內(nèi)燃機(jī)性能指標(biāo)及實(shí)際熱循環(huán)課件

發(fā)動(dòng)機(jī)原理緒論交通運(yùn)輸?shù)?種運(yùn)輸方式中公路運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)機(jī)動(dòng)靈活快速便捷換裝少貨損少效率高效益高可以實(shí)現(xiàn)“門到門”的服務(wù)

在綜合運(yùn)輸體系中承擔(dān)著必不可少的作用汽車工業(yè)的快速發(fā)展，高新技術(shù)在汽車中的應(yīng)用越來越多緒論-----技術(shù)密集的行業(yè)直接影響著整車的發(fā)動(dòng)機(jī)---汽車的心臟---動(dòng)力來源性能可靠性壽命課程性質(zhì)車輛工程方向的專業(yè)限選課緒論1、對(duì)象

以性能指標(biāo)作為研究對(duì)象

內(nèi)容動(dòng)力性指標(biāo)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)運(yùn)轉(zhuǎn)性指標(biāo)2、工作過程發(fā)動(dòng)機(jī)沖程：吸氣壓縮做功排氣熱力過程：吸氣壓縮燃燒膨脹排氣

燃燒膨脹為能量轉(zhuǎn)換過程

衡量發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量，還要考慮可靠性，耐久性，加工容易，操縱維修方便，成本核算緒論

二、汽車內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展1、汽車用發(fā)動(dòng)機(jī)的分類四個(gè)沖程中只有一個(gè)沖程做功，做功不連續(xù)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)燃機(jī)和外燃機(jī)車用發(fā)動(dòng)機(jī)間歇工作式發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)廨啓C(jī)：連續(xù)工作式發(fā)動(dòng)機(jī)緒論

1、汽車用發(fā)動(dòng)機(jī)的分類汽油柴油液化石油氣、天然氣沼氣、混合動(dòng)力、純電動(dòng)氫、醇類、二甲醚植物油、太陽能按燃料緒論活塞式轉(zhuǎn)子按發(fā)動(dòng)機(jī)往復(fù)運(yùn)動(dòng)件按發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸布置直立臥式V型W型分冷、水冷按冷卻介質(zhì)單缸、多缸按氣缸數(shù)緒論按活塞沖程數(shù)按發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)2沖程、4沖程按點(diǎn)火方式點(diǎn)燃、壓燃低速

n<500r/min中速500r/min<n<1500r/min高速

n>1500r/min低增壓、中增壓、高增壓按增壓程度按混合氣形成方式、按燃燒室型式、按照用途等多種分類

2、車用發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)

功率范圍廣蒸汽機(jī)11～16%蒸汽輪機(jī)30%汽油機(jī)30%，柴油機(jī)40%增壓柴油機(jī)46%以上Ne=0.6～35000kw柴油機(jī)3.7kg/kw車用汽油機(jī)1.37kg/kw缺點(diǎn)

對(duì)燃料要求高石油緊張，汽油、柴油價(jià)格高；要求一定的標(biāo)號(hào)噪聲、排污*結(jié)構(gòu)較復(fù)雜有效熱效率高比重量小，升功率大體積小、重量輕比重量起動(dòng)性好可很快達(dá)到全負(fù)荷60年代以前:動(dòng)力性、可靠性、耐久性70～80年代:經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性90年代口號(hào):清潔、經(jīng)濟(jì)、安全（1）相關(guān)學(xué)科日益增多，學(xué)科之間相互滲透（2）標(biāo)準(zhǔn)化，系列化，通用化（三化）（3）新材料，新工藝，新產(chǎn)品（4）使用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)、計(jì)算零部件及其配合，精密、準(zhǔn)確、優(yōu)化（5）設(shè)計(jì)、零部件生產(chǎn)商分散集中分散（6）電控應(yīng)用日益增多，混合氣制備更加完善（7）檢測(cè)設(shè)備與手段先進(jìn)（8）低排放的代用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)正在普及，零排放正在開發(fā)并進(jìn)入實(shí)用3、現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展緒論

3、現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展

結(jié)論：

新技術(shù)、電子控制技術(shù)可保持發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)最佳值，使動(dòng)力、經(jīng)濟(jì)、排放等性能指標(biāo)最佳化，并監(jiān)視運(yùn)行工況

三、汽車對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的要求

動(dòng)力性是基本要求對(duì)經(jīng)濟(jì)性、可靠性等方面也有著要求第一章內(nèi)燃機(jī)性能指標(biāo)及

實(shí)際熱循環(huán)

發(fā)動(dòng)機(jī)——汽車的動(dòng)力源品質(zhì)的評(píng)價(jià)--------定性、定量-----指標(biāo)指標(biāo)的建立需要條件和基礎(chǔ)，作為能量轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的工作過程需要建立模型。

發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際循環(huán)

V42PQ1′5Q2Q1〞VhVcPe310進(jìn)氣過程0-1壓縮過程1-2燃燒過程2-3-4膨脹過程4-5

排氣過程5-0實(shí)際循環(huán)的簡(jiǎn)化忽略進(jìn)、排氣過程壓縮、膨脹過程（復(fù)雜的多變過程）簡(jiǎn)化為燃燒過程簡(jiǎn)化為

排氣放熱簡(jiǎn)化為定容放熱過程假定工質(zhì)為定比熱的理想氣體定容加熱過程定壓加熱過程

絕熱過程§1-1內(nèi)燃機(jī)理論循環(huán)

