角燃机原理 主讲:黄荣华教授 027-62153362 e-mail:ruhuang@mail.hust.edu.cn
内 燃 机 原 理 主讲： 黄荣华教授 027－62153362 e-mail: rhhuang@mail.hust.edu.cn
《发动机原理》课程教学大纲 、课程编号 学时和学分 56学时,3.5学分 三、先修课程 热力学、流体力学、动力机械基础、涡轮增压器原理等 四、课程教学目标 本课程属于热能与动力工程专业动力机械专业方向的专业 主干课程。本门课程的教学目标,旨在使学生获得发动机 工作原理、现代发动机清洁燃料、排放控制及电控应用技 术方面的必备知识,掌握提高发动机动力性、经济性和降 低有害排放物的基本方法。培养学生综合所学知识进行发 动机性能设计与研究的能力 五、课程内容 (1)课内讲授:50学时
《发动机原理》课程教学大纲 一、课程编号 二、学时和学分 56学时，3.5学分 三、先修课程 热力学、流体力学、动力机械基础、涡轮增压器原理等 四、课程教学目标 本课程属于热能与动力工程专业动力机械专业方向的专业 主干课程。本门课程的教学目标，旨在使学生获得发动机 工作原理、现代发动机清洁燃料、排放控制及电控应用技 术方面的必备知识，掌握提高发动机动力性、经济性和降 低有害排放物的基本方法。培养学生综合所学知识进行发 动机性能设计与研究的能力。 五、 课程内容 (1)课内讲授：50学时
第一章绪论(1.5学时) 第二章发动机的工作循环(4学时) 第三章发动机的工作指标与性能分析(4学时) 第四章发动机的燃烧(10.5学时) 第五章发动机的燃料与燃料供给(8学时) 第六章发动机的换气过程(6学时) 第七章发动机增压(8学时) 第八章发动机的排放与控制(4学时 第九章发动机的运行特性(4学时) (2)实践环节:发动机原理试验(6学时) ①喷油泵特性与调整试验: ②发动机缸内示功图,高压油管压力与喷油器针阀升程试验: ③发动机速度特性、负荷特性与机械效率试验(用油耗线法、 停缸法与倒拖法测机械效率);
第一章 绪论（1.5学时） 第二章 发动机的工作循环（4学时） 第三章 发动机的工作指标与性能分析（4学时） 第四章 发动机的燃烧（10.5学时） 第五章 发动机的燃料与燃料供给（8学时） 第六章 发动机的换气过程（6学时） 第七章 发动机增压 （8学时） 第八章 发动机的排放与控制（4学时） 第九章 发动机的运行特性（4学时） (2)实践环节：发动机原理试验（6学时） ①喷油泵特性与调整试验； ②发动机缸内示功图,高压油管压力与喷油器针阀升程试验； ③发动机速度特性、负荷特性与机械效率试验（用油耗线法、 停缸法与倒拖法测机械效率）；
六、教材 1)本课程使用教材:《内燃机原理》,刘永长主编,华中 科技大学出版社出版,2001年第1版。 2)参考教材 ①《内燃机学》,周龙保主编,机械工业岀版社,1999年 第1版; ②《汽车发动杋原理教程》刘峥、王建昕编著,清华大学 出版社, 2001年第1版 ③《内燃杋原理》蒋德明主编,机械工业出版社,1988年 第2版; ④《汽车内燃机原理》倪计民编,同济大学出版社,1997 年第1版
六、教材 1） 本课程使用教材：《内燃机原理》，刘永长主编，华中 科技大学出版社出版，2001年第1版。 2） 参考教材： ①《内燃机学》，周龙保主编，机械工业出版社，1999年 第1版; ②《汽车发动机原理教程》刘峥、王建昕编著，清华大学 出版社, 2001年第1版 ③《内燃机原理》蒋德明主编，机械工业出版社，1988年 第2版; ④《汽车内燃机原理》倪计民编，同济大学出版社，1997 年第1版
