1、1會計學(xué)吉林大學(xué)發(fā)動機(jī)原理講義吉林大學(xué)發(fā)動機(jī)原理講義第1頁/共190頁發(fā)動機(jī)原理發(fā)動機(jī)原理林學(xué)東林學(xué)東（教材）（教材）汽車拖拉機(jī)發(fā)動機(jī)汽車拖拉機(jī)發(fā)動機(jī)董敬董敬機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社2001汽車構(gòu)造汽車構(gòu)造（上冊）（上冊）陳家瑞陳家瑞機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社2001工程熱力學(xué)工程熱力學(xué)陳貴堂陳貴堂北京理工出版社北京理工出版社1998內(nèi)燃機(jī)學(xué)內(nèi)燃機(jī)學(xué)周龍保周龍保機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社2004內(nèi)燃機(jī)原理內(nèi)燃機(jī)原理蔣德明蔣德明中國農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社中國農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社 1988內(nèi)燃機(jī)原理內(nèi)燃機(jī)原理劉永長劉永長華中理工出版社華中理工出版社1992第2頁/共190頁第3頁/共190頁第4頁/共1

2、90頁第5頁/共190頁第6頁/共190頁Benz W12 (20/Y)S195 (20W/Y)動力性動力性160kW10kW經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性197g/kWh（30L/h）250g/kWh（3L/h)排放排放歐V(0.32kg/h) Nox，2g/kW.h（標(biāo)定點）歐-5？(0.15kg/h)15g/kWh使用特性使用特性35W（價格）2.5K第7頁/共190頁第8頁/共190頁第9頁/共190頁第10頁/共190頁 T T- -S S 圖中定容過程圖中定容過程曲線的斜率：曲線的斜率：vCTdSdT；定壓；定壓過程過程曲線斜率曲線斜率：pCTdSdT；因為；因為CvCp 所以定所以定容曲線陡峭，而

3、定壓過程曲線較平緩。容曲線陡峭，而定壓過程曲線較平緩。 對于對于 P P- -V V 圖等熵過程圖等熵過程KKVVPPCPV)(2112 即；等等溫過程溫過程：CPV ，等溫斜率小，等溫斜率小 可能涉及到的熱力學(xué)過程為：等熵、可能涉及到的熱力學(xué)過程為：等熵、等溫（燃燒溫度控制：等溫（燃燒溫度控制：NOx、熱負(fù)、熱負(fù)荷）荷）、定容、定壓定容、定壓第11頁/共190頁第12頁/共190頁 第13頁/共190頁Wt第14頁/共190頁Q2 Q1Q1 Q2 1212111QQQQQQWtt第15頁/共190頁第16頁/共190頁第17頁/共190頁第18頁/共190頁理論循環(huán)熱效率隨絕熱指數(shù)的理論循環(huán)

4、熱效率隨絕熱指數(shù)的增加而提高。增加而提高。K取決于工質(zhì)性質(zhì)，對于雙原取決于工質(zhì)性質(zhì)，對于雙原子分子（空氣）子分子（空氣）K=1.4，多原，多原子氣體子氣體K=1.33，發(fā)動機(jī)的混，發(fā)動機(jī)的混和氣和氣K=1.321.4。柴油機(jī)熱效率高的四個要素壓柴油機(jī)熱效率高的四個要素壓縮比高、混和氣絕熱指數(shù)高、縮比高、混和氣絕熱指數(shù)高、泵氣損失小、燃燒完全。泵氣損失小、燃燒完全。第19頁/共190頁第20頁/共190頁第21頁/共190頁第22頁/共190頁第23頁/共190頁第24頁/共190頁第25頁/共190頁第26頁/共190頁第27頁/共190頁 作用：作用： （cz 線）將燃料的化學(xué)線）將燃料的化

5、學(xué)能轉(zhuǎn)變能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽构べ|(zhì)的壓力、溫度升為熱能，使工質(zhì)的壓力、溫度升高。放出的熱量越多，放熱時越靠近上高。放出的熱量越多，放熱時越靠近上止點，熱效率越高。止點，熱效率越高。 要求：要求：燃燒完全、及時。燃燒完全、及時。 參數(shù)參數(shù)范圍范圍： P Pz z(MPa) T(MPa) Tz z (K)(K) 汽油機(jī)汽油機(jī) 3.06.5 22002800 柴油機(jī)柴油機(jī) 4.59.0 18002200 增壓柴增壓柴 9 9. .0 01414. .0 0 1 19009002 2100100 參數(shù)比較：參數(shù)比較： 柴油機(jī)柴油機(jī)大大 Pz 汽油機(jī)汽油機(jī)混合氣熱值高、燃燒溫度高混合氣熱值高、燃燒溫度高TzT

