发动机原理与汽车理论第一章发动机原理基础知识.ppt

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1、1课程内容概述课程内容概述第一章发动机原理基础知识第一章发动机原理基础知识第二章发动机的换气过程第二章发动机的换气过程第三章汽油机的燃料与燃烧第三章汽油机的燃料与燃烧第四章柴油机的燃料与燃烧第四章柴油机的燃料与燃烧第五章燃气发动机的燃料与燃烧第五章燃气发动机的燃料与燃烧第六章发动机的特性第六章发动机的特性第七章汽车的动力性第七章汽车的动力性第八章汽车的制动性第八章汽车的制动性第九章汽车的使用经济性第九章汽车的使用经济性第十章汽车的操纵稳定性第十章汽车的操纵稳定性第十一章汽车的舒适性第十一章汽车的舒适性第十二章汽车的通过性第十二章汽车的通过性第十三章汽车性能的合理使用第十三章汽车性能的合理使用2

2、第一章发动机原理基础知识第一章发动机原理基础知识第一节第一节 气体的热力性质气体的热力性质第二节第二节 热力学第一定律热力学第一定律第三节第三节 热力学第二定律热力学第二定律第四节第四节 发动机的循环发动机的循环第五节第五节 发动机的性能指标发动机的性能指标第六节第六节 发动机的机械效率发动机的机械效率3第四节第四节 发动机的循环发动机的循环一、一、发动机的实际循环发动机的实际循环二、二、发动机的理想循环发动机的理想循环三、三、实际循环与理想循环的差别实际循环与理想循环的差别4一、发动机的实际循环一、发动机的实际循环u发动发动机的机的实际实际循循环环：连续连续不断的把不断的把热热能能转换为转换

3、为机械功机械功的循的循环环。u四冲程四冲程发动发动机的机的实际实际循循环环是由是由进进气、气、压缩压缩、燃、燃烧烧、膨、膨胀胀和排气和排气5 5个个过过程程组组成。通常用汽缸内工成。通常用汽缸内工质质的的压压力力p p随汽随汽缸容缸容积积V V（或曲或曲轴转轴转角角）而而变变化的化的图图形形,来表示来表示汽缸内汽缸内工工质质的的实际实际工作情况。工作情况。5p p-V V图和图和p p-图图结论结论：进气进气、压缩压缩、燃烧燃烧、膨胀膨胀、排气排气6u进气过程进行的好坏用实际进入汽缸的新鲜工质的进气过程进行的好坏用实际进入汽缸的新鲜工质的数量评价。数量评价。u由由pVpV=mRTmRT可以看出

4、：汽缸容积一定时，可以看出：汽缸容积一定时，提高提高进进气气终终了了压压力、降低力、降低进进气气终终了温度可增加了温度可增加进进气量。气量。进进气量的气量的增加意味着循增加意味着循环环加加热热量的增加，在循量的增加，在循环热环热效率一定效率一定时时，可增加循可增加循环净环净功，从而提高功，从而提高发动发动机机动动力性。力性。结论：进气结论：进气7u发动发动机的机的实际压缩过实际压缩过程，是一个复程，是一个复杂杂的的热热力力过过程程(吸吸热热-绝热绝热-放放热热)。总总体来体来说说，缸内气体的放，缸内气体的放热热量大于其量大于其吸吸热热量。量。u实际实际工作中，常工作中，常测测量量压缩终压缩终了

5、的了的压压力。力。压缩终压缩终了的了的压压力力过过低，低，说说明汽缸密封不良，其主要原因一般是气明汽缸密封不良，其主要原因一般是气门门密封不良、活塞和汽缸磨密封不良、活塞和汽缸磨损严损严重等。重等。结论：压缩结论：压缩8u汽油机及燃气发动机的燃烧接近汽油机及燃气发动机的燃烧接近定容加热过程定容加热过程。u柴油机燃烧接近柴油机燃烧接近混合加热过程混合加热过程（同时存在定容加热（同时存在定容加热和定压加热）。和定压加热）。u燃烧过程放出的热量越多，放热时越靠近上止点，燃烧过程放出的热量越多，放热时越靠近上止点，则热效率越高。则热效率越高。u在在实际实际燃燃烧过烧过程中，不程中，不仅仅有散有散热损热

6、损失、不完全燃失、不完全燃烧烧损损失，而且失，而且还还存在非瞬存在非瞬时时燃燃烧损烧损失。失。结论：燃烧结论：燃烧9燃烧过程燃烧过程10u发动发动机的机的实际实际膨膨胀过胀过程与程与压缩过压缩过程很相似，程很相似，也是一也是一个复个复杂杂的的热热力力过过程（吸程（吸热热量大于放量大于放热热量、吸量、吸热热量等于量等于放放热热量、吸量、吸热热量小于放量小于放热热量）。量）。总总体来体来说说，缸内气体，缸内气体的吸的吸热热量大于放量大于放热热量。量。u膨膨胀过胀过程不程不仅仅有散有散热损热损失和漏气失和漏气损损失，失，还还有有补补燃燃损损失。失。u膨膨胀过胀过程程终终了了b b点的点的压压力和温度

