能量轉(zhuǎn)換發(fā)動(dòng)機(jī)-燃料的化學(xué)能熱能機(jī)械能

1、緒 論 能量轉(zhuǎn)換：發(fā)動(dòng)機(jī)燃料的化學(xué)能熱能機(jī)械能 機(jī)械能、電能等高級(jí)能源；熱能低級(jí)能源發(fā)動(dòng)機(jī)原理課研究：熱能機(jī)械能 （轉(zhuǎn)換效率：理論上小于 100%） 機(jī)械能熱能 （轉(zhuǎn)換效率：理論上可達(dá) 100%） 發(fā)動(dòng)機(jī)：內(nèi)燃機(jī)和外燃機(jī) 車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)：間歇工作式發(fā)動(dòng)機(jī) 四個(gè)沖程中只有一個(gè)沖程做功，做功不連續(xù)。 燃?xì)廨啓C(jī)：連續(xù)工作式發(fā)動(dòng)機(jī) 一 分 類(lèi)（一） 種 類(lèi)1 往復(fù)活塞式 （普遍）2 轉(zhuǎn)子式汪克爾式 （THE WANKEL ENGINE） 早在 19 世紀(jì), 就有人設(shè)想過(guò), 但泄漏問(wèn)題是這種發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展的致命弱點(diǎn)。它結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，是高速車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展方向之一。1956 年德國(guó)工程師汪克爾制造出樣機(jī)。目

2、前日本已用于小轎車(chē)上，時(shí)速 200 km/h 左右。但光泄漏損失就要占 30%以上。目前我國(guó)蘇杭等地已經(jīng)生產(chǎn)出了樣機(jī)。與往復(fù)式比較應(yīng)特別注意的一點(diǎn)是，往復(fù)式活塞在上下止點(diǎn)都稍有短暫的停留，與一般認(rèn)為的觀(guān)點(diǎn)相反，運(yùn)動(dòng)方向的這些改變并不影響它的效率；也就是說(shuō)，在這個(gè)過(guò)程中，并沒(méi)有什么固有的損失。旋轉(zhuǎn)式比往復(fù)式的優(yōu)越之處主要是幾何形狀上的緊湊性及由此而引起的一些優(yōu)越之處，并非直接在氣體動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)方面有何優(yōu)越之處。3 擺動(dòng)活塞式 （ROCKING PISTON ENGINE） 1979 年日內(nèi)瓦發(fā)動(dòng)機(jī)展覽會(huì)上，展出了瑞士索羅圖恩的薩爾茨曼（W. Salemann ）設(shè)計(jì)部門(mén)的擺動(dòng)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)。4

3、斯特林 （THE STIRLING ENGINE） 1816 年由羅伯特斯特林設(shè)想在氣缸外部燃燒的一種熱力發(fā)動(dòng)機(jī)（外燃機(jī)），是現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)引人注目的一種。5 自由活塞式 （FREE PISTON ENGINE） 只相當(dāng)于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)獍l(fā)生器。（二）往復(fù)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的分類(lèi) 我們這門(mén)課主要研究目前汽車(chē)上廣泛應(yīng)用的往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)。1 按用途分類(lèi)（1） 灌溉（抽水）用 點(diǎn)工況（2） 電站用 n = const. 線(xiàn)工況 固定式柴油機(jī)或機(jī)組（3） 船舶用 Ne = k n （螺旋槳曲線(xiàn)） 線(xiàn)工況 大型、低速柴油機(jī)3（4） 汽車(chē)、拖拉機(jī)用 變工況-面工況 中小型、高速柴油機(jī)（5） 發(fā)動(dòng)機(jī)車(chē) 大型高速柴油

