演講人：日期:內(nèi)燃機(jī)物理課件未找到bdjson目錄CONTENTS01內(nèi)燃機(jī)基礎(chǔ)概述02核心結(jié)構(gòu)組成03工作循環(huán)原理04燃燒過程分析05性能參數(shù)體系06技術(shù)發(fā)展前沿01內(nèi)燃機(jī)基礎(chǔ)概述熱力機(jī)械定義與分類熱力機(jī)械定義利用熱能直接做功的機(jī)械裝置。熱力機(jī)械分類內(nèi)燃機(jī)特點內(nèi)燃機(jī)、外燃機(jī)、蒸汽機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等。燃料在機(jī)器內(nèi)部燃燒，能量轉(zhuǎn)換效率高，體積小，重量輕，移動方便。123內(nèi)燃機(jī)發(fā)展簡史19世紀(jì)初，燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽機(jī)等熱力機(jī)械開始發(fā)展。早期探索1860年左右，勒努瓦等人研制出早期內(nèi)燃機(jī)。燃油噴射、渦輪增壓、電子控制等技術(shù)不斷提升內(nèi)燃機(jī)性能。內(nèi)燃機(jī)誕生19世紀(jì)末至20世紀(jì)初，柴油機(jī)與汽油機(jī)逐漸成熟并應(yīng)用于各領(lǐng)域。柴油機(jī)與汽油機(jī)發(fā)展01020403現(xiàn)代內(nèi)燃機(jī)技術(shù)為挖掘機(jī)、起重機(jī)、壓路機(jī)等提供動力，提高施工效率。工程機(jī)械領(lǐng)域為拖拉機(jī)、收割機(jī)等提供動力，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)。農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域01020304為汽車、摩托車、火車等提供動力，促進(jìn)交通運(yùn)輸業(yè)發(fā)展。交通運(yùn)輸領(lǐng)域作為發(fā)電機(jī)組的動力源，為各行業(yè)提供電力支持。發(fā)電領(lǐng)域現(xiàn)代工業(yè)應(yīng)用價值02核心結(jié)構(gòu)組成氣缸氣缸是內(nèi)燃機(jī)中的動力產(chǎn)生部件，它的作用是為活塞提供運(yùn)動空間，并承受活塞運(yùn)動時產(chǎn)生的側(cè)向力?；钊h(huán)活塞環(huán)是嵌入活塞槽溝內(nèi)的金屬環(huán)，分為氣環(huán)和油環(huán)，氣環(huán)用于密封氣缸，防止燃?xì)庑孤挥铜h(huán)則用于刮除氣缸壁上多余的機(jī)油?；钊钊莾?nèi)燃機(jī)的重要部件，它在氣缸內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動，通過活塞的上下運(yùn)動，實現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣、壓縮、做功和排氣四個工作過程。連桿連桿是連接活塞與曲軸之間的零件，它將活塞的往復(fù)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，從而驅(qū)動內(nèi)燃機(jī)的輸出軸旋轉(zhuǎn)。氣缸活塞組件原理01020304配氣系統(tǒng)工作機(jī)制配氣機(jī)構(gòu)配氣機(jī)構(gòu)是內(nèi)燃機(jī)的重要組成部分，其作用是按照內(nèi)燃機(jī)的工作順序，定時開啟和關(guān)閉進(jìn)、排氣門，實現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)的換氣過程。凸輪軸凸輪軸是配氣機(jī)構(gòu)中的關(guān)鍵部件，它通過凸輪的形狀和排列順序來控制氣門的開閉時機(jī)和持續(xù)時間。氣門氣門是內(nèi)燃機(jī)進(jìn)、排氣的通道，它的開啟和關(guān)閉由配氣機(jī)構(gòu)控制。氣門與氣門座之間的密封性能直接影響到內(nèi)燃機(jī)的壓縮和做功效率。