7、越低，力和温度越低，说说明气体膨明气体膨胀胀和和热热量利用越充分。量利用越充分。结论：膨胀结论：膨胀11由于排出的由于排出的废废气具有一定的气具有一定的压压力和力和较较高的温度，故存在高的温度，故存在排气排气损损失。失。由于排气系由于排气系统统有阻力，使排气有阻力，使排气终终了的了的压压力略高于大气力略高于大气压压力。力。实际实际工作中，也常用排气温度作工作中，也常用排气温度作为检查发动为检查发动机工作状机工作状态态的技的技术术指指标标，排气，排气终终了温度偏高，了温度偏高，说说明明发动发动机工作不良机工作不良，热热功功转换转换效率低。效率低。结论：排气结论：排气12二、发动机的理想循环二、发

8、动机的理想循环1.1.实际循环的简化实际循环的简化2.2.柴油机的理想循环柴油机的理想循环3.3.汽油机的理想循环汽油机的理想循环4.4.理想循环的影响因素理想循环的影响因素131.1.实际循环的简化实际循环的简化1 1）假设工质为理想气体，其比热为定值。）假设工质为理想气体，其比热为定值。2 2）假设压缩和膨胀过程均是绝热过程。）假设压缩和膨胀过程均是绝热过程。3 3）假假设设燃燃烧烧过过程程为为定定容容加加热热过过程程或或定定压压加加热热过过程程，废废气气带走热量为定容放热过程。带走热量为定容放热过程。4 4）假假设设汽汽缸缸内内工工质质的的数数量量不不变变，不不考考虑虑进进、排排气气过过

9、程程，并忽略漏气的影响。并忽略漏气的影响。5 5）忽略）忽略实际过实际过程中存在程中存在摩擦摩擦等能量等能量损损失失。14u柴油机的理想循环柴油机的理想循环 混合加热循环。混合加热循环。u由由5 5个热力过程组成。个热力过程组成。循环净功为循环净功为W。u根据热力学中热量和循环热效率根据热力学中热量和循环热效率的计算公式可求出混合加热循环的计算公式可求出混合加热循环的热效率为：的热效率为：2.2.柴油机的理想循环柴油机的理想循环15式中：式中：压缩比，压缩比，；压力升高比，压力升高比，；预胀比，预胀比，；k k绝热指数，绝热指数，k k为定值，其值取决于气体的原为定值，其值取决于气体的原子数，

10、单：子数，单：k k=1.67=1.67，双：，双：k k=1.4=1.4，三：，三：k k=1.3=1.3。u根据热力学公式和循环平均压力可求出混合加热循环的平均根据热力学公式和循环平均压力可求出混合加热循环的平均压力为：压力为：影响因素影响因素2.2.柴油机的理想循环柴油机的理想循环163.3.汽油机的理想循环汽油机的理想循环u汽油机的理想循环汽油机的理想循环 定容加热循环。定容加热循环。u由由4 4个热力过程组成个热力过程组成:（=1=1）循环净功为循环净功为W W。u将将=1=1代入混合加热循环计算式中。代入混合加热循环计算式中。定容加热循环的热效率为：定容加热循环的热效率为：定容加热

11、循环的平均压力为：定容加热循环的平均压力为：影响因素影响因素174.4.理想循环的影响因素理想循环的影响因素（1 1）压缩压缩比比。提高提高,循循环热环热效率效率t和平均和平均压压力力p pt t提高。提高。因为因为提高，可以提高压缩终了的温度和压力，在定容加热量一定时，提高，可以提高压缩终了的温度和压力，在定容加热量一定时，缸内最高压力提高，使膨胀功增加。缸内最高压力提高，使膨胀功增加。(2(2）压压力升高比力升高比和和预胀预胀比比。在定容加热循环中，在定容加热循环中，压压力升高比力升高比增加增加，循放加热量增加循放加热量增加(在在一定一定时时)，使循环净功，使循环净功W W0 0和循环放和

12、循环放热量热量Q Q2 2均相应增加均相应增加,所以循环热效率不变，但循环平均压力提高；所以循环热效率不变，但循环平均压力提高；在混合加热循环中在混合加热循环中(在在和和总总加加热热量一定量一定时时)，提高，提高，预胀比预胀比减小减小，循环热效率和平均压力提高。，循环热效率和平均压力提高。（3 3）绝热指数）绝热指数k k。在。在一定时，一定时，k k增加，循环热效率提高；混合增加，循环热效率提高；混合气浓度增加，循环平均压力提高。气浓度增加，循环平均压力提高。（4 4）进气终了的压力）进气终了的压力p p1 1。在其它参数一定时，。在其它参数一定时，p p1 1提高，汽缸内的提高，汽缸内的最高温度和压力都提高，所以循环平均压力也提高。最高温度和压力都提高，所以循环平均压力也提高。18三、实际循环与理想循环的三、实际循环与理想循环的差别差别（1 1）实际实际气体存在的气体存在的损损失失wk。（2 2）泵泵气气损损失失wr。（3 3）提前排气）提前排气损损失失w。（4 4）非瞬）非瞬时时燃燃烧损烧损失失w wz z。（5 5）传热损传热损失失wb。（6 6）运）运动动摩擦和不完全燃摩擦和不完全燃烧烧等等损损失。失。结论结论：实际实际循循环环的的热热效率低于理效率低于理论论循循环环。19实际循环与理想循环的差别实际循环与理想循环的差别20