汽车发动机原理PPT课件

研究汽车发动机原理，过程概述，第一，过程的性质和课题1，发动机工作过程和性能指标，主要包括推力、经济性、排放性等。2、分析影响发动机性能指标的因素。3、寻找提高发动机性能指标的方法。第二，课程的地位和作用。这门课程是为发动机的使用、维护打下基础的专业课。本课程在整个课程中起主导作用，对以后的实际工作起指导作用。第三，课程的主要内容课程的主要内容主要分为两部分，工程热力学基础知识部分侧重于引擎的理想周期。发动机原理部分关注内燃机的燃烧过程和特性。主要内容包括工程热力学基础、发动机功率图和性能指标、燃料和燃烧、发动机通风、汽油机混合器的形成和燃烧过程、柴油机混合器的形成和燃烧过程、发动机特性、发动机排放和控制等。第四，课程的特点、要求、时间分配、评价特征：课程理论性强，可供参考的实物不多，课程中的教学以理论分析和归纳为主。要求在课堂上集中精力，做笔记，在课堂上按时复习。对重点场地要掌握得熟练。时间安排：总时96参考书：1。汽车发动机原理(初版)金佩陵主编人民交通出版社20032。车辆内燃机原理(初版)陈潍坊主编北京理工大学出版社1997，第一章发动机性能，本章要求：热力系统、工质、电力、热力、内部能量和熵概念、理想气体和卡诺循环等。理解：热力学第一定律和第二定律，P-V图和P-S图，理想气体的热过程和引擎的理想循环。一节发动机理论周期为便于分析内燃机的实际工作过程，将内燃机特定周期的每个实际过程完全抽象地概括为多个可逆过程，结果一个闭环称为理想周期。理想化的原理和方法：1、工作流体经历的状态变成闭合回路；2、假定工作流体是理想气体；3、构成每个循环的过程是可逆的。4、假设外部世界的大量高温热源和其他容量或等压力被加热到工作流体；5、假设工质的压缩和膨胀是绝热等熵过程。掌握要求：1，汽车发动机的理想循环各是什么；2，理想的循环分别由哪些过程组成？3、影响理想循环热效率的因素；4、汽车发动机理想循环比较。1，3基本循环1，实际循环和理想化，实际工作流程：进气，压缩，燃烧，膨胀，排气，汽油机的理想循环：等容量加热循环低速柴油机的理想循环：等压加热循环高速柴油机的理想循环：混合加热循环，2，汽油机的理想循环2-3燃烧过程等容量加热；3-4膨胀过程绝热膨胀；4-1排气工艺和其他容量发热。等效加热循环的热效率： t=1-1/ k-1，-压缩比；K-绝热指数。-等容量加热周期，-Q2，Q1，3，车用柴油机的理想循环-混合加热周期，混合加热周期的热效率：1-2压缩过程的绝热压缩；2-3燃烧过程等容量加热；3-4燃烧过程等压加热；4-5膨胀过程绝热膨胀；5-1排气工艺和其他容量发热。=V1/V2 -压缩比，=P3/P2-压力上升比，=V4/V3-预膨胀比，k-绝热指数。Q1 ， Q1 ，4，低速柴油机的理想循环等压加热周期，1-2压缩过程的绝热压缩；2-3燃烧过程等压加热；3-4膨胀过程绝热膨胀；4-1排气工艺和其他容量发热。等效加热循环的热效率：T=1-1/k-1(K-1)/K(-1)，其次，影响内燃机理想循环的主要因素分析循环的主要目的是找出影响循环热效率的因素，找出提高热效率的方法。一般方法如下：1，分析方法：在循环热效率的公式中执行分析。2，图形：P-V图表，从T-S图表开始。1，压缩比对上述三个理想周期的影响是相同的。，循环平均吸热温度提高，循环平均放热温度降低，循环温差和膨胀率增大， t .在比较压缩时，随着压缩比的增加，热效率显著提高。如果压缩率大，则随着压缩率的增加，热效率会更低。测试曲线中可见：2，K的影响，KTK(混合物稀，K大)K取决于工质的性质，2原子气体为1.4；多价1.33.3，的影响(1)对固定容量加热周期不变不变，Q1和w 885 Q2/Q1不变。