汽车发动机原理.56页PPT

行程，热效率低于5%，最大功率为4.5 kW。
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
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PPT课件
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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。

• 每循环燃油燃烧放出的热量为： • 式中：H u为燃料的Q1低 热pRoTV值oa （c KHa JLuo/kkgJ）
• 每循环的指示功为：
Wi
Q1i

poVa RTo
c

Hu a Lo
i
kJ
• 平均指示压力：
•
pmi
Wi Va

po Hu RTo

1
a Lo
令
Ka

a Lo 1 a Lo
称为混合气的空气量比例系数，所以有
cVs s
Ka
Vc Vs'
a'

Vr '
r
'
式中，s 为进气时大气密度。
考虑到进、排气门迟闭，令
c

c
Ka
1 s
a'
Vc Vc
r'
, Vs'
图3-4 排气门提前角和排气损失 a—最适合 b—过早 c—过晚 d—排气门面积过小
三、进气损失
由于进气系统的阻力，进气过程的气缸压 力低于进气管压力（非增压发动机中一般 设为大气压力），损失的功相当于图X所表 示的面积，称为进气损失。
第二节 四冲程发动机的充量系数
一、充量系数 充量系数是衡量不同发动机换气过程完善程度的重要
由此可得每循环充入气缸的新鲜混合气质量ml为
ml
(Vs'
Vc )a'

V r
'

r
'
进入气缸的混合气量为 ml ma gb
式中，g b 为循环燃料量。
由第四章空燃比的关系得

活塞式发动机的分类
▪ 按活塞运动方式 ：往复活塞式、旋转活塞式 ▪ 按着火方式:压燃式、点燃式 ▪ 按所用燃料:汽油机、柴油机、气体燃料发动机 ▪ 按冷却方式:水冷式、风冷式 ▪ 按冲程数:四冲程、二冲程 ▪ 按进气状态 ：增压式、非增压式 ▪ 按气缸数目、排列方式：单缸、多缸、直列式、V型、对置式
▪ 排放品质
➢ 有害气体CO、HC、NOx、排气颗粒
▪ 噪声水平
➢ 刺激神经、使人烦躁、反映迟钝
发动机速度特性
▪ 速度特性曲线
➢ 燃料供给调节机构位置不变时，发动机性能参数（有效转 矩、功率、燃料消耗率）随转速改变而变化的曲线。
➢ 如何得到曲线：在一定转速下，用测功器对曲轴施加阻力 矩，获取曲线的位置，依此类推。
▪ 主要缺点：
➢ 燃油消耗率高，燃料经济性差
内燃机产品名称与型号编制规则
第五节 发动机的性能指标与特性
▪ 动力性能指标 ▪ 经济性能指标 ▪ 环境指标 ▪ 发动机速度特性
动力性能指标
▪ 有效转矩Te
➢ 发动机对外输出的转矩称为有效转矩，单位为N·m 。 ➢ 有效转矩与曲轴角位移的乘积就是发动机对外输出的有效功。
▪ 压缩比
➢ 表示了气体的压缩程度，它是气体压缩前的容积与气体压缩后的容积之 比值，即气缸总容积与燃烧室容积之比。一般用ε表示。
▪ 工况
Va 1 Vs
Vc
Vc
➢ 内燃机在某一时刻的运行状况，以该时刻内燃机输出的有效功率和曲轴 转速表示。
▪ 负荷率
➢ 内燃机在某一转速下发出的有效功率与相同转速下所能发出的最大有效 功率的比值称为负荷率，以百分数表示。负荷率通常简称负荷。
经济性能指标
▪ 有效热效率ŋe
燃料燃烧产生的热量转化为有效功的百分比。

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。

gi，ηi，经济性指标。
精选ppt
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四、指示热效率ηi
定义：实际循环指示功Wci与所用燃油的发
热量Q1之比值,用ηi表示。
Ni —［KW］； Hu —［KJ/kg］燃料热值； Gf —［kg/h］； gi —［g/kw·h］
可以看出：ηi∝1／gi
标定工况下，ηi，gi的大致范围：
gi
ηi
汽油机： 205～320 0.25～0.40
1-2的压缩过程 绝热压缩；
2-3的燃烧过程 等压加热;
3-4的膨胀过程 绝热膨胀；
4-1的排气过程 等容放热。
等容加热循环的热效率：
ηT=1-1/εk-1×(ρK-1 )/K(ρ -1)
二、影响内燃机理想循环的主要因素
分析循环的主要目的是找出影响循环热 效率的因素，找到提高热效率的途径。
常用的方法有： 1、解析法： 从循环热效率的公式出发进行分析。 2、图示法： 由P—V图、T—S图入手分析。
二、影响ηm的因素
使用因素：转速、负荷、润滑油品质、水温等； 结构设计因素：最高燃烧压力、气缸尺寸数目、大气状态等。
1．转速n
负荷一定=>Pi、Ni基本不变
n↑=>摩擦损失↑ =>机械损失↑=>Pm↑
mN Nei 1N Nm i P Pei 1P Pm i
得: n↑,ηm↓
故用提高n来增加发动机的 动力性指标受到限制。 精选p图pt 2-3 ηm随转速的变化38关系
顺时针 正功-循环指示功； 逆时针 负功-泵气功;机械
损失功
示功图上循环曲线所围成的面
积的大小表示功的多少。
精选ppt
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2、平均指示压力Pi
1）定义：发动机单位气缸工作容积每循环做的指 示功。

