内燃机原理 主 讲:杨 延 强 山东农业大学机械与电子学院 1、课程的性质、地位和任务 《内燃机原理》是研究内燃机混合气的形成、燃料 的燃烧过程、燃烧过程中热量传递、热功转换效率和 转换中的各种损失的一门科学。是将来从事内燃机设 计的专业理论课,是车辆工程、交通运输专业的一门 专业必修课。 该课程的任务是:根据内燃机的工作过程,研究对 燃料在燃烧过程中的热量传递、热功转换效率以及在 热功转换中各种损失的影响因素;从而探索提高热效 率、节约能源和降低排放污染(节能减排)的途径, 提高整机性能。 2、课程教学的基本要求 该课程适宜安排在,汽车构造等专业课结束 之后进行。教学内容上与相关课程紧密衔接。 课程应力求使学生弄清基本概念和基本理论, 使学生能够利用基本理论知识探索提高热效 率、节约能源、降低排放污染的途径。由于 该课程的理论性较强,与汽车构造知识的衔 接性较强,因此教师在授课中会不断地提醒 学生注意复习所学课程相关知识。 3、教材 专业课知识的传授必须与时俱进,反应该课程领域 的最先进知识。但由于教材知识的滞后性,讲课内 容与次序不可能完全按教材进行,必须随时增添新 的结构、论点、定义。 4、学习 要求学生掌握每次讲课的概念、定义、公式 和重点,课前预习和课后复习,并预习相关 课程内容。 5、其他 课堂考勤、提问、测验、实验记入平时成绩。 平时成绩占总成绩30%,期末成绩占总成绩 70%。 目录 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 绪论 第一章:气体工质的热力性质 第二章:气体的比热 第三章:示功图和性能指标 第四章:燃料与燃烧 第五章: 内燃机的工作循环与机械损失 第六章: 换气过程 第七章: 汽油机的燃烧过程 第八章: 柴油机燃烧过程 第九章: 汽油机混合气的形成 第十章: 柴油机混合气的形成及燃烧室 第十一章:柴油机燃油喷射 第十二章:内燃机试验 第十三章:内燃机特性 绪论 机械能的获得有很多方法(风能、太阳能、原子核 能等)所有这些获得机械能的机器称之为发动机,而内 燃机是其中的一种,而且属于热机(热能转换为机械能) 的一种。下面介绍有关热工基础知识。 ? 工程热力学:研究热能与机械能之间转换规律的科学。 ? 传热学:是研究热量传递规律的科学。 ? 目的:研究热能转化为机械能的规律和转换效率。 内燃机优点:热效率高,达30-46%;功率范围广 0.59-4×104kW,转速范围90-10000r/min,适 用范围宽广;比质量较小,便于移动;启动迅速, 操作简便,机动性强;运行维护比较简便。 缺点:燃料要求高;单机功率受间歇换气和制 造制约;低速时转矩小;不能反转;噪声和 尾气污染环境。 现在电动机:虽然高效无污染,但成本非常高。 第一章:气体工质的热力性质 ? 第一节:基本概念 ? 热力系统:热力学中所指明的要研 究的对象即为热力系统。 ? 外界:与热力系统有关的周围物质, 统称为外界。系统和外界之间的分 界面称边界(可以是真实的、虚构 的、固定的或移动的)。 ? 闭口系统和开口系统:系统 和外界间无物质交换,称为 闭口系统;反之为称为开口 系统。 ? 绝热系统:与外界没有热量 交换的系统称绝热系统; ? 孤立系统:与外界既无能量 交换又无质量交换的系统称 为孤立系统。 第二节:气体工质的基本状态参数 ? 工质:在热机中实现热能和机械 能相互转换的工作物质。 ? 热力平衡状态:系统中气体各部 分的压力、温度均匀一致,不 随时间而变化的状态。 ? 热力过程:过程是热力系统从 一个状态向另一个状态变化时 所经历的全部状态的总和。 可逆过程和不可逆过程:无温差传热无摩擦 的平衡过程才具有可逆性。 ? 状态参数:标志气体热力状态的各物理量。常 用的状态参数主要有6个(压力、温度、比容、 内能、焓和熵)。 ? 一、压力: ? 气体在单位面积上的垂直作用力。 ? 气体分子的热运动对容器频繁撞击的总结果称为压 力。 F p? S (k Pa) 式 中 : P - 压力; S ? 面积; F ? 作用在 S面 积 上 的 压 力 。 ? 气体施于容器壁的实际压 ? ? ? ? ? 力称为绝对压力P,压力 表测得的数值为表压力Pg。 当绝对压力低于大气压力 P0时, 绝对压力与大气压力P0 的差值称为真空度。 当P>P0时,P=P0+Pg; P