(2)在混合加热周期中，Q1保持不变，值增大(Q1vQ1p所占的比例相对减小，Q2减小，可以提高整个循环的热效率。4，的影响(1)等效压力加热循环，T (Q2)(2)关于混合加热循环热释放量等于Q2，热释放量等于Q1 pq 1 mq1 1 v，因此： TP TM TV，在实际内燃机中，根据压缩比选择，TMTPTPTV，热系统分类(取决于界面的物质和能力交换)，封闭系统：与外界的质量交换系统； 开放系统：与外部世界的质量交换系统；绝热系统：与外界的非热交换系统；孤立系统：与外部世界的无质量交换和无热交换系统。压力测量，系统压力高于大气压力时用压力表测量。P=Pb PgP:系统压力(绝对压力)；Pb:大气压力；Pg:表压(压力表读数)。压力测量，系统压力低于大气压力时用真空计测量。P=Pb-PvPv:真空表读数。表压和真空度随大气压力的变化而变化，因此只有绝对压力才能用作系统的状态参数。20，2节4冲程发动机的实际周期由进气、压缩、燃烧、膨胀和排气五个过程组成。实际周期比理论周期复杂得多。通常使用圆柱工作体积v或曲轴角度变化的图形(测力计)研究圆柱内的工作流体压力p。即p-V功率度和P-，21，4冲程柴油机ptu，22，4冲程汽油发动机PV图。23，5作业过程：1，进气过程2，压缩过程3，燃烧过程-化学能热4，膨胀过程5，排气过程-排气温度是重要参数，24，3节发动机的性能指标包括指标：基于功率图的动力和经济指标是基于工作流体在气缸中施加给活塞的工作的性能指标。意义：用于评估实际工作循环的好坏，研究引擎的工作过程。有效指标：考虑机械损失的指标。小于显示指标基于曲轴外部输出的性能指标。意义：用于评价发动机性能的好坏。25，发动机指标：顺时针定向-循环指示力；逆时针负工作-泵气孔；机械损失作业，由动力系统的循环曲线围成的面积大小表示作业量。在汽缸中完成循环，工作流体对活塞的作业，以WCi(J)表示。WCi=Pdv(WCi相当于f1表示的作业)、一个、显示和平均显示压力1、显示作业(或循环显示作业)、26，1)定义：引擎单元柱面操作卷的每个周期的显示操作。Pi=Wci/Vh(kpa)2)单位：Wci(J)、Vh(L)、pi (kpa) 3) pi，wci=柱面工作卷利用率。4)角色：评估引擎工作周期的动力性。5)汽油发动机：Pi=700-1300kpa柴油机：Pi=650-1100kpa增压柴油机：Pi=900-2500kpa，2，平均指示压力Pi，27，2，指示功率ni，I-气体气缸数；Pi-平均显示压力(kpa)；N-转数，r/min；-笔划数；Vh (l)-汽缸工作体积。=4: Pi，Ni，动态指标。定义：单位时间显示操作，Ni，KW。Ni=Wci/t(N.m/s)，KW，KW，28、3，显示燃料消耗率gi，定义：单位表示工作消耗的燃料量，以gi表示。Gi=(1000gf/ni) g/kwh gf-每小时燃料消耗，kg/h；Ni-显示功率，kw。gi，i，经济指标。29，4，显示热效率i，定义：实际周期表示工作Wci与使用燃料的热值Q1的比率，用i表示。nikw；Hukj/kg燃料热值；gfkg/h；Gig/kwh，可见：i1/Gi，校准条件，I，gi的一般范围：gii汽油引擎：205至3200.25至0.40柴油机，30，4节引擎的有效性能指标，有效指标：曲轴输出标准1，引擎功率指标1，有效功率和有效功率循环有效功率：ne=ni-nm有效功率：web=wi-WM，31，2，有效扭矩KWMe:扭矩；N.mn:速度；r/min，引擎运行时曲轴输出的平均扭矩。