发动机原理第二章6节
发动机原理第二章发动机的换气过程
4.气门叠开 :进、排气门同时开启
叠开角:进、排气门同 时开启时对应的曲轴转角, 一般为20º ~80º 曲轴转角。 在增压发动机可达80º ~160º 的曲轴转角。因其进气压 力高。 作用:由于进气管、气
上止点
缸、排气管互相连通,
可以利用气流的压差、惯性或 进、排气管压力波的帮助,清 除残余废气,增加进气量,降 低高温零件的温度,但注意不 应产生废气倒流现象。
T——气体的绝对温度; R——气体常数〔N•m/(kg· K)〕
气体的状态 ! 气流惯性!等 进气门关闭 进气状态下 工质密度 压力
Vr
排气门关闭
' Pr' Tr'
r
'
a
Vs’ Vc Vs
温度
Pa' Ta'
一、冲量系数
c
(冲量效率或容积效率)
为了对发动机的进气状况 ma V1 c= 进行评价,我们引入冲量系数
转速和负荷对进气压力的影响
1)转速:当节气门位置一定时,n增加,Pa’降低。Pa ’ =Ps-△Pa
对于汽油机,对应不同的节气门开度;对柴油机,则对应油量调节齿杆位置。
2)负荷:
汽油机:当节气门关小时,节流损失增加,引起Pa’下降。 且 Pa’ 随转速的增加而下降的愈快,即曲线变化愈陡。
C ka Tss (ξεc pa' - pr' ) 2.进气终了的温度Ta’ εc-1 p Ta' Tr'
pa' - pr' ) ka Ts (ξεc C εc-1 ps Ta' Tr'
Vc+Vs' ξ= Vc+Vs
Vr
发动机原理与汽车理论发动机原理基础知识
10
燃烧过程
11
结论:膨胀
发动机的实际膨胀过程与压缩过程很相似,也是一 个复杂的热力过程(吸热量大于放热量、吸热量等于 放热量、吸热量小于放热量)。总体来说,缸内气体 的吸热量大于放热量。 膨胀过程不仅有散热损失和漏气损失,还有补燃损 失。 膨胀过程终了b点的压力和温度越低,说明气体膨胀 和热量利用越充分。
发动机原理与汽车理论 发动机原理基础知识
2
课程内容概述
第一章 发动机原理基础知识 第二章 发动机的换气过程 第三章 汽油机的燃料与燃烧 第四章 柴油机的燃料与燃烧 第五章 燃气发动机的燃料与燃烧 第六章 发动机的特性 第七章 汽车的动力性 第八章 汽车的制动性 第九章 汽车的使用经济性 第十章 汽车的操纵稳定性 第十一章 汽车的舒适性 第十二章 汽车的通过性 第十三章 汽车性能的合理使用
原子数,单:k=1.67,双:cvk=1.4,三:k=1.3。
根据热力学公式和循环平均压力可求出混合加热循环的平均 压力为:
pt
k 1
p1
k 1
1
k
1t
影响因素
定容加热循环。
由4个热力过程组成:(ρ=1)
循环净功为W 。
将ρ=1代入混合加热循环计算式中。
定容加热循环的热效率为:
t
1
1
k 1
定容加热循环的平均压力为: pt
k p1
1 k 1
1t
影响因素
18
4.理想循环的影响因素
(1)压缩比ε。ε提高,循环热效率ηt和平均压力pt提高。因 为ε提高,可以提高压缩终了的温度和压力,在定容加热量一定 时,缸内最高压力提高,使膨胀功增加。
(2)压力升高比λ和预胀比ρ。在定容加热循环中,压力升高比 λ增加,循放加热量增加(在ε一定时),使循环净功W0和循环放 热量Q2均相应增加, 所以循环热效率不变,但循环平均压力提高; 在混合加热循环中(在ε和总加热量一定时) ,λ提高,预胀比 ρ减小,循环热效率和平均压力提高。
转子发动机的结构原理
摘要目前在商品汽车上普遍使用往复式活塞发动机。
还有一种知名度很高,但应用很少的发动机,这就是三角活塞旋转式发动机。
转子发动机又称为米勒循环发动机。
