汽车动力概论

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1、汽车动力概论1课 程 概 述 一 课程研究对象 在汽车构造中我们知道了 “发动机是什么”。 汽车动力概论解决的是“为什么？”的问题。如：为什么不能将发动机压缩比提太高？为什么发动机机械效率随负荷的增大会迅速上升？ 本课程以发动机性能指标作为研究对象，深入 到发动机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。 课程理论性较强,课堂上的讲授以理论分析和推 导为主。内容框架23二 课程主要内容第一章 概论 第二章 发动机的工作循环和性能第三章 发动机换气过程与增压 第四章 汽油机混合气的形成与燃烧过程 第五章 柴油机混合气的形成与燃烧过程 第六章 发动

2、机特性4三 课程的教学目标、考核方式及参考书课程教学目标: 汽车动力概论是一门培养学生具有汽车发动机 原理知识和汽车发动机理论设计能力的专业核 心课。掌握发动机的发展历史和国内外动态（随时更新）； 熟练掌握发动机的主要循环特点、基本工作原理； 熟知发动机混合气形成与燃烧技术。5考核：本课程为考试课，闭卷考试。参考书： 1 汽车发动机原理（第二版）陈培陵主编 人民交通出版社 2003 2 车辆内燃机原理（第一版）秦有方主编 北京理工大学出版社 1997 3 汽车拖拉机发动机（第3版），董敬等 ，机械工业出版社，1997年6第一章 概 论 主要内容: 1 发动机的发展历史 2发动机发展的三个阶段

3、3发动机分类 4 汽车能源7第一节 引 言 一 汽车动力装置 定义：汽车中实现能量转换与传递功能部件的集成 。内燃机（发动机）：燃料在机器内部燃烧而将化学 能转化为热能，再通过气体膨胀做功将其转化为 机械能输出的机械设备。化学能热能机械能本课程主要研究往复活塞式内燃机:点燃式、压燃式 。二 内燃机发展历史8内燃机发展历史发动机是汽车的“心脏”，汽车的发展 与发动机的进步有着直接的联系。18世纪中叶，瓦特发 明了蒸汽机，此后人 们设想把蒸汽机装到 车子上载人。里诺（J.J.E.Lenoir）于 1858年，发明了煤气发动 机：内燃机的初级产品- 煤气、无压缩、点燃式 。1770年，居纽制作 了世

4、界上第一辆时速 为3.5公里的三轮蒸 汽机车-蒸汽机。9内燃机发展历史1867年，德国人奥托提出了 内燃机的四冲程理论。制作 了卧式气压煤气发动机- 煤气、压缩、点燃式。1892年，德国工程师狄塞尔根 据定压热功循环原理，研制出压 燃式柴油机-柴油、压燃式。1886年德国人奥姆勒和卡尔本 茨根据奥托发动机的原理，各自 研制出具有现代意义的汽油发动 机（单缸），为汽车的发展铺平 了道路-汽油、压缩、点燃式。10以上是发动机技术发展的主线 期间还伴随有相关的技术改进 ：1957年，德国人汪克尔（Wankel）发明了 转子活塞发动机-Wankel Engine （Rotary Engine） 。 1

5、9世纪60年代，马自达汽车公司买了转子发动机 的专利，开发应用到汽车上。1、增压技术： 1907机械增压发动机(Renault)； 1915 涡轮增压发动机(Buchi) 。11现代技术2、喷射技术： 20世纪初，德国Wright兄弟向汽油机进 气管内连续喷射汽油制备混合气。二战 时期德、美战斗机。 60年代后期，电控汽油喷射技术。汽油机缸内直喷； 柴油机高压共轨喷射； 废气再循环。12 蒸汽机 无压缩煤气发动机 气压煤气发动机 汽油发动机 压燃式柴油机 增压发动机 转子活塞发动机内燃机发展历史经过100多年的发展，发动机技术已经到了很成熟 的阶段，发动机性能已经发展到了很高的水平。 p3:2

