发动机原理第一章45节2shangzai
第1章发动机原理 ppt课件

1867年奥托(Otto)和浪琴(Langen)发明了 一种更为成功的大气压力式内燃机。
1876年,Otto四冲程循环的内燃机,包括:
进气、着火前压缩、膨胀与排气。热效率14%,
质量减少近70%,有效地投入工业使用,形成
内燃机工业。
2019/12/28
2019/12/28
PPT课件
10/13
第二节 内燃机发展
三、内燃机增压技术
1902年,法国的路易斯.雷诺(Louis Renault)提出了机械增压技术。
1907年美国宾夕法尼亚的一家工厂试制成功 了世界上第一台增压发动机。
1915年,瑞士工程师阿尔弗雷德.波希
(Alfred Buchi)将增压器的机械驱动改造
二、内燃机燃料 第一次世界大战以后,对爆震问题有了进一
步的了解,通用公司发现了四乙铅的抗爆作 用,1923年将它用作汽油的添加剂。 尤金.荷德莱(Eugene Houdry)发明了催化 裂化法,提高了汽油的产量,同时使汽油获 得越来越好的抗爆性使发动机的压缩比不断 增加,动力性与燃油经济性得到了提高。 为了减少内燃机对日益短缺的石油基燃料的 依赖,各国正在开展替代燃料的研究,以取 代汽油和柴油,如燃用天然气、甲醇、乙醇 合成汽油、合成柴油以及二甲醚等。
汽车发动机原理
《汽车发动机原理》课程简介
本课程是车辆工程专业本科生继汽车构造课程之后的一门专 业基础课,是本专业汽车构造、汽车理论和汽车设计三门主 干课程的必要辅助课程,是专业必修课。
本课的目的是使学生通过学习,掌握内燃机性能评价指标, 内燃机特性以及影响因素;了解提高内燃机性能指标的途径 和措施;为合理使用、正确调整和使用内燃机以及深入研究 打下一定的理论基础,同时初步掌握内燃机的试验方法和实 验技能。
发动机工作原理-PPT

七、 汽油机与柴油机的相同点与不同点 相同点: 1 .每个工作循环曲轴转两周,每一冲程曲轴 转半周,进气冲程进气门开,排气冲程排气门开, 其余两个冲程进、排气门均光。 2.四个冲程中,只有作功冲程产生动力,其 余三个冲程消耗能量。 3.必须用外力起动。 4.工作循环基本内容相似,主要机件的运动 相同,结构基本相同。
温度
370400K
压缩 冲程
提高燃烧 速度
转半圈
作功 冲程
燃烧作功 转半圈
排气 冲程
排出废气 转半圈
关
关
0.6-1.2Mpa
600700K
关
关
Max 35Mpa
Max18 00-
2200K
关
开
0.105-0.115 900-
MPa
120300K
六、 四冲程柴油机工作原理
每个循环也由进气、压缩、作功、排气四个冲程组 成。但由于柴油的性质与汽油不同,其混合气形成的方 式、着火方式与汽油机也不同。下述不同点:
u=f(T) 即只要工质的初、终态温度T1,T2确定,不 论经过什么过程,其内能的变化都相等
Δu=u2-u1=f(T2)-f(T1)
46
二、热力学第一定律
1. 热力过程及其所作的功 工质状态参数的一系列变化过程,叫做热力 过程,可用p-v图表示,其所做的功为(1kg气体)
47
图片
d F ds p A ds p dv
发动机是将其它形式的能量转 变为机械能的机器
5
二、发动机的分类
1. 按使用燃料分:汽油机、柴 油机等。 2. 按工作循环分:四冲程发动机、二冲程发
动机。 3. 按气门位置分:顶置气门式发动机、侧
置气门式发动机。 4. 按气缸排列分:直列式发动机、v型发动
发动机的工作原理

发动机的工作原理引言概述:发动机是汽车的心脏,是汽车动力的来源,它通过内燃机的方式将燃料燃烧产生的能量转化为机械能,从而驱动汽车行驶。
