中邦汽车手艺论坛_内燃机道理

2020-03-27 03:56栏目:产品中心
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  中邦汽车技能论坛_内燃机道理_刻板/仪外_工程科技_专业原料。汽车煽动机道理 课程概述 一、课程的性子和职司 1 、磋议煽动机的事情流程和功能目标□□□□,闭键蕴涵 动力性、经济性、排放性等。 2、剖释影响煽动机功能目标的要素。 3、寻找抬高煽动机功能目标的途径。

  汽车煽动机道理 课程概述 一、课程的性子和职司 1 、磋议煽动机的事情流程和功能目标□□□,闭键蕴涵 动力性、经济性、排放性等。 2、剖释影响煽动机功能目标的要素。 3、寻找抬高煽动机功能目标的途径。 二、课程的身分和功用 本课程是一门专业课□□□□,为煽动机的利用、维修 打本原。本课程正在统统课程系统中起承先启后 的功用□□□,对以来的实质事情起向导功用。 三、课程闭键实质 课程的闭键实质分两大个人□□□□,《工程热力学 本原常识》个人的重心是煽动机的理思轮回。 《煽动机道理》个人的重心是内燃机的燃烧 流程和性子。 闭键实质蕴涵□□□□:工程热力学本原、煽动机示 功图和功能目标、燃料和燃烧、煽动机换气、 汽油机混杂气的造成与燃烧流程、柴油机混 合气的造成与燃烧流程、煽动机性子、煽动 机的排放与职掌等。 四、课程的特色、央求、学时分拨、视察 特色:本课程外面性较强□□□,无众少实物供参照□□□□,讲堂上的 传授以外面剖释和推导为主。 对重心章节要熟练负责。 央求:央求课上集结元气心灵听讲□□□,做好条记□□□□□,课下实时温习。 学时分拨□□□□□:总学时32 视察□□□:本课程为考核课□□□□□,寻常30%;考核70%。 参考书□□□□:1.《汽车煽动机道理》(第二版)陈培陵主编 群众交通出书社 2003 2.《车辆内燃机道理》(初版)秦有方主编 北京理工大学出书社 1997 第一章 工程热力学本原 本章央求□□□□□: ? 相识□□□□:热力体例、工质、 功、热量、内能和熵等 观念□□□,理思气体和卡诺 轮回等。 ? 体会□□□□□:热力学第一和第 二定律□□□,P-V图和P -S图□□□□□,理思气体的热 力流程和煽动机的理思 轮回。 第一节 气体的状况及状况方程 一、热力体例 1、正在热力学中□□□□,从若干个物体 中谋划出所要磋议的对象□□□,称 为热力体例; 热力系 外界 界面 磋议对象以外的一起物质□□□□□,称为外界; 热力体例和外界的分界面□□□□□,称为界面。 2、工质□□□:正在热力配置顶用来达成热能与其它 式子的能量换取的物质。 ※热力配置通过工质状况的变革达成与外界的 能量换取。 二、热力状况与状况参数 1、热力状况□□□: 热力体例正在某一倏得所露出的 宏观物理情况。 热力平均状况□□□□:当外界前提褂讪体例内状况长时 间褂讪□□□,即具有匀称相似的P、V、 T。 2、状况参数□□□:用来描摹气体热力状况的物理量 闭键状况参数□□□□□: 压力P、比容ν 、温度T、内能U、 熵S、焓H。 根基状况参数□□□:可直接衡量的状况参数□□□□□,蕴涵□□□: 压力(P)、汽车是内燃机原理嘛比容(ν )、温度(T)。 根基状况参数□□□□: 1、比容□□□□:用ν 呈现□□□,单元是m3/kg 。 界说□□□□:单元质地的物质所占的容积。即□□□: ν =V/M V--物质的容积,[m3]; 比容的倒数是□□□□□? M--物质的质地□□□□□,[kg]。 