6、005年世界十佳汽车发动机.13第二节 汽车动力装置的发展阶段（P4）一 20世纪70年代之前目标：追求良好的动力性能。措施：提高压缩比，提高转速。 三个指标： 最高车速 加速性能 最大爬坡能力 三个指标均取决于动力装置。14二 20世纪7080年代（石油危机）目标：追求良好的经济性能。措施：降低油耗、增大升功率、减轻比重量。指标：百公里油耗。 三 20世纪80年代后期目标：追求良好的环保性能。 主要解决排放与噪声问题。提高压缩比爆燃严重添加抗爆剂排气污染严重追求良好的动力性能改良抗爆剂（无铅汽油）新型燃料15按其不同的特点可分为多种类型第三节 内燃机分类 一、使用的燃料：3.天然气发动机CN

7、G、LNG 4.液化石油气发动机LPG 5.酒精发动机6双燃料、多燃料发动机二、点火方式：1.压燃式 2.点燃式 三、工作循环：1.二冲程 2.四冲程四、活塞运动方式：1.往复式 2.旋转式-转子活塞式1.汽油机：用火花塞点燃，往复活塞式。=8-12 2.柴油机：柴油和空气混合气经压燃自行着火的往复活塞式。16五、冷却方式：1.液体冷却2.空气冷却 六、气缸数量：1.单缸机2.多缸机七、进气形式：1.非增压自然吸气式2.增压八、混合气的形成：1.化油器式2.进气管道内喷射（电喷）低增压：3.6 3.缸内直喷 4.分层充气式 九、燃烧室形式：1.开式燃烧室 2.分隔室燃烧式十、气门形式与数量：1

8、.二气门与多气门 2.顶置气门与侧置气门17第四节 汽车能源一、 概述一次能源：自然界中存在的天然能源。化石燃料、核燃料、太阳能。二次能源：由一次能源加工转换而成的人工能源 。电能、氢能。常规发动机燃料石油制品的液体燃料，即汽 油和柴油。 181 汽油 1)汽油的抗爆性 汽油的抗爆性是指汽油在发动机气缸内燃烧时抵抗爆燃 的能力。 汽油的抗爆性是以辛烷值辛烷值来表示的。小贴士辛烷值辛烷值 根据试验规范的不同，所得的辛院值分别称为马达法辛马达法辛 烷值、研究法辛烷值烷值、研究法辛烷值。 我国生产的汽油是按研究法辛烷值分级的。 汽油的辛烷值越高，其抗爆性越好。 汽油的牌号以辛烷值划分:90 93 1

9、92)汽油的蒸发性 液态汽油汽化的难易程度称为汽油的蒸发性。 要求汽油必须具有良好的蒸发性（但不是越高 越好）。3)汽油的排放特性 汽油中含C、HCCO、CO2有害 HH2O 无害 C/H高，则排放特性差， 天然气（NG）、液化石油气（LPG）的H含量高，所以， 其CO、黑烟、微粒、CO2低于汽、柴油。202 柴油 柴油的发火性（自燃性压燃） 柴油的发火性是指柴油的自燃能力。 十六烷值是评定柴油自燃性好坏的指标，对燃烧过程也有一定影响。 十六烷值越高，着火性越好。但是十六烷值过 高，燃料分子量加大，使蒸发性变差、粘度增 加，导致燃烧不完全等。 因此，国产柴油的十六烷值规定为4065之间 ，不必

10、要过分增大。21世界天然气和石油分布石油是不可再生的一次性能源，石油资源日益短缺。22节能环保关键词： 混合动力；代用燃料；动能回收；瓶装水 ；23二 代用燃料及其应用代用燃料按 物 态气体代用燃料：天然气、液化石油气、氢气、煤气、沼气等液体代用燃料：甲醇、乙醇、植物油燃料等按化 学成 分烃燃料含氧燃料241 天然气天然气主要成分为甲烷CHCH4 4，另外还包括乙烷C C2 2H H6 6以及丙 烷C C3 3H H8 8等。天然气的热值和辛烷值均较高天然气的热值和辛烷值均较高，在用作点燃式发动机的 燃料时，通过适当的技术措施，如提高发动机的压缩比等 ，可以接近原发动机的动力性能。同时，天然气

