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1、发动机原理讲义发动机原理讲义1内燃机原理讲义参考书目发动发动机原理机原理林学林学东东（教材）（教材）汽汽车车拖拉机拖拉机发动发动机机董敬董敬机械工机械工业业出版社出版社2001汽汽车车构造构造（上册）（上册）陈陈家瑞家瑞机械工机械工业业出版社出版社2001工程工程热热力学力学陈贵陈贵堂堂北京理工出版社北京理工出版社1998内燃机学内燃机学周周龙龙保保机械工机械工业业出版社出版社2004内燃机原理内燃机原理蒋德明蒋德明中国中国农业农业机械出版社机械出版社 1988内燃机原理内燃机原理刘永刘永长长华华中理工出版社中理工出版社19922内燃机原理讲义教师信息教师信息信息信息韩永强韩永强 471738
2、860讲课缺点讲课缺点内容多（重点不突出）；思维跳跃（容易跑题）；板书乱、语速快内容多（重点不突出）；思维跳跃（容易跑题）；板书乱、语速快拟改正方法拟改正方法每章后给大家电子版讲义；挑重点讲（常识性的，考试的）每章后给大家电子版讲义；挑重点讲（常识性的，考试的）奖励奖励笔记，不考勤（若强烈要求），不计入成绩（即使强烈要求）笔记，不考勤（若强烈要求），不计入成绩（即使强烈要求）目标：目标：希望大家能了解更多的发动机基本和前沿知识并成为大家的朋友希望大家能了解更多的发动机基本和前沿知识并成为大家的朋友3内燃机原理讲义发动机基本流程发动机基本流程能量转换过程（实际）能量转换过程（实际）4内燃机原理讲
3、义讲授主线及分值分布讲授主线及分值分布 提出发动机的提出发动机的性能指标性能指标（t、i、e）、）、工作循环历程工作循环历程、各种指标的各种指标的计算方法计算方法（一二章）（一二章）20-25分；分；介绍介绍燃料特性、燃料特性、燃烧初步、燃烧初步、燃烧反应热化学计算燃烧反应热化学计算，明确为何分为汽油、柴油两种（三章），明确为何分为汽油、柴油两种（三章），10-15；据燃料特性讲授汽油机、柴油机的据燃料特性讲授汽油机、柴油机的混合气形成混合气形成，燃燃烧组织烧组织方式，相应的方式，相应的结构措施结构措施，各个，各个参数参数对燃烧、对燃烧、性能的性能的影响规律影响规律（四五章）（四五章）25-3
4、0；综合上述知识讲授发动机实际工作中的特性及各种综合上述知识讲授发动机实际工作中的特性及各种运行指标对特性的影响（六章）运行指标对特性的影响（六章）25-30分；分；有害物排放与控制简介（前沿技术简介）有害物排放与控制简介（前沿技术简介）5-10分。分。 5内燃机原理讲义第一章第一章 发动机的性能指标发动机的性能指标定义及意义定义及意义评价发动机优劣的评价发动机优劣的依据依据（优秀学生干部；超女、亚姐；帅哥（优秀学生干部；超女、亚姐；帅哥VS好发动机）好发动机）按来源分按来源分理论指标：基于理论循环得出的动力性、经济性指标理论指标：基于理论循环得出的动力性、经济性指标；指示指标：基于缸内实际循
5、环得出的动力性、经济性指标指示指标：基于缸内实际循环得出的动力性、经济性指标；有效指标（实用指标）：发动机实际运行中所表现出的各种性能指标。有效指标（实用指标）：发动机实际运行中所表现出的各种性能指标。按评价内容分按评价内容分动力性动力性：Pe Ttq n经济性指标经济性指标：热效率，效率， b，B；排放指标：排放指标：NOx、PM、CO、HC，臭味，臭味运行指标运行指标：冷起动、噪声、冷起动、噪声、加工工艺加工工艺：可靠性、耐久性、成本可靠性、耐久性、成本决定因素：工作循环过程（燃烧组织）、决定因素：工作循环过程（燃烧组织）、后处理后处理6内燃机原理讲义第一章第一章 发动机的性能发动机的性能