发动机的工作原理是一个复杂而精密的过程,下面将详细介绍发动机的工作原理。
一、进气阶段1.1 空气进入发动机通过进气道将空气引入气缸内,空气中含有氧气,是燃料燃烧的必要条件。
1.2 汽缸内气流进入气缸内的空气经过气门控制进出,通过活塞的上下运动形成气缸内的气流。
1.3 汽缸内增压有些发动机会采用增压器来增加气缸内的进气密度,提高燃烧效率。
二、压缩阶段2.1 活塞压缩进气阀关闭后,活塞开始向上运动,将气缸内的空气压缩,使空气温度升高。
2.2 压缩比发动机的压缩比是指气缸内压缩先后容积的比值,影响着燃烧效率和动力输出。
2.3 燃油喷射在压缩阶段,燃油通过喷油嘴喷入气缸内,与压缩的空气混合形成可燃混合气。
三、爆燃阶段3.1 点火发动机点火系统会在适当的时机点燃混合气,引起爆燃,释放燃烧能量。
3.2 燃烧过程燃烧过程是一个快速的化学反应过程,燃料与氧气在高温高压下瞬间燃烧,产生高温高压气体。
3.3 活塞推动燃烧释放的能量推动活塞向下运动,转动曲轴,带动汽车的运动。
四、排气阶段4.1 排气门开启燃烧后的废气通过排气门排出气缸,准备进入排气系统。
4.2 排气系统排气系统包括排气管、消声器等部件,将废气排出车辆,减少噪音和排放。
4.3 回收能量有些高级发动机会采用涡轮增压器来回收排气的能量,提高燃烧效率。
五、循环重复5.1 运转稳定发动机的工作原理是一个连续循环的过程,进气、压缩、爆燃、排气四个阶段不断重复,保持发动机运转稳定。
5.2 燃油控制现代汽车发动机会通过电脑控制燃油喷射和点火时机,以实现燃油经济性和动力性的平衡。
5.3 故障排查发动机故障时,需要通过诊断仪等工具进行故障排查,找出问题所在并进行维修。
总结:发动机的工作原理是一个复杂而精密的过程,需要各个部件协同工作才干正常运转。
《发动机基本原理》PPT课件

(4) 排气行程
• 排气行程可燃混合气燃烧后生成的废气,必须从气缸中排除,以便进 行下一个工作循环。 当膨胀接近终了时,排气门开启,靠废气的 压力进行自由排气,活塞腑下止点后再向上止点移动时,继续将废气 强制排到大气中。活塞到上止点附近时,排气行程结束。这一行程在 示功图上用曲线br表示。在排气行程中,气缸内压力稍高于大气压力 ,约为0.105~0.115MPa。排气终了时,废气温度约为900~1200K 。 由于燃烧室占有一定的容积,因此在排气终了时,不可能将废 气排尽,这一部分留下的废气称为残余废气。
气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比。一般用ε表示。
通常汽油机的压缩比为6~10, 柴油机的压缩比较高,一般为16~22。
第三节 发动机的工作原理
四行程汽油机的工作原理
进气行程
压缩行程
排气行程
作功行程
四行程发动机的工作原理剪辑
(1) 进气行程
(1)进气行程 化油器式汽油机将空气与燃料先在气缸外部的化油器 中进行混合,形成可燃混合气后吸人气缸。 进气过程中,进气门开启, 排气门关闭。随着活塞从上止点向下止点移动,活塞上方的气缸容积增大, 从而气缸内的压力降低到大气压以下,即在气缸内造成真空吸力。这样,可 燃混合气便经进气管道和进气门被吸人气缸。由于进气系统有阻力,进气终 了时气缸内的气体压力约为0.075~0.09MPa。
(2) 压缩行程
• 压缩行程为使吸人气缸的可燃混合气能迅速燃烧,以产生较大的压力 ,从而使发动机发出较大功率,必须在燃烧前将可燃混合气压缩,使 其容积缩小、密度加大、温度升高,故需要有压缩过程。在这个过程 中,进、排气门全部关闭,曲轴推动活塞由下止点向上止点移动一个 行程,称为压缩行程。在示功图上,压缩行程用曲线ac表示。活塞达 到上止点时压缩终了,此时,混合气被压缩到活塞上方很小的空间, 即燃烧室中。可燃混合气压力pc升高到0.6~1.2MPa,温度可达 60 0~700K。