它采用三角转子旋转运动来控制压缩和排放,与传统的活塞往复式发动机的直线运动迥然不同。
这种发动机由德国人菲加士·汪克尔发明,在总结前人的研究成果的基础上,解决了一些关键技术问题,研制成功第一台转子发动机。
本文将简要介绍转子发动机的发展历史、结构、工作原理、以及其特点和发展方向。
目录第一章转子发动机的发展历程第一节转子发动机的发明第二节转子发动机的应用第二章转子发动机的主要结构第一节转子发动机总成第二节转子发动机的主要零件第三章转子发动机的工作原理第一节转子发动机的工作过程第二节转子发动机与传统发动机的比较第四章转子发动机的特点及发展方向第五章结论第一章转子发动机的发展历程发动机是汽车最为关键的部分,是决定车子性能的最重要的因素,犹如人的心脏。
大部分人都知道我们日常用的是活塞往复式发动机,又分为两冲程发动机和四冲程发动机,但是还有一种不为大部分人所熟知应用很少的发动机,那就是转子发动机,又叫汪克尔发动机。
这种发动机的结构紧凑轻巧,运转宁静畅顺,也许会取替传统的活塞式发动机。
第一节转子发动机的发明1959年,世界上第一台转子发动机才由德国工程师菲利克斯·汪克尔发明出来,第一台转子发动机名为KKM400型转子发动机。
汪克尔于1902年出生在德国,1921年到1926年受雇于海德堡一家科技出版社的销售部。
在1924年,汪克尔在海德堡建立了自己的公司,他花了大量的时间在那里进行转子发动机的研制,在1927年,诸如气密性和润滑等的一系列技术问题的攻克终于有了眉目。
60年初在德国生产出第一辆装配了转子发动机的小跑车。
实际上在过去的400年中,许多发明家和工程师一直都想开发一种连续运转的内燃机。
人们希望有朝一日往复活塞式内燃机将被优雅的原动力引擎所取代,它的运动轨迹应该非常接近人类伟大的发明之一:轮子。
发动机理论知识大全
4、油底壳
油底壳的功用是储存机油和封闭机体或曲轴箱。
油底壳用薄钢板冲压或用铝铸制而成。油底壳内设有挡板, 用以减轻汽车颠簸时油面的震荡。此外,为了保证汽车倾 斜时机油泵能正常吸油,通常将油底壳局部做得较深。油 底壳底部设放油螺塞。有的放油螺塞带磁性,可以吸引机 油中的铁屑。
活塞组
活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、连杆、连杆瓦等组成。
油环的主要功用是刮除飞溅到气缸壁上的多余的机油,并 在气缸壁上涂布一层均匀的油膜。
此外,气环和油环还分别起到刮油和密封的辅助作用。
3、活塞销
活塞销用来连接活塞和连杆,并将活塞承受的力传给连杆 或相反。活塞销与连杆小头的连接方式有两种,即全浮式 和半浮式。
全浮式活塞销工作时,能在连杆小头和活塞销孔中转动, 而半浮式只能在活塞销孔中转动,不能在小头孔内转动 。
3)裙部 活塞头部以下的部分为活塞裙部。裙部的形状应保 证活塞在气缸内得到良好的导向,气缸与活塞之间在任何 工况下都应保持均匀的、适宜的间隙。
另外,沿活塞轴线方向活塞的温度是上高下低,活塞的 热膨胀量自然是上大下小。因此为使活塞工作时裙部接 近圆柱形,须把活塞制成上小下大的圆锥形或桶形。
2、活塞环
燃烧室具备的条件
1、结构紧凑、提高热效率 2、增大进气门或进气道、提高发动机转矩和功率 3、压缩行程终点产生挤气涡流、保证充分燃烧 4、保证火焰传播距离最短(汽油机) 5、形状与燃油喷射、空气涡流运动进行良好配合(柴油机)
3、气缸衬垫
气缸衬垫是机体顶面与气缸盖底面之间的密封件。 其作用是保持气缸密封不漏气,保持由机体流向 气缸盖的冷却液和机油不泄漏。 按所用材料的不同,气缸衬垫可分为金属—石棉 衬垫、金属—复合材料衬垫和全金属衬垫等多种。
