发动机原理第一章45节2shangzai-PPT文档资料
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第1章发动机原理 ppt课件
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
2019/12/28
PPT课件
10/13
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。
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
2019/12/28
PPT课件
10/13
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。
《发动机的工作原理》PPT课件
0
七、按ห้องสมุดไป่ตู้活塞的工作方式分类
按活塞工作方式的不同，发动机可分为往复活塞式与转子 活塞式。
八、按照供油方式分类
汽油发动机按供油方式不同，还可分为化油器式与电喷式。
第一章 总论
本章主要介绍的内容有：
● 发动机的分类 ● 发动机专业术语 ● 发动机的编号 ● 发动机的组成 ● 发动机的工作原理
第一节 发动机的分类
本节主要介绍的内容有：
● 按使用燃料的不同 ● 机体 ● 油底壳 ● 气缸垫
一 、按使用燃料的不同
按使用燃料的不同，汽车发动机可以分为汽油发动机、柴油发 动机、CNG发动机、LPG发动机、双燃料发动机。
二 、按照行程分类
按发动机工作行程的不同，汽车发动机又可分为四行程发动机 与二行程发动机。
三 、按照冷却方式分类
按发动机冷却方式的不同，汽车发动机还可分为水冷式发动机 和风冷式发动机。
四 、按照气缸数目分类
按发动机气缸体气缸数目的不同，发动机又可分为单缸、双缸及 多缸发动机，如图所示，分别列举了直列四缸、五缸、六缸、V形八缸 以及W型十二缸等多缸发动机。
五 、按照气缸排列方式分类
按发动机气缸的布置方式，汽车发动机有如图所示的五种常见 型式，分别是直列、斜置、对置、V形和W型。
六、按照进气系统是否采用增压方式分类
自然吸气（非增压）式发动机如图1-12和强制进气（增压式）发 动机如图1-13。汽油机常采用自然吸气式；柴油机为了提高功率有采 用增压式的。
发动机原理完整版第一章23、45节PPT课件
例如:
GE90(BY777) F=392000N, qma=1420kg/s
D=3.524m
wp-11(无人机) F=8500N, qma=13kg/s
2020/11/20
D=0.3m
21
一、性能指标
2、单位推力 单位：N ·s/kg
Fs F qma
每秒钟流过发动机的每公斤空气产生的推力. 忽略进出口流量变化，完全膨胀：Fs V9 V0 又进行地面台架试验： Fs V9
提供推动力的作用：
(1) 克服飞行阻力 (2) 飞机达到一定速度机翼产生升力 (3) 矢量推力俯仰（偏航）力矩 推力分布
2020/11/20
3
二、推力公式推导
• 取发动机单独安装于短舱的安装形式
– 远前方为“0”截面 – 短舱进口为“01”截面 – 尾喷管出口为 “9”截面
2020/11/20
4
二、推力公式推导
• 气流流经发动机内、外所产生的反作用力：
Fout：气流作用于短舱外表面的轴向合力 Fin： 发动机内各部件所受气流反作用力的轴向合力
F F F ef f 2020/11/20
in
ou5t
二、推力公式推导
• Fout
9
F pdA X
out
f
01
• dA — 短舱外表面微元面积在垂直于轴向
方向上的投影；
2020/11/20
19
一、性能指标
• 示例： • 进行发动机地面台架试车，其中发动机进
口流量100kg/s，进口速度120m/s，排气速 度800m/s，尾喷管完全膨胀，则发动机产 生的推力是多少？ • A 68000N • B 80000N
2020/11/20
汽车发动机的作用和工作原理ppt课件
29
车用内燃机 车用内燃机 车用内燃机
§2.4 发动机的分类
水冷发动机
风冷发动机 四冲程发动机 二冲程发动机 汽油发动机
柴油发动机
化油器式发动机 直接喷射式发动机发动机
车用内燃机
单缸发动机 多缸发动机
车用内燃机
单列式发动机
双列式发动机
30
§2.5 发动机的总体构造
两大机构
曲柄连杆机构 配气机构
供给系 点火系 五大系统 冷却系 润滑系 起动系
上止点 下止点 活塞行程(S) 曲柄半径(R) 气缸工作容积(V h ) 发动机工作容积(VL) 燃烧室容积(Vc ) 气缸总容积(Va ) 压缩比
曲轴回转中心
曲柄
3
三、四冲程发动机的简单工作原理
四冲程发动机：曲轴旋转二周， 活塞往复4个行程完成一个工作
循环，称为4冲程发动机。
53
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
5．四轮驱动(4WD) 4WD的优点是：四个车轮均有动力，地面附着率最大，
通过性和动力性好。
54
第4章 手动变速器
4.1 概述 4.1.1 变速器的功用
1．实现变速变矩。变速器通过改变传动比，扩大驱动轮转 矩和转速的变化范围，以适应经常变化的行驶条件，同 时使发动机在有利的工况下工作；
16
17
18
19
20
二、四冲程柴油机的工作原理
温度800~1000K
温度300~370K 压力800~900
kPa
温度800~1000K 压力3~5 MPa
压力105~400 kPa
终了：温度 800~1000K压力
