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同学们好,发动机原理,E-mail:jt-1003,辅导:jt_1003密码：10031003,绪论,交通运输的5种运输方式中公路运输的特点,机动灵活快速便捷换装少货损少效率高效益高,可以实现“门到门”的服务,在综合运输体系中承担着必不可少的作用,汽车工业的快速发展，高新技术在汽车中的应用越来越多,绪论,-技术密集的行业,直接影响着整车的,发动机,-汽车的心脏,-动力来源,性能可靠性寿命,课程性质,车辆工程方向的专业限选课,绪论,一、本课程的任务、基本内容、要求,发动机-实现能量转换汽车发动机-燃料的化学能热能机械能发动机原理课研究：热能机械能,低级能源,高级能源,任务,研究热力过程，热力循环，整机性能明确基本概念，基本技能培养综合分析问题的能力,绪论,1、对象以性能指标作为研究对象,内容,动力性指标经济性指标运转性指标,2、工作过程发动机冲程：吸气压缩做功排气热力过程：吸气压缩燃烧膨胀排气燃烧膨胀为能量转换过程,衡量发动机的质量，还要考虑可靠性，耐久性，加工容易，操纵维修方便，成本核算,要求和考核,带着问题听课，课后认真自学、完善、再提出问题。主要路径：图书馆、数字资源主要的参考书：汽车发动机原理、工程热力学、内燃机原理等多种参考资料考核：平日成绩30%：作业、实验报告、期中考试、出勤期末闭卷考试70%,5、课时分配第一章10学时第五章6学时第二章6学时第六章6学时第三章6学时第七章4学时第四章6学时实验4学时实验标准学习讨论2学时综合讨论课2学时,绪论,二、汽车内燃机的发展,1、汽车用发动机的分类,四个冲程中只有一个冲程做功，做功不连续,发动机,内燃机和外燃机,车用发动机,间歇工作式发动机,燃气轮机：连续工作式发动机,绪论,1、汽车用发动机的分类,汽油柴油液化石油气、天然气沼气、混合动力、纯电动氢、醇类、二甲醚植物油、太阳能,按燃料,绪论,活塞式转子,按发动机往复运动件,按发动机气缸布置,直立卧式V型W型,分冷、水冷,按冷却介质,单缸、多缸,按气缸数,绪论,按活塞冲程数,按发动机转数,2冲程、4冲程,按点火方式,点燃、压燃,低速n1500r/min,低增压、中增压、高增压,按增压程度,按混合气形成方式、按燃烧室型式、按照用途等多种分类,2、车用发动机的优缺点,优点,功率范围广,蒸汽机1116%蒸汽轮机30%汽油机30%，柴油机40%增压柴油机46%以上,Ne=0.635000kw,柴油机3.7kg/kw车用汽油机1.37kg/kw,缺点,对燃料要求高石油紧张，汽油、柴油价格高；要求一定的标号噪声、排污*结构较复杂,有效热效率高,比重量小，升功率大,体积小、重量轻,比重量,起动性好,可很快达到全负荷,60年代以前:动力性、可靠性、耐久性7080年代:经济性、动力性90年代口号:清洁、经济、安全（1）相关学科日益增多，学科之间相互渗透（2）标准化，系列化，通用化（三化）（3）新材料，新工艺，新产品（4）使用计算机设计、计算零部件及其配合，精密、准确、优化（5）设计、零部件生产商分散集中分散（6）电控应用日益增多，混合气制备更加完善（7）检测设备与手段先进（8）低排放的代用燃料发动机正在普及，零排放正在开发并进入实用,3、现代发动机的发展,绪论,3、现代发动机的发展结论：新技术、电子控制技术可保持发动机运行参数最佳值，使动力、经济、排放等性能指标最佳化，并监视运行工况,三、汽车对发动机的要求,动力性是基本要求对经济性、可靠性等方面也有着要求,第一章内燃机性能指标及实际热循环,发动机汽车的动力源品质的评价-定性、定量-指标指标的建立需要条件和基础，作为能量转换机构的工作过程需要建立模型。