11、又是一种 比较洁净的能源，排污低，使用比较方便。 压缩天然气(CNGCompressed Natural Gas)，便于储存， 配合相应的基础设施如加气站的建设，在城市车辆如 公共汽车（上海、西安等）、出租车（重庆）中具有广阔 的应用前景。 液化天然气（LNG）应用：出租车（上海），公交车（长沙、 乌鲁木齐）。252 液化石油气液化石油气(LPG-Liquefied Petroleum Gas）主要成分是丙丙烷烷烷烷C C3 3H H8 8、丁烷丁烷C C4 4H H1010、 丙烯丙烯C C3 3H H6 6、丁烯丁烯C C4 4H H8 8及其异构物及其异构物，在常温下 加压，可以变成液体

12、燃料，其单位容积热值 高于天然气，可以作为汽油机的燃料，还可 以获得较好的排放性能。 应用：载货汽车（鄂尔多斯），公交车（长春 、哈尔滨、广州）。263 醇类燃料 醇类燃料主要是甲醇甲醇CH3OH和乙醇乙醇C2H5OH。 甲醇甲醇可以从天然气、煤、生物质等原料中提取；乙醇乙醇主 要是将含有糖和淀粉的农作物经过发酵后制得。 醇类燃料是液体燃料，可以沿用传统的石油燃料的运输 、贮存系统，相关的基础设施建设投入少，而发动机的 动力性与经济性可以接近或超过原有汽油机或柴油机， 排气有害成分少，是一种很有发展前景的代用燃料。 吉利海域三厢M100甲醇代用燃料车 （2007） 乙醇汽油是一种由粮食及各种植

13、物纤维加工成的燃料， 乙醇和普通汽油按一定比例混配形成替代能源。 按照我国的国家标准，乙醇汽油是用90%的普通汽油与 10%的燃料乙醇调和而成。27三 其他能源1 电能 电能是一种二次能源，由其他能源转换得来。 电动汽车没有废气污染，噪声小，符合环保要求 。 电动汽车的制约因素： 1）能量密度和比能量低； 2）充电时间较长； 3）成本高，寿命短。282 氢能 氢是不含C的燃料，燃烧后只生成水而无其他有 害物； 可丛天然气、煤炭等化石燃料中制取。 氢能的转换利用： 1）通过燃料电池中的化学反应转化为电能； 2）作为燃料在发动机中燃烧转化为机械能。 其中燃料电池的效率更高。293 太阳能 太阳能电

14、池是利用光电效应将太阳辐射直接转 换成电能的装置。 太阳能电动车的工作原理： 太阳能电池收集太阳能并将其转化为电能，电能 输入电动机驱动汽车运动。 由于太阳能电池的转化效率和制造成本问题，太 阳能电动车目前仅限用于概念车和比赛车。30中国燃气汽车发展现状 31本章思考题 简述发动机的发展历史; 发动机发展历经的三个阶段; 新型替代能源有哪些?32汽油中的辛烷值是什么意思 ？ 石油是由各种烷烃组成的，其中异辛烷的抗爆 性最好，正庚烷抗暴性最差，同化学结构的烃 类，具有不同的抗爆震能力。 异辛烷（2，2， 4-三甲基戊烷）的抗爆性较好，辛烷值给定为 100。正庚烷的抗爆性差，给定为0。 汽油辛烷 值的测定是以异辛烷和正庚烷为标准燃料，按 标准条件，在实验室标准单缸汽油机上用对比 法进行的。调节标准燃料组成的比例，使标准 燃料产生的爆震强度与试样相同，此时标准燃 料中异辛烷所占的体积百分数就是试样的辛烷 值。 比如：标号90#的汽油，即它燃烧时的爆 震强度与含有90%异辛烷的标准燃料（由异辛烷 正庚烷组成）相当。 33