第一章绪论 1-1内燃机在国民经济及国防建设中的地位 与作用 1784年英国发明家J·瓦特(J. Watte)发明了蒸汽机。这是 个划时代的重大发明,拉开了产业革命的序幕。 德国人NA奧托(N.A.Otto)和R狄赛尔(R. Diesel)提出的 内燃机循环,于1876年和1897年分别推出了汽油机和柴油机, 为现代内燃机的发展奠定了基础。这是继蒸汽机之后发动机发 展的又一个里程碑。 内燃机是将燃料燃烧释放岀来的热能转化为机械能的一种 动力装置。由于燃料燃烧在发动机气缸内部进行,故称为内燃 机
第一章 绪 1－1 内燃机在国民经济及国防建设中的地位 与作用 1784年英国发明家J·瓦特(J. Watte)发明了蒸汽机。这是 一个划时代的重大发明，拉开了产业革命的序幕。 德国人N·A·奥托(N.A.Otto)和R·狄赛尔(R.Diesel)提出的 内燃机循环，于1876年和1897年分别推出了汽油机和柴油机， 为现代内燃机的发展奠定了基础。这是继蒸汽机之后发动机发 展的又一个里程碑。 内燃机是将燃料燃烧释放出来的热能转化为机械能的一种 动力装置。由于燃料燃烧在发动机气缸内部进行，故称为内燃 机
内燃机问世至今一百余年来,经过前人艰辛的劳动与无数 次的改进,其性能已达到一个较高的技术水平,主要表现在: A、经济性: 内燃机是所有热机中热效率最高的原动机。 现代高性能车用柴油机的循环热效率已达40%以上; 超长行程二冲程船用柴油机的循环热效率甚至可髙达50%以 上(比油耗150g/(kWh)); 车用汽油机的有效热效率也可达33%左右 B、动力性 功率覆盖面大,档次比较齐全 单机功率从小于1kW的汽油机到66000kW的船用柴油机;
内燃机问世至今一百余年来，经过前人艰辛的劳动与无数 次的改进，其性能已达到一个较高的技术水平 ，主要表现在： A、经济性： 内燃机是所有热机中热效率最高的原动机。 现代高性能车用柴油机的循环热效率已达40%以上； 超长行程二冲程船用柴油机的循环热效率甚至可高达50%以 上(比油耗150g/(kW·h))； 车用汽油机的有效热效率也可达33%左右。 B、动力性： 功率覆盖面大，档次比较齐全 单机功率从小于1kW的汽油机到66000kW的船用柴油机；
C、运转特性 转速范围宽,能满足各种配套机具的需要。 从转速只有70r/min的 Sulzer rta68低速船用柴油机,到 9000r/min的波尔舍Ⅴ8-3000高速赛车汽油机,车用柴油机的 转速也可高达5000/min(哥尔夫轿车柴油机) 正因为上述优势,内燃机的应用在所有热机中一直居于领 先地位,无论是过去还是现在,均广泛应用于国民经济和国防 建设(陆、海、空军的动力装备)的各个领域。从农业机械、汽 车、摩托、赛车、工程机械、机车、战车、电站、舰艇和民用 船舶,乃至于飞机都广泛采用内燃机,特别是在水陆交通运输 和农用动力中占有压倒优势。 内燃机作为一种科技产品历时百余年,经久不衰,现在还 充满发展活力,无可替代地迈入21世纪
C、 运转特性 转速范围宽，能满足各种配套机具的需要。 从转速只有70r/min的Sulzer RTA68低速船用柴油机，到 9000r/min的波尔舍 V8—3000高速赛车汽油机，车用柴油机的 转速也可高达5000r/min(哥尔夫轿车柴油机). 正因为上述优势，内燃机的应用在所有热机中一直居于领 先地位，无论是过去还是现在，均广泛应用于国民经济和国防 建设(陆、海、空军的动力装备)的各个领域。从农业机械、汽 车、摩托、赛车、工程机械、机车、战车、电站、舰艇和民用 船舶，乃至于飞机都广泛采用内燃机，特别是在水陆交通运输 和农用动力中占有压倒优势。 内燃机作为一种科技产品历时百余年，经久不衰，现在还 充满发展活力，无可替代地迈入21世纪
1一2内燃机面临能源与环境的严峻挑战 现在能源问题已是世界瞩目的问题,能源危机将日益深 化;环境污染日趋恶化,已引起人们的严重关注和不安,能源 与环境已成为21世纪制约经济发展的重要因素。在实现经济目 标的同时,保持洁净环境将是各国面临的一大挑战 能源挑战 1993年,我国已由石油出口国变成了石油净进口国。2000 年,我国石油需求的缺口达到4000万t,到2010年需求缺口将达 到9000万t左右,这就是我国在21世纪所面对的能源形势。内 燃机正面临着节约能源、提髙能源利用率的严峻挑战 环境挑战