汽车发动机的进排气原理(配气相位和充气效率定义及分析)
长安大学汽车学院曹建明
第二章 发动机的换气过程
重量比 容积比 燃料 1 1 液态 空气 15 1000 气态 燃料受机械控制,容易加入。而汽缸容积就那么大,要想多加空气就要困 难得多。因此,对发动机换气过程的研究就显得尤为重要了。 燃烧是做功之本。 燃烧需要空气与燃料。
§2-1 四冲程发动机的换气过程
(三) 排气提前角 o
― 28 ―
《发动机原理》
长安大学汽车学院曹建明
o v ,
V1 V4
其中-后期膨胀比。
考虑经济性,在排气损失最小的前提下,尽量减小排气提前角。
(四) 气门叠开角 i , o
i , o 缸内气体易倒流进气管; i , o p r , Ta v
(三) 进气道
― 27 ―
《发动机原理》
长安大学汽车学院曹建明
转弯半径 R, 表面光洁度, 各管口与垫片孔口对中 流动阻力 v 设计时还要考虑组织进气涡流。
(四) 空气滤清器
通道面积,除尘效果 流动阻力 v 经常清洗,更换纸芯。 喉口截面积 流动阻力 v ,但雾化效果 。 解决这对矛盾,采用双喉口。小喉口:雾化;大喉口:进气。
v
进气状态:非增压:空气滤清器后进气管内的气体状态, 通常取为当地的大气 状态。 增 压:增压器出口状态。 严格地说,充气效率应为
v
实际进入汽缸的新鲜充量 以标准大气状态充满汽缸工作容积的新鲜充量
更合理。这样,在后面将要讲到的大气修正中,不同的压力和温度下进气量的 比值就等于其充气效率之比。否则,按照前头的定义式,大气温度越高,充气 效率反而会越高,讲起来似乎无法接受。而且也不具备可比性。
转子发动机的结构原理
摘要目前在商品汽车上普遍使用往复式活塞发动机。
还有一种知名度很高,但应用很少的发动机,这就是三角活塞旋转式发动机。
转子发动机又称为米勒循环发动机。
它采用三角转子旋转运动来控制压缩和排放,与传统的活塞往复式发动机的直线运动迥然不同。
这种发动机由德国人菲加士·汪克尔发明,在总结前人的研究成果的基础上,解决了一些关键技术问题,研制成功第一台转子发动机。
本文将简要介绍转子发动机的发展历史、结构、工作原理、以及其特点和发展方向。
目录第一章转子发动机的发展历程第一节转子发动机的发明第二节转子发动机的应用第二章转子发动机的主要结构第一节转子发动机总成第二节转子发动机的主要零件第三章转子发动机的工作原理第一节转子发动机的工作过程第二节转子发动机与传统发动机的比较第四章转子发动机的特点及发展方向第五章结论第一章转子发动机的发展历程发动机是汽车最为关键的部分,是决定车子性能的最重要的因素,犹如人的心脏。
大部分人都知道我们日常用的是活塞往复式发动机,又分为两冲程发动机和四冲程发动机,但是还有一种不为大部分人所熟知应用很少的发动机,那就是转子发动机,又叫汪克尔发动机。
这种发动机的结构紧凑轻巧,运转宁静畅顺,也许会取替传统的活塞式发动机。
第一节转子发动机的发明1959年,世界上第一台转子发动机才由德国工程师菲利克斯·汪克尔发明出来,第一台转子发动机名为KKM400型转子发动机。
汪克尔于1902年出生在德国,1921年到1926年受雇于海德堡一家科技出版社的销售部。
在1924年,汪克尔在海德堡建立了自己的公司,他花了大量的时间在那里进行转子发动机的研制,在1927年,诸如气密性和润滑等的一系列技术问题的攻克终于有了眉目。
60年初在德国生产出第一辆装配了转子发动机的小跑车。
实际上在过去的400年中,许多发明家和工程师一直都想开发一种连续运转的内燃机。
人们希望有朝一日往复活塞式内燃机将被优雅的原动力引擎所取代,它的运动轨迹应该非常接近人类伟大的发明之一:轮子。
发动机工作原理和总体构造
