发动机原理与汽车理论第一章发动机原理基础知识2

1、2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3

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4第四节第四节 发动机的循环发动机的循环一、发动机的实际循环一、发动机的实际循环二、发动机的理想循环二、发动机的理想循环三、实际循环与理想循环的差别三、实际循环与理想循环的差别5一、发动机的实际循环一、发动机的实际循环u发动机的实际循环：连续不断的把热能转换为机械功发动机的实际循环：连续不断的把

3、热能转换为机械功的循环。的循环。u四冲程发动机的实际循环是由进气、压缩、燃烧、膨四冲程发动机的实际循环是由进气、压缩、燃烧、膨胀和排气胀和排气5 5个过程组成。通常用汽缸内工质的压力个过程组成。通常用汽缸内工质的压力p p随随汽缸容积汽缸容积V V（或曲轴转角（或曲轴转角）而变化的图形）而变化的图形, ,来表示汽来表示汽缸内工质的实际工作情况。缸内工质的实际工作情况。6p p- -V V图和图和p p- -图图结论结论：进气、压缩、燃烧、膨胀、排气：进气、压缩、燃烧、膨胀、排气7u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

4、pVpV= =mRTmRT可以看出：汽缸容积一定时，可以看出：汽缸容积一定时，提高进气终提高进气终了压力、降低进气终了温度可增加进气量。进气量的了压力、降低进气终了温度可增加进气量。进气量的增加意味着循环加热量的增加，在循环热效率一定时，增加意味着循环加热量的增加，在循环热效率一定时，可增加循环净功，从而提高发动机动力性。可增加循环净功，从而提高发动机动力性。 结论：进气结论：进气8u发动机的实际压缩过程，是一个复杂的热力过程发动机的实际压缩过程，是一个复杂的热力过程( (吸吸热热- -绝热绝热- -放热放热) )。总体来说，缸内气体的放热量大于。总体来说，缸内气体的放热量大于其吸热量。其吸热

5、量。u实际工作中，常测量压缩终了的压力。压缩终了的实际工作中，常测量压缩终了的压力。压缩终了的压力过低，说明汽缸密封不良，其主要原因一般是气压力过低，说明汽缸密封不良，其主要原因一般是气门密封不良、活塞和汽缸磨损严重等。门密封不良、活塞和汽缸磨损严重等。 结论：压缩结论：压缩9u汽油机及燃气发动机的燃烧接近定容加热过程。汽油机及燃气发动机的燃烧接近定容加热过程。u柴油机燃烧接近混合加热过程（同时存在定容加热和柴油机燃烧接近混合加热过程（同时存在定容加热和定压加热）。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，则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。热效率越高。

6、u在实际燃烧过程中，不仅有散热损失、不完全燃烧损在实际燃烧过程中，不仅有散热损失、不完全燃烧损失，而且还存在非瞬时燃烧损失。失，而且还存在非瞬时燃烧损失。 结论：燃烧结论：燃烧10燃烧过程燃烧过程11u发动机的实际膨胀过程与压缩过程很相似，也是一发动机的实际膨胀过程与压缩过程很相似，也是一个复杂的热力过程（吸热量大于放热量、吸热量等于个复杂的热力过程（吸热量大于放热量、吸热量等于放热量、吸热量小于放热量）。总体来说，缸内气体放热量、吸热量小于放热量）。总体来说，缸内气体的吸热量大于放热量。的吸热量大于放热量。u膨胀过程不仅有散热损失和漏气损失，还有补燃损膨胀过程不仅有散热损失和漏气损失，还有补

7、燃损失。失。u膨胀过程终了膨胀过程终了b b点的压力和温度越低，说明气体膨胀点的压力和温度越低，说明气体膨胀和热量利用越充分。和热量利用越充分。 结论：膨胀结论：膨胀12由于排出的废气具有一定的压力和较高的温度，故存由于排出的废气具有一定的压力和较高的温度，故存在排气损失。在排气损失。 由于排气系统有阻力，使排气终了的压力略高于大气由于排气系统有阻力，使排气终了的压力略高于大气压力。压力。 实际工作中，也常用排气温度作为检查发动机工作状实际工作中，也常用排气温度作为检查发动机工作状态的技术指标，排气终了温度偏高，说明发动机工作态的技术指标，排气终了温度偏高，说明发动机工作不良，热功转换效率低。

8、不良，热功转换效率低。结论：排气结论：排气13二、发动机的理想循环二、发动机的理想循环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141. 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）假设燃烧过程为定容加热过程或定压加热过程，废气）假设燃烧过程为定容加热过程或定压加热过程，废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

9、）假设汽缸内工质的数量不变，不考虑进、排气过程，）假设汽缸内工质的数量不变，不考虑进、排气过程，并忽略漏气的影响。并忽略漏气的影响。5 5）忽略实际过程中存在）忽略实际过程中存在摩擦摩擦等能量损失等能量损失。15u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16式中：式中：压缩比，压缩比， ； 压力升高比，压力升高比， ； 预胀比，

10、预胀比， ； k k绝热指数，绝热指数， ，k k为定值，其值取决于气体的为定值，其值取决于气体的原子数，单：原子数，单：k k，双：，双：k k，三：，三：k k。 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：) 1() 1(1111kkkt21VV23pp34VVvpcck tktkkpp111112.2.柴油机的理想循环柴油机的理想循环173.3.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

11、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：定容加热循环的平均压力为：定容加热循环的平均压力为：111kttktkpp1111184.4.理想循环的影响因素理想循环的影响因素（1 1）压缩比）压缩比。提高提高, ,循环热效率循环热效率t和平均压力和平均压力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）压力升高比）压力升高比和预胀比和预胀

12、比。在定容加热循环中，在定容加热循环中，压力升高比压力升高比增加增加，循放加热量增加循放加热量增加( (在在一定时一定时) )，使循环净功，使循环净功W W0 0和循环放和循环放热量热量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( (在在和总加热量一定时和总加热量一定时) ) ，提高，预胀比提高，预胀比减小，循环热效率和平均压力提高。减小，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。的最高温度和压力都提高，所以循环平均压力也提高。 19三、实际循环与理想循环的差别三、实际循环与理想循环的差别（1 1）实际