2、压力□□□□:用P呈现□□□,单元是Pa□□□,Mpa、kPa。 界说□□□□□:体例单元面积上受到的笔直功用力。 压力的衡量 即□□□□□:P=F/A 3、温度□□□□:用T呈现□□□□,单元是K。 (T↑气体分子的均匀 界说□□□□□:外征物体的冷热水平 动能越大) 三、理思气体的状况方程 1、理思气体□□□□□:气体分子自身不占领体积□□□□,分 子之间无互相功用力的气体。 2、理思气体的状况方程□□□□□: Pν =RT PV= mRT V= mν 对氛围□□□,R=0.287kJ/kg· K 3、压容图 气体的状况也可用PV图上的一个点呈现□□□,比 较直观。 第二节 热力流程及流程量 一、热力流程 功□□□□:δ W=Fdx=APdx=PdV W12=∫12PdV P-V图上,一个点呈现 对单元质地的工质□□□: w12=W/m=∫12PdV/m 气体的一个热力状况; 一条弧线Pdν 热力体例从一个平均状 态到另一个平均状况的变 化经过。 力流程。 二、膨胀功W(J) 气体正在热力流程中因为体 积产生变革所做的功(又 称为容积功) ※故P-V图上, W12为流程线与横轴围 成的面积。 轨则□□□□□:热力体例对外界做功为正□□□□,外界对热 力体例做功为负。 由δ W=PdV得□□□□: dV0□□□,膨胀,δ W0□□□, 体例对外界做功; dV0□□□□,压缩,δ W0□□□, 外界对体例做功; dV=0□□□□,δ W=0□□□□□, 体例与外界之间无功量 通报。 膨胀,W0 压缩,W0 三、热量 是体例与外界之间依附温差来通报的 能量式子□□□,用Q呈现 q=Q/m J/kg 轨则□□□:传入热力体例的热量为正值□□□, 即吸热为正;传出热力体例的热量为 负值□□□□□,即放热为负。 ※热量与功雷同□□□□□,是体例正在热力流程 中与外界通报的能量式子□□□□□,因而是过 程量□□□□□,不是状况参数。 四.熵和温熵图 熵S的增量等于体例正在 流程中换取热量除以传 热时绝对温度所得的商 ds=δ q/T 1Kg工质的熵的单元J/kgK mKg工质熵的单元J/K 吸热,Q0 放热Q0 熵s是一个状况参数 ds0,Q0,吸热; ds0,Q0,放热; ds=0,无热量换取. ※比容ν 的变革量符号着有无做功□□□,熵s的变革 量符号着有无传热。 第三节 热力学第必定律 一、热力学第必定律 外述为□□□□□:当热能与其它式子的能量互相转换时□□□□□,能的总 量连结褂讪。 对付一个热力体例□□□□□: 进入体例的能量-脱节体例的能量 =体例内部积储能量的变革量 ※热力学第必定律是能量转换与守恒定律正在热力学上的全部使用□□□, 它阐清楚热能和其它式子的能量正在转换流程中的守恒闭连。 它外达工质正在受热作功流程中□□□□,热量、作功和内能三者之间的平 衡闭连。 二、内能-工质内部所具有的各式能量总称 宏观能量 体例自身所具有的能量蕴涵□□□□: 微观能量 宏观能量蕴涵□□□□: 动能 刻板能 位能 内动能 微观能量即体例的内能□□□□,蕴涵□□□: 内位能 内位能与分子间的间隔、吸引力相闭,是比容的函数; 内动能蕴涵挪动动能、转动动能和振动动能□□□,是温度的单 值函数。 ★对付理思气体□□□□□,不研商分子间的位能□□□,故内能只 是分子的内动能□□□,仅与温度相闭□□□,是温度的单值函 数□□□,用符号u呈现□□□□□,单元J。 