汽车发动机的工作原理(图解)

汽车发动机的工作原理(图解)1. 前言汽车发动机是汽车的心脏,是汽车的核心部件,它的工作原理也十分复杂。
想要彻底理解汽车发动机的工作原理,需要深入了解汽车发动机的结构和工作过程。
本文将通过图解的方式,详细讲解汽车发动机的工作原理。
2. 发动机的基本构造汽车发动机主要由活塞、连杆、曲轴、气门、燃油系统等多个部件组成。
其中,活塞和曲轴是发动机的核心部件,它们的运动状态决定了发动机的输出功率。
汽车发动机一般分为四个部分:2.1 缸体和缸盖汽车发动机的主体部分是由缸体和缸盖组成的。
缸体是安装活塞、曲轴、连杆等部件的主体结构,缸盖则是安装气门、火花塞、凸轮轴等部件的组件。
缸体和缸盖通常是铸造或锻造而成的,由于发动机高温高压的工作环境,因此缸体和缸盖在制造过程中需要使用高温合金材料,以确保其高强度和高耐热性。
2.2 活塞和连杆活塞是发动机的运动部件之一,它通过连杆和曲轴实现了动力输出。
活塞在汽车发动机中的作用是将燃油混合物压缩并点燃,从而获得高温高压气体,在活塞的往复运动中将其功率输出到曲轴。
活塞通常由高强度铝合金材料制成,以保证其轻量化和高耐用性。
而连杆则是将活塞和曲轴连接起来的部件,一般使用高强度钢材和铝合金材料制造而成。
2.3 曲轴曲轴是汽车发动机的核心部件之一,它通过连杆将活塞的运动转化为曲轴的旋转运动,从而输出引擎的功率。
曲轴通常由高强度钢材制造而成,其表面需要涂抹润滑油膜以减少磨损,减少能量损失,并降低燃油消耗。
2.4 气门气门是发动机中的重要组成部分,它通过开启和关闭控制进出气体,从而控制发动机的输出功率。
气门通常分为进气门和排气门两种,其开关状态由凸轮轴控制。
凸轮轴是由与曲轴同步的皮带或链条带动的。
进气门只在缸体中的吸气冲程期间开启,让燃油混合物进入缸内,而排气门只在排气冲程期间开启,将燃烧后的废气从缸内排出。
2.5 燃油系统燃油系统主要由油泵、喷油器、油箱、油管等多个部分组成,其作用是提供燃油混合物并将其喷入缸内,从而和空气混合后燃烧。
发动机原理第一章45节2shangzai

6 变截面管流
要用扩张型进气道
•January 11, 2020
6 变截面管流
•January 11, 2020
6 变截面管流
思考题 如何设计超音速进气道?超音速战机
在设计高度以2Ma巡航,涡扇发动机 的风扇进口Ma要求0.55Ma。
•January 11, 2020
•January 11, 2020
6 变截面流
超音速气流举例
进口 出口 相对变化
A
0.00352 0.00221 0.6278
ρ
0.5713 1.4565 2.5494
V
497.17 310.73 0.6250
Ma 1.9310 1
0.5179
T
164.71 239.93 1.4567
p
27013 100312 3.7135
带入总焓的公式,可得到 T * T v2 const 2C p
•January 11, 2020
•January 11, 2020
5.滞止参数
T
*
T
1
k
1 2
M
2 a
Cp
kR k 1
k
p*
p1
k
2
1
M
2 a
k 1
k
*
1
象
V↑
•January 11, 2020
6 变截面管流
超声速气体进入变截面管道
?V ↓ ?V ↑
•January 11, 2020
6 变截面管流
通过速度变化率与面积变化率的关系
汽车发动机原理PPT课件PPT课件PPT学习教案

四、课程的特点、要求、学时分配、 考核