(四)飞轮的作用: 四冲程发动机工作循环的四个活塞行程中,只有一个行程是作功的,其余三个行程是依靠飞轮的惯性
(b)表面点火: 在火花塞点火之前,由于燃烧室内灼热表面(如排气门头部、火花塞电极处、积碳处)点燃可燃混合气
而产生的另一种不正常燃烧现象,称为表面点火。 表面点火现象:
表面点火发生时,也伴有强烈的敲缸声(较沉闷),产生的高压会使发动机机件机械负荷增加,寿命降 低。
(c)汽油机压缩比的选择: 应在避免引起爆燃和表面点火的前提下尽可能提高压缩比,以提高发动机功率,改善燃油经济性。
冷却系—水泵9由曲轴14上的皮带轮带动,将来自散 热器冷却后的冷却水泵入气缸7燃烧室周围的冷却水 套,经过气缸盖6中的冷却水套,热水由气缸盖上部 的出水口流往散热器。
(三)发动机基本术语
上止点(T.D.C.):
活塞顶离曲轴中心最远处。
下止点(B.D.C.): 活塞行程 S :
活塞顶离曲轴中心最近处。
(b)压缩行程
(a)爆燃: 由于压缩比过高导致压缩终了时气体压力和温度过高,在火花塞点火之后燃烧室内离点燃中心较远处的
末端可燃混合气自燃而造成的一种不正常燃烧现象,称为爆燃。 爆燃现象:
爆燃时,火焰以极高的速率传播,温度和压力急剧升高,形成压力波,以声速推进,当这种压力波撞击 燃烧室壁时就发出尖锐的敲缸声。同时还会引起发动机过热、功率下降、燃油消耗率增加等一系列不良后果, 严重爆燃时甚至造成排气门烧废、轴瓦破裂、活塞顶熔穿、火花塞绝缘体被击穿等机件损坏现象。
发动机的工作原理和总体构造
三角活塞转子发动机
转子发动机又称为米勒循环发动机,采用三角转子旋转 运动来控制压缩和排放,由德国人菲加士·汪克尔发明。
60年初在德国生产出第一辆装配了转子发动机的小跑 车。
1964年,日内瓦的德法合资企业COMOBIL公司,首次 把转子发动机装在轿车上成为正式产品。
1967年,马自达公司投巨资从汪克尔公司买下了这项 技术。将转子发动机装在马自达轿车上开始成批生产。
进关 排关 活塞 上→下 压缩终了时 点火 压力 ↗ ↗ 3~5MPa 温度 ↗ ↗ 2200~2800K 体积 ↗ ↗ 曲轴 360°~540° 做功终了
压力↘ ↘ 0.3~0.5MPa
温度 ↘ 1300~1600K
进关 排开 活塞 下→上 压力 0.105~0.115MPa 温度 900~1200K 曲轴 540°~720° 残余废气:因燃烧室容 积,废气不能排尽。
第一节 发动机的分类
一、发动机的定义、分类及特点
发动机-将某种能量直接转换为机械能并拖动 某些机械进行工作的机器。
将热能转变为机械能的发动机,称为热力发动 机(热机)。
燃料和空气混合后在机器内部燃烧而产生热能, 然后再转变为机械能的,称为内燃机。
内燃机与外燃机相比,具有热效率高、体积小、 便于移动和起动性能好等优点。
第五节 发动机主要性能指标与特性
发动机的性能指标是用来衡量发动机性能好坏的标准
动力性能指标:有效转矩、有效功率、转速 经济性能指标:燃油消耗率 运转性能指标:排气品质、噪声、起动性能
一、动力性能指标
a. 有效转矩:指发动机通过曲轴或飞轮对外输出的扭矩,通常用Ttq表示, 单位为N·m。有效转矩是作用在活塞顶部的气体压力通过连杆、传给曲 轴产生的扭矩,并克服了摩擦,驱动附件等损失之后从曲轴对外输出的 净转矩。 b. 有效功率:指发动机通过曲轴或飞轮对外输出的功率,通常用Pe表示 ,单位为kW。有效功率同样是曲轴对外输出的净功率。它等于有效扭矩 和曲轴转速的乘积。发动机的有效功率可以在专用的试验台上用测功器 测定,测出有效扭矩和曲轴转速,然后计算出有效功率。
汽车发动机的作用和工作原理
.