將實(shí)際工作過程抽象簡(jiǎn)化后建立的循環(huán)

zcVPz′Q1′baQ2Q1〞VhVc混合加熱循環(huán)車用柴油機(jī)的理想循環(huán)定容加熱循環(huán)(奧托Otto循環(huán)

)zcVPbaQ2Q1VhVc汽油機(jī)的理想循環(huán)定壓加熱循環(huán)（狄賽爾diesel循環(huán)）

zVPcbaQ2Q1VhVc高增壓低速柴油機(jī)的理想循環(huán)循環(huán)特征參數(shù)壓縮比

壓力升高比預(yù)脹比

絕熱指數(shù)空氣的=1.4zcVPz′Q1′baQ2Q1〞VhVc循環(huán)熱效率

根據(jù)熱力學(xué)公式可得

1、混合加熱循環(huán)的熱效率

zcVPz′Q1′baQ2Q1〞VhVc循環(huán)熱效率2、定容加熱循環(huán)的熱效率zcVPbaQ2Q1VhVc循環(huán)熱效率3、定壓加熱循環(huán)的熱效率zVPcbaQ2Q1VhVc循環(huán)平均壓力

循環(huán)平均壓力

單位氣缸容積所做的循環(huán)功------理論循環(huán)的做功能力。(Kpa)VhVcVa循環(huán)平均壓力

1、混合加熱循環(huán)的循環(huán)平均壓力

2、定容加熱循環(huán)的循環(huán)平均壓力

3、定壓加熱循環(huán)的循環(huán)平均壓力

問題分析和結(jié)論

1、為定值

t、pt

；

t

、pt

；

=1

t=C

t

、pt

；柴油機(jī)

=20左右時(shí)

t

不大

柴油機(jī)

=12～22汽油機(jī)

=10左右時(shí)

t

不大汽油機(jī)

=6～112、變化

問題分析和結(jié)論

3、、

影響

、

t

pz急劇發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、壽命、可靠性，運(yùn)動(dòng)件慣性摩擦力機(jī)械效率

4、k

影響

k

t

§1-2

內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)與熱損失

實(shí)際循環(huán)：進(jìn)氣、壓縮、燃燒、膨脹、排氣

pv

一、工質(zhì)的影響

工質(zhì)性質(zhì)理論上:理想氣體，雙原子氣體實(shí)際上:燃燒前:

燃料+空氣

燃燒后:

燃燒產(chǎn)物比熱理論上:定比熱實(shí)際上:溫度T

比熱C工質(zhì)高溫分解工質(zhì)的成分發(fā)生變化，燃燒產(chǎn)物的比熱大于空氣，使循環(huán)的最高溫度降低。工質(zhì)分子數(shù)理論上:工質(zhì)分子數(shù)不變化實(shí)際上:循環(huán)存在泄漏，工質(zhì)分子數(shù)的變化，使循環(huán)的熱效率降低。

C+OCO+

熱量[+O]

CO2+熱量

CO為中間產(chǎn)物，CO2

為最終產(chǎn)物。若遇高溫，會(huì)發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，即高溫分解:

CO2CO+O-熱量這部分熱量雖然在膨脹過程中還可能會(huì)釋放出來，但由于活塞已接近下止點(diǎn)，做功效果變差，熱效率下降?！?-2

內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)與熱損失

二、換氣損失理論上：忽略進(jìn)、排氣過程。實(shí)際上：1）排氣門提前開啟遲后關(guān)閉，造成能量損失。2）進(jìn)、排氣道的流動(dòng)阻力，造成能量損失?！?-2

內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)與熱損失

傳熱損失是發(fā)動(dòng)機(jī)中的最大損失，占總損失量的30%以上。許多研究者致力于開發(fā)絕熱發(fā)動(dòng)機(jī)。

三、氣缸壁的傳熱損失理論上:壓縮、膨脹過程為絕熱過程汽缸壁、氣缸套、氣缸蓋、活塞、活塞環(huán)、氣門、噴油器等實(shí)際上大量熱量冷卻水或空氣§1-2

內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)與熱損失影響傳熱損失的各種因素氣缸幾何尺寸

發(fā)動(dòng)機(jī)行程缸徑比

S/D

工況變化

燃燒室形式冷卻介質(zhì)溫度

增壓

§1-2

內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)與熱損失

四、時(shí)間損失

理論上：定容加熱瞬間完成，定壓加熱速度與活塞運(yùn)行速度密切配合。

實(shí)際上：燃燒需要時(shí)間

1）噴油提前，點(diǎn)火提前，增加了壓縮負(fù)功；

2）高溫下部分燃燒產(chǎn)物分解而吸熱?！?-2

內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)與熱損失

五、燃燒損失

理論上：加熱瞬間停止，膨脹過程無加熱。

實(shí)際上：

1）雖然大部分（80%以上）燃料在燃燒過程中燃燒掉，但仍有小部分燃料會(huì)拖到膨脹線上才燃燒--后燃（補(bǔ)燃），由于氧氣濃度降低，引起燃燒速度降低。因此，燃燒過程延遲到膨脹線上才告結(jié)束；做功效果變差，熱效率下降。

2）部分燃料由于缺氧產(chǎn)生不完全燃燒損失?！?-2

內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)與熱損失六、其他損失渦流損失：缸內(nèi)進(jìn)氣擠壓、燃燒渦流節(jié)流損失：壓縮氣體、燃?xì)庠谥鞲比际议g流動(dòng)泄漏損失：活塞氣環(huán)不會(huì)100%嚴(yán)密密封，