发动机原理讲义
发动机原理讲义
讲授主线及分值分布 ·提出发动机的性能指标(t、i、e)、工作循环历 程、各种指标的计算方法(一二章)20-25分; 介绍燃料特性、燃烧机理、燃烧反应热化学计算, 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、柴油机的混合气形成,燃 烧组织方式,相应的结构措施,各个参数对燃烧、 性能的影响规律(四五章)25-30; ·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)25-30分; 有害物排放与控制简介(前沿技术简介)5-10分
讲授主线及分值分布 • 提出发动机的性能指标（t、i、e）、工作循环历 程、各种指标的计算方法（一二章）20-25分； • 介绍燃料特性、燃烧机理、燃烧反应热化学计算， 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、柴油机的混合气形成，燃 烧组织方式，相应的结构措施，各个参数对燃烧、 性能的影响规律（四五章）25-30； • 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）25-30分； • 有害物排放与控制简介（前沿技术简介）5-10分
第一章发动机的性能指标 定义及意义 评价发动机优劣的依据(优秀学生干部;超女、亚姐;帅哥VS好发动机 ·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 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。 ·按评价内容分 动力性: Pe ttq n 经济性指标:热效率,b,B; 排放指标:Nox、PM、CO、HC,臭味 运行指标:冷启动、噪声、 加工工艺:可靠性、耐久性、成本 决定因素:工作循环过程(燃烧组织)、后处理
第一章 发动机的性能指标 • 定义及意义 – 评价发动机优劣的依据（优秀学生干部；超女、亚姐；帅哥VS好发动机） • 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； – 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。 • 按评价内容分 – 动力性：Pe Ttq n – 经济性指标：热效率，b，B； – 排放指标：NOx、PM、CO、HC，臭味 – 运行指标：冷启动、噪声、 – 加工工艺：可靠性、耐久性、成本 • 决定因素：工作循环过程（燃烧组织）、后处理
第一章发动机的性能 发动机优劣对比(综合性) Benz W12 (20Y) s195(2WY) 动力性 160kW 14KW 经济性 197g/KWh(30L/h) 230g/kWh(2L/h) 排放 欧Ⅳ0.32kgh)Nox,欧5?(021kg/h) 2a/kW. h 15a/kWh 使用特性 35W 2.5K
第一章 发动机的性能 • 发动机优劣对比（综合性） Benz W12 (20/Y) S195 (2W/Y) 动力性 160kW 14kW 经济性 197g/kWh（30L/h） 230g/kWh（2L/h) 排放 欧IV(0.32kg/h) Nox， 2g/kW.h 欧-5？(0.21kg/h) 15g/kWh 使用特性 35W 2.5K
$11发动机理论循环 理论循环的定义(What、How、Why) 在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抽象为 几种典型的热力学可描述的过程 用于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
$1.1 发动机理论循环 • 理论循环的定义（What、How、Why） –在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抽象为 几种典型的热力学可描述的过程， 用于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
$1.1发动机理论循环 简化条件 封闭循环 排气、吸气过程为定容放热,无物质交换; 绝热 压缩过程、膨胀过程为绝热(等嬷),不考虑传热 损失; 热源加热 燃烧过程为瞬时热源加热(定容或定压),不考虑 燃烧过程的时间接关 一理想工质 ·工质为空气、不考虑成份变化及数量变化; 可逆过程 循环中无能量的损失只有能量的转换,总熵产为0, 可用热力学的循环来表示
$1.1 发动机理论循环 • 简化条件 – 封闭循环 • 排气、吸气过程为定容放热，无物质交换； – 绝热 • 压缩过程、膨胀过程为绝热（等熵），不考虑传热 损失； – 热源加热 • 燃烧过程为瞬时热源加热（定容或定压），不考虑 燃烧过程的时间损失； – 理想工质 • 工质为空气、不考虑成份变化及数量变化； – 可逆过程 • 循环中无能量的损失只有能量的转换，总熵产为0， 可用热力学的循环来表示
$11发动机理论循环 ·分类(燃烧+几种) 定容循环(汽油机) 燃烧迅速、上止点(定容:余隙容积)加热。 定压循环(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 与容积增大引起的压力下降抵消,压力维持不变 混和循环(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 烧)定压
$1.1 发动机理论循环 • 分类（燃烧+几种） – 定容循环（汽油机） • 燃烧迅速、上止点（定容：余隙容积）加热。 – 定压循环（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 与容积增大引起的压力下降抵消，压力维持不变。 – 混和循环（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 烧）定压
$1.1发动机理论循环 典型热力学过程 表达形式:PV图,TS图 状态方程(理想气体):P=nRT,P为压力,V为体积,n气体的摩尔量,R与气体成 份相关的热力学常数,T温度 可能涉及到的热力学过程为:等熵、等温(燃烧温度控制:NOx、 热负荷)、定容、定压 ●TS图中定容过程曲线的斜率: ;定压 过程曲线斜率:d7 ds ZCn因为Cp>Cr所以定 容曲线陡峭,而定压过程曲线较平缓。 对于PV图等熵过程P=C即P=P();等 温过程:P=C,等温斜率小
$1.1 发动机理论循环 • 典型热力学过程 表达形式：P-V 图，T-S 图 状态方程（理想气体）： PV = nRT ，P 为压力，V 为体积，n 气体的摩尔量，R 与气体成 份相关的热力学常数，T 温度 典型热力过程在 P-V、T-S 图中的表现及特点 ⚫ T-S 图中定容过程曲线的斜率： C v T dS dT = ；定压 过程曲线斜率： C p T dS dT = ；因为Cp Cv 所以定 容曲线陡峭，而定压过程曲线较平缓。 ⚫ 对于 P-V 图等熵过程 K K V V PV C P P ( ) 2 1 = 2 = 1 即 ；等 温过程： PV = C ，等温斜率小 可能涉及到的热力学过程为：等熵、等温（燃烧温度控制：NOx、 热负荷）、定容、定压
$1.1发动机理论循环 ·典型热力学过程 C S C p SC 千
$1.1 发动机理论循环 • 典型热力学过程
$1.1发动机理论循环 理论循环历程(板书) 等熵(绝热)压缩:ac 工质加热(理想燃烧过程)c(z)z 等熵(绝热)膨胀:z-b 定容放热(理想换气过程):b-a
$1.1 发动机理论循环 • 理论循环历程（板书） – 等熵（绝热）压缩：a-c – 工质加热（理想燃烧过程）c(-z‘)-z – 等熵（绝热）膨胀：z-b – 定容放热（理想换气过程）：b-a