第2章 传动系概述
2.1 传动系的作用及组成 2.1.2 传动系的组成及各总成的功用
2.液力机械式传动系 主要由液力机械变速器,万向传动装置,主
减速器及差速器,半轴组成。
.
第2章 传动系概述
2.2 汽车驱动形式与传动系统布置 2.2.2 传动系统的布置形式
1.发动机前置后轮驱动(FR) FR的优点是:附着力大,易获得足够的驱动力,
活
工作特征:进气门关,
塞
排气门关,活塞下行。
作功终了:温度 1500~1700 K, 压
力300~500 kPa
.
排气行程
进气门关闭 排气门打开
残余废气
排气结束时曲轴转角为 540° --720°
工作特征:进气门关, 排气门开,活塞上行。
活 塞
温度900~1200 K 压力 105~125 kPa
a)发动机纵向布置
.
b)发动机横向布置
第2章 传动系概述
2.2 汽车驱动形式与传动系统布置 2.2.2 传动系统的布置形式
3.发动机中置后轮驱动(MR) MR的优点是:轴荷分配均匀,具有很中性的操控特性。
缺点是:发动机占去了座舱的空间,降低了空间利用率和 实用性,因此MR大都是追求操控表现的跑车。
3.必要时中断传动。利用变速器中的空档,中断动力传递, 使发动机能够起动和怠速运转,满足汽车暂时停车或滑 行的需要;
汽车发动机原理第二章 发动机的换气过程
3.换气损失和泵气损失
换气损失等于进气损失与排气损失之和,如图2-3、
图2-4中面积(W+Y+X),而在实际示功图计算中,已 经用丰满系数ϕi修圆理论示功图的棱角,所以ϕi中已包 括部分换气损失(面积W+U),故泵气损失为换气损失 的一部分,即图2-3、图2-4中面积(Y+X-U)。
第一节结束
一、充量系数
沿ar线进行,进气沿ar线进行,进、排气压力相等,泵气
功为零,增压发动机的理想换气过程如图2-4a)所示,由 于进气压力Ps大于排气压力Pr ,所以排气沿a′r′线进行,进 气沿r″a″线进行,面积a″a′r′r″a″表示泵气功,为正功。
1.换气损失
如图2-3b)和图2-4b)所示,排气门提前开启时,排气 压力线从点b′开始偏离膨胀线,面积过小与理想循环相比, 损失的功相当于W所表示的面积,称为自由排气损失,在 活塞将燃气推出汽缸时,由于沿途有流动阻力,所以汽缸 内的气体压力高于排气管内压力(非增压发动机排气管内压 力假定为大气压力),损失的功相当于X所表示的面积(X
最佳排气提前角也应当越机中,由于进气系统的阻力,进气
过程汽缸内的压力低于大气压力,而活塞背面曲轴箱 内的压力稍大于大气压力,因此,进气过程活塞要消 耗功,如图2-3中面积Y所示,在增压发动机中,进 气压力高于大气压力,故活塞顶面压力高于活塞背面 压力,活塞在进气过程得到正功。
所表示的面积包含了U所表示的面积),称为强制排气损失,
自由排气损失与强制排气损失之和即为排气损失。
排气提前角的选择会影响自由排气损失和强制排气
损失的分配,如图2-5所示,排气提前角越大(曲线b),
排气门开启越早,自由排气损失就越大,但此时缸内压 力在下止点前已降得足够低,所以强制排气损失减少, 反之,排气提前角减小(曲线c),强制排气损失会增加, 而自由排气损失则会减少。因此,从减少排气损失角度 看,最佳排气提前角应使两者之和为最小(曲线a)。
发动机原理第二章 内燃机的循环及性能评价指标
=1
河
b) 混合循环: Q1 、一定
南
理
,,t
工
大
学
二、理论循环的评价
第二章 内燃机循环及性能评价指标
2.平均循环压力pt 单位气缸工作容积所做的循环功 评定循环的做功能力
pt
Wt Vs
tQ1
Vs
混合
ptm
k k 1
pa
k 1
1
k
1t
河 南
等容
ptv
k k 1
pa
k 1
1t
理
柴油机 pr (1.05 ~ 1.2) p0
Tr 700 ~ 900K
排温取决于燃烧温度
河
燃烧过程迟后或后燃(补燃)增加排温升高,
南
理 排温是检查发动机燃烧状况的重要参数
工
大
学
第二章 内燃机循环及性能评价指标
二、实际循环的评价指标 指示指标:以工质对活塞做功为基础,评价实际循
环的做功能力和经济性。