特点:本课程理论性较强,无多少实物供参照,课堂上 的讲授以理论分析和推导为主。
要求:要求课上集中精力听讲,做好笔记,课下及时复
习。对重点章节要熟练掌握。
学时分配:总学时96
参考书:1.《汽车发动机原理》(第二版)陈培陵主编 人民交通出版社 2003
2.《车辆内燃机第原3页理/共4》5页(第一版)秦有方主编 北京理工大学出版社 1997
第一章 发动机性能
本章要求:
了解:热力系统、工质、 功、热量、内能和熵等 概念,理想气体和卡诺 循环等。
理解:热力学第一和第 二定律,P-V图和P -S图,理想气体的热 力过程和发动机的理想 循环。
第4页/共45页
第一节 发动机理论循环
为便于分析内燃机的实际工作过程,将内燃机的某个 循环的各个实际过程全部抽象的概括为若干个可逆过 程,这样得到的一个闭合循环,称为理想循环。 理想化的原则及方法: 1、工质所经历的状态变化为一闭合循环; 2、假设工质是理想气体; 3、组成各循环的过程都是可逆的; 4、假设外界无数高温热源等容或等压向工质加热; 5、假设工质的压缩及膨胀是绝热等熵过程。
第5页/共45页
要求掌握:
1、车用发动机的理想循环各是什么; 2、理想循环各由哪些过程组成; 3、影响理想循环热效率的因素; 4、车用发动机理想循环的比较。
第6页/共45页
一、三种基本循环
1、实际循环及理想化
实际工作过程:
进气、压缩、 燃烧、 膨胀、 排气
汽油机的理想循环: 等容加热循环
低速柴油机的理想循环: 等压加热循环
Pi=Wci/Vh (kpa)
2)单位:Wci(J),Vh(L),Pi (kpa)
《汽车发动机原理》课件

曲轴
将活塞的直线运动转化为旋转运动,输出 动力。
活塞
在气缸内上下运动,通过与气缸盖的配合 完成工作循环。
发动机的工作原理
01
02
03
04
进气过程
空气通过气。
压缩过程
活塞向上运动,压缩可燃混合 气,提高其温度和压力。
燃烧过程
当活塞达到上止点时,火花塞 产生电火花点燃可燃混合气, 产生能量推动活塞向下运动。
点火系统
燃烧过程
燃烧效率
排放控制
排放污染物
一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物等。
排放法规
各国对汽车排放标准的规定。
排放控制技术
三元催化转换器、颗粒物捕集器等,降低污染物排放 。
03
发动机的性能指标
动力性能
总结词
衡量汽车加速、爬坡和最高车速的能力。
详细描述
动力性能主要通过汽车的加速时间、最大爬坡度以及最高车速来衡量。加速时 间越短,车辆的加速性能越好;最大爬坡度越大,车辆的爬坡能力越强;最高 车速越高,车辆的极速性能越好。
燃料电池技术
总结词
燃料电池技术是一种将化学能转换为电 能的发电技术,通过燃料和氧化剂之间 的化学反应产生电流。
VS
详细描述
燃料电池技术利用燃料(如氢气)和氧化 剂(如氧气)之间的化学反应来产生电能 。与传统的内燃机相比,燃料电池技术具 有更高的效率和更少的排放。然而,目前 燃料电池技术的成本较高,且需要特殊的 燃料和氧化剂。
排气过程
燃烧后的废气通过排气门排出 气缸,完成一个工作循环。
02
发动机的工作循环
四冲程发动机工作循环
吸气冲程
空气通过进气门进入汽缸,与 汽油混合形成可燃混合气。
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6 变截面管流
思考题 如何设计超音速进气道?超音速战 机在设计高度以2Ma巡航,涡扇发动 机的风扇进口Ma要求0.55Ma。
•April 15, 2020
6 变截面管流
前方气流 2Ma
0.55Ma
使用纯收缩管道是否可以?
是否需要使用二元进气道?