发动机机械系统复习ppt课件
20
0
d eⅠ
c Ⅱ
b Ⅲ
a
2000 精选pp3t5课00件
4800
n/r·min-1
21
第2章 曲轴连杆机构
精选ppt课件
22
主要内容
机体组 活塞连杆组 曲柄飞轮组
精选ppt课件
23
组成
由机体组,活塞连杆,曲轴飞轮组3部分组成
精选ppt课件
24
1、机体组：气缸体、曲轴箱、油底壳、气缸
套、气缸盖和气缸垫---不动件
精选ppt课件
3
§1.2 四行程发动机工作原理
一、发动机结构基本术语
上止点
下止点 活塞行程(S) 曲柄半径(R) 气缸总容积(Va )
气缸工作容积(V h ) 燃烧室容积(Vc ) 压缩比 发动机排量 工作循环
精选ppt课件
4
燃烧室容积和工作容积
燃烧室容积（Vc）：
活塞达到上止点时，活塞顶部以上的气缸容积；
活塞在曲轴的带动下下移，进气门开，排气门关，
在真空吸力的作用下混合气进入气缸。
精选ppt课件
12
2、压缩行程
进
活
排
气
塞
气
门 关
上
门 关
闭
行
闭
为使可燃混合气迅速 燃烧，达到改善发动 机动力性和经济性的 目的，必须在燃烧前 对可燃混合气进行压 缩，以提高可燃混合 气的温度和压力。因 此，在进气行程结束 时立即进入压缩行程， 活塞在曲轴的带动下， 从下止点向上止点运 动，由于进、排气门 均关闭，气缸内容积 逐渐减小，可燃混合 气压力、温度逐渐升 高。
在作功行程中，开始阶 段气缸内气体压力、温度 急剧上升。
在气体压力的作用下，活塞带动曲轴旋转 对外输出作功。
0
d eⅠ
c Ⅱ
b Ⅲ
a
2000 精选pp3t5课00件
4800
n/r·min-1
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第2章 曲轴连杆机构
精选ppt课件
22
主要内容
机体组 活塞连杆组 曲柄飞轮组
精选ppt课件
23
组成
由机体组,活塞连杆,曲轴飞轮组3部分组成
精选ppt课件
24
1、机体组：气缸体、曲轴箱、油底壳、气缸
套、气缸盖和气缸垫---不动件
精选ppt课件
3
§1.2 四行程发动机工作原理
一、发动机结构基本术语
上止点
下止点 活塞行程(S) 曲柄半径(R) 气缸总容积(Va )
气缸工作容积(V h ) 燃烧室容积(Vc ) 压缩比 发动机排量 工作循环
精选ppt课件
4
燃烧室容积和工作容积
燃烧室容积（Vc）：
活塞达到上止点时，活塞顶部以上的气缸容积；
活塞在曲轴的带动下下移，进气门开，排气门关，
在真空吸力的作用下混合气进入气缸。
精选ppt课件
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2、压缩行程
进
活
排
气
塞
气
门 关
上
门 关
闭
行
闭
为使可燃混合气迅速 燃烧，达到改善发动 机动力性和经济性的 目的，必须在燃烧前 对可燃混合气进行压 缩，以提高可燃混合 气的温度和压力。因 此，在进气行程结束 时立即进入压缩行程， 活塞在曲轴的带动下， 从下止点向上止点运 动，由于进、排气门 均关闭，气缸内容积 逐渐减小，可燃混合 气压力、温度逐渐升 高。
在作功行程中，开始阶 段气缸内气体压力、温度 急剧上升。
在气体压力的作用下，活塞带动曲轴旋转 对外输出作功。
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k1 2 k1
k1 2 k1
•2020/12/24
7 临界参数
cv Vcr Ccr
Ccr2
Ccr2
kRT*
k1 2 k1
Ccr
2k RT* k 1
6 变截面管流
气流速度与管道截面变化的关系
参数
V T Ma p ρ
dA<0 Ma<1 Ma>1
↑
↓
↓
↑
↑
↓
↓
↑
↓
↑
dA>0 Ma<1 Ma>1
↓↑ ↑↓ ↓↑ ↑↓ ↑↓
•2020/12/24
6 变截面管流
思考题 如何设计亚音速进气道？亚音速客 机在设计高度以0.8Ma巡航，涡扇发 动机的风扇进口Ma要求0.55Ma。
发动机原理第一章 45节2shangzai
•2020/12/24
气动热力学基础
• 1、连续方程 • 2、能量方程 • 3、音速 • 4、马赫数 • 5、滞止参数
• 6、变截面管流 • 7、临界参数 • 8、速度系数 • 9、密流函数 • 10、激波
1、连续方程
qm1A 1v12A 2v2
•2020/12/24
•2020/12/24
7 临界参数
假设气体在管道中作等熵加速流动，那么随着 气体速度的增加，当地音速不断下降。
CpT
1v2 2
const
c k RT
•2020/12/24
7 临界参数
对于一维绝能流动
h 1 v2 h* 2
CpT12v2 CpT*
将
Cp
kR k 1
带入上式
kRT1v2kR*Tconst c2 v2 kRT*
稳态一维定常流动的能量方程： h1v2 const 2
定常流动中v等熵地将为0的点，称为驻 点、滞止点。
h*0h1v2 const 2
•2020/12/24
5.滞止参数
定比热容的理想气体： h CpT
带入总焓的公式，可得到 T* T v2 const 2Cp
•2020/12/24
•2020/12/24
•2020/12/24
6 变截面管流
要用扩张型进气道
•2020/12/24
6 变截面管流
•2020/12/24
6 变截面管流
思考题 如何设计超音速进气道？超音速战 机在设计高度以2Ma巡航，涡扇发动 机的风扇进口Ma要求0.55Ma。
•2020/12/24
6 变否可以?
