内燃机原理中英文课件Word文件下载.doc

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burningfuelinsidetheengine,andheatingworkingfluidstowork.Including:

reciprocatingengineandothers.Thereciprocatingenginemainlyincluding:

compression-ignitionenginesuchasdieselengineandspark-ignitionenginesuchasgasolineengine.Bothofthemarethemaincontentofthecourse.

历史发展：

historicalperspective

1860年莱诺依尔大气压力式的内燃机（没有压缩行程）

Nicolausatmosphericengine（withoutcompressioncycle）

1876年奥托4冲程点燃式内燃机

Ottofour-strokespark-ignitionengine

1890年本茨2冲程点燃式内燃机

Benzetwo-strokespark-ignitionengine

1892年狄塞尔4冲程压燃式内燃机

Dieselfour-strokecompression-ignitionengine

1902年雷诺机械增压

Renaultmechanicallysupercharging

1915年波希涡轮增压器

bocyturbocharger

内燃机相对其它动力的优点：

Advantageoftheinternalcombustioncompareswithotherpower.

a.结构简单；

b.效率较高；

c.重量体积比小；

a.simplestructureb.higherefficiencyc.lessspecificweightandspecificvolume

d.成本低，使用方便，技术成熟。

d.lowcost,operatingconvenient,maturetechnology

内燃机分类：

classificationofinternalcombustionengine

图1-01

figure1-01

典型内燃机结构：

structureoftypicalengine:

点燃式发动机：

spark-ignitionengine

图1-02、图1-03、图1-04、图1-05figure1-02figure1-03figure1-04figure1-05

压燃式发动机：

compression-ignitionengine

图1-06、图1-07figure1-06figure1-07

内燃机学

第2章—内燃机工作指标

Cheap2EngineOperatingParameters

内燃机工作指标包括：

engineoperatingparametersincluding:

动力性（功率、转速、扭距）、运转性（冷启动、排气品质）、耐久可靠性（大修时间）、经济性（燃料和润滑油消耗率）。

Powerperformance（power、speed、torque）、operationperformance（coldstart、qualityofexhaust）、durablereliability（intervalbetweenOverhaul）、economy（specificfuelconsumptionandlubeoilconsumptionrate）

2．1示功图指示性能指标

2.1indicatordiagramindicatorperformanceparameters

示功图

indicatordiagram

4冲程内燃机p-φ示功图—图2-01

figure2-01 

p-φdiagramforfour-storksengine

4冲程内燃机p-V示功图—图2-02

figure2-02p-Vdiagramforfour-storksengine

p-φ和p-V有一一对应关系，可以相互转换。

方法：

用途：

p-φisonetoonecorrespondencewithp-V，ConversingEachOther.method:

use:

指示性能指标：

以工质对活塞做功为基础的指标，反映燃烧过程的特征。

indicatorperformanceparameters:

theparametersthatbasiconworkingfluidspushingthepistontoworkreflectthecharacteristicofcombustionprocess

1．指示功和平均指示压力

indicatedworkandmeanindicatedpressure

指示功Wi：

气缸内完成一个工作循环得到的有用功

indicatedworkWi:

obtainedavailableworkpercycleinthecylinder.

发动机的p-V图—图2-03

figure2-03p-Vdiagramofengien

平均指示压力pmi：

单位气缸容积一个工作循环所做的指示功；

或一个假想的作用在活塞上的不变的压力，使活塞在一个冲程的位移中做的循环指示功。

Meanindicatedpressurepmi:

obtainedindicatedworkwithunitcylindervolumepercycle;

orobtainedcycleindicatedworkatapistonstrokewithanimaginaryinvariablepressuretothepiston

application

2．指示功率indicatedpower

指示功率Pi：

单位时间做的指示功WiindicatedpowerPi:

indicatedworkWiinunittime

3．指示热效率和指示燃油消耗率

indicatedthermalefficiencyandindicatedspecificfuelconsumption

指示热效率ηit：

发动机指示功与消耗燃料热量的比值

indicatedthermalefficiencyηit:

rateofindicatedworkofenginetotheheatingofconsumptionfuel

指示燃油消耗率bi：

单位指示功的耗油量

indicatedspecificfuelconsumptionbi:

FuelConsumptionforunitindicatedwork.