氣門傳動組氣門傳動組是配氣機(jī)構(gòu)中傳遞凸輪軸動力至氣門的零件組合，包括挺柱、推桿、搖臂等部件。燃油供給裝置配置燃油箱是內(nèi)燃機(jī)儲存燃油的容器，其容量大小根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的耗油量和運(yùn)行時間確定。燃油箱燃油泵的作用是將燃油從燃油箱中吸出，并以一定的壓力輸送到燃油濾清器和噴油器，保證內(nèi)燃機(jī)正常工作時的燃油供給。燃油泵噴油器是內(nèi)燃機(jī)燃油供給系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，其作用是將燃油以霧狀噴入氣缸內(nèi)，與空氣混合后形成可燃混合氣。噴油器燃油濾清器用于過濾燃油中的雜質(zhì)和水分，防止噴油器堵塞和精密零件磨損，保證內(nèi)燃機(jī)的正常工作。燃油濾清器0204010303工作循環(huán)原理奧托循環(huán)由吸氣、壓縮、膨脹做功和排氣四個沖程構(gòu)成，是內(nèi)燃機(jī)中最常見的熱力循環(huán)之一，通過定容加熱實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換。狄塞爾循環(huán)熱力學(xué)循環(huán)，常用于柴油引擎中，燃料注入燃燒室后，通過高壓高溫使燃料自燃，不需要火花塞點燃。奧托循環(huán)與狄塞爾循環(huán)吸氣沖程膨脹做功沖程壓縮沖程排氣沖程活塞向下運(yùn)動，使氣缸內(nèi)產(chǎn)生真空，吸入可燃混合氣或空氣。在壓縮沖程末期，火花塞產(chǎn)生電火花，點燃可燃混合氣，產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)猓苿踊钊蛳逻\(yùn)動，通過連桿驅(qū)動曲軸旋轉(zhuǎn)，輸出機(jī)械能?；钊蛏线\(yùn)動，對可燃混合氣或空氣進(jìn)行壓縮，提高其溫度和壓力?；钊蛏线\(yùn)動，將燃燒后的廢氣排出氣缸，為下一個循環(huán)做好準(zhǔn)備。四沖程能量轉(zhuǎn)換過程壓縮比越高，燃燒室內(nèi)溫度和壓力就越高，燃料的燃燒就越充分，熱效率就越高。燃料燃燒得越充分，釋放的熱量就越多，熱效率就越高。內(nèi)燃機(jī)在工作過程中會有大量的熱量散失到空氣中，散熱損失越小，熱效率就越高。內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械部件在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中會產(chǎn)生摩擦和阻力，機(jī)械效率越高，能量損失就越小，熱效率就越高。熱效率關(guān)鍵影響因素壓縮比燃燒效率散熱損失機(jī)械效率04燃燒過程分析混合氣形成機(jī)理燃料與空氣混合內(nèi)燃機(jī)中，燃油需要與空氣混合形成可燃混合氣，混合氣的質(zhì)量和均勻性對燃燒效率有很大影響。燃油霧化與蒸發(fā)混合氣濃度分布燃油通過噴油嘴霧化成微小顆粒，并與空氣充分混合，蒸發(fā)形成可燃性氣體?；旌蠚庠跉飧變?nèi)的分布對燃燒過程和發(fā)動機(jī)性能有重要影響，需要合理控制混合氣濃度。123仿真技術(shù)燃燒室的形狀對燃燒過程有很大影響，通過優(yōu)化設(shè)計可以提高燃燒效率和發(fā)動機(jī)性能。燃燒室形狀設(shè)計氣流組織通過合理組織燃燒室內(nèi)的氣流，實現(xiàn)混合氣的均勻分布和有效燃燒，減少排放和能耗。利用計算機(jī)仿真技術(shù)模擬燃燒室內(nèi)的氣體流動、混合、燃燒等過程，為優(yōu)化內(nèi)燃機(jī)設(shè)計提供依據(jù)。燃燒室動態(tài)模擬爆震的危害爆震會導(dǎo)致內(nèi)燃機(jī)功率下降、油耗增加、機(jī)械磨損加劇，甚至損壞發(fā)動機(jī)。爆震現(xiàn)象控制策略爆震的成因爆震是由于混合氣在燃燒室內(nèi)自燃引起的，與混合氣的濃度、溫度、壓力等因素有關(guān)。爆震的控制措施通過優(yōu)化點火時刻、調(diào)整混合氣濃度、采用爆震傳感器等措施，可以有效控制爆震的發(fā)生和強(qiáng)度。