1－2 内燃机面临能源与环境的严峻挑战 现在能源问题已是世界瞩目的问题，能源危机将日益深 化；环境污染日趋恶化，已引起人们的严重关注和不安，能源 与环境已成为21世纪制约经济发展的重要因素。在实现经济目 标的同时，保持洁净环境将是各国面临的一大挑战。 能源挑战 1993年，我国已由石油出口国变成了石油净进口国。2000 年，我国石油需求的缺口达到4000万t,到2010年需求缺口将达 到9000万t左右，这就是我国在21世纪所面对的能源形势。内 环境挑战
环境问题是当代人类面临的四大社会问题(粮食、人口 环境、能源)之一。大气污染是环境污染最重要的一个方面, 也是控制与治理较为困难的一面。城市人烟稠密,大气污染尤 为严重,在城市大气污染中,内燃机的有害物排放量约占60% 以上,因此,内燃机排放是城市大气环境的主要污染源。随着 汽车保有量的增加,城市大气环境污染程度有增无减,已经成 为我国城市环境治理中的重中之重 为了控制大气污染,美国、日本、欧共体各国都制定了严 格的内燃机排放法规。如表11所示的为欧洲现行排放标准。 表1一2所示的是我国车用柴油机的排放标准限值
环境问题是当代人类面临的四大社会问题(粮食、人口、 环境、能源)之一。大气污染是环境污染最重要的一个方面， 也是控制与治理较为困难的一面。城市人烟稠密，大气污染尤 为严重，在城市大气污染中，内燃机的有害物排放量约占60％ 以上，因此，内燃机排放是城市大气环境的主要污染源。随着 汽车保有量的增加，城市大气环境污染程度有增无减，已经成 为我国城市环境治理中的重中之重。 为了控制大气污染，美国、日本、欧共体各国都制定了严 格的内燃机排放法规。如表1－1所示的为欧洲现行排放标准。 表1－2所示的是我国车用柴油机的排放标准限值
表1一1欧洲车用柴油机排放标准g/kWh,烟度单位m 实施时间 HC NOx PM 烟度 欧I:1992 8.0 ≤85kW,0.612 >85kW,0.360 欧Ⅱ:1996.10 4.0 1.1 7.0 0.25 1998.10 4.0 7.0 0.15 欧Ⅲ:1999.10(仅EEVs)1.5 0.25 2.0 0.02 0.15 2000.10 2.1 0.66 5.0 10/0.13*0 欧Ⅳ:2005.10 0.46 0.02 0. 欧V:2008.10 1.5 0.46 2.0 0.02 0.5 注:*一用于每缸排量小于0.75升和额定功率转速高于3000r/min的发动机 表1-2我国车用柴油机排放标准g/kWh 实施时间 0 HC NOx PM ≤85kW>85kW 欧Ⅰ:2000.10.1 0.61 0.36 欧Ⅱ:2005.10.1 0.15 0.15
表1－1 欧洲车用柴油机排放标准 g/kW•h，烟度单位 实施时间 CO HC NOx PM 烟度 欧Ⅰ： 1992 4.5 1.1 8.0 ≤85kW, 0.612 ＞85kW, 0.360 欧Ⅱ： 1996.10 4.0 1.1 7.0 0.25 1998.10 4.0 1.1 7.0 0.15 欧Ⅲ： 1999.10（仅EEVs） 1.5 0.25 2.0 0.02 0.15 2000.10 2.1 0.66 5.0 0.10/0.13* 0.8 欧Ⅳ： 2005.10 1.5 0.46 3.5 0.02 0.5 欧Ⅴ： 2008.10 1.5 0.46 2.0 0.02 0.5 注：*－用于每缸排量小于0.75升和额定功率转速高于3000r/min的发动机 表1－2 我国车用柴油机排放标准 g/kW•h 实施时间 CO HC NOx PM ≤85kW ＞85kW 欧Ⅰ: 2000.10.1 4.5 1.1 8.0 0.61 0.36 欧Ⅱ: 2005.10.1 4.0 1.1 7.0 0.15 0.15 1 m −