内燃机原理中英文课件Word格式.docx
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internalcombustionengine:
burningfuelinsidetheengine,andheatingworkingfluidstowork.Including:
reciprocatingengineandothers.Thereciprocatingenginemainlyincluding:
compression-ignitionenginesuchasdieselengineandspark-ignitionenginesuchasgasolineengine.Bothofthemarethemaincontentofthecourse.
历史发展:
historicalperspective
1860年莱诺依尔大气压力式的内燃机(没有压缩行程)
Nicolausatmosphericengine(withoutcompressioncycle)
1876年奥托4冲程点燃式内燃机
Ottofour-strokespark-ignitionengine
1890年本茨2冲程点燃式内燃机
Benzetwo-strokespark-ignitionengine
1892年狄塞尔4冲程压燃式内燃机
Dieselfour-strokecompression-ignitionengine
1902年雷诺机械增压
Renaultmechanicallysupercharging
1915年波希涡轮增压器
bocyturbocharger
内燃机相对其它动力的优点:
Advantageoftheinternalcombustioncompareswithotherpower.
a.结构简单;
b.效率较高;
c.重量体积比小;
a.simplestructureb.higherefficiencyc.lessspecificweightandspecificvolume
d.成本低,使用方便,技术成熟。
d.lowcost,operatingconvenient,maturetechnology
内燃机分类:
classificationofinternalcombustionengine
图1-01
figure1-01
典型内燃机结构:
structureoftypicalengine:
点燃式发动机:
spark-ignitionengine
图1-02、图1-03、图1-04、图1-05figure1-02figure1-03figure1-04figure1-05
压燃式发动机:
compression-ignitionengine
图1-06、图1-07figure1-06figure1-07
内燃机学
第2章—内燃机工作指标
Cheap2EngineOperatingParameters
内燃机工作指标包括:
engineoperatingparametersincluding:
动力性(功率、转速、扭距)、运转性(冷启动、排气品质)、耐久可靠性(大修时间)、经济性(燃料和润滑油消耗率)。
Powerperformance(power、speed、torque)、operationperformance(coldstart、qualityofexhaust)、durablereliability(intervalbetweenOverhaul)、economy(specificfuelconsumptionandlubeoilconsumptionrate)
2.1示功图指示性能指标
2.1indicatordiagramindicatorperformanceparameters
示功图
indicatordiagram
4冲程内燃机p-φ示功图—图2-01
figure2-01
p-φdiagramforfour-storksengine
4冲程内燃机p-V示功图—图2-02
figure2-02p-Vdiagramforfour-storksengine
p-φ和p-V有一一对应关系,可以相互转换。
方法:
用途:
p-φisonetoonecorrespondencewithp-V,ConversingEachOther.method:
use:
指示性能指标:
以工质对活塞做功为基础的指标,反映燃烧过程的特征。
indicatorperformanceparameters:
theparametersthatbasiconworkingfluidspushingthepistontoworkreflectthecharacteristicofcombustionprocess
1.指示功和平均指示压力
indicatedworkandmeanindicatedpressure
指示功Wi:
气缸内完成一个工作循环得到的有用功
indicatedworkWi:
obtainedavailableworkpercycleinthecylinder.
发动机的p-V图—图2-03
figure2-03p-Vdiagramofengien
平均指示压力pmi:
单位气缸容积一个工作循环所做的指示功;
或一个假想的作用在活塞上的不变的压力,使活塞在一个冲程的位移中做的循环指示功。
Meanindicatedpressurepmi:
obtainedindicatedworkwithunitcylindervolumepercycle;
orobtainedcycleindicatedworkatapistonstrokewithanimaginaryinvariablepressuretothepiston
application
2.指示功率indicatedpower
指示功率Pi:
单位时间做的指示功WiindicatedpowerPi:
indicatedworkWiinunittime
3.指示热效率和指示燃油消耗率
indicatedthermalefficiencyandindicatedspecificfuelconsumption
指示热效率ηit:
发动机指示功与消耗燃料热量的比值
indicatedthermalefficiencyηit:
rateofindicatedworkofenginetotheheatingofconsumptionfuel
指示燃油消耗率bi:
单位指示功的耗油量
indicatedspecificfuelconsumptionbi:
FuelConsumptionforunitindicatedwork.