2．2有效性能指标

effectiveperformanceparameters

有效性能指标：

指示性能指标扣除摩擦及附件消耗。

反映的是发动机的真正做功能力。

effectiveperformanceparameters:

indicatedperformanceparameterswithoutfrictionandconsumptionofaccessory.Ameasureofanengine’sabilitytoworkveritably

1.机械效率和有效功率mechanicalefficiencyandbrake（useful）power

有效功率：

Pe=Pi-Pmbrake（useful）power:

Pe=Pi-Pm

机械效率：

ηm=Pe/Pimechanicalefficiency:

ηm=Pe/Pi

内燃机有效功率：

brake（useful）powerofengine:

推导：

Derivation

2.平均有效压力和升功率meaneffectivepressureandpowerperliter

平均有效压力pme：

单位气缸容积一个工作循环所做的有效功,或一个假象的作用在活塞上的不变的压力，使活塞在一个冲程的位移中做的功为循环有效功。

Meanindicatedpressurepme:

obtainedeffectiveworkwithunitcylindervolumepercycle;

orobtainedcycleeffectiveworkatapistonstrokewithanimaginaryinvariablepressuretothepiston

升功率powerperliter

3、充量系数和过量空气系数ChargingCoefficientandexcessaircoefficient

冲量系数：

实际循环进气量与进气管状态下充满气缸的空气量比值。

ChargingCoefficient:

rateofrealcycleintakemasstoaircapacityfullofcylinderintheairinletpipestates

过量空气系数φa：

燃烧单位燃料的实际供给空气量与理论空气量之比。

excessaircoefficientφa:

rateofpracticaltotheoreticalairmassprovidedforburningunitfuel

柴油机：

φa=1.2–2.2汽油机φa=0.85–1.1

dieselengine:

φa=1.2–2.2gasolineengine:

φa=0.85–1.1

空燃比：

空气与燃料的比值。

Air/fuelratio:

rateofairtofuel.

4．有效热效率和有效燃油消耗率effectivethermalefficiencyandbrakespecificfuelconsumption

有效热效率：

ηet=We/Q1effectivethermalefficiency:

ηet=We/Q1

有效燃油消耗率：

单位有效功的耗油量。

brakespecificfuelconsumption:

FuelConsumptionforunitbrakework

2．3机械损失与机械效率

mechanicallossandmechanicalefficiency

平均机械损失压力：

pm=pi-pemeanmechanicallosspressure:

pm=pi-pe

机械损失的主要组成：

mechanicallossmainlyincluding:

1．活塞和活塞环的摩擦损失：

45-65%frictionlossofpistonandpistonring:

45-65%

2．轴承与气门机构的摩擦损失：

2-3%frictionlossofbearingandvalvetrain:

2-3%

3．附件的功率消耗：

10-20%。

只包括必不可少的附件：

油水泵等，不包括：

水箱风扇，空气压缩机、空调等。

powerconsumptionofaccessory:

10-20%onlyincludingaccessorythatisindispensable:

pumpsforoilorwateretcnotincluding:

fanforwatertank、aircompressor

4．驱动扫气泵和增压器的损失：

10-20%lossofdrivingscavengingpumpandsupercharger

机械损失的测定mensurationformechanicalloss

1．示功图法indicatordiagramtestmethod

上止点位置不容易精确得到（<

0.5°

）。

thelocationof 

TDC（topdeadcenter）isnoteasytofindaccurately

2．倒拖法

motoringtestmethod

需要电力测功机。

误差有：

气缸不能燃烧带来的压力、温度变化，影响到摩擦功。

ElectricalDynamometerisneeded.Theerrorincluding:

pressureandtemperaturevarietyduetonotburninginthecylinder,influencingfrictionwork.

3．灭缸法

extinguishsparkofthecylindertestmethod.

必须是多缸机。

分别对某一气缸停机，减少制动力矩直到转速恢复，得到此时的功率，则摩擦功率为：

P-P’。

叠加各缸，得到整机的摩擦功。

Itmustbemulti-cylinderengine.StoptheengineforeachcylindertoreducetheBrakeTorqueuntilthespeedretrieve,thenthepowerobtainedisfrictionpower.Superpositiontheeachcylinder’scangetthefrictionworkforthewholeengine.