4、機(jī)組（6） 工程機(jī)械 （礦山機(jī)械、建筑、石油鉆探） 多變型（7） 坦克 V 型、多缸機(jī)（8） 飛機(jī) 星型 （徑向式） 已基本不用2 按燃油種類(lèi)分類(lèi) 汽油機(jī)，柴油機(jī)3 按點(diǎn)火方式分類(lèi) 自行著火 （壓燃式），外源點(diǎn)火 （點(diǎn)燃式）4 按工作循環(huán)分類(lèi) 四沖程，二沖程5 按冷卻方式分類(lèi) 水冷，風(fēng)冷6 按汽缸排列分類(lèi) 直列式，臥式，V 型，星型 （徑向式）7 按汽缸數(shù)目分類(lèi) 單缸機(jī)，多缸機(jī) （2，3，4，5，6，8，10，12，14，16 缸）8 按轉(zhuǎn)速分類(lèi)（1） 低速: n 500 r/min（2） 中速: 500 r/min n 1500 r/min 但沒(méi)有明確的界限。9 按增壓分類(lèi) 增壓，非增壓10

5、 按能源分類(lèi) （代用燃料） 壓縮天然氣，液化天然氣，液化石油氣，氫氣， 甲醇，乙醇，二甲醚，植物油， 電瓶，太陽(yáng)能二 優(yōu)缺點(diǎn)（一） 優(yōu)點(diǎn)1 有效熱效率高 蒸汽機(jī) 1116%，蒸汽輪機(jī) 30%， 汽油機(jī) 30%，柴油機(jī) 40%，增壓柴油機(jī) 46%以上2 功率范圍廣 Ne = 0.635000 kw3 比重量小，升功率大 （體積小、重量輕） 比重量: 柴油機(jī) 3.7 kg/kw，車(chē)用汽油機(jī) 1.37 kg/kw4 起動(dòng)性好 可很快達(dá)到全負(fù)荷（二） 缺點(diǎn)1 對(duì)燃料要求高 石油緊張，汽油、柴油價(jià)格高；要求一定的標(biāo)號(hào)。2 噪聲、排污3 結(jié)構(gòu)較復(fù)雜三 現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展 60 年代以前: 動(dòng)力性，可靠性，耐

6、久性 7080 年代: 經(jīng)濟(jì)性，動(dòng)力性 90 年代口號(hào): 清潔，經(jīng)濟(jì)，安全1 相關(guān)學(xué)科日益增多，學(xué)科之間相互滲透2 標(biāo)準(zhǔn)化，系列化，通用化 （三化）3 新材料，新工藝，新產(chǎn)品4 使用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)、計(jì)算零部件及其配合，精密、準(zhǔn)確、優(yōu)化5 設(shè)計(jì)、零部件生產(chǎn)商 分散集中分散 由分散的小公司到集中的大型脫拉斯，如今又分散到小公司，其主要原因是優(yōu) 化產(chǎn)品，節(jié)省開(kāi)支，降低成本。甚至象豐田、寶馬這樣的超級(jí)企業(yè)有時(shí)也需合 作開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品。6 電控應(yīng)用日益增多，混合氣制備更加完善7 檢測(cè)設(shè)備與手段先進(jìn)8 低排放的代用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)正在普及，零排放的正在開(kāi)發(fā)并進(jìn)入實(shí)用四 本課程的研究對(duì)象和任務(wù)（一） 對(duì)象 本課程以性能指標(biāo)作為研究對(duì)象 深入到工作過(guò)程的各個(gè)階段，分析影響性能指標(biāo)的各種因素，找出規(guī)律，研究提高性能指標(biāo)的措施與途徑。（二） 性能指標(biāo)1 動(dòng)力性指標(biāo) （功率、扭矩、轉(zhuǎn)速）2 經(jīng)濟(jì)性指標(biāo) （燃料和潤(rùn)滑油的消耗量及消耗率）3 運(yùn)轉(zhuǎn)性指標(biāo) （冷起動(dòng)性、噪聲和排氣品質(zhì)） 衡量發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量，還要考慮可靠性，耐久性，加工容易，操縱維修方便，成本核算等，全面綜合評(píng)定。（三） 工作過(guò)程 發(fā)動(dòng)機(jī)沖程 （四個(gè)）: 吸氣 壓縮 做功 排氣