Men、32，3，平均有效压力Pe，1。定义：单元柱面操作卷的周期有效操作。是评价发动机动力性和强化度的重要指标。2.与Ne的关系：Pe-平均有效压力kpa，VH-圆柱工作体积l对4冲程引擎，=4，3。对于固定结构的引擎，平均有效压力PE与转矩Me成正比。汽油发动机： PE=650-1200 kpa；柴油机：Pe=600-950kpa，33，4、速度n和活塞平均速度Cm、Cm大小、活塞组的热负荷和连杆机构的惯性力都增大，磨损加剧，从而缩短寿命。如果旋转速度增加，活塞平均速度也为Cm=Sn/30，34，2，引擎经济指标，1。有效燃料消耗率：单位有效功率的燃料消耗也将增加。Ge=1000gf/ne g/kwh gf:每小时燃料消耗，kg/h ne :有效功率kw 2。有效热效率：与发动机有效功耗燃料产生的热量Q1的比率。=web/Q1=3.6/(gehu)106=wim/Q1=Imge 3360有效燃料消耗率；Hu:燃料的低热值kj/kg 825ge，e是发动机的经济性能指标。35，3，引擎强化指标，1。功率NL:每个引擎工作体积的有效功率。NL=ne/(IVH) kw/l从有效功率的角度测量引擎的位移利用率，NL越大，引擎的强化程度越高，发出一定有效功率的引擎越小。2.重量：引擎净重g与发出功率的比率。Ge=g/ne表征重量利用率和紧凑结构。上升趋势和比重都是发动机的强化度指标。越大，内燃机的热负荷和机械负荷越大。36，3。强化系数：平均有效压力与活塞平均速度的乘积与活塞单位面积的功率成正比。37，第5节机械损耗和机械效率，第一，机械效率1。机械损失功率：引擎机械损失消耗的功率，Nm2。平均机械损失压力：单位汽缸工作容量的机械损失作业，pm=pi-PE，3。机械效率：指示工作转换为有效工作的程度。4 I，e，m之间的关系，汽油发动机：m=0.7 0.9；柴油机：m=0.7 0.85；涡轮增压柴油机：m=0.8至0.92，38，2，影响 m的因素，1 .速度n负载必须=Pi，Ni基本不变n=摩擦损失=机械损失pm图2-3m根据转速变化，通过增加3360nm增加发动机的动力指标是有限的。使用因素：速度、负荷、润滑油质量、水温等；结构设计要素：最高燃烧压力、气缸大小数、大气状态等。39，2。负载，n不变，ne-me，Ne-PE，因此负载显示为Ne，PE。负载率：Me/Memax100%，负载=pipm近似不变= m=1-pm/pi闲置3360ne=0ni=nm，m，40，3。润滑剂的粘度，润滑剂的粘度，即油的稀释程度。粘度=内部摩擦=机械损失Ni不变= m不变粘度=m粘度太小=运油能力太低=油膜破裂=油温度升高，油粘度降低。41，4。冷却剂温度、冷却剂温度直接影响润滑剂的温度，因此与润滑剂粘度和摩擦损失的大小使用有关，引擎的冷却剂温度保持在80 95 。图2-5Pm润滑剂温度变化的关系，42，第VI节热平衡，发动机的热平衡：燃料燃烧产生的热量始终等于有效操作和每个损失的热量之和。热平衡方程式：Qf=Qe Qw Qr Qb Qs，Qf:燃料完全燃烧热；Qe:转变为努力工作的热。(25-40%)qw :传递给冷却介质的热量；(10-35%)QR :被废气夺去的热量；(25 50%) QB :不完全热损失燃烧；Qs:其他热损失；43，燃料全燃烧热-qf=gthu (kj/h)转换为高功率热-QE=3.6103 ne (kj/h)传递到冷却介质的热-qw=gwcs(T2-ts)Cs-冷却介质的比热kj/(kg)；T1，T2-冷却介质入口，出口温度)废气所产生的热