汽车发动机原理.ppt

汽车发动机原理，课程概述，1。课程1的性质和任务。研究发动机的工作过程和性能指标，主要包括功率、经济性、排放等。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数的方法。二、本课程的地位和作用本课程是一门专业课，为发动机的使用和维护打下基础。本课程在整个课程体系中起到承上启下的作用，并将指导今后的实际工作。本课程的主要内容本课程的主要内容分为两个部分，第工程热力学基础知识部分着重于发动机的理想循环。第发动机原理部分着重于内燃机的燃烧过程和特性。主要内容包括：工程热力学基础、发动机示功图和性能指标、燃料和燃烧、发动机通风、汽油机混合气的形成和燃烧过程、柴油机混合气的形成和燃烧过程、发动机特性、发动机排放和控制等。(4):课程的特点、要求、学时分配和考核。该课程理论性强，可供参考的实物较少。课堂上的讲座主要是基于理论分析和推论。要求：要求上课专心听讲，做笔记，课后及时复习。掌握关键章节。课时分配：总课时96参考书：1。汽车发动机原理(第二版)陈佩玲主编人民交通出版社20032。车辆内燃机原理(第一版)秦有芳主编北京理工大学出版社1997。第一章发动机性能。本章要求理解：热力学系统、工作介质、功、热、内能和熵、理想气体和卡诺循环等概念。理解：热力学第一和第二定律，P-V图和P-S图，理想气体的热力学过程和发动机的理想循环。为了便于分析内燃机的实际工作过程，发动机理论循环的第一部分将内燃机的某个循环的所有实际过程抽象成几个可逆过程，从而获得称为理想循环的闭合循环。理想化的原则和方法：1。工作流体经历的状态变化是一个封闭循环；2.假设工作介质是理想气体；3.每个循环的形成过程是可逆的。4.假设许多外部高温热源以相等的体积或压力加热工作介质；5.假设工作介质的压缩和膨胀是绝热等熵过程。汽车发动机的理想循环是什么？2.哪些过程构成了理想的循环？3.影响理想循环热效率的因素；4.汽车发动机理想循环的比较。一个或三个基本循环1，实际循环和理想化，实际工作过程：进气、压缩、燃烧、膨胀、排气、汽油机的理想循环：定容加热循环低速柴油机的理想循环：定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，1-2压缩过程的绝热压缩；2-3燃烧过程中的等容加热；3-4的膨胀过程是绝热膨胀；4-1的排气过程是等容放热过程。定容加热循环的热效率： t=1-1/ k-1，-压缩比；k-绝热指数。-等容加热循环，Q1 Q2，3，汽车柴油发动机的理想循环-混合加热循环，混合加热循环的热效率：1-2压缩过程的绝热压缩；2-3燃烧过程中的等容加热；3-4燃烧过程中的等压加热；膨胀过程中的4-5绝热膨胀；5-1的排气过程是等容放热过程。=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-等压加热循环，1-2压缩过程的绝热压缩；2-3燃烧过程中的等压加热；3-4的膨胀过程是绝热膨胀；4-1的排气过程是等容放热过程。定容加热循环的热效率为T=1-1/k-1(K-1)/K(-1)。其次，分析了影响内燃机理想循环的主要因素。循环的主要目的是找出影响循环热效率的因素和提高热效率的方法根据热效率公式：，提高循环平均吸热温度和降低循环平均放热温度会扩大循环温差和膨胀比 t，当压缩比较小时，热效率随着压缩比的增加而显著增加。当压缩比大时，热效率随着压缩比的增加而增加较少。从试验曲线可以看出：2和k的影响。公式表明，KT (混合物较薄，K较大)K取决于工作介质的性质，双原子气体为1.4；多原子数1.33.3和 (1)对定容加热循环的影响，T保持不变，因为保持Q1和wQ2/Q1不变。