三、箝口体例的能量方程 1、界说: 与外界没有质地换取的体例。 2、能量方程式 Q-W=Δ U 对付微元流程□□□□□: 故Q=Δ U+W δ Q=dU+δ W q=Δ u+w (J/Kg) —箝口体例能量方程 对付1kg工质□□□: ★以上各项均为代数值□□□□,可正可负或零□□□,且 不受流程的性子和工质性子的范围。 四、理思气体的比热 1、比热的界说和单元 热容量□□□□:向热力体例加热(或取热)使之温度 升高(或低落)1K所需的热量,用C呈现。 比热□□□□□:单元质地工质的热容量□□□□,用 c 呈现。即 c=C/m 单元J/(kgK)或c=dq/dT(单元质地的物质 作单元温度变革时吸放的热量) 2、比热与流程的闭连 功量和热量都是流程量□□□,故比热与流程相闭。 热力流程中最常睹的加热流程是连结压力褂讪 和容积褂讪□□□□□,因而比热也相应的分为定压质地 比热和定容质地比热□□□□,折柳以符号cP 和cν 外 示。绝热指数□□□:K= cP / cν 3、比热与气体性子、温度的闭连 实践证据□□□□,无数气体的比热随温度的升高而增大□□□□□, 但为使盘算简捷□□□□□,不研商比热随温度的变革□□□,即采用定 值比热(或定比热)。 五、理思气体内能的盘算 正在连结体例容积褂讪的加热流程中□□□□,加热量为□□□: qν =cν (T2-T1) 由热力学第必定律 且 q=w+Δ u 推出□□□□□:Δ w =0□□□□□, u=cv(T2-T1) ★内能是一状况量□□□□□,与热力流程无闭□□□□□,且理思气体的内 能只是温度的函数□□□,故上述公式实用于任何热力流程。 第四节 理思气体的热力流程 央求负责□□□□: 1、流程的界说; 2、流程方程式; 3、流程中各根基参数之间的闭连; 4、流程量的盘算; 5、流程弧线□□□□,重心负责P-V弧线□□□,对T-S 弧线、众变流程的观念。 工程热力学把热机轮回总结为工质的热力轮回□□□□,热力轮回分成几个 外率的热力流程—定容、定压、定温和绝热—称为根基热力流程。 一、定容流程 1、界说□□□□:流程举办中体例的容积(比容)连结褂讪 的流程。 2、流程方程式□□□□□:ν =常数 3、参数间的闭连□□□□: 由 PV=RT 知□□□□,P/T=常数□□□, 是以□□□: P1/P2=T1/T2, P1/T1=P2/T2 4、流程量的盘算□□□□□: 又 q=Δ u+w□□□, 由 W12=∫12PdV□□□, 且 dV=0 → w=0 → q=Δ u 即□□□:出席工质的热量全 q=qν=Δu =cν(T2-T1) 部更改为工质的内能。 5、流程弧线 等容加热 温度升高 等容放热 温度低落 2’ 2 二、定压流程 1、界说□□□□:流程举办中体例的压力连结褂讪。 2、流程方程式□□□: P=常数 ν1/T1=ν2/T2 3、参数间的闭连□□□□□: 由ν /T=常数 ν1/ν2=T1/T2 4、流程量的盘算□□□: ?qp=cp(T2-T1) w=∫12Pdν =P(ν 2-ν 1) 又 Δu =cν (T2-T1) 由热力学第必定律□□□□□: ?qp=Δu+pdv=Δu+d(pv)=Δu+d(RT)=Δu+RdT ?cp(T2-T1)=cν (T2-T1)+R(T2-T1) 得:cp=cν+ R —迈耶公式 其它□□□□: cp/cν=k —绝热指数 5、流程弧线 等压加热 对外做功 温度升高 2 等压放热 对内做功 温度低落 1 2’ ★T-s图上□□□,等压弧线要比等容弧线平缓(分析正在到达一样气体温 度下□□□□□,定压流程要比定容流程招揽更众的热量)。 