术的开发：以基本原理为基础 u 但汽车工业在国民经济中的重要地位不可忽视！ 内燃机及新型动力源存在的问题： 根据E/G中存在的问题，提出电动汽车、混合动力 等新能源汽车成为发展趋势；但 u问题是：产电过程中的能源消耗及污染电池的污染 。 u为此，发展核能发电站解决点能源问题，但存 在： 核污染问题和电池污染。 u当进入核能发电+H2燃料电池时代：E/G的寿命 主要问题：核污染、核爆炸 学习E/G知识的必要性： 还相当长的时间，E/G不会退出历史舞台： 40100年？ E/G还有潜力可挖低碳化； 今后相当长的时间，E/G、EV 17661790年：瓦特蒸汽机的发明； 改进纽科门蒸汽机迎来蒸汽革命； 1.1 内燃机与汽车及其发展史简介 一、蒸汽机的发明 产生汽车的概念内燃机现代汽车 u能源利用的初级阶段 u动力源的发明：动力机械 工质的：高压蒸汽做功能力 动力源的发明汽车概念的产生促进内燃机 的发展： 1770年将蒸汽机装在车上，制作首辆 三轮蒸汽机车。车全长7.23米，时速为3.5公里 。 锅炉 u能量转换原理： 锅炉：煤的燃烧高温烟气 烟气：为高温热源加热水 产生过热蒸汽 推动活塞做功 u存在的问题：热效率低； 起动困难； 笨重。 二、汽油机的发明 u解决蒸汽机问题的途径：要克服蒸汽机的缺点，必须解 决锅炉与汽缸分离的问题使锅炉与汽缸合二为一。 研究内燃机的概念 u法国科学家德罗夏：对前人研究的内燃机进行分析后， 找到问题的症结：设计方案缺少提高效率的有效途径。 并提出提高内燃机效率的两个必要条件：即 点火前要高压压缩过程； 燃料必须迅速膨胀，达到最大膨胀比。 u提出四冲程理论：进气压缩燃烧膨胀做功排气。 18621876年：奥托用煤气在内燃机上实现四冲 程； 这种煤气机基本上克服了蒸汽机的缺点。它“ 出于蒸汽机而胜于蒸汽机”。1863年成立“奥托 公司”。 奥托循环问世，为现代汽车动力的产生奠定了 基础。 u奥托的功绩：用透明气缸和手动活 塞、进排气管模型，研究出空气 和煤气的添加方法。 技术创新特点：发明轻质燃料的混合 气形成方法。 18821886年：戴姆勒、奔驰汽车问 世 1883年发明点火系统，在奥托四冲程 煤气机的基础上，研制出一台小型单 缸汽油机，转速达700900r/min，功 率1.1马力，空气冷却。 p 奥托发动机最大转速180200r/min 。 1885年，将这台小汽油机装在一辆自 行车上，制造出第一台摩托车。 1885年，本茨购买了奥托内燃机的专利，把一个 四冲程内燃机装在一辆不太稳固的三轮车上，虽 在首次试车就撞坏了，但现代汽车史却从此开始 。 后又将一台功率0.8马力，单缸2冲程小内燃机装在 一辆三轮车上，时速达到15公里。 本茨不断地改进自己的汽车， 几年内就成功地打入市场； 于1887年成立奔驰汽车公司。 戴姆勒汽车比本茨的稍迟些 打入市场，但也获得了成功。 1.三足鼎立时期： 19st末20st初 2.1890年世界汽车 4200辆:其中 蒸汽机 (17631926)庞 大、效率低 电动汽车 (18811936) 续驶距离短 、成本高 汽油车 (1886) 轻,体积小, 初期效率 低，粗暴 蒸汽车加水/行驶10英里； 电动车充电/行驶30英里； 汽油车加油/150英里； 马车行走1520英里/日， 养马麻烦 u第二次巴黎波尔多汽 车拉力赛(1895.6)的意义 ：根据以下对比确立了内 燃汽车的地位。 