四、二行程柴油机工作原理
五、汽油机与柴油机、四冲程与二行程
内燃机的区别 1.四冲程汽油机与柴油机比较 共同点： 1）每个工作循环都包含进气、压缩、作 功和排气等四个活塞行程，每个行程各 占180°曲轴转角。 2）只有一个作功行程。
不同点：
1）可燃混合气形成的方式和时间不同；

心得体会
1.熟悉教材,吃透重点,难点. 2.根据课程特点,编写相应教案和PPT. 3.讲课时注意轻重缓急,循循渐进.
思考题: 1.解释下列各词：往复活塞式内燃机、曲柄 连接机构、上止点、下止点、活塞行程、气 缸总容积、气缸工作容积（气缸排量）、发 动机工作容积（发动机排量）、压缩比。 2.东风牌EQ1090E型汽车的发动机Q6100汽 油机有6个缸、气缸直径为100毫米，活塞行 程为115毫米，压缩比为6.75，计算其每缸工 作容积和发动机排量。 3.简单说明四行程汽油发动机有几个工作行 程？每个行程作用是什么？每个行程终了时 气体的压力和温度各在什么范围？ 4.往复活塞式内燃机由那些部分组成？它们 各起什么作用? 5.国产汽车内燃机产品型号包括哪些部分？ 如何编写？
第三节
往复活塞式内燃机工作原理
一、四冲程汽油机(four stroke gasoline engine)
工作原理 • 1、进气行程 • 2、压缩行程 • 3、作功行程 • 4、排气行程
单缸四冲程汽油机的工作过程
温度320~380 K， 压力0.08-0.09 MPa
1.进气行程
排气门关闭
P P
3）按冷却方式不同
水冷式和风冷式
4）按完成一个工作循环活塞的行程数 四行程和二行程
5）按进气状态不同 增压和非增压

排气行 程
800~1000
105~125 kPa
思考
四冲程汽油机 和柴油机的工 作循环有什么 相同之处呢？
共同点
1. 每个工作循环曲轴转两周，每一行 程曲轴转半周。
2. 只有作功行程产生动力。
思考
2能2够00按~2时80在0火(瞬花时塞最电高极) 间产生电火花的全部设备称为点火系，点火系通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成。
配还气会机 引构起大发多动采机用过顶热置，气功门率式下配降气，机燃构油，消一耗般量由增气加门等组一、系气列门不传良动后组果和。气门驱动组组成。 （38）活压塞缩行比程—S——气—缸上总、容下积止与点燃之烧间室的容距积离之称比为称活为塞压行缩程比（。S=2R）。
同呢？ 3功0用0~是50向0作kP相a对(作运功动终的了零) 件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损。
第一节 概述
（3）活塞行程S——上、下止点之间的距 离称为活塞行程 （S=2R）。
第一节 概述
（4）曲柄半径R——曲轴旋转中心到曲柄 销中心之间的距离称为曲柄半径。通常活 塞行程为曲柄半径的两倍，即s=2R 。
第一节 概述
（5）气缸工作容积Vh——活塞从一个止点 运动到另一个止点所扫过的容积，称为气 缸工作容积。一般用Vh 表示。单位是L
排气行程 900~1200
105~125 kPa
柴油机工作时各行程状态参数
状态 行程
温度(K)
压力
进气行 程
320~350
800~900 kPa
压缩行 程
800~1000
3~5MPa
作功行 程
2200~2800(瞬时最高)
3~5MPa (瞬时最高)

能量回收。
混合动力技术还能够提高汽车的燃油经 济性，减少废气排放，同时能够提供更
加平顺和安静的驾驶体验。
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感谢您的观看
VS
详细描述
当发动机启动困难时，首先检查点火系统 是否正常工作，包括检查火花塞和点火线 圈是否正常。同时，检查供油系统是否正 常，包括检查燃油泵和喷油嘴是否工作正 常。如果以上检查均无问题，则可能是气 缸压力不足，需要进一步检查气缸密封性 能。
发动机过热
总结词
发动机过热可能是由于冷却系统故障、发动 机负荷过大或润滑系统问题等引起的。
排气
排出燃烧后的废气。
03 发动机工作原理详解
进气过程
总结词
进气过程是发动机工作循环的起始阶段，负责吸入空气与燃油的混合气。
详细描述
进气门开启，空气通过进气歧管进入气缸，与喷油嘴喷出的燃油混合形成可燃 混合气。进气门关闭后，进气歧管内的压力下降，形成一定的真空度，以利于 下一次进气过程。
压缩过程
04 发动机性能影响因素

燃油品质
燃油品质对发动机性能的影响
燃油品质的好坏直接影响到发动机的性能和寿命。高品质的燃油能够提供更完全的燃烧，从而提高发动机的效率 和功率。
燃油品质对排放的影响
燃油品质差会导致发动机燃烧不充分，产生更多的污染物排放。高品质的燃油可以降低排放，对环境保护有积极 作用。
空气质量
总结词
压缩过程是发动机工作循环的重要环节，通过压缩可燃混合气，增加其温度和压 力，为燃烧做好准备。
详细描述
随着活塞的上行，气缸内的可燃混合气被逐渐压缩，体积减小，温度和压力升高 。压缩比是衡量压缩程度的重要参数，对发动机性能和燃油经济性有重要影响。