2.2有效性能指标
effectiveperformanceparameters
有效性能指标:
指示性能指标扣除摩擦及附件消耗。
反映的是发动机的真正做功能力。
effectiveperformanceparameters:
indicatedperformanceparameterswithoutfrictionandconsumptionofaccessory.Ameasureofanengine’sabilitytoworkveritably
1.机械效率和有效功率mechanicalefficiencyandbrake(useful)power
有效功率:
Pe=Pi-Pmbrake(useful)power:
Pe=Pi-Pm
机械效率:
ηm=Pe/Pimechanicalefficiency:
ηm=Pe/Pi
内燃机有效功率:
brake(useful)powerofengine:
推导:
Derivation
2.平均有效压力和升功率meaneffectivepressureandpowerperliter
平均有效压力pme:
单位气缸容积一个工作循环所做的有效功,或一个假象的作用在活塞上的不变的压力,使活塞在一个冲程的位移中做的功为循环有效功。
Meanindicatedpressurepme:
obtainedeffectiveworkwithunitcylindervolumepercycle;
orobtainedcycleeffectiveworkatapistonstrokewithanimaginaryinvariablepressuretothepiston
升功率powerperliter
3、充量系数和过量空气系数ChargingCoefficientandexcessaircoefficient
冲量系数:
实际循环进气量与进气管状态下充满气缸的空气量比值。
ChargingCoefficient:
rateofrealcycleintakemasstoaircapacityfullofcylinderintheairinletpipestates
过量空气系数φa:
燃烧单位燃料的实际供给空气量与理论空气量之比。
excessaircoefficientφa:
rateofpracticaltotheoreticalairmassprovidedforburningunitfuel
柴油机:
φa=1.2–2.2汽油机φa=0.85–1.1
dieselengine:
φa=1.2–2.2gasolineengine:
φa=0.85–1.1
空燃比:
空气与燃料的比值。
Air/fuelratio:
rateofairtofuel.
4.有效热效率和有效燃油消耗率effectivethermalefficiencyandbrakespecificfuelconsumption
有效热效率:
ηet=We/Q1effectivethermalefficiency:
ηet=We/Q1
有效燃油消耗率:
单位有效功的耗油量。
brakespecificfuelconsumption:
FuelConsumptionforunitbrakework
2.3机械损失与机械效率
mechanicallossandmechanicalefficiency
平均机械损失压力:
pm=pi-pemeanmechanicallosspressure:
pm=pi-pe
机械损失的主要组成:
mechanicallossmainlyincluding:
1.活塞和活塞环的摩擦损失:
45-65%frictionlossofpistonandpistonring:
45-65%
2.轴承与气门机构的摩擦损失:
2-3%frictionlossofbearingandvalvetrain:
2-3%
3.附件的功率消耗:
10-20%。
只包括必不可少的附件:
油水泵等,不包括:
水箱风扇,空气压缩机、空调等。
powerconsumptionofaccessory:
10-20%onlyincludingaccessorythatisindispensable:
pumpsforoilorwateretcnotincluding:
fanforwatertank、aircompressor
4.驱动扫气泵和增压器的损失:
10-20%lossofdrivingscavengingpumpandsupercharger
机械损失的测定mensurationformechanicalloss
1.示功图法indicatordiagramtestmethod
上止点位置不容易精确得到(<
0.5°
)。
thelocationof
TDC(topdeadcenter)isnoteasytofindaccurately
2.倒拖法
motoringtestmethod
需要电力测功机。
误差有:
气缸不能燃烧带来的压力、温度变化,影响到摩擦功。
ElectricalDynamometerisneeded.Theerrorincluding:
pressureandtemperaturevarietyduetonotburninginthecylinder,influencingfrictionwork.
3.灭缸法
extinguishsparkofthecylindertestmethod.
必须是多缸机。
分别对某一气缸停机,减少制动力矩直到转速恢复,得到此时的功率,则摩擦功率为:
P-P’。
叠加各缸,得到整机的摩擦功。
Itmustbemulti-cylinderengine.StoptheengineforeachcylindertoreducetheBrakeTorqueuntilthespeedretrieve,thenthepowerobtainedisfrictionpower.Superpositiontheeachcylinder’scangetthefrictionworkforthewholeengine.