6、 发动机优劣对比发动机优劣对比（综合性）（综合性）Benz W12 (20/Y)S195 (20W/Y)动动力性力性160kW10kW经济经济性性197g/kWh（30L/h）250g/kWh（3L/h)排放排放欧V(0.32kg/h) Nox，2g/kW.h（标定点）欧-5？(0.15kg/h)15g/kWh使用特性使用特性35W（价格）2.5K7内燃机原理讲义$1.1发动机理论循环发动机理论循环理论循环的定义（理论循环的定义（What、How、Why）在在一定的简化条件一定的简化条件下将发动机的实际工作循环按燃烧过程不同按燃烧过程不同抽象为几种典型的热力学可描几种典型的热力学可描述的过程（
7、述的过程（P-V、T-S图）图），用于获得某些的性获得某些的性能评价指标及各种参数对该指标的影响规律能评价指标及各种参数对该指标的影响规律（效率（效率T-S、功、功P-V）。8内燃机原理讲义$1.1发动机理论循环发动机理论循环简化条件简化条件封闭循环封闭循环换气过程为定容放热，换气过程为定容放热，无物质交换；无物质交换；绝热绝热压缩过程、膨胀过程为绝热（等熵），压缩过程、膨胀过程为绝热（等熵），不考虑传热损失；不考虑传热损失；热源加热热源加热燃烧过程为瞬时热源加热（定容或定压），燃烧过程为瞬时热源加热（定容或定压），不考虑燃烧过程的不考虑燃烧过程的时间、燃烧损失；时间、燃烧损失；理想工质理想工
8、质工质为空气、工质为空气、不考虑成份变化及数量变化；不考虑成份变化及数量变化；可逆过程可逆过程循环中无能量的损失只有能量的转换，总熵产为循环中无能量的损失只有能量的转换，总熵产为0，可用热力可用热力学的循环来表示。学的循环来表示。9内燃机原理讲义$1.1发动机理论循环发动机理论循环分类（燃烧过程）分类（燃烧过程）定容循环定容循环（汽油机）（汽油机）燃烧迅速、上止点（定容：余隙容积）加热。燃烧迅速、上止点（定容：余隙容积）加热。定压循环定压循环（大型柴油机）（大型柴油机）上止点后燃烧、加热缓慢，放热量导致的压力增加上止点后燃烧、加热缓慢，放热量导致的压力增加与容积增大引起的压力下降抵消，压力维持
9、不变。与容积增大引起的压力下降抵消，压力维持不变。混和循环混和循环（车用高速柴油机）（车用高速柴油机）一部分（预混和燃烧）定容燃烧、一部分（扩散燃一部分（预混和燃烧）定容燃烧、一部分（扩散燃烧）定压。烧）定压。 10内燃机原理讲义$1.1发动机理论循环发动机理论循环典型热力学过程典型热力学过程可能涉及到的热力学过程为：等熵、可能涉及到的热力学过程为：等熵、等温（燃烧温度控制：等温（燃烧温度控制：NOx、热负荷）、热负荷）、定容、定压定容、定压11内燃机原理讲义$1.1发动机理论循环发动机理论循环典型热力学过程典型热力学过程12内燃机原理讲义$1.1发动机理论循环发动机理论循环理论循环历程理论循
10、环历程（板书）（板书）等熵（绝热）压缩：等熵（绝热）压缩：a-c工质加热（理想燃烧过程）工质加热（理想燃烧过程）c(-z)-z等熵（绝热）膨胀：等熵（绝热）膨胀：z-b定容放热（理想换气过程）：定容放热（理想换气过程）：b-a.13内燃机原理讲义$1.1发动机理论循环发动机理论循环可得到的指标可得到的指标Wt为一次量，其余为引申量。为一次量，其余为引申量。Wt14内燃机原理讲义$1.1发动机理论循环发动机理论循环可得到的指标可得到的指标Wt，Q1为一次量，其余为二次量。为一次量，其余为二次量。Q2 Q1Q1 Q215内燃机原理讲义$1.1发动机理论循环发动机理论循环各因素对性能的影响各因素对性
11、能的影响（必考内容）（必考内容）16内燃机原理讲义$1.1发动机理论循环发动机理论循环压缩比影响压缩比影响17内燃机原理讲义$1.1发动机理论循环发动机理论循环压缩比影响压缩比影响18内燃机原理讲义$1.1发动机理论循环发动机理论循环绝热指数绝热指数理论循环热效率随绝热指数的理论循环热效率随绝热指数的增加而提高。增加而提高。K取决于工质性质，对于双原取决于工质性质，对于双原子分子（空气）子分子（空气）K=1.4，多原，多原子气体子气体K=1.33，发动机的混，发动机的混和气和气K=1.321.4。柴油机热效率高的四个要素压柴油机热效率高的四个要素压缩比高、混和气绝热指数高、缩比高、混和气绝热指