三、定温流程 1、界说□□□□□:流程举办中体例的温度连结褂讪 的流程。 2、流程方程式□□□: T=常数 3、参数间的闭连□□□□: Pν =RT=常数 P1ν1=P2ν2 4、流程量的盘算□□□□: T=常数 是以 ?u=0 由 q=w+ ?u 可得□□□□□: q=w ※出席体例的热量一起转换为体例对外界做的功。 5、流程弧线 等温压缩 对外放热 等温膨胀 吸热 2’ 2 四、绝热流程 1、界说□□□□□:流程举办中体例与外界没有热量的通报 (?q=0 → ?s=?q/T=0□□□□,故也称定熵流程 )。 2、流程方程式□□□□:Pvk=常数(推导略) K= cp/cν□□□□:绝热指数 3、参数间的闭连□□□: 由 Pvk=常数 →P1v1k=P2v2k →P1/P2=(v2/v1)k 又 Pv=RT →P=RT/v →Tvk-1=常数 →T1/T2=(v2/v1)k-1 →T2=T1(v1/v2)k-1 =T1εk-1 4、流程量的盘算□□□□: 推出□□□: w=-?u q=w+ ?u q=0 即□□□□:外界对体例所做的功一起用来填补体例的内能。 5、流程弧线 绝热压缩 温度升高 绝热膨胀 温度低落 五、众变流程 正在实质的热力流程中□□□,P、ν 、T的变革 和热量的换取都存正在□□□□,汽车是内燃机原理嘛不行用上述某一分外 的热力流程来剖释□□□,需用一普通的、更通常 的流程即众变流程来描摹。 1、流程方程式□□□:Pvn=常数 n=0,P=常数 n:众变指数。 等压流程; n=1,Pv=常数 等温流程; n=k,Pvk=常数 绝热流程; n=∞,v=常数 等容流程。 2、各流程正在P-v 图上的对比 压力升高个人 等压线: 压力低落个人 膨胀个人 等容线: 压缩个人 温度升高个人 等温线: 温度低落个人 绝热线: 吸热个人 放热个人 n n=1 W0 n=? W>0 n=k n从?到0□□□□□,放热→0 →吸热;等温线右内能填补□□□□□,左内能削减。 比如压缩机压缩流程□□□□:K>n>1 第五节 热力学第二定律 重心负责□□□□: 1、热力学第二定律的外述; 2、热力轮回的热效能; 3、卡诺轮回的热效能。 一、热力学第二定律的外述 1、热量不行够自觉的、不付任何价钱的由一个低温物 体传至高温物体。—热量不行够自觉地从冷物体改变到 热物体。 2、不行够制成一种轮回事情的热机□□□,仅从简单的高温 热源取热□□□□,使之齐全更改为有效功□□□,而不向低温热源 (冷源)放热。—单热源热机是不存正在的。 ? ?能量通报(热功转换)流程的偏向、前提和局部题目□□□□□,要由热 力学第二定律来答复。 ? ? 热力学第二定律的本质是一起自觉的流程都是弗成逆的。 二、热力轮回 体例从某一状况(初始状况)开赴□□□,体验一系列 的中心状况□□□□□,又回到初始状况□□□□□,如许一个紧闭的 热力流程称为一个热力轮回。(正在P-V图上□□□,热力 轮回是一紧闭的弧线。) 正向轮回—把热能更改为刻板功的轮回。 逆向轮回—靠消磨刻板功将热量从低温热源传向 高温热源的轮回。(或称热泵轮回) 1、轮回净功量 1-2-3-4-1□□□□:顺时 针举办的热力过 程□□□□□,流程弧线所 围成的面积为正□□□, 称为正轮回。 