第二章 内燃机循环及性能评价指标
一、卡诺循环与内燃机的动力循环
卡诺循环:绝热压缩、绝热膨胀做功、等温加热、等 温放热
卡诺效率:
tc
W Q1
1
Q2 Q1
1 T2 T1
提高动力循环热效率 的主要途径温差
河 南
卡诺定理:任何实际循环热效率<卡诺效率
理
工 大
意义:指明热力动力机械装置提高热效率的途径
学
第二章 内燃机循环及性能评价指标
一、卡诺循环与内燃机的动力循环
汽油机 — 通过液体燃料(汽油)实现奥托循环 轻便快速内燃机但热效率受限制
柴油机 — 从卡诺循环,以提高热效率增加压缩比提高温 差 热效率至今最高
发动机原理第2章(尾喷管)
3
喷口离地高度
越高喷出的气流会受到更少地限制,产生更大的推力。
尾喷管评价指标
尾喷管的性能评价指标有很多,最常用的指标有: • 推力 • 燃油消耗率 • 噪音 • 速度和空气动中可能会遇到各种故障,我们可以采用如下方法进行排查: 1. 查看喷口是否受损或堵塞 2. 检查连接件是否正常 3. 观察喷气流状态是否异常 4. 测量推力值是否正常
发动机原理第2章(尾喷管)
欢迎大家!在本章中,我们将探讨尾喷管如何帮助发动机运转。我们将介绍 尾喷管的作用、种类、形式、参数、评价指标以及常见故障排查。最后,我 们将总结本章内容并展望未来。让我们开始吧!
尾喷管的作用
尾喷管是一种重要的发动机部件,它可以影响发动机的性能和燃油效率。尾喷管的主要作用有:
直管式
气流直接从喷口射出,推力大,噪音高。
收缩扩散式
喷口前方收缩,后方扩散形状,可以降噪。
扇形式
相对于直管式可以更均匀地产生推力,适用于喷 气式飞机。
无喷嘴式
气流通过特殊形状的尾部,无需喷嘴,降低噪音 和燃油消耗。
尾喷管参数
1
喷口面积
面积越大,推力越大。
2
喷口位置
位置越低,推力越大。位置越高,噪音越小。
结论与展望
结论
尾喷管是现代发动机的重要组成部分,它具有多种 形式和种类,使用必须谨慎且需要经常检查。
展望
未来,随着科学技术的发展,尾喷管将继续向更加 高效、节能、环保的方向发展。
1 产生推力
2 消音
喷射高速气流,产生推力。
降低噪音和振动。
3 调节燃油混合比
尾喷管的形状和尺寸可影 响燃油混合比。
尾喷管种类
定向尾喷管
喷口朝向后方,适用于直升机和涡轮螺旋桨飞机等。
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• 熄火特性
– 燃烧室进口速度过大 时火焰稳定范围减小,
容易熄火或空中起动 时不易点燃
– 当燃烧室进口气流速
度超过一定限度,无
论余气系数是多少,
都无法稳定燃烧
余气系数
2020年4月10日
q ma q mf l0
1
fl0
33
小结
• 亚音速流:
– 扩张通道:亚音速进气道、超音速进气道的扩 压段、压气机转子、静子叶栅通道、燃烧室扩 压器;
qma qmf l0
1 fl0
– l0 — 1公斤航空煤油完全燃烧所需理论空气量,
l0 =14.7kg/s
– 最恰当油气比: f0 = 1/ l0 = 0.068
– = 1: 最恰当油气比
– 1: 富油状态 (燃油过剩)
– 1: 贫油状态 (空气过剩)
2020年4月10日
32
四、性能参数及特性
b 燃烧室进口总压
– 影响因素
• 主要因素:进气速度↑→总压恢复系数↓ • 次要因素:燃烧室温升↑→总压恢复系数↓
2020年4月10日
30
四、性能参数及特性
• 油气比
f
燃油质量流量 空气质量流量
qmf qma
2020年4月10日
31
四、性能参数及特性
• 余气系数
实际空气量 使燃油完全燃烧所需空气量
17
三、工作过程及主要零组件
燃烧室工作过程简介 • 1、气流扩压减速 • 2、喷油雾化 • 3、点火 • 4、形成燃烧回流区 • 5、燃烧 • 6、掺混冷却
2020年4月10日
18
三、工作过程及主要零组件
1、气流扩压减速 • 压气机出口气流速度 120~180m/s
30~45m/s
2020年4月10日
第二章 发动机部件工作原理
第二章 发动机部件工作原理
• 第一节 气动热力基础 • 第二节 进气道 • 第三节 尾喷管 • 第四节 压气机 • 第五节 涡轮 • 第六节 燃烧室
