发动机原理第三章
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第三章起动机概述一、发动机起动方式发动机靠外力起动,常用起动方式有:1、人力起动(手摇或绳拉,小功率发动机)2、电力起动机起动(简称起动机起动,电动机带动,现代汽车发动机广泛应用)3、汽油机起动(小型汽油机带动,大功率柴油机)4、压缩空气起动(压缩空气冲入气缸,大型柴油机组如轮船、电站)二、起动机功用、组成与工作过程电力起动机简称起动机。
1、起动机功用:起动发动机(将蓄电池的电能转换为机械能-电磁转矩,驱动发动机飞轮旋转)。
2、起动机组成:一般由三部分组成(1)直流电动机:产生转矩。
普遍采用串激(励)式直流电动机。
(2)传动机构(啮合机构):传递动力和切断动力(起动时将起动机转矩传给发动机曲轴,起动后断开发动机向发电机的逆向动力传递)。
(3)控制装臵(操纵机构):控制起动机驱动齿轮与发动机飞轮的啮合与分离以及电动机电路的通断(对于某些汽油发动机还兼有短路点火线圈附加电阻的作用)。
三、起动机的种类1、起动机分类随着起动机结构与性能的不断发展,出现了多种结构型式。
(1)按总体结构①普通起动机:无特殊结构和装臵(电磁式电动机即磁场由电产生,起动机与驱动齿轮之间直接通过单向离合器传动即传动机构无减速装臵)。
汽车起动机普遍使用。
如EQ1090配用的QD124、QD1212型,CA1090配用的QD1215型和桑塔纳轿车配用的QD1225型起动机。
②永磁起动机:以永久磁铁作磁极,取消磁场线圈。
结构简化、体积小、重量轻。
近年出现的新型起动机。
③减速起动机:在起动机与驱动齿轮之间增设了一组减速齿轮,即传动机构设有减速装臵。
具有结构尺寸小、重量轻、起动可靠等优点(可采用小型高速、低转矩电动机,质量和体积比普通起动机减小30%-35%),在轿车上的应用日渐增多。
(3)按传动机构驱动齿轮啮入方式①惯性啮合式:依靠驱动齿轮自身旋转的惯性力啮入飞轮齿环。
结构简单,但工作可靠性较差,现很少采用。
②电枢移动式(电磁啮合式):靠磁极产生的电磁力使电枢作轴向移动,带动固定在电枢轴上的驱动齿轮啮入飞轮齿环。
第二章发动机的性能指标1。
研究理论循环的目的是什么?理论循环与实际循环相比,主要作了哪些简化?答:目的:1.用简单的公式来阐明内燃机工作过程中各基本热力参数间的关系,明确提高以理论循环热效率为代表的经济性和以平均有效压力为代表的动力性的基本途径2.确定循环热效率的理论极限,以判断实际内燃机经济性和工作过程进行的完善程度以及改进潜力3。
有利于分析比较发动机不同循环方式的经济性和动力性简化:1.以空气为工质,并视为理想气体,在整个循环中工质的比热容等物理参数为常数,均不随压力、温度等状态参数而变化2.将燃烧过程简化为由外界无数个高温热源向工质进行的等容、等压或混合加热过程,将排气过程即工质的放热视为等容放热过程3.把压缩和膨胀过程简化成理想的绝热等熵过程,忽略工质与外界的热交换及其泄露等的影响 4.换气过程简化为在上、下止点瞬间开和关,无节流损失,缸内压力不变的流入流出过程。
2.简述发动机的实际工作循环过程.四冲程发动机的实际循环由进气、压缩、燃烧、膨胀、排气组成3.排气终了温度偏高的原因可能是什么?有流动阻力,排气压力>大气压力,克服阻力做功,阻力增大排气压力增大,废气温度升高.负荷增大Tr增大;n升高Tr增大,∈+,膨胀比增大,Tr减小.4。
发动机的实际循环与理论循环相比存在哪些损失?试述各种损失形成的原因。
答:1.传热损失,实际循环中缸套内壁面、活塞顶面、气缸盖底面以及活塞环、气门、喷油器等与缸内工质直接接触的表面始终与工质发生着热交换2.换气损失,实际循环中,排气门在膨胀行程接近下止点前提前开启造成自由排气损失、强制排气的活塞推出功损失和自然吸气行程的吸气功损失3.燃烧损失,实际循环中着火燃烧总要持续一段时间,不存在理想等容燃烧,造成时间损失,同时由于供油不及时、混合气准备不充分、燃烧后期氧不足造成后燃损失以及不完全燃烧损失4。
涡流和节流损失实际循环中活塞的高速运动使工质在气缸产生涡流造成压力损失。
航发原理第三章涡轮喷气发动机的工作原理航空发动机知识发动机性能计算发动机设计是一个复杂的过程,需考虑应用对象、重量、成本、体积、寿命及噪音等诸多限制因素,需进行发动机设计点下的一些参数优化选择,继而进行发动机总体性能计算。
