汽车发动机原理

turbo2010

汽车发动机原理
课 程 概 述
一、课程的性质和任务
  1、研究发动机的工作过程和性能指标，主要包括动力性、经济性、排放性等。
   2、分析影响发动机性能指标的因素。
   3、找出提高发动机性能指标的途径。
二、课程的地位和作用
          本课程是一门专业课，为发动机的使用、维修打基础。本课程在整个课程体系中起承上启下的作用，对今后的实际工作起指导作用。

三、课程主要内容
课程的主要内容分两大部分，《工程热力学基础知识》部分的重点是发动机的理想循环。《发动机原理》部分的重点是内燃机的燃烧过程和特性。
主要内容包括：工程热力学基础、发动机示功图和性能指标、燃料和燃烧、发动机换气、汽油机混合气的形成与燃烧过程、柴油机混合气的形成与燃烧过程、发动机特性、发动机的排放与控制等。

四、课程的特点、要求、学时分配、考核
特点:本课程理论性较强，无多少实物供参照，课堂上的讲授以理论分析和推导为主。
要求:要求课上集中精力听讲，做好笔记，课下及时复习。对重点章节要熟练掌握。
学时分配：总学时48，其中实验8学时
考核：本课程为考试课，平时10%；实验10%；考试80%。
参考书：1.《汽车发动机原理》（第二版）陈培陵主编  
                                                          人民交通出版社 2003
                 2.《车辆内燃机原理》（第一版）秦有方主编　   
                                                  北京理工大学出版社 1997
第一章 工程热力学基础
本章要求：
        了解：热力系统、工质、功、热量、内能和熵等概念，理想气体和卡诺循环等。
        理解：热力学第一和第二定律，Ｐ－Ｖ图和Ｐ－Ｓ图，理想气体的热力过程和发动机的理想循环。
第一节 气体的状态及状态方程
一、热力系统
1、在热力学中，从若干个物体中规划出所要研究的对象，称为热力系统；


二、热力状态与状态参数
基本状态参数：
1、比容：用ν表示，单位是m3/kg 。
定义：单位质量的物质所占的容积。即：     
        ν=V/M　　
V--物质的容积,[m3];  M--物质的质量，[kg]。
比容的倒数是？
2、压力：用P表示，单位是Pa，Mpa、kPa。
定义：系统单位面积上受到的垂直作用力。
即：P=F/A


三、理想气体的状态方程
1、理想气体：气体分子本身不占有体积，分子之间无相互作用力的气体。
2、理想气体的状态方程：
    Pν=RT PV= mRT V= mν  
    对空气，R=0.287kJ/kg•K
3、压容图
第二节 热力过程及过程量
功：δW=Fdx=APdx=PdV
  W12=∫12PdV
对单位质量的工质： w12=W/m=∫12PdV/m   
    =∫12Pdν
※故P-V图上,
W12为过程线与横轴围成的面积。

规定：热力系统对外界做功为正，外界对热力系统做功为负。
由δW=PdV得：                    
  dV>0，膨胀,δW>0，
系统对外界做功；
  dV<0，压缩,δW<0，
外界对系统做功；
  dV=0，δW=0，
系统与外界之间无功量
传递。

三、热量
是系统与外界之间依靠温差来传递的能量形式，用Q表示
     q=Q/m   J/kg
规定：传入热力系统的热量为正值，即吸热为正；传出热力系统的热量为负值，即放热为负。
※热量与功一样，是系统在热力过程中与外界传递的能量形式，因此是过程量，不是状态参数。

四.熵和温熵图
熵S的增量等于系统在
过程中交换热量除以传
热时绝对温度所得的商
ds=δq/T
1Kg工质的熵的单位J/kgK
mKg工质熵的单位Ｊ/K
第三节 热力学第一定律
一、热力学第一定律
表述为：当热能与其它形式的能量相互转换时，能的总量保持不变。
对于一个热力系统：
    进入系统的能量-离开系统的能量
   =系统内部储存能量的变化量
※热力学第一定律是能量转换与守恒定律在热力学上的具体应用，它阐明了热能和其它形式的能量在转换过程中的守恒关系。
  它表达工质在受热作功过程中，热量、作功和内能三者之间的平衡关系。

二、内能-工质内部所具有的各种能量总称

三、闭口系统的能量方程
1、定义:
  与外界没有质量交换的系统。
  2、能量方程式
   　　Q-W=ΔU

四、理想气体的比热
1、比热的定义和单位
热容量：向热力系统加热（或取热）使之温度升高（或降低）1K所需的热量,用C表示。
比热：单位质量工质的热容量，用c表示。即c=C/m  单位J/(kgK）或c=dq/dT（单位质量的物质作单位温度变化时吸放的热量）
  2、比热与过程的关系
功量和热量都是过程量，故比热与过程有关。
热力过程中最常见的加热过程是保持压力不变
和容积不变，因此比热也相应的分为定压质量比热和定容质量比热，分别以符号cP 和cν 表
示。绝热指数：K= cP / cν

  3、比热与气体性质、温度的关系
    实验证明，多数气体的比热随温度的升高而增大，但为使计算简便，不考虑比热随温度的变化，即采用定值比热（或定比热）。
五、理想气体内能的计算
    在保持系统容积不变的加热过程中，加热量为：
          qν=cν(T2-T1)
  由热力学第一定律 q=w+Δu
第四节 理想气体的热力过程
要求掌握：
   1、过程的定义；
   2、过程方程式；
   3、过程中各基本参数之间的关系；
   4、过程量的计算；
   5、过程曲线，重点掌握P-V曲线，对T-S
      曲线作一般了解；
   6、多变过程的概念。