2020年4月10日
2
第六节 燃烧室
2020年4月10日
3
一、功能、环境特点及基本要求
• 功能
– 燃料与空气掺混燃烧,将燃料化学能转换为热 能加给气体。
15
二、燃烧室结构形式
• 环形燃烧室
– 由4个同心的圆筒组成, 火焰筒为环形
2020年4月10日
16
二、燃烧室结构形式
• 优点:
– 与压气机、涡轮的环形通道
气动配合好,减少流动损失
– 出口温度场均匀
– 重量轻、迎风面小
• 缺点:
– 喷油与进气不易配合
– 调试需大型气源
– 装拆维护较困难
2020年4月10日
大作业
❖大气参数的计算(0截面)
当H 11km时: T0 (288.15 6.5H ) 216.65 K p0 101325(1 H / 44.308)5.2553 22615.6 Pa
当H 11km时:
T0 216.7 K
11 H
p0 0.227e 6.338
Pa
气流速度: V0 Ma c 1.6 1.4 287.06 216.7 472(m / s)
2020年4月10日
23
三、工作过程及主要零组件
5、燃烧: • 分区燃烧室:主燃区、补燃区(中间区)、
掺混冷却区
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三、工作过程及主要零组件
5、燃烧: • 分不同部位、不同量进气
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三、工作过程及主要零组件
6、掺混冷却
• 约40%气流由火焰筒上的微细小孔或缝隙进入, 在火焰筒壁形成气膜,保护火焰筒。
• 约20%气流从后部进入,掺混降温、到达出口温 度场分布要求。
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三、工作过程及主要零组件
• 火焰筒壁的冷却
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三、工作过程及主要零组件
• 火焰筒壁的冷却
2020年4月10日
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பைடு நூலகம்
四、性能参数及特性
•
燃烧效率:
b
实际放热量 完全燃烧放热量
qmgh3*g qmah2*a qmf Hu
– 收缩通道:涡轮导向器叶栅通道、涡轮转子叶 栅通道、收缩型尾喷口,收敛-扩张尾喷管的收 缩段
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小结
• 超音速流:
– 扩张通道:收敛-扩张尾喷管的扩张段、涡轮导 向器出口;
– 收缩通道:超音速进气道的超音段;
• 核心要点:
– 压气机通用特性
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大作业
发动机设计点性能计算 (编程作业)
Ma 1时, i 0.97
Ma 1时, i 0.97 1 0.075(Ma 1)1.35 0.97 1 0.075(1.6 1)1.35 0.9335
进气道出口总温(在绝热管道中,总温不变) : T2* T1* 327.57K
进气道出口总压:
p2* i p1* 0.9335*96130 89733 Pa
qm.4a qm.5
压气机 燃烧室 涡导 涡转
冷气
能量平衡:
cp qm.3 T3* cpg qm.4 T4* cpg qm.4a T4*a
qm.3
涡导出口总温:T4*a
T4*
(1
)(1 f ) cp
cpg
(1 )(1 f )
T3* T4*
1430.8K
(b)
涡导出口总压:p4*a p4* 1096537Pa
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二、燃烧室结构形式
• 联管式燃烧室
– 有多个单独火焰筒, 共用内、外环形机匣 – 联焰管传播火焰
