内燃机学-第一讲资料课件

内燃机学

张纪鹏教学目的及教学内容教学目的教学内容其它教学目的对车辆所用主要动力内燃机的结构组成、工作原理介绍。使学生掌握内燃机结构组成、工作过程、发展新技术以及设计方法等内容。第一章.概论第二章.内燃机工作指标第三章.内燃机工作循环第四章.内燃机的充量更换第五章.内燃机混合气的形成与燃烧第六章.

内燃机的燃料供给与调节第七章.污染物的生成与控制第八章.内燃机的特性与匹配第九章内燃机动力学第十章.内燃机总体设技第十一章.内燃机主要零部件设计第十二章内燃机的发展方向教学内容其他教学课时：34h作业：查阅相关资料考试方式：地点：新305时间：2~18周（9.5~2011.12.19），授课16周，考试第18周（2011.12.19）第一章概论内燃机:

将燃料在机器内部燃烧，使化学能转变为热能，再转变为机械能的一种动力机械装置。燃料喷射雾化混合燃烧膨胀活塞作功化学能热能机械能

1.1内燃机的用途作为下述机械的动力：汽车、拖拉机船舶飞机坦克发电机组工程机械及其他机械。

1.2内燃机发展简史1860年，莱诺依尔；1867年，奥托和浪琴：大气压力式内燃机（煤气机）1876年，奥托：

四冲程循环的内燃机1890年克拉克和罗伯逊、德国的卡尔·奔驰：二冲程内燃机1892年德国鲁道夫·狄塞尔：

压燃式发动机—柴油机1957年汪克尔：转子发动机艾蒂安·勒努瓦(Lenoir)(莱诺依尔)大气压力式内燃机（煤气机）比利时籍–法国发明家勒努瓦是第一个设计和制造出用照明瓦斯作为燃料的内燃机。1860年，他把这台内燃机装上一辆小的运输车，于是这辆运输车就成了世界上第一辆用内燃机驱动的“不用马拉的车子”。奥托(1876年)四冲程循环的内燃机尼科劳斯.奥古斯特.奥托（1832一1891）德国工程师。1876年，制成第一台四冲程循环的煤气内燃机。使汽车和其后飞机的问世成为可能。

1861年受法国勒努瓦发明的启发开始研究发动机。1866年提出四冲程内燃机的“奥托循环”理论。1872年建立道依茨发动机制造公司。1878年展出了第一台实用的四冲程内燃机。1890年克拉克二冲程内燃机戈特利布.戴姆勒1872年，戴姆勒设计出四冲程发动机。1883年，戴姆勒(GottliebDaimler1834-1900)和威尔赫姆·迈巴赫（WilhelmMaybach）合作，成功研制世界上第一台真正實用的汽油發動機，這是一台立式單汽缸發動機，採用電點火，每分鐘750轉。1884年研製出新型的發動機，並在1885年4月3日取得了德國的發動機生產專利權。1886年戴姆勒和邁巴赫又成功地將一台排氣量為462cc，功率為0．8千瓦的汽油發動機安裝在一輛四輪馬車上，每小時可以行駛16公里，車上能乘坐4個人。汽车的诞生日与汽车之父卡尔.本茨（1844-1926）

1885年制造了三轮乘坐车。并在1886年1月29日申请了发明专利，这天成为了‘汽车的诞生日’。他领来了生产奥托四冲程煤气发动机的营业执照，经过研制，于1879年12月31日制造出第一台单缸煤气发动机（转速为200转/分，功率约为0.7千瓦）。

1878年开始研究新型内燃机，1879年首次研制成功火花塞点火内燃机。1882年开始尝试把发动机安装在三轮车上，1885年他的三轮车研制成功。1887年率先把汽车作为商品出售。