•April 15, 2020
6 变截面管流
dA A
•April 15, 2020
•April 15, 2020
5.滞止参数
T
*
T 1
k
1 2
M
2 a
Cp
kR k 1
k
p*
p1
k
2
1
M
2 a
k 1
k
*
1
k
1 2
M
2 a
k 1
5.滞止参数
环境温度:15⁰C、 音速C=340m/s
行走 1m/s Ma=0.003 T=15.0005 ⁰C
↓↑ ↑↓ ↓↑ ↑↓ ↑↓
•April 15, 2020
6 变截面管流
思考题 如何设计亚音速进气道?亚音速客 机在设计高度以0.8Ma巡航,涡扇发 动机的风扇进口Ma要求0.55Ma。
•April 15, 2020
6 变截面管流
要用扩张型进气道
•April 15, 2020
6 变截面管流
•April 15, 2020
Ma 0 0.119 0.999 1 1
•April 15, 2020
静温 288.15 287.332 240.107 240.107 240.107
速度 0 40.543 310.653 310.653 310.653
出口静压 100000 100000 100000 158475 264125
发动机喷管速度演示
常规风速12级风32m/s 发动机地面慢车喷口速度100-120m/s
•录像演示
•April 15, 2020
6 变截面管流
发动机内部工质是可压缩气体 可压缩气体高速流动时,存在神奇 现象
V↑
•April 15, 2020
6 变截面管流
超声速气体进入变截面管道
?V ↓ ?V ↑
7 临界参数
假设气体在管道中作等熵加速流动,那么随着 气体速度的增加,当地音速不断下降。
C pT
1 2
v2
const
c kRT
•April 15, 2020
•April 15, 2020
5.滞止参数
稳态一维定常流动的能量方程: h 1 v2 const 2
定常流动中v等熵地将为0的点,称为驻 点、滞止点。
h* 0 h 1 v2 const 2
•April 15, 2020
5.滞止参数
定比热容的理想气体: h CpT
带入总焓的公式,可得到 T * T v2 const 2C p
•April 15, 2020
•示例 •以发动机的尾喷管为例。 •尾喷管进口速度174m/s、出口速度417m/s •尾喷管进口温度507.6K 出口温度442.6K
•April 15, 2020
3、音速
c dp kRT
d
• 音速随当地温度变化而变化,并不是定值 • 示例: • T=15⁰C C=340.3m/s
出口
0.00221 1.4565 310.73 1 239.93 100312
相对变化
0.6278 2.5494 0.6250 0.5179 1.4567 3.7135
6 变截面管流
气流速度与管道截面变化的关系
参数
V T Ma p ρ
dA<0 Ma<1 Ma>1
↑
↓
↓
↑
↑
↓
↓
↑
↓
↑
dA>0 Ma<1 Ma>1
•April 15, 2020
6 变截面管流
通过速度变化率与面积变化率的关
系理解
dA A
(M
2 a
1)
dv v
Ma>1 dv与dA同号 dA<0 dv<0 dA>0 dv>0
•April 15, 2020
6 变截面管流
超音速气流举例
A ρ V Ma T p
•April 15, 2020
进口
0.00352 0.5713 497.17 1.9310 164.71 27013
(M
2 a
1)
dv v
Ma=1时,dA=0 截面积取极值,称 为临界截面
•April 15, 2020
6 变截面管流
以收缩管道为例理解临界截面
288.15K
100000Pa
进口总压 流量 100000 0 101000 1.000 180000 9.155 300000 14.531 500000 24.219
•April 15, 2020
2、能量方程
h
1 2
v2
C pT
1 2
v2
const
• 同时可以看出,气体在变截面流管中的 流动,气流的速度与温度同时变化。
• 气体加速,T降低 宏观动能 ← 内部储能 • 气体减速,T升高 宏观内能 → 内部储能
•April 15, 2020
•示例 •以发动机的进气道为例。 •V0=0 进口速度124.3m/s •T0=288.15K 进口温度280.4K
CFM56发动机
•April 15, 2020
•April 15, 2020
气动热力学基础
• 1、连续方程 • 2、能量方程 • 3、音速 • 4、马赫数 • 5、滞止参数
• 6、变截面管流 • 7、临界参数 • 8、速度系数 • 9、密流函数 • 10、激波
1、连续方程
qm 1A1v1 2 A2v2
小结
在绝能管流中,气体总温永远不变; 在绝能等熵流动中,总压不变,若流动不等熵, 总压下降 在绝能流动中,若气流速度发生变化,静温和 当地音速也将发生变化 在收缩管道中,亚音速气流最高可加速至音速, 超音速气流最低可降至音速; 临界截面只能是管道的最小截面,气流只能在 最小截面处达到音速。
•April 15, 2020
•April 15, 2020
4、马赫数
• Ma:气体速度与当地音速之比
vv M a c kRT
Ma=0.3
•April 15, 2020
Ma=0.6?
作业1
• (1)飞机的Ma增加1倍,其空速是否也增 加一倍?为什么?
• (2)气体在尾喷管中Ma增加1倍,气流速 度是否也增加1倍?为什么?
自行车 18km/h Ma=0.015 T=15.0125 ⁰C
汽车 108km/h Ma=0.088 T=15.4482 ⁰C
客机 700km/h Ma=0.57 T=33.7403 ⁰C
战斗机
2Ma
T=245.319 ⁰C
流星
10000km/h T=3830.53 ⁰C
•April 15, 2020