05性能參數(shù)體系功率與扭矩計算標(biāo)準(zhǔn)指示功率是內(nèi)燃機(jī)單位時間內(nèi)所做的指示功，有效功率則是指示功率中扣除機(jī)械損失和熱量損失后的功率。指示功率與有效功率內(nèi)燃機(jī)的扭矩與轉(zhuǎn)速密切相關(guān)，通常扭矩越大，轉(zhuǎn)速越低；扭矩越小，轉(zhuǎn)速越高。扭矩與轉(zhuǎn)速關(guān)系內(nèi)燃機(jī)的功率測量通常通過測功器進(jìn)行，調(diào)整內(nèi)燃機(jī)的燃油供給、點火正時等參數(shù)可實現(xiàn)對功率的調(diào)控。功率測量與調(diào)整內(nèi)燃機(jī)排放的污染物主要包括一氧化碳、碳?xì)浠衔?、氮氧化物和顆粒物等。排放特性檢測指標(biāo)排放污染物種類各國對內(nèi)燃機(jī)的排放都有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)和限值，如歐洲的歐IV、歐V標(biāo)準(zhǔn)，美國的EPA標(biāo)準(zhǔn)等。排放標(biāo)準(zhǔn)與限值內(nèi)燃機(jī)的排放測試通常包括穩(wěn)態(tài)測試和瞬態(tài)測試，穩(wěn)態(tài)測試是在固定工況下測量排放，瞬態(tài)測試則是在模擬實際使用情況下的排放。排放測試方法通過改進(jìn)內(nèi)燃機(jī)的潤滑系統(tǒng)、采用低粘度潤滑油、優(yōu)化摩擦副材料等措施，可以降低內(nèi)燃機(jī)的摩擦損耗。摩擦損耗降低優(yōu)化內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)排氣系統(tǒng)，降低進(jìn)排氣阻力，減小泵氣損失，提高內(nèi)燃機(jī)的效率。泵氣損失減小合理選用內(nèi)燃機(jī)的附件，如發(fā)電機(jī)、空壓機(jī)等，并優(yōu)化其工作參數(shù)，以降低內(nèi)燃機(jī)的附件消耗。附件消耗降低機(jī)械損耗優(yōu)化方向06技術(shù)發(fā)展前沿混合動力集成方案并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)保留傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)，同時增加電動機(jī)和電池組，通過智能控制系統(tǒng)實現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)和電動機(jī)的協(xié)同工作，提高能源利用率。串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)由內(nèi)燃機(jī)發(fā)電，驅(qū)動電動機(jī)，再通過電動機(jī)驅(qū)動車輛，實現(xiàn)能量的二次轉(zhuǎn)換，適用于城市公交等低速、頻繁啟停的場合。結(jié)合了并聯(lián)和串聯(lián)的優(yōu)點，可根據(jù)行駛工況靈活調(diào)整內(nèi)燃機(jī)和電動機(jī)的工作模式，達(dá)到更高的節(jié)能效果。123氫燃料適配改造采用高壓氣態(tài)儲氫、液態(tài)儲氫或固態(tài)儲氫等技術(shù)，提高氫氣儲存密度和安全性，降低氫氣泄漏風(fēng)險。氫氣儲存技術(shù)將氫氣與氧氣在燃料電池中反應(yīng)產(chǎn)生電能，驅(qū)動電動機(jī)工作，同時產(chǎn)生水作為唯一排放物，實現(xiàn)零排放。氫燃料電池系統(tǒng)建設(shè)氫氣加注站，為氫燃料電池車提供快速、便捷的氫氣加注服務(wù)，推動氫燃料電池車的普及。氫氣加注設(shè)施采用先進(jìn)的傳感器和執(zhí)行器，實時監(jiān)測內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和性能參數(shù)，通過智能算法實現(xiàn)精準(zhǔn)控制，提高內(nèi)燃機(jī)