1-4-3-2-1□□□□:逆 时针举办的热力 流程□□□□□,流程弧线 所围成的面积为 负□□□□,称为负轮回。 轮回净功 W=Q1-Q2 Q1为1-2-3□□□□□,工质从高温热源吸热 Q2为3-4-1□□□□□,工质从向低温热源放热 w 三、热机轮回的热效能 界说□□□□□:轮回净功与从高温热源招揽 热量的比值 ηT=W/Q1=(Q1-Q2)/Q1=1-Q2/Q1 W: 对外作出的轮回净功; Q1: 轮回中招揽的总热量; Q2: 轮回中放出的总热量。 功用□□□: 评议轮回的经济性。 三、卡诺轮回(最理思的热机轮回) 由两个定温流程和两个绝热流程构成的可逆轮回。 卡诺轮回的热效能□□□□□: Q2 T2 ?s12 T2 ?Tc ? 1 ? ? 1? ? 1? Q1 T1?s34 T1 1、卡诺轮回的热效能取 决于高温热源和低温热 源的温度□□□□,高温热源的 温度上升□□□□,低温热源的 温度消重□□□,则卡诺轮回 的热效能抬高。 2、卡诺轮回的热效能永恒小于1。 即正在轮回事情的煽动机中□□□□,不行够将招揽的热量一起转 化为功□□□□,一定有个人热量通报给低温热源。 3、当T1=T2时□□□□,卡诺轮回的热效能为0。 即正在温度平均的体例中□□□□□,不行够将热量转化为功(弗成 能由简单热源轮回作功)。 4、当无论什么工质和轮回□□□,正在必定温度限制T1到 T2 时之间□□□□,不行够创设出热效能跨越 1-T2/T1 的热 机。即最高热效能只可贴近1-T2/T1。 ※ 这几条结论具有普通性,实用于一起热机。 四、卡诺定理 正在两个分别定温热源间事情的任何热机的热效 率□□□□□,不行够大于正在同样两个热源间事情的可逆热 机的热效能。 推论□□□: 1 、一起可逆热机的热效能互相相当且等于卡诺 热机的热效能□□□,弗成逆热机的热效能小于可逆热 机的热效能。 2 、正在内燃机上□□□□□,借使排气温渡过高□□□,则内燃机 的热效能消重;抬高压缩比□□□□□,使T1升高□□□,则内燃 机的热效能升高。 第六节 活塞式内燃机的理思轮回 为便于剖释内燃机的实质事情流程□□□,将内燃机 的某个轮回的各个实质流程一起笼统的总结为若 干个可逆流程□□□□□,如许取得的一个闭合轮回□□□□□,称为 理思轮回。 理思化的准则及形式□□□: 1、工质所体验的状况变革为一闭合轮回; 2、轮回中工质的数目和化学因素永远褂讪; 3、构成各轮回的流程都是可逆的; 4、工质的比热为定值。 央求负责□□□: 1、车用煽动机的理思轮回各是什么; 2、理思轮回各由哪些流程构成; 3、影响理思轮回热效能的要素; 4、车用煽动机理思轮回的对比。 一、内燃机的理思轮回 1、实质轮回及理思化 实质事情流程□□□□: 进气、 压缩、 燃烧、 排气 膨胀、 汽油机的理思轮回□□□□□: 等容加热轮回 低速柴油机的理思轮回□□□: 等压加热轮回 高速柴油机的理思轮回□□□□□: 混杂加热轮回 2、汽油机的理思轮回 --等容加热轮回 1-2的压缩流程?绝热压缩; 2-3的燃烧流程?等容加热; 3-4的膨胀流程?绝热膨胀; 4-1的排气流程?等容放热。 等容加热轮回的热效能□□□: Q1 η T=1-1/ε k-1 Q2 ε --压缩比; k--绝热指数。 3、车用柴油机的理思轮回 --混杂加热轮回 1-2的压缩流程?绝热压缩; 2-3的燃烧流程?等容加热; 3-4的燃烧流程?等压加热; Q1’ 4-5的膨胀流程?绝热膨胀; 5-1的排气流程?等容放热。 