发动机原理—教案

【发动机原理】教案教材:《汽车发动机原理》张志沛主编大连海运学院出版社长安大学汽车学院机电与动力研究所1目录绪论------------------------------------------------------------------------------------------1第一章发动机工作循环及性能指标---------------------------------------------------------5§1-1发动机理想循环概述----------------------------------------------------------5§1-2发动机实际循环---------------------------------------------------------------7§1-3热平衡------------------------------------------------------------------------8§1-4指示指标-----------------------------------------------------------------------9§1-5有效指标----------------------------------------------------------------------11§1-6机械损失----------------------------------------------------------------------13§1-7燃烧热化学--------------------------------------------------------------------16§1-8发动机混合气的着火和燃烧方式-----------------------------------------------20第二章发动机的换气过程--------------------------------------------------------------------22§2-1四冲程发动机的换气过程------------------------------------------------------22§2-2四冲程发动机的充气效率------------------------------------------------------23§2-3影响充气效率的各种因素------------------------------------------------------25§2-4提高充气效率的措施----------------------------------------------------------27§2-5进气管内的动态效应----------------------------------------------------------29§2-6单位时间充气量与循环充气量-------------------------------------------------30第三章柴油机混合气形成和燃烧------------------------------------------------------------32§3-1柴油机混合气形成------------------------------------------------------------32§3-2柴油机的燃烧过程------------------------------------------------------------236§3-3柴油机供油系统的工作特性及其对燃烧过程的影响----------------------------39§3-4柴油机的燃烧室--------------------------------------------------------------41第四章汽油机混合气形成和燃烧-----------------------------------------------------------46§4-1汽油机混合气形成------------------------------------------------------------46§4-2汽油机的燃烧过程------------------------------------------------------------49§4-3汽油机的燃烧室--------------------------------------------------------------57第五章发动机噪声及排放污染--------------------------------------------------------------60§5-1发动机噪声污染及防治-------------------------------------------------------60§5-2发动机排放污染及防治-------------------------------------------------------63第六章发动机特性---------------------------------------------------------------------------66§6-1发动机工况和性能指标分析式------------------------------------------------66§6-2发动机速度特性--------------------------------------------------------------66§6-3发动机负荷特性--------------------------------------------------------------70§6-4发动机万有特性--------------------------------------------------------------72§6-5发动机调速特性--------------------------------------------------------------73§6-6大气修正---------------------------------------------------------------------77第七章发动机台架试验----------------------------------------------------------------------79§7-1测量与计算参数--------------------------------------------------------------79§7-2参数的测量-------------------------------------------------------------------79§7-3测取方法---------------------------------------------------------------------83第八章车用发动机的废气涡轮增压概述---------------------------------------------------85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。3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（THEWANKELENGINE）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。目前日本已用于小轿车上，时速200km/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（ROCKINGPISTONENGINE）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斯特林（THESTIRLINGENGINE）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（FREEPISTONENGINE）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=kn3（螺旋桨曲线）线工况大型、低速柴油机（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42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:n500r/min（2）中速:500r/minn1500r/min（3）高速:n1500r/min但没有明确的界限。9按增压分类增压，非增压10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，5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11～16%，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=0.6～35000kw3比重量小，升功率大（体积小、重量轻）比重量:柴油机3.7kg/kw，车用汽油机1.37kg/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，耐久性70～80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6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排气热力过程（五个）:吸气压缩