4.油耗线法
FuelConsumptionCurvetestMethod
多用于柴油机或喷射式汽油机。
在固定转速下进行负荷特性试验,得燃油消耗量与平均有效压力的关系曲线:
Generally
usedindieselengineorinjectiongasolineengine.Getrelationcurveoffuelconsumptionandmeaneffectivepressurefromtheloadcharacteristicexperimentsatfixedspeeds
图2-04
figure2-04
Pme为0时所消耗的油量B为克服摩擦功所用。
延长油耗曲线,得到摩擦功。
PmeisthefuelconsumptionBforovercomingfrictionworkatpoint0.Getthefrictionworkbyprolongingcurveoffuelconsumption.
2.4提高内燃机动力性与经济性的途径
thepathforimprovingPowerperformanceandeconomyofengine
1.采用增压技术:
usesuperchargingtechnology
2.合理组织燃烧过程,提高指示效率:
organizereasonablyburningprocesstoimproveindicatedefficiency
3.改善换气过程,提高气缸冲量系数:
AmeliorateexchangeprocesstoimproveChargingCoefficient
4.提高发动机转速:
improvethespeedofengine
5.提高机械效率:
Improvethemechanicalefficiencyoftheengine.
第3章—内燃机的工作循环
Cheap3EngineOperatingCycles
3.1内燃机的理论循环
Theoreticalcycleofengine
内燃机的实际热力循环:
燃料的热能转变为机械能的过程
Theactualthermodynamiccycleofengine:
theprocessthatthermalenergyoffuelchangesintothemechanicalenergy
内燃机的理论循环:
将实际循环简化,忽略次要因素,得到便于进行定量分析的假想简化循环
theoreticalcycleofengine:
obtainimaginarypredigestioncycleignoringsecondaryfactorthatiseasytodoquantitativeanalysiswithactualpredigestioncycle
理论循环的简化假设:
thesimplifyingassumptionsofthetheoreticalcycle
1.空气为工质,为理想气体。
其物理化学性能不变,比热为定值;
Theworkingfluidsareairwhichcanbetreatedasidealgas.Physicalandchemicalperformanceskeepconstant,sodoesthespecificheat.
2.工质的总质量不变,忽略了流动损失;
Themassoftheworkingfluidsisconstantignoringflowloss
3.工作过程绝热;
Operatingcycleisadiabatic
4.用假想的加热放热代替实际的燃烧与排气过程,排气过程视为等容放热过程。
Replaceactualcombustionandexhaustprocesseswithimaginaryheatingandexothermic.Treatexhaustprocessasconstant-volumeexothermicprocess.
研究理论循环的目的:
theobjectiveofstudyingontheoreticalcycle.
1.阐明热力循环参数间的关系;
elucidatetherelationamongthethermodynamiccycleparameters.
2.确定循环热效率的极限;
determinethelimitofthermalefficiencyofcycle
3.分析比较不同循环方式的经济性和动力性。
analyzeandcompareeconomyanddynamicperformanceamongdifferentcirculatingmode
根据不同的燃烧方式,典型的内燃机理论循环有3种:
等容加热、等压加热、混合加热。
therearethreetypicalenginetheoreticalcycleaccordingasdifferentcombustionmode:
constant-volumecombustion、constant-pressurecombustion、limited-pressurecombustion.
典型的理论示功图—图3-01
Typicalpressure-volumetheoreticadiagramfigure3-01
压缩比:
Va/Vc,压力升高比pz/pc
:
Va/Vc,pressureelevationratio:
pz/pc
各种理论循环的特点:
thecharacteristicsofvarioustheoreticalcycle
等容加热:
加热在等容条件下很快完成,点燃式发动机;
constant-volumecombustion:
heatedrapidlyinconstant-volumeconditionsuchasSIengines
等压加热:
加热在等压条件下缓慢完成,燃气轮机、早期压燃式发动机;
constant-pressurecombustion:
heatedslowlyinconstant-pressureconditionsuchasgasturbine、formerCIengine.
混合加热:
先在等容条件下很快加热,然后在等压条件下缓慢完成的压燃式发动机。
limited-pressurecombustion:
firstheatedrapidlyinconstant-volumeconditionthenslowlyinconstant-pressureconditionasCIengine
初始状态及加热量一致,当压缩比相同时,等容加热效率最高;
当循环最高压力相同时,等压加热效率最高。
whentheInitialStateandcalefactionheatquantityareconsistent,theconstant-volumecombustionefficiencyisthehighestwiththesamecompressionratio,whilewithth
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