6、z 第28頁/共190頁第29頁/共190頁第30頁/共190頁第31頁/共190頁4;2SDVVWpssimidddVpWi3600第32頁/共190頁第33頁/共190頁第34頁/共190頁第35頁/共190頁第36頁/共190頁第37頁/共190頁第38頁/共190頁第39頁/共190頁第40頁/共190頁第41頁/共190頁第42頁/共190頁第43頁/共190頁第44頁/共190頁第45頁/共190頁第46頁/共190頁第47頁/共190頁e第48頁/共190頁第49頁/共190頁第50頁/共190頁第51頁/共190頁第52頁/共190頁第53頁/共190頁第54頁/共190頁第5

7、5頁/共190頁第56頁/共190頁第57頁/共190頁第58頁/共190頁第59頁/共190頁第60頁/共190頁第61頁/共190頁第62頁/共190頁vSssssinVniVm30602第63頁/共190頁第64頁/共190頁第65頁/共190頁進(jìn)氣終了氣缸容積為Vs+Vc：ma=氣缸工作容積為Vs：令：aVsVVcaa)(VsmssVaaV 第66頁/共190頁第67頁/共190頁第68頁/共190頁第69頁/共190頁進(jìn)氣終了壓力隨轉(zhuǎn)速的變化（汽）nPa柴汽外第70頁/共190頁Pe第71頁/共190頁慣性效應(yīng)（單一進(jìn)氣）波動效應(yīng)（循環(huán)、缸間）第72頁/共190頁不同進(jìn)氣遲關(guān)角對應(yīng)的

8、充氣效率不同進(jìn)氣遲關(guān)角對應(yīng)的充氣效率實際發(fā)動機(jī)充氣效率隨轉(zhuǎn)速變化實際發(fā)動機(jī)充氣效率隨轉(zhuǎn)速變化n n第73頁/共190頁第74頁/共190頁v，而且使燃燒惡化。，而且使燃燒惡化。 汽油機(jī)低負(fù)荷運轉(zhuǎn)時汽油機(jī)低負(fù)荷運轉(zhuǎn)時（m1 ，mr 變化不大變化不大) 稀釋可燃混合氣稀釋可燃混合氣燃燒過程緩慢燃燒過程緩慢經(jīng)濟(jì)性和排放經(jīng)濟(jì)性和排放性能變差。性能變差。 111aassvpp第75頁/共190頁 ssavPP221第76頁/共190頁第77頁/共190頁第78頁/共190頁第79頁/共190頁第80頁/共190頁第81頁/共190頁第82頁/共190頁第83頁/共190頁第84頁/共190頁第85頁/共

9、190頁第86頁/共190頁第87頁/共190頁第88頁/共190頁第89頁/共190頁第90頁/共190頁第91頁/共190頁第92頁/共190頁第93頁/共190頁第94頁/共190頁第95頁/共190頁第96頁/共190頁第97頁/共190頁第98頁/共190頁第99頁/共190頁第100頁/共190頁第101頁/共190頁第102頁/共190頁第103頁/共190頁第104頁/共190頁 設(shè)設(shè) 1kg 燃料中燃料中 C、H、O 的質(zhì)量分別為的質(zhì)量分別為cg、hg、og；則；則；cg+hg+og=1kg 燃油中的燃油中的 C、H 完全完全燃燒，其化學(xué)反應(yīng)方程式分別是燃燒，其化學(xué)反應(yīng)方程式

10、分別是 CO2CO2 H2+21O2=H2O 1kmolC1kmol O2 1kmol H2 21kmol O2 12cgkmolC 122ogkmol O2 2Hg kmol H242ogkmol O2 則：則：1kg 燃料完全燃燒所需的氧氣量為（燃料完全燃燒所需的氧氣量為（12cg+4Hg-32Og）kmol /kg 空氣中按體積計空氣中按體積計 O2約占約占 21，N2約占約占 79；空氣的分；空氣的分子量為子量為 28.95。 需空氣量需空氣量21. 010L（12cg+4Hg-32Og）kmol /kg; 以千克表示的理論空氣量：以千克表示的理論空氣量： 028.950.21L （1

11、2cg+4Hg-32Og）kg /kg； 以體積表示的理論空氣量為以體積表示的理論空氣量為 21. 04 .22 L（12cg+4Hg-32Og）m3/kg； 第105頁/共190頁第106頁/共190頁第107頁/共190頁第108頁/共190頁第109頁/共190頁第110頁/共190頁第111頁/共190頁第112頁/共190頁第113頁/共190頁小紊流小紊流大紊流大紊流第114頁/共190頁第115頁/共190頁第116頁/共190頁第117頁/共190頁第118頁/共190頁第119頁/共190頁第120頁/共190頁第121頁/共190頁第122頁/共190頁第123頁/共190

