能量转换发动机-燃料的化学能热能机械能

1、绪 论 能量转换：发动机燃料的化学能热能机械能 机械能、电能等高级能源；热能低级能源发动机原理课研究：热能机械能 （转换效率：理论上小于 100%） 机械能热能 （转换效率：理论上可达 100%） 发动机：内燃机和外燃机 车用发动机：间歇工作式发动机 四个冲程中只有一个冲程做功，做功不连续。 燃气轮机：连续工作式发动机 一 分 类（一） 种 类1 往复活塞式 （普遍）2 转子式汪克尔式 （THE WANKEL ENGINE） 早在 19 世纪, 就有人设想过, 但泄漏问题是这种发动机发展的致命弱点。它结构紧凑，运转平稳，是高速车用发动机的发展方向之一。1956 年德国工程师汪克尔制造出样机。目

2、前日本已用于小轿车上，时速 200 km/h 左右。但光泄漏损失就要占 30%以上。目前我国苏杭等地已经生产出了样机。与往复式比较应特别注意的一点是，往复式活塞在上下止点都稍有短暂的停留，与一般认为的观点相反，运动方向的这些改变并不影响它的效率；也就是说，在这个过程中，并没有什么固有的损失。旋转式比往复式的优越之处主要是几何形状上的紧凑性及由此而引起的一些优越之处，并非直接在气体动力学和热力学方面有何优越之处。3 摆动活塞式 （ROCKING PISTON ENGINE） 1979 年日内瓦发动机展览会上，展出了瑞士索罗图恩的萨尔茨曼（W. Salemann ）设计部门的摆动活塞式发动机。4

3、斯特林 （THE STIRLING ENGINE） 1816 年由罗伯特斯特林设想在气缸外部燃烧的一种热力发动机（外燃机），是现代发动机引人注目的一种。5 自由活塞式 （FREE PISTON ENGINE） 只相当于涡轮发动机的燃气发生器。（二）往复活塞式发动机的分类 我们这门课主要研究目前汽车上广泛应用的往复式活塞发动机。1 按用途分类（1） 灌溉（抽水）用 点工况（2） 电站用 n = const. 线工况 固定式柴油机或机组（3） 船舶用 Ne = k n （螺旋桨曲线） 线工况 大型、低速柴油机3（4） 汽车、拖拉机用 变工况-面工况 中小型、高速柴油机（5） 发动机车 大型高速柴油

4、机组（6） 工程机械 （矿山机械、建筑、石油钻探） 多变型（7） 坦克 V 型、多缸机（8） 飞机 星型 （径向式） 已基本不用2 按燃油种类分类 汽油机，柴油机3 按点火方式分类 自行着火 （压燃式），外源点火 （点燃式）4 按工作循环分类 四冲程，二冲程5 按冷却方式分类 水冷，风冷6 按汽缸排列分类 直列式，卧式，V 型，星型 （径向式）7 按汽缸数目分类 单缸机，多缸机 （2，3，4，5，6，8，10，12，14，16 缸）8 按转速分类（1） 低速: n 500 r/min（2） 中速: 500 r/min n 1500 r/min 但没有明确的界限。9 按增压分类 增压，非增压10

5、 按能源分类 （代用燃料） 压缩天然气，液化天然气，液化石油气，氢气， 甲醇，乙醇，二甲醚，植物油， 电瓶，太阳能二 优缺点（一） 优点1 有效热效率高 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2 功率范围广 Ne = 0.635000 kw3 比重量小，升功率大 （体积小、重量轻） 比重量: 柴油机 3.7 kg/kw，车用汽油机 1.37 kg/kw4 起动性好 可很快达到全负荷（二） 缺点1 对燃料要求高 石油紧张，汽油、柴油价格高；要求一定的标号。2 噪声、排污3 结构较复杂三 现代发动机的发展 60 年代以前: 动力性，可靠性，耐

6、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 由分散的小公司到集中的大型脱拉斯，如今又分散到小公司，其主要原因是优 化产品，节省开支，降低成本。甚至象丰田、宝马这样的超级企业有时也需合 作开发新产品。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，零排放的正在开发并进入实用四 本课程的研究对象和任务（一） 对象 本课程以性能指标作为研究对象 深入到工作过程的各个阶段，分析影响性能指标的各种因素，找出规律，研究提高性能指标的措施与途径。（二） 性能指标1 动力性指标 （功率、扭矩、转速）2 经济性指标 （燃料和润滑油的消耗量及消耗率）3 运转性指标 （冷起动性、噪声和排气品质） 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，成本核算等，全面综合评定。（三） 工作过程 发动机冲程 （四个）: 吸气 压缩 做功 排气