(2)对于混合加热循环，TQ1不变，值(Q1v)的增加将相对降低Q1p的比例，而Q2将降低，从而提高整个循环的热效率。4. (1)等压加热循环的影响。(Q2 (2)对于混合加热循环，T ;并比较图中各循环加热过程对应的面积，得出结论：Q2pQ2mQ2v因此为：tvtmTP；3)活塞内燃机1的理想循环的比较。在等压缩比和等发热量Q1的条件下；2.在循环的最高温度和压力相同的情况下，在温度-压力图上比较三个循环的热量和热量。可以看出，放热量q2相同，加热量为：Q1pQ1mQ1v，所以： tp tm TV。在实际的内燃机中，由于压缩比不同，有：tmtptv，热力学系统的分类(根据界面上的物质交换和能力)，封闭系统：与外界没有质量交换的系统；开放系统：与外部世界进行大规模交流的系统；绝热系统：与外界没有热交换的系统；隔离系统：与外界没有质量交换或热交换的系统。对于压力测量，当系统压力高于大气压力时，使用压力表进行测量。P=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，当系统压力低于大气压时，用真空计测量。p=pb-P=Pb-PvPv:真空计读数。由于表压和真空度随大气压力的变化而变化，所以只有绝对压力可以作为系统的状态参数。”。第二个四冲程发动机的实际循环包括五个过程：进气、压缩、燃烧、膨胀和排气。实际周期比理论周期复杂得多。通常，气缸中的工作介质压力P是通过随气缸的工作容积V或曲柄角度变化的图表(指示图)来研究的。即P-V示功图和P-，四冲程柴油机图，四冲程汽油机图，五个工作过程：1，进气过程2，压缩过程3，燃烧过程-化学能-热能4，膨胀过程5，排气过程-排气温度是重要的参数。第三节指出了发动机的性能指标。发动机的性能指标包括：指标指标：从示功图中获得的动力和经济指标，是基于工作介质对气缸内活塞做功的性能指标。含义：用于评估实际工作循环和研究发动机的工作过程。有效指数：考虑机械损失的指数。少于指标，它是基于曲轴输出功的性能指标。含义：用于评估发动机性能。发动机指示器：顺时针正工作循环指示器工作；逆时针负练习抽水气功；机械功损失，由指示器图上的圆形曲线包围的面积的大小指示功的量。气缸完成一个循环后，工作介质对活塞所做的功用WCi(J)表示。WCI=# PDV (WCI相当于F1所代表的作品)，1。指示器工作和平均指示器压力1，指示器工作(或循环指示器工作)，1)定义：发动机每单位气缸工作容积每循环的指示器工作。Pi=Wci/Vh(千帕)2)单位：Wci(J)，Vh(L)，Pi(千帕)3) pi，wci=气缸工作容积的利用程度。4)功能：评估发动机工作循环的动态性能。5)汽油发动机3336定义：表示每单位时间内完成的工作，单位：千瓦。Ni=Wci/t(N.m/s)，KW，KW，iii。指示器油耗率gi，定义：每个指示器工作消耗的燃油量，以gi表示。gi=(1000 gf/ni)g/kwhgf-每小时燃料消耗量，kg/h；镍指示功率，千瓦。Gi，i，经济指数。4.指示热效率i，定义：指示功Wci的实际循环与所用燃料油的热值Q1之比，用 i表示，NiKW；Hukj/kg燃料热值；gf千克/小时；Gig/kwh，可见：i 1/Gi，标定条件下i和gi的近似范围：汽油机205 3200.25 0.40，柴油机170 2050.40 0.50，发动机第四段的有效性能指标，有效指标：以曲轴输出功为计算标准的指标1，发动机动态指标1，有效功和有效功率循环有效功率：ne=Ni-nm有效我：扭矩；转速；r/min是发动机运转时曲轴输出的平均扭矩。