工程热力学把热机循环概括为工质的热力循环，热力循环分成几个典型的热力过程&iexcl;&ordf;定容、定压、定温和绝热&iexcl;&ordf;称为基本热力过程。
一、定容过程
1、定义：过程进行中系统的容积（比容）保持不变的过程。
2、过程方程式：ν=常数
3、参数间的关系：

5、过程曲线

二、定压过程
1、定义：过程进行中系统的压力保持不变。
2、过程方程式：

5、过程曲线

三、定温过程
1、定义：过程进行中系统的温度保持不变的过程。
2、过程方程式：  T=常数
3、参数间的关系：
      Pν=RT=常数

5、过程曲线

四、绝热过程
1、定义：过程进行中系统与外界没有热量的传递（&#61540;q=0 → &#61540;s=&#61540;q/T=0，故也称定熵过程 ）。
2、过程方程式：Pvk=常数（推导略）

5、过程曲线

  五、多变过程
     在实际的热力过程中，P、ν、T的变化和热量的交换都存在，不能用上述某一特殊的热力过程来分析，需用一普遍的、更一般的过程即多变过程来描述。
   1、过程方程式：Pvn=常数

2、各过程在P-v
图上的比较
第五节 热力学第二定律
重点掌握：
  1、热力学第二定律的表述；
  2、热力循环的热效率；
  3、卡诺循环的热效率。

一、热力学第二定律的表述
   1、热量不可能自发的、不付任何代价的由一个低温物体传至高温物体。&iexcl;&ordf;热量不可能自发地从冷物体转移到热物体。
   2、不可能制成一种循环工作的热机，仅从单一的高温热源取热，使之完全转变为有用功，而不向低温热源（冷源）放热。&iexcl;&ordf;单热源热机是不存在的。

&#61533;        &#61533;能量传递（热功转换）过程的方向、条件和限度问题，要由热力学第二定律来回答。
&#61533;        &#61533; 热力学第二定律的实质是一切自发的过程都是不可逆的。

二、热力循环
系统从某一状态（初始状态）出发，经历一系列的中间状态，又回到初始状态，这样一个封闭的热力过程称为一个热力循环。（在P-V图上，热力循环是一封闭的曲线。）

正向循环—把热能转变为机械功的循环。
逆向循环—靠消耗机械功将热量从低温热源传向
          高温热源的循环。（或称热泵循环）

1、循环净功量

定义：循环净功与从高温热源吸收热量的比值
ηT=W/Q1=(Q1-Q2)/Q1=1-Q2/Q1
W: 对外作出的循环净功；
Q1: 循环中吸收的总热量;
Q2: 循环中放出的总热量。
作用： 评价循环的经济性。

三、卡诺循环（最理想的热机循环）
     由两个定温过程和两个绝热过程组成的可逆循环。


四、卡诺定理
   在两个不同定温热源间工作的任何热机的热效率，不可能大于在同样两个热源间工作的可逆热机的热效率。
推论：
1、一切可逆热机的热效率彼此相等且等于卡诺热机的热效率，不可逆热机的热效率小于可逆热机的热效率。
2、在内燃机上，如果排气温度过高，则内燃机的热效率下降；提高压缩比，使T1升高，则内燃机的热效率升高。
第六节  活塞式内燃机的理想循环
    为便于分析内燃机的实际工作过程，将内燃机的某个循环的各个实际过程全部抽象的概括为若干个可逆过程，这样得到的一个闭合循环，称为理想循环。
理想化的原则及方法：
  1、工质所经历的状态变化为一闭合循环；
  2、循环中工质的数量和化学成分始终不变；
  3、组成各循环的过程都是可逆的；
  4、工质的比热为定值。

要求掌握：
  1、车用发动机的理想循环各是什么；      
  2、理想循环各由哪些过程组成；
  3、影响理想循环热效率的因素；
  4、车用发动机理想循环的比较。

一、内燃机的理想循环
1、实际循环及理想化


1-2的压缩过程&#61652;绝热压缩；
2-3的燃烧过程&#61652;等容加热；
3-4的燃烧过程&#61652;等压加热；
4-5的膨胀过程&#61652;绝热膨胀；
5-1的排气过程&#61652;等容放热。


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。

1、压缩比的影响


三、活塞式内燃机理想循环的比较
1、在等压缩比ε 、等加热量Q1条件下

热力系统的分类
（据界面上物质和能力交换的情况分）  
&#61607;        闭口系统：与外界无质量交换的系统；
&#61607;        开口系统：与外界有质量交换的系统；
&#61607;        绝热系统：与外界无热量交换的系统；
&#61607;        孤立系统：与外界即无质量交换，又无
             热量交换的系统。
压力的测量
当系统的压力高于大气压力时，
用压力表测量。
压力的测量
当系统的压力低于
大气压力时，用真
空表测量。

mzlboy

支持楼主,资料很好,有没有.doc文档的可以下载啊?

pkyltc

是啊，详细点就好了
LZ能不能补充点东东咯？？

翠微居

很好啊，楼主 有电子档吗  发出来下载啊，谢谢了。  好想有一份，呵呵

fanxin885

是呀，能不能发点资料上来，谢谢啦，

bailianhua

简明扼要 高屋建瓴

04090328

全是理论知识点啊，是不是课件里的啊？？
先顶吧~~

jack-meng

貌似龚龙保编的那本《内燃机学》很好啊，不知道谁有没有这个本书的电子版的课件啊，很想学习学习

刘喜涛

如果再全面一点就好啦，不过还是不错哦

小鱼的存在

支持楼主,资料很好.好深奥

pepperon

好像是复制下来的吧，支持了

jbf531

回复 3# pkyltc


    很好啊，楼主 ，谢谢了

asheng083

分析得很好

zuajian

蛮好的   全面

miaomiaoboa

有本教材叫《汽车原理》，不错的，都有。