,发动机的实际循环,V,进气过程0-1,压缩过程1-2,燃烧过程2-3-4,膨胀过程4-5,排气过程5-0,实际循环的简化,忽略进、排气过程压缩、膨胀过程（复杂的多变过程）简化为燃烧过程简化为排气放热简化为定容放热过程假定工质为定比热的理想气体,定容加热过程定压加热过程,绝热过程,1-1内燃机理论循环,将实际工作过程抽象简化后建立的循环,混合加热循环,车用柴油机的理想循环,定容加热循环(奥托Otto循环),汽油机的理想循环,定压加热循环（狄赛尔diesel循环）,高增压低速柴油机的理想循环,循环特征参数,压缩比压力升高比预胀比绝热指数,空气的,=1.4,循环热效率,根据热力学公式可得,1、混合加热循环的热效率,循环热效率,2、定容加热循环的热效率,循环热效率,3、定压加热循环的热效率,循环平均压力,循环平均压力单位气缸容积所做的循环功-理论循环的做功能力。,(Kpa),Va,循环平均压力,1、混合加热循环的循环平均压力,2、定容加热循环的循环平均压力,3、定压加热循环的循环平均压力,问题分析和结论,1、为定值,t、pt；t、pt；=1t=C,t、pt；柴油机=20左右时t不大柴油机=1222汽油机=10左右时t不大汽油机=611,2、变化,问题分析和结论,3、影响、tpz急剧发动机的结构、强度、寿命、可靠性，运动件惯性摩擦力机械效率4、k影响kt,1-2内燃机实际循环与热损失,实际循环：进气、压缩、燃烧、膨胀、排气,一、工质的影响,工质性质,理论上:理想气体，双原子气体实际上:燃烧前:燃料+空气燃烧后:燃烧产物,比热,理论上:定比热实际上:温度T比热C,工质高温分解,工质的成分发生变化，燃烧产物的比热大于空气，使循环的最高温度降低。,工质分子数,理论上:工质分子数不变化实际上:循环存在泄漏，工质分子数的变化，使循环的热效率降低。,C+OCO+热量+OCO2+热量CO为中间产物，CO2为最终产物。若遇高温，会发生复分解反应，即高温分解:CO2CO+O-热量这部分热量虽然在膨胀过程中还可能会释放出来，但由于活塞已接近下止点，做功效果变差，热效率下降。,1-2内燃机实际循环与热损失,二、换气损失理论上：忽略进、排气过程。实际上：1）排气门提前开启迟后关闭，造成能量损失。2）进、排气道的流动阻力，造成能量损失。,1-2内燃机实际循环与热损失,传热损失是发动机中的最大损失，占总损失量的30%以上。许多研究者致力于开发绝热发动机。,三、气缸壁的传热损失,理论上:压缩、膨胀过程为绝热过程,汽缸壁、气缸套、气缸盖、活塞、活塞环、气门、喷油器等,实际上,大量热量,冷却水或空气,1-2内燃机实际循环与热损失,影响传热损失的各种因素,气缸几何尺寸,发动机行程缸径比S/D,工况变化,燃烧室形式,冷却介质温度,增压,1-2内燃机实际循环与热损失,四、时间损失理论上：定容加热瞬间完成，定压加热速度与活塞运行速度密切配合。实际上：燃烧需要时间1）喷油提前，点火提前，增加了压缩负功；2）高温下部分燃烧产物分解而吸热。,1-2内燃机实际循环与热损失,五、燃烧损失理论上：加热瞬间停止，膨胀过程无加热。实际上：1）虽然大部分（80%以上）燃料在燃烧过程中燃烧掉，但仍有小部分燃料会拖到膨胀线上才燃烧-后燃（补燃），由于氧气浓度降低，引起燃烧速度降低。因此，燃烧过程延迟到膨胀线上才告结束；做功效果变差，热效率下降。2）部分燃料由于缺氧产生不完全燃烧损失。,1-2内燃机实际循环与热损失,六、其他损失涡流损失：缸内进气挤压、燃烧涡流节流损失：压缩气体、燃气在主副燃室间流