男性，3，平均有效压力Pe，1。定义：每单位气缸工作容积的循环有效功。它是评价发动机动态性能和强化程度的重要指标。2.与Ne的关系：Pe-平均有效压力千帕，VH-四冲程发动机的气缸工作容积升，=4，和3。对于具有特定结构的发动机，平均有效压力PE与扭矩Me成比例。汽油发动机： PE=650-1200千帕；柴油机：Pe=600-950kpa，4，转速n和平均活塞速度Cm、Cm大，活塞组热负荷和连杆机构惯性力增加，磨损增加，使用寿命降低。平均活塞速度也随着转速的增加而增加Cm=Sn/30。其次，发动机的经济指标，1。有效燃油消耗率为33，360单位有效功率消耗。Ge=1000 gf/ne g/kwh gf:每小时油耗，kg/h ne:有效功率kw 2。有效热效率：发动机有效工作翼与消耗的燃料散发的Q1热的比率。 e=机翼/Q1=3.6/(胡歌)106=宽 m/Q1= i mge:有效燃油消耗率；Hu:燃料的低热值kj/kg，3、发动机强化指数，1。上升功率NL:发动机每升工作容积发出的有效功率。NL=NE/(IVH) KW/L从有效功率的角度，测量发动机排量利用的程度。NL越大，发动机强化程度越高，发出一定有效功率的发动机尺寸越小。2.比重：发动机净重G与排放功率ne的比值。Ge=g/ne表示重量利用率和结构紧凑。上升功率和比重都是发动机的强化指标。”。内燃机的热负荷和机械负荷越大。强化系数：平均有效压力和活塞平均速度的乘积与活塞单位面积的功率成正比。”。第五节机械损耗和机械效率1。机械效率1。机械损失功率：发动机机械损失所消耗的功率，Nm2。平均机械损失压力：每缸工作容积的机械损失功，pm=pi-PE，3。机械效率：指示器工作转化为有效工作的程度。4 i，e，m，汽油机：m=0.7 0.9；柴油机：m=0.7 0.85；涡轮增压柴油机：m=0.8 0.92。第二，影响m1的因素。转速N的载荷必须是常数=，Ni基本上是常数，N=摩擦损失=机械损失=PM=图2-3。 m与转速的关系是： N= m。因此，增加N以增加发动机的动态指标是有限的。使用因素：转速、负荷、润滑油质量、水温等。结构设计因素：最大燃烧压力、气缸尺寸数量、大气状态等。2.负荷，n是常数，NeMe，NePe，所以负荷可以表示为Ne，Pe。负载率：Me/Memax100%，负载=Pi,Pm近似常数=m=1-Pm/Pi；怠速条件：ne=0ni=nm， m=0，负载定义：发动机转速变化时作用在发动机曲轴上的阻力矩。3。润滑油的粘度，润滑油的粘度就是油的稠和稀的程度。粘度=内耗=机械损耗镍不变=m粘度=pm =m =粘度过小=机油承载能力过低=油膜破裂=干摩擦=烧瓦=pmm此外，机油粘度也与其温度有关。油温升高，导致机油粘度降低。冷却水的温度直接影响润滑油的温度，因此也与润滑油的粘度和摩擦损失有关。使用时，发动机冷却水温度保持在80 95范围内。图2-5Pm与润滑油温度的关系，第6节热平衡，发动机热平衡：燃料燃烧产生的热量总是等于转换的有效功和耗散的热量之和。热平衡方程：qf=qeqqqqqqqs，qf :燃料完全燃烧的热量；Qe:转化为有用的热量；(占25-40%)热量从QW :传递到冷却介质；(占10 35%) qr:热量被废气带走；(25 50%) QB :燃烧不完全热损失；Qs:其他热损失；燃料完全燃烧的热量-QF=GTHU(千焦/小时)至有用热量-QE=3.6103牛顿(千焦/小时)至冷却介质-QW=GWCS (T2-T1)(千焦/小时)(千兆瓦-通过冷却介质的流速千克/小时；冷却介质的临界比热KJ/(kg)；T1，T2-冷却介质入口和出口温度)-QR=(GTG