内燃机学精品课件

1、内燃机学第1页，共18页，2022年，5月20日，7点47分，星期一1、零维模型 Phenomenological Model 零维模型又称热力学模型，它是给出以某一特定函数表示的质量燃烧率曲线，根据热力学方程计算工作循环参数。零维模型的优点是简单，其主要缺点是需事先指定一种燃烧规律，难免以偏概全，不够精确。一、内燃机工作过程数值模型工作循环数值模拟 ENGINE CYCLE SIMULATION第2页，共18页，2022年，5月20日，7点47分，星期一2、准维模型 Quasi-dimensional Model 建立内燃机的设计参数和运转参数与燃烧过程之间的关系；引进湍流的特征参数，并把它

2、们和发动机的结构参数及运转参数联系起来，使之可用来预测结构、运转参数变化后的燃烧特性。第3页，共18页，2022年，5月20日，7点47分，星期一3、多维模型 Multidimensional(3D) Model全面建立内燃机设计参数和运转参数与燃烧过程的关系。从基本的物理量出发，用描述质量守恒、动量守恒和能量守恒的偏微分方程与描述湍流过程、化学反应过程以及边界层方程一起，针对适当的边界条件用数值方法求解。多维模型可做到精确预测，但计算时间长，成本高。目前处于开发阶段。在近期内多维模型的作用还局限于探索性和解释性，原因主要是湍流模型和化学反应动力学模型还没有发展到足够的水平。第4页，共18页，

3、2022年，5月20日，7点47分，星期一1）不考虑气缸内各点的压力、温度与浓度场的差异，认为在进气及燃烧过程中，缸内的状态是均匀的。 2）工质的比热容、比内能和焓等热力学参数仅与气体的温度和气体的成分有关。3）不考虑进排气系统压力和温度波动对进排气过程的影响，气体流动视为准稳定流动，且不计气体流入或流出时的动能。4）不考虑通过活塞环组、气门等处的气体泄漏损失。1、模型的基本假设二、内燃机工作过程的热力学模型（零维模型）第5页，共18页，2022年，5月20日，7点47分，星期一2、基本微分方程组 第6页，共18页，2022年，5月20日，7点47分，星期一 补充方程组 （1）气缸工作容积 （

4、2）换气流量方程 （3）传热方程 （4）放热规律 （5）工质物性 第7页，共18页，2022年，5月20日，7点47分，星期一3、缸内实际工作过程的计算（1） 压缩期 （2） 燃烧期 （3） 膨胀期 （4） 换气过程 第8页，共18页，2022年，5月20日，7点47分，星期一4、进排气过程的计算单独计算进排气管内压力、流量、温度等热力学参数容积法，又称充满排空法特征线法有限容积法第9页，共18页，2022年，5月20日，7点47分，星期一5、内燃机性能的计算 根据缸内压力模拟计算结果计算指示性能指标计算机械损失或机械效率计算有效性能指标第10页，共18页，2022年，5月20日，7点47分，

5、星期一一、缸压数据采集 Data Sampling汽油机缸内压力信号采集方法与柴油机类似，只是柴油机感应针阀升程信号，而汽油机感应点火脉冲信号。内燃机缸内压力的数据处理CYLINDER PRESSURE DATA ANALYSIS第11页，共18页，2022年，5月20日，7点47分，星期一二、缸压数据处理 Data Processing 通过试验测得发动机缸内燃气压力变化的规律，即示功图p=f( )，利用热力学第一定律来计算出直接反应燃烧过程特征的燃烧放热规律，从而得到发动机燃烧特性参数。第12页，共18页，2022年，5月20日，7点47分，星期一 燃料燃烧放出的热量 通过气缸壁面的传热量

6、 U工质内能的变化 W 工质对活塞所作的机械功第13页，共18页，2022年，5月20日，7点47分，星期一 对曲轴转角 微分 对点燃式发动机燃料燃烧的瞬时放热率工质对燃烧室壁面的传热速率对压燃式发动机燃烧过程第14页，共18页，2022年，5月20日，7点47分，星期一放热规律分析 Heat Release Rate Analysis 放热开始时刻 放热速率 放热持续时间一、燃烧放热规律的要素以上因素决定发动机的缸内最高压力、有效热效率和排放等性能指标。第15页，共18页，2022年，5月20日，7点47分，星期一二、柴油机燃烧放热规律 Diesel Heat Release Rate动力性、经济性、燃烧噪音、排放第16页，共18页，2022年，5月20日，7点47分，星期一三、柴油机理想的放热规律 Idea