4．油耗线法

FuelConsumptionCurvetestMethod

多用于柴油机或喷射式汽油机。

在固定转速下进行负荷特性试验，得燃油消耗量与平均有效压力的关系曲线：

Generally 

usedindieselengineorinjectiongasolineengine.Getrelationcurveoffuelconsumptionandmeaneffectivepressurefromtheloadcharacteristicexperimentsatfixedspeeds

图2-04

figure2-04

Pme为0时所消耗的油量B为克服摩擦功所用。

延长油耗曲线，得到摩擦功。

PmeisthefuelconsumptionBforovercomingfrictionworkatpoint0.Getthefrictionworkbyprolongingcurveoffuelconsumption.

2．4提高内燃机动力性与经济性的途径

thepathforimprovingPowerperformanceandeconomyofengine

1．采用增压技术：

usesuperchargingtechnology

2．合理组织燃烧过程，提高指示效率：

organizereasonablyburningprocesstoimproveindicatedefficiency

3．改善换气过程，提高气缸冲量系数：

AmeliorateexchangeprocesstoimproveChargingCoefficient

4．提高发动机转速：

improvethespeedofengine

5．提高机械效率：

Improvethemechanicalefficiencyoftheengine.

第3章—内燃机的工作循环

Cheap3EngineOperatingCycles

3．1内燃机的理论循环 

Theoreticalcycleofengine

内燃机的实际热力循环：

燃料的热能转变为机械能的过程

Theactualthermodynamiccycleofengine:

theprocessthatthermalenergyoffuelchangesintothemechanicalenergy

内燃机的理论循环：

将实际循环简化，忽略次要因素，得到便于进行定量分析的假想简化循环

theoreticalcycleofengine:

obtainimaginarypredigestioncycleignoringsecondaryfactorthatiseasytodoquantitativeanalysiswithactualpredigestioncycle

理论循环的简化假设：

thesimplifyingassumptionsofthetheoreticalcycle

1．空气为工质，为理想气体。

其物理化学性能不变，比热为定值；

Theworkingfluidsareairwhichcanbetreatedasidealgas.Physicalandchemicalperformanceskeepconstant,sodoesthespecificheat.

2.工质的总质量不变，忽略了流动损失；

Themassoftheworkingfluidsisconstantignoringflowloss

3．工作过程绝热；

Operatingcycleisadiabatic

4．用假想的加热放热代替实际的燃烧与排气过程，排气过程视为等容放热过程。

Replaceactualcombustionandexhaustprocesseswithimaginaryheatingandexothermic.Treatexhaustprocessasconstant-volumeexothermicprocess.

研究理论循环的目的：

theobjectiveofstudyingontheoreticalcycle.

1．阐明热力循环参数间的关系；

elucidatetherelationamongthethermodynamiccycleparameters.

2．确定循环热效率的极限；

determinethelimitofthermalefficiencyofcycle

3．分析比较不同循环方式的经济性和动力性。

analyzeandcompareeconomyanddynamicperformanceamongdifferentcirculatingmode

根据不同的燃烧方式，典型的内燃机理论循环有3种：

等容加热、等压加热、混合加热。

therearethreetypicalenginetheoreticalcycleaccordingasdifferentcombustionmode:

constant-volumecombustion、constant-pressurecombustion、limited-pressurecombustion.

典型的理论示功图—图3-01

Typicalpressure-volumetheoreticadiagramfigure3-01

压缩比：

Va/Vc，压力升高比pz/pc

:

Va/Vc,pressureelevationratio:

pz/pc

各种理论循环的特点：

thecharacteristicsofvarioustheoreticalcycle

等容加热：

加热在等容条件下很快完成，点燃式发动机；

constant-volumecombustion:

heatedrapidlyinconstant-volumeconditionsuchasSIengines

等压加热：

加热在等压条件下缓慢完成，燃气轮机、早期压燃式发动机；

constant-pressurecombustion:

heatedslowlyinconstant-pressureconditionsuchasgasturbine、formerCIengine.

混合加热：

先在等容条件下很快加热，然后在等压条件下缓慢完成的压燃式发动机。

limited-pressurecombustion:

firstheatedrapidlyinconstant-volumeconditionthenslowlyinconstant-pressureconditionasCIengine

初始状态及加热量一致，当压缩比相同时，等容加热效率最高；

当循环最高压力相同时，等压加热效率最高。

whentheInitialStateandcalefactionheatquantityareconsistent,theconstant-volumecombustionefficiencyisthe