1,发动机原理与汽车理论,2,课程内容概述,第一章发动机原理基础知识 第二章发动机的换气过程 第三章汽油机的燃料与燃烧 第四章柴油机的燃料与燃烧 第五章燃气发动机的燃料与燃烧 第六章发动机的特性 第七章汽车的动力性 第八章汽车的制动性 第九章汽车的使用经济性 第十章汽车的操纵稳定性 第十一章汽车的舒适性 第十二章汽车的通过性 第十三章汽车性能的合理使用,3,第一章发动机原理基础知识,第一节 气体的热力性质 第二节 热力学第一定律 第三节 热力学第二定律 第四节 发动机的循环 第五节 发动机的性能指标 第六节 发动机的机械效率,4,第四节 发动机的循环,一、发动机的实际循环 二、发动机的理想循环 三、实际循环与理想循环的差别,5,一、发动机的实际循环,发动机的实际循环：连续不断的把热能转换为机械功的循环。 四冲程发动机的实际循环是由进气、压缩、燃烧、膨胀和排气5个过程组成。通常用汽缸内工质的压力p随汽缸容积V（或曲轴转角）而变化的图形,来表示汽缸内工质的实际工作情况。,6,p-V图和p-图,结论：进气、压缩、燃烧、膨胀、排气,7,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。 由pV=mRT可以看出：汽缸容积一定时，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。,结论：进气,8,发动机的实际压缩过程，是一个复杂的热力过程(吸热-绝热-放热)。总体来说，缸内气体的放热量大于其吸热量。 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门密封不良、活塞和汽缸磨损严重等。,结论：压缩,9,汽油机及燃气发动机的燃烧接近定容加热过程。 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）。 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。 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。,结论：燃烧,10,燃烧过程,11,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。 膨胀过程不仅有散热损失和漏气损失，还有补燃损失。 膨胀过程终了b点的压力和温度越低，说明气体膨胀和热量利用越充分。,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压力。 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，说明发动机工作不良，热功转换效率低。,结论：排气,13,二、发动机的理想循环,1.实际循环的简化 2.柴油机的理想循环 3.汽油机的理想循环 4.理想循环的影响因素,14,1. 实际循环的简化,1）假设工质为理想气体，其比热为定值。 2）假设压缩和膨胀过程均是绝热过程。 3）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。 4）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。 5）忽略实际过程中存在摩擦等能量损失。,15,柴油机的理想循环 混合加热循环。 由5个热力过程组成。 循环净功为W。 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 的热效率为：,2.柴油机的理想循环,16,式中：压缩比， ； 压力升高比， ； 预胀比， ； k绝热指数， ，k为定值，其值取决于气体的原子数，单：k=1.67，双：k=1.4，三：k=1.3。 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：,影响因素,2.柴油机的理想循环,17,3.汽油机的理想循环,汽油机的理想循环 定容加热循环。 由4个热力过程组成:（=1） 循环净功为W 。 将=1代入混合加热循环计算式中。 定容加热循环的热效率为： 定容加热循环的平均压力为：,影响因素,18,4.理想循环的影响因素,（1）压缩比。提高,循环热效率t和平均压力pt提高。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，缸内最高压力提高，使膨胀功增加。 (2）压力升高比和预胀比。在定容加热循环中，压力升高比增加，循放加热量增加(在一定时)，使循环净功W0和循环放热量Q2均相应增加, 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(在和总加热量一定时) ，提高，预胀比减小，循环热效率和平均压力提高。 （3）绝热指数k。在一定时，k增加，循环热效率提高；混合气浓度增加，循环平均压力提高。 （4）进气终了的压力p1。在其它参数一定时，p1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。,19,三、实际循环与理想循环的差别,（1）实际气体存在的损失wk。 （2）泵气损失wr。 （3）提前排气损失w。 （4）非瞬时燃烧损失wz。 （5）传热损失wb 。 （6）运动摩擦和不完全燃烧等损失。 结论：实际循环的热效率低于理论循环。,20,实际循环与理想循环的差别,