12、数高、泵气损失小、燃烧完全。泵气损失小、燃烧完全。19内燃机原理讲义$1.1发动机理论循环发动机理论循环三种循环效率对比三种循环效率对比20内燃机原理讲义$1.1发动机理论循环发动机理论循环三种循环效率对比三种循环效率对比21内燃机原理讲义$1.2发动机实际循环发动机实际循环组成（四行程）组成（四行程）进气、压缩、进气、压缩、燃烧、燃烧、膨胀和排气。膨胀和排气。表达方式表达方式通常用气缸内工质的压力随气缸容积（或曲轴通常用气缸内工质的压力随气缸容积（或曲轴转角）的变化图形转角）的变化图形PV图（或图（或P）图来表图来表示，称为示功图。示，称为示功图。(T-S图不适用，不可逆）图不适用，不可逆）
13、理解理解以缸内工质对活塞做功为研究对象的循环描述以缸内工质对活塞做功为研究对象的循环描述以热力学过程为研究对象的循环描述（理论）以热力学过程为研究对象的循环描述（理论）22内燃机原理讲义$1.2发动机实际循环发动机实际循环示功图分析示功图分析（功的走向）（功的走向）23内燃机原理讲义$1.2 进气过程（进气过程（ra）24内燃机原理讲义$1.2 压缩过程（压缩过程（ac）25内燃机原理讲义$1.2 压缩过程（压缩过程（ac）26内燃机原理讲义$1.2 压缩过程（压缩过程（ac）27内燃机原理讲义$1.2 燃烧过程（燃烧过程（C-Z）28内燃机原理讲义$1.2 膨胀过程（膨胀过程（Z-B）29内
14、燃机原理讲义$1.2 排气过程（排气过程（br）30内燃机原理讲义$1.2 指示指标指示指标 指示指标用来评定实际循环质量的好坏，指示指标用来评定实际循环质量的好坏，以工质在气缸内对活塞做功为基础。以工质在气缸内对活塞做功为基础。用平均指示压力及指示功率评定循环的动用平均指示压力及指示功率评定循环的动力性力性即做功能力。用循环热效率及燃即做功能力。用循环热效率及燃料消耗率评定循环的经济性。料消耗率评定循环的经济性。 分类分类31内燃机原理讲义$1.2 动力性指标动力性指标 循环指示功循环指示功Wi（kJ）：一个实际循环工质对活塞）：一个实际循环工质对活塞所做的有用功所做的有用功 。平均指示压力
15、平均指示压力pmi (MPa)：发动机单位气缸工作容：发动机单位气缸工作容积积(L)一个循环所做的指示功。一个循环所做的指示功。计算方法：计算方法：测取示功图（测取示功图（P- ），利用数值积分方法进行计算。），利用数值积分方法进行计算。32内燃机原理讲义$1.2 动力性指标动力性指标 33内燃机原理讲义$1.2 动力性指标动力性指标 34内燃机原理讲义$1.2 经济性指标经济性指标 35内燃机原理讲义$1.2 经济性指标经济性指标 热效率与燃油消耗率的关系热效率与燃油消耗率的关系一小时所作的指示功为一小时所作的指示功为Pi3.6103（kJ）一小时所消耗的热量为一小时所消耗的热量为Bhu（k
16、J）则热效率则热效率=Pi3.6103/(Bhu)，hu（kJ/kg）因为因为biB/Pi1000所以有所以有Pi/B1000/bi则有热效率则有热效率3.6106/（bihu）36内燃机原理讲义$1.3 机械损失机械损失定义定义发动机实际循环所做的指示功不可能完全对外输出，功在发动机实际循环所做的指示功不可能完全对外输出，功在发动机内部转化过程中必然会有所损失，所消耗在发动机发动机内部转化过程中必然会有所损失，所消耗在发动机内部的这部分功称为机械损失。用内部的这部分功称为机械损失。用Pm，pmm表示。表示。 37内燃机原理讲义$1.3 机械损失机械损失组成组成38内燃机原理讲义$1.3 机械损失机械损失 测定方法测定方法39内燃机原理讲义$1.3 机械损失机械损失 测定方法测定方法40内燃机原理讲义$1.3 机械损失机械损失 测定方法测定方法41内燃机原理讲义$1.3 机械损失机械损失 测定方法测定方法4、示功图法、示功图法热车热车测取测取Pe同时测示功图，计算出同时测示功图，计算出Pi据公式机械效率据公式机械效率Pe/Pi可直接求出所有项目可直接求出所有项目缺点：实验系统复杂昂贵、