蒸汽车40 电动车38 汽油车22 汽车的三足鼎立： *此阶段汽油车的主要问题：噪声大，无消声器；起动困难 18921912年：柴油机的发明 动力机械发展汽车，但效率低; 课题：如何提高动力循环效率 s 三、柴油机的发明 c a z b T2 T1 s s V p a c zz b p VVcVa 实际E/G的循环及热平衡： 做功1/3； 排损1/3；冷却损失1/3 热力参数 卡诺循环：于 1824年提出 实际中卡诺循环 不可实现 只与T有关 卡诺：绝热压缩等温加热 绝热膨胀等温放热 柴油机：绝热压缩混合加热 绝热膨胀等容放热 p1897年柴油机问世热效率达3640%，世界最高。 提高效率的途径： 1.2 汽车工业的发展阶段 u美国汽车工业： 1892年由杜里埃兄弟研制出第一辆汽车美国 1896年福特制造出第一台汽车。 1903年创立福特汽车公司，生产A型车； 1908年推出举世闻名的T型车，其特点： 设计精良、坚固耐用， 维修简便； 1910年创造出汽车生产流水线， “世界生产方式历史性变革”，使汽车大众化。 亨利.福特与其儿子坐在他的T型畅销车内 。 u当时车价比较：大众化的效果 欧尔德斯摩拜尔1901牌：650美元 凯蒂莱克 1903牌：750美元； 最初T型牌：875美元。 18881916期间：汽车技术不断成熟的阶段。 1888年充气式轮胎发明英，1894年充气是橡胶轮胎法 1889年戴姆勒发明4速变速器； 1891年发明FR驱动方式法奠定汽车基本传动型式 18921897年发明柴油机； 1896年：汽车照明美、石棉制动片英； 1898年发明万向节、主减速器法雷诺取代链传动 进入20世纪后，石油公认为主要燃料，确立汽油车的主 导地位飞机的实用化； 1902年盘式英、鼓式制动器法 1908年发明消声器； 1912年发明起动机内燃机汽车的优势 同时这一时期完成：悬架、车身、保险杠、信号灯；使 社会普遍形成内燃机汽车概念 u 这一时期的主要问题：并不是能源与排放，而是燃料的 能源密度和一定量燃料所能达到的续驶里程。 19201940年：欧美纷纷汽车公司成立； 生产不同类型汽车； 19451970年：半导体技术的应用；汽车产量； 汽车排放受到重视；洛杉矶烟雾事件 1972现在：微机控制技术的应用汽车电控化； 国际汽车市场重大变化； 保有量突破10亿辆 未来汽车：低碳化为目标的绿色能源汽车 u由于有了能源动力革命和轮胎文化产生了现代汽车文化 人类文明才有快速的发展环境污染也加速。 远古中世纪：柴薪 未来： 新能源 u汽车火 车 自动车 Automotive/1896 1886现在:石油 17631926: 煤 锅炉 不同年代能源不同动力源汽车类型不同 21st后中国市场的开放中国汽车工业快速发展， 世界各大汽车企业涌入，中国成为世界最大的汽车市 场，产销量已排为世界第一位 20st60年代末，日本汽车工业出现奇迹生产物美 价廉的小型汽车，世界汽车工业结构发生重大变革 20世纪50年代，拆除欧洲内部关税壁垒。 意义：欧洲市场空前繁荣，欧洲汽车工业快速发展 1914年美国福特实现汽车工艺的流水线。 意义：从手工流水线；使汽车工业走向大众化； 1886年德国戴姆勒和奔驰发明内燃汽车。 意义：从笨重的蒸汽汽车轻便快速的现代汽车； 4 1 2 3 5 世界汽车工业发展史上的几次重大变革 汽车工业与国力 蒸气机发明前：中国强国唐、宋、明朝 蒸气机的发明后：改变社会结构 英国17st末18st：发明蒸汽机并普及大英帝国; 欧洲产业/经济基础 德国18st末19st初：发明内燃汽车二战前强国 美国20st初：汽车大众化/普及(1910)超级大国 日本20st80年代 ：汽车小型/轻量化超级大国 中国21st：市场大开放经济、国力快速发展 The Chery QQ (left) and Daewoo Matiz (right). The QQ became the center of an industrial copyright and intellec