是否需要使用二元进气道?
•2020/12/24
6 变截面管流
dAA(Ma2
1)
dv v
Ma=1时，dA=0 截面积取极值，称 为临界截面
•2020/12/24
6 变截面管流
以收缩管道为例理解临界截面
288.15K
100000Pa
进口总压 流量 100000 0 101000 1.000 180000 9.155 300000 14.531 500000 24.219
2、能量方程
h12v2CpT12v2const
• 同时可以看出，气体在变截面流管中的 流动，气流的速度与温度同时变化。
• 气体加速，T降低 宏观动能 ← 内部储能 • 气体减速，T升高 宏观内能 → 内部储能
•2020/12/24
•示例 •以发动机的进气道为例。 •V0=0 进口速度124.3m/s •T0=288.15K 进口温度280.4K
客机 700km/h Ma=0.57 T=33.7403 ⁰C
战斗机
2Ma
T=245.319 ⁰C
流星
10000km/h T=3830.53 ⁰C
•2020/12/24
发动机喷管速度演示
常规风速12级风32m/s 发动机地面慢车喷口速度100-120m/s
•录像演示
•2020/12/24
6 变截面管流
Ma 0 0.119 0.999 1 1
•2020/12/24
静温 288.15 287.332 240.107 240.107 240.107
速度 0 40.543 310.653 310.653 310.653
出口静压 100000 100000 100000 158475 264125
小结
在绝能管流中，气体总温永远不变； 在绝能等熵流动中，总压不变，若流动不等熵， 总压下降 在绝能流动中，若气流速度发生变化，静温和 当地音速也将发生变化 在收缩管道中，亚音速气流最高可加速至音速， 超音速气流最低可降至音速； 临界截面只能是管道的最小截面，气流只能在 最小截面处达到音速。
•2020/12/24
6 变截面管流
超音速气流举例
A ρ V Ma T p
•2020/12/24
进口
0.00352 0.5713 497.17 1.9310 164.71 27013
出口
0.00221 1.4565 310.73 1 239.93 100312
相对变化
0.6278 2.5494 0.6250 0.5179 1.4567 3.7135
•2020/12/24
4、马赫数
• Ma：气体速度与当地音速之比
Ma
v c
v kRT
•2020/12/24
Ma=0.3
Ma=0.6？
作业1
• （1）飞机的Ma增加1倍，其空速是否也增 加一倍？为什么？
• （2）气体在尾喷管中Ma增加1倍，气流速 度是否也增加1倍？为什么？
•2020/12/24
5.滞止参数
发动机内部工质是可压缩气体 可压缩气体高速流动时，存在神奇 现象
V↑
•2020/12/24
6 变截面管流
超声速气体进入变截面管道
？V ↓ ？V ↑
•2020/12/24
6 变截面管流
通过速度变化率与面积变化率的关
系理解
dAA(Ma2
1)
dv v
Ma>1 dv与dA同号 dA<0 dv<0 dA>0 dv>0
5.滞止参数
T* T1k21Ma2
Cp
kR k 1
k
p* p1k21Ma2k1
k
*
1k21Ma2
k1
5.滞止参数
环境温度：15⁰C、 音速C=340m/s
行走 1m/s Ma=0.003 T=15.0005 ⁰C
自行车 18km/h Ma=0.015 T=15.0125 ⁰C
汽车 108km/h Ma=0.088 T=15.4482 ⁰C
•2020/12/24
•示例 •以发动机的尾喷管为例。 •尾喷管进口速度174m/s、出口速度417m/s •尾喷管进口温度507.6K 出口温度442.6K
•2020/12/24
3、音速
c dp kRT
d
• 音速随当地温度变化而变化,并不是定值 • 示例: • T=15⁰C C=340.3m/s