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二、燃烧室结构形式
• 联管式燃烧室 • 优点:
– 减轻重量和减小迎风面 – 单独火焰筒便于调试 – 拆换方便
• 缺点:
– 出口温度场周向 不均匀
2020年4月10日
• 环境特点
– 进口气流速度高(120-180m/s); – 工作温度高(核心温度2500K); – 出口气流温度受涡轮叶片的耐热限制,不能过
高;
2020年4月10日
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一、功能、环境特点及基本要求
• 基本要求:
– 稳定燃烧; – 可靠工作; – 为涡轮提供合理的温度条件;
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一、功能、环境特点及基本要求
大作业
燃烧室出口参数(4截面)
根据能量平衡:
c pg (qm.3a qm. f )T4* c p qm.3a T3* b qm. f Hu
油气比:
f
qm. f qm.3a
c pg
b
T4* cp T3* Hu cpg T4*
0.027159
(a)
总压:
p4* b p3* 1096537 Pa
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三、工作过程及主要零组件
3.点火 • 一般利用外电源,使高压火花塞打火。 • 一般有两个点火器。
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三、工作过程及主要零组件
4、形成燃烧回流区 • 气流经火焰筒头部的扰流器,形成一股旋
转气流,在火焰筒的中心造成低压区,下 游一部分气流逆流补充,形成回流。 • 形成稳定的点火源 • 使燃油破膜、雾化、掺混
kg
1 2.2609
(e)
尾喷口出口截面静温:
T9
(1
T9*
k
g 2
1
M
a9
2)
615.25K
尾喷管出口声速: c9 kgRgT9 479.16m / s
排气速度: V9 c9 Ma9 1083.35
大作业
发动机性能计算
喷管内的流量
qm.9 qm.5 qm.3 (1 )(1 f ) 81.9989kg / s
– 大型民用发动机:最高可达0.999
– 军用发动机:约0.95~0.99
– 影响因素:
• 余气系数
• 进气压力↑→燃烧效率↑
• 进气温度↑→燃烧效率↑
• 进气速度↑→燃烧效率↓
T
2
p1.75e 300
2
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q ma
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四、性能参数及特性
• 总压恢复系数:
– 约0.9~0.96
燃烧室出口总压
大作业
压气机出口参数(3截面)
压气机出口总压:p3* c p2* 1389733 1166529Pa
压气机出口总温:T3*
T2* 1
c
k 1 k
c
1
327.571
1.41 13 1.4 1
0.82
759.4K
压气机所消耗功:Lc cp (T3* T2*) 1.005(759.4 327.57) 434kJ / kg
• (1)如何保证稳定燃烧?
– 有一句成语:“风助火势,火借风威” – 是否“风”越大,火势越旺呢? – 生活经验表明,并非如此。
2020年4月10日
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一、功能、环境特点及基本要求
• (1)如何保证稳定燃烧?
– 基本条件:气流速度=火焰传播速度 – 进口气流速度高(120-180m/s); – 火焰传播速度(不大于50m/s)
大作业
气流滞止参数(1截面)
滞止温度:T1*
T0 (1
k
1 2
Ma2
)
216.65(1 1.4 11.62 ) 327.57 K 2
滞止压力:p1*
p0 (1
k
1
Ma2
)
k k 1