12、頁第124頁/共190頁第125頁/共190頁第126頁/共190頁第127頁/共190頁第128頁/共190頁第129頁/共190頁第130頁/共190頁第131頁/共190頁第132頁/共190頁第133頁/共190頁第134頁/共190頁第135頁/共190頁第136頁/共190頁第137頁/共190頁第138頁/共190頁mint，min1， 第139頁/共190頁負(fù)負(fù)荷荷（負(fù)負(fù)荷荷增增加加T,P增增加加，充充氣氣效效率率升升高高，殘殘余余廢廢氣氣系系數(shù)數(shù)下下降降） 當(dāng)負(fù)荷混合氣數(shù)量 混合氣稀釋程度起火界限更窄， 火焰速度燃燒惡化。 當(dāng)負(fù)荷氣缸的（溫度+壓力）爆燃的傾向。 第140頁/

13、共190頁第141頁/共190頁第142頁/共190頁理想化油器特性a1負(fù)荷（Ttq，Pe，pme)第143頁/共190頁空氣系統(tǒng)空氣系統(tǒng)計量并控制燃燒所必要的空氣量。燃料系統(tǒng)燃料系統(tǒng)由電動汽油泵向各缸噴嘴及起動噴嘴壓送具有一定壓力的燃油?？刂葡到y(tǒng)控制系統(tǒng)根據(jù)工況（根據(jù)信號判斷）決定合適的噴射時間（開啟時刻及時長）。第144頁/共190頁第145頁/共190頁第146頁/共190頁第147頁/共190頁第148頁/共190頁第149頁/共190頁第150頁/共190頁第151頁/共190頁第152頁/共190頁第153頁/共190頁 BCBCPP第154頁/共190頁第155頁/共190頁第1

14、56頁/共190頁第157頁/共190頁 dQB/d 放熱率 總放熱量 QB b a 典型高速柴油機(jī)燃燒過程放熱率（累積放熱量） 第階段AB為予混合燃燒階段，放熱率一般都很高，歷時37CA，與速燃期相對應(yīng)。 第階段BC為擴(kuò)散燃燒階段，放熱率逐漸下降，歷時約為40CA，-階段的放熱率約為80%。 第階段CD為放熱的尾巴，可能延至整個膨漲過程放熱量約占20%。 大量研究表明，開始燃燒時刻，放熱規(guī)律曲線形狀和燃燒持續(xù)時間是放熱規(guī)律三要素，燃燒始點最佳是使Pmax出現(xiàn)在上止點后78CA，燃燒持續(xù)時間最佳為40CA（25-30CA）。第158頁/共190頁第159頁/共190頁第160頁/共190頁第1

15、61頁/共190頁第162頁/共190頁第163頁/共190頁第164頁/共190頁第165頁/共190頁第166頁/共190頁第167頁/共190頁LL，LL1 第168頁/共190頁第169頁/共190頁第170頁/共190頁第171頁/共190頁第172頁/共190頁第173頁/共190頁65. 04 . 0Ddk；Ddk 85. 075. 0CKVVCKVV 第174頁/共190頁第175頁/共190頁第176頁/共190頁第177頁/共190頁第178頁/共190頁第179頁/共190頁第180頁/共190頁第181頁/共190頁三、轉(zhuǎn)速的影響 散熱損失與漏氣損失減小，以時間計的i；

16、 n 噴油壓力改善燃油的霧化，但以曲軸轉(zhuǎn)角計i。 vbg燃燒占曲軸轉(zhuǎn)角加大i。 n渦流弱噴油壓力低，霧化混合不好，漏氣損失和散熱損失i。 第182頁/共190頁第183頁/共190頁發(fā)動機(jī)原理發(fā)動機(jī)原理林學(xué)東林學(xué)東（教材）（教材）汽車拖拉機(jī)發(fā)動機(jī)汽車拖拉機(jī)發(fā)動機(jī)董敬董敬機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社2001汽車構(gòu)造汽車構(gòu)造（上冊）（上冊）陳家瑞陳家瑞機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社2001工程熱力學(xué)工程熱力學(xué)陳貴堂陳貴堂北京理工出版社北京理工出版社1998內(nèi)燃機(jī)學(xué)內(nèi)燃機(jī)學(xué)周龍保周龍保機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社2004內(nèi)燃機(jī)原理內(nèi)燃機(jī)原理蔣德明蔣德明中國農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社中國農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社 1988內(nèi)燃機(jī)原理內(nèi)燃機(jī)原理劉永長劉永長華中理工出版社華中理工出版社1992第184頁/共190頁理論循環(huán)熱效率隨絕熱指