1892年德国鲁道夫·狄塞尔压燃式发动机—柴油机狄塞尔（1858－1913）德国工程师。1897年制造了第一台柴油机。汪克尔F·汪克尔博士1957年，与当时欧洲屈指可数的两轮车制造商NSU合作，完成了世界上首次仅由回转运动构成的发动系统-DKM型汪克尔转子发动机。于1958年，提高其实用性能，完成了KKM型转子发动机的设计。KKM型转子发动机就是现在的转子发动机的雏形。1.2.1内燃机的发展及新技术1、汽车及内燃机的发展2、20世纪60年代内燃机技术的重要标志3、20世纪70年代内燃机技术的重要标志4、20世纪80年代~90年代初内燃机技术上的重要标志5、近年内燃机发展的要求6、内燃机发展新技术1.2.1.1汽车及内燃机的发展内燃机的出现促进了汽车的发展，汽车的大发展又带动了内燃机的飞速发展。1、初期：内燃机的发明期2、中期：约在20世纪20~40年代，汽车蓬勃发展期。3、70年代后20世纪70年代：节能，排放控制。21世纪：高新技术广泛应用于汽车时期。（1）汽车及内燃机的发展—初期初期，汽车只是作为行走的机器，着重于可靠性，不追求豪华、舒适。1911—1927年福特汽车公司共生产出1500万辆“T”型轿车，当时的售价为每辆295美元。（2）汽车及内燃机的发展—中期中期：约在20世纪20年代~40年代，汽车得到了蓬勃发展。大众汽车厂用流水线生产的“甲壳虫”，其产量超过福特“T”型轿车数百万辆。20世纪50—70年代，汽车的空前发展和繁荣时期。它追求速度、舒适、豪华。发动机的功率和转速增加很多，产品从单一或较少品种到多样性。在汽车的高速、高功率要求下，形成了60年代内燃机技术上的重要发展。（3）汽车及内燃机的发展—70年代后20世纪70年代出现的石油危机促进人们寻找代用燃料，降低油耗，从而出现了一系列节能措施：如采用稀薄燃烧、高能点火等。在这一时期，汽车的排放开始受到遏制。21世纪，高新技术广泛应用于汽车时期，要求并带动内燃机向高经济性、低公害、资源再生利用的方向发展。1.2.1.260年代内燃机技术上的重要标志20世纪60年代是内燃机技术加速发展时期，其技术特征是：1）三层轴瓦。2）过共晶Si—AL活塞，并使用恒范钢片(：nvarplatten)和开槽，使活塞与缸套间隙减小。3）活塞环镀层。4）轴颈的感应淬硬或氮化。5）凸轮冷激处理。（转下页）6）使用在屈服极限范围内工作的螺钉。7）可靠的气缸密封垫。8）液力挺柱。9）单腔化油器——分腔化油器——电控化油器。10）汽油喷射。11）晶体管点火。12）轴向与径向式分配式喷油泵。1.2.1.370年代内燃机技术的重要标志70年代，环保与石油危机给车用内燃机的发展带来了巨大影响。人们已注意到了汽车带来的环境污染，产生了汽车实现环保的意识。1）1964年开始使用闭式曲轴箱通风。2）1966年公布了工况法排放测试法规，限制汽车有害气体排放。3）1972年大众汽车公司展出了三效催化转换器。（转下页）4）1973年起使用热转换器(氧化转换器)。5）1975年起使用三效催化转换器。6）1976年起使用三效催化转换器与氧传感器、废气再循环、空气二次喷射技术。7）在能源方面，1973年的石油危机使人们认识到资源的有限性与合理利用自然资源的必要性，促进代用能源的应用。1.2.1.480年代、90年代初内燃机技术上的重要标志总的目标使汽车更快、更舒适、更经济、更清洁、更安全内燃机技术上的主要措施及趋向：1）增压旁通技术，解决动态性能差的问题。2）采用多气门。四气门比二气门能提高功率与转矩15％，油耗可降低5%。3）发达国家电控取代化油器式汽油机。（转下页）4）可变压缩比。5）可变气门面积与正时控制。6）高强度、低密度材料的使用使内燃机不断轻量化。7）进一步降低柴油机微粒排放。8）其它发动机的开发与改善。如电动汽车、电喷二冲程内燃机、太阳能汽车、氢气发动机汽车等。1.2.1.5内燃机的未来1—高经济性①采用高效率的内燃机工作循环。高增压、中冷循环，内燃机与涡轮复合循环等。②改进进气系统，进气系与内燃机进行良好的动态匹配。③采用多气门内燃机。气门正时也可随工况而自动调节。④改进燃烧室及燃烧过程。（转下页）⑤改进燃油供给系。汽油机实现缸内喷射，柴油机采用高喷射压力，燃油的喷油正时和喷油规律实现可控与调节。⑥采用稀薄燃烧，高能点火。空燃比在20以上，点火能量在100一120mJ以上。⑦采用能量再生系统。⑧降低运动机件的摩擦损失。⑨降低内燃机与汽车质量。每降低汽车质量100kg，汽车百公里油耗可减小0．6—0．7L。1.2.1.6内燃机的未来2—低公害1）降低油耗，可降低汽车有害气的排放和总排放量。2）采用三效催化转换器及闭环控制。3）预热降低内燃机在冷起动或怠速时的HC、CO排放量。4）开发在起动和怠速运转时废气停止排出的装置。5）开展排放新技术研究。6）柴油机微粒过滤器实用化。（转下页）7）采用增压、中冷的内燃机技术。8）研究和采用含氧燃料（汽油C5~C11烷、烯烃类，CH4，甲醇CH3OH、乙醇C2H5OH，二甲醚CH3OCH3）。9）实施内燃机工作过程的监控，以防止可能出现的失火。10）应用混合动力形式。11）使用新型动力及绿色新能源。12）采取各种降噪声、隔噪声措施。13）制造过程中实现资源的回收、再利用。1.3内燃机的分类1）燃料2）着火方式3）冲程数4）活塞运动方式5）冷却方式6）气缸数7）气缸排列8）燃烧室形式9）气门、凸轮轴布置10）用途11）转速:

低速（＜300r/min），

中速（