发动机设计点的性能将取决于设计状态下各部件的热力过程。
本章将介绍发动机主要工作过程参数对发动机单位性能参数的影响及设计点发动机性能计算方法。
航空发动机知识涡轮喷气发动机的主要单位性能参数发动机最重要的两个单位性能参数:1. 单位推力定义:Fs=F/qm ;2. 单位燃油定义:耗油率sfc=3600qmf/F。
发动机推力F通常由用户给定,提高Fs可降低流量qm,这意味着将减少发动机的重量和最大迎风面积,因此该参数对发动机总体性能影响十分重要。
如假定尾喷管完全膨胀(p9=p0),且忽略燃气与空气流量的差别,即qm=qmg , 则有单位推力:Fs=V9-V0航空发动机知识发动机主要工作过程参数概念在发动机工作过程中,用来描述气流沿程流动状态变化的参数,如P0、P1、pc 、T0、T1、T3* 。
.. 等参数称为发动机的工作过程参数。
其中压气机压比pc和涡轮前温度T3*是发动机的主要工作参数,也是设计时需要选择的重要参数。
航空发动机知识工作参数对单位性能的影响首先研究一下循环功。
若把压气机和进气道作为一个总的压缩过程,则每千克气体输入功为:Wc C p (T2* T0 ) C pT0 (p11) / hc其中:hc 为压缩过程的总效率,p=P2*/P0为总增压比。
若把涡轮和尾喷管作为一个总的膨胀过程(不计燃烧引起的总压损失),则每千克气体输出功:' ' * Wp C p (T3* T9 ) C p T3 (1 1 p' 1 ')h p其中hp 为膨胀过程的总效率。
航空发动机知识循环功与工作过程参数之间的关系发动机循环功代表发动机可以使用的能量(可用能量), 可以表示为:W循环功1 1 ' * W p Wc C pT3 1 ' 1 h p C pT0 p 1 hc ' p ' , T3* T0 , C p (1 1若取:e p1p1 '') C p (1 1p1)e 1 a hch p 则循环功:W循环功C pT0 ( 1) hc e(1)航空发动机知识循环功影响参数分析e 1 a hch p W循环功C pT0 ( 1) hc e 影响发动机循环功W的主要参数是压比p、温比, =1.02-1.04。
第一章1.内燃机动力性能和经济性能指标为什么要分为指示指标和有效指标两大类?表示动力性能的指标有哪些?它们的物理意义是什么?它们之间的关系是什么?表示经济性能的指标有哪些?它们的物理意义是什么?它们之间的关系是什么?答:指示指标是以工质对活塞所做的功为基础的,它不考虑动力输出过程中机械摩擦和附件消耗等外来因的影响,可以直接反映由燃烧到热工转换的工作循环进行的好坏:有效指标是以曲轴对外输出的功率为基础,代表了发动机整机的性能。
表示动力性能的指标:平均指示压力p mi是发动机单位气缸工作容积的指示功平均指示功率P i发动机单位时间所做的指示功,P i=p mi V s in30τ平均有效压力p me发动机单位气缸工作容积输出的有效功有效功率P e发动机指示功率减去机械损失功率对外输出的功率,P e=P i−P m有效扭矩发动机工作时,由功率输出轴输出的扭矩转速n和活塞平均速度C m:提高发动机转速,即增加单位时间内做工的次数,从而使发动机体积小、重量轻和功率增加。
转速增加活塞平均速度也增加,他们之间的关系:C m=Sn30表示经济性能的指标:指示热效率ηi是实际循环指示功与所消耗的燃料热量之比。
指示燃油消耗率b i单位指示功的耗油量,与指示热效率之间的关系:b i=3.6×106ηi×Hμ有效热效率ηe发动机有效功与所消耗燃料热量的比值有效燃油消耗率b e与P e的关系:b e=BP e ×106,与ηe的关系ηe=3.6×106b e×Hμ2.怎样求取发动机的指示功率、有效功率、平均指示压力和平均有效压力?指示功率P i=p mi V s in30τb i=BP i×106 P i=P e+P m有效功率P e=P i−P m P e=T tq n9550P e=p me V s in30τb e=BP e×106平均指示压力p mi=W iV s P i=p mi V s in30τ平均有效压力p me=30P eτV s in p me=0.1047T tqτiV s×30×10−33.机械效率的定义是什么?机械效率是有效功率和指示功率的比值,ηm=P eP i =p mep mi=1−P mP i=1−p mmp mi4.压缩比的定义是什么?压缩比等于气缸总容积与燃烧室容积的比值。