Q1’’ 混杂加热轮回的热效能: ?? k ? 1 ?t ? 1 ? k ?1 ? ??? ? 1? ? k? ?? ? 1?? ε =V1/V2--压缩比,λ =P3/P2 -压力升高比□□□□, ρ =V4/V3 -预胀比□□□□□,k--绝热指数. 4、低速柴油机的理思轮回--等压加热轮回 1-2的压缩流程 ?绝热压缩; 2-3的燃烧流程 ?等压加热; 3-4的膨胀流程 ?绝热膨胀; 4-1的排气流程 ?等容放热。 等容加热轮回的热效能□□□□: η T=1-1/ε k-1×(ρK-1 )/K(ρ -1) 二、影响内燃机理思轮回的闭键要素 剖释轮回的闭键方针是寻找影响轮回热 效能的要素□□□□,找到抬高热效能的途径。 常用的形式有□□□: 1、解析法□□□□: 从轮回热效能的公式开赴举办剖释。 2、图示法□□□□: 由P—V图、T—S图入手剖释。 1、压缩比的影响 压缩比对上述三种理思轮回的影响是一样的。 由热效能的公式□□□□: ε?,抬高轮回均匀吸热温度□□□□,低落轮回均匀放热温度伸张 了轮回温差和膨胀比, η T ?。 由试验弧线看出: 当压缩对比小时□□□,热 效能随压缩比的填补 明显增大;当压缩比 较大时□□□,热效能随压 缩比的填补增大较少。 2、K的影响 由公式看出□□□□□, K↑η T↑(混杂气较稀,K较大) K取决于工质的性子□□□□,双原子气体为1.4;众原子为1.33. 3、λ 的影响 (1) 对定容加热轮回□□□□,λ ↑η T褂讪 由于λ ↑ 则Q1↑和 W↑→ Q2/Q1褂讪。 (2) 对混杂加热轮回□□□□□,λ ↑η T↑ Q1褂讪□□□□□,λ ↑值增大(Q1v↑)则相对的削减了 Q1p所占的比例□□□□□,而Q2削减□□□□□,使统统轮回的热效能 会增大。 4、ρ 的影响 (1)对等压加热轮回□□□,ρ ↑η T↓。(ρ↑ → Q2↑) (2)对混杂加热轮回□□□,ρ ↑η T↓ 三、活塞式内燃机理思轮回的对比 1、正在等压缩比ε 、等加热量Q1前提下 对比图中各轮回加热 流程所对应的面积□□□□, 得出□□□: Q2p Q2mQ2v 是以□□□□: η tvη tmη tp 2、正在轮回的最高温度、最高压力一样的前提下 正在T-S图上对比三种循 环的加热量和放热量□□□□, 可能看出□□□□: 放热量q2都一样□□□□,而 加热量为□□□: Q1pQ1mQ1v 是以□□□□□: ηtpηtmηtv ?实质内燃机中□□□□□,由 于压缩比选用的分别□□□, 有□□□□□:ηtm ηtpηtv 热力体例的分类 (据界面上物质和才干换取的处境分) ? 箝口体例□□□□:与外界无质地换取的体例; ? 启齿体例□□□□□:与外界有质地换取的体例; ? 绝热体例□□□:与外界无热量换取的体例; ? 独立体例□□□□:与外界即无质地换取□□□□,又无 热量换取的体例。 压力的衡量 当体例的压力高 于大气压力时□□□□, 用压力外衡量。 P=Pb+Pg P:体例压力 (绝对压力); Pb:大气压力; Pg:外压力(压力 外读数)。 压力的衡量 当体例的压力低于 大气压力时□□□□□,汽车是内燃机原理嘛用真 空外衡量。 P=Pb-Pv Pv□□□□:真空外读数。 ※因为外压力和真空 度随大气压力的变革 而变革□□□,是以唯有绝 对压力技能行为体例 的状况参数。

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