内燃机原理课程简介

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2012-10-23,#,内燃机原理,课程简介,课程名称：内燃机原理,英文名称：,Internal Combustion Engine,开课学期：秋季,学时,/,学分：,30/2,课程类型：专业课,开课专业：热能与动力工程专业本科生,绪 论,第一节 内燃机在国民经济中的作用,第二节 内燃机的发展,第三节 本课程的任务、要求和学习方法,第一节 内燃机在国民经济中的作用,热机：将燃料中的化学能转变为机械能的机械。,内燃机：燃料在机器内部燃烧而将能量释放做功的机械。,工质：燃烧前是燃料与空气，燃料后是燃烧产物。,一、内燃机的特点,热效率高,汽油机：,35%,柴油机：,45%,一、内燃机的特点,功率范围广、适应性好,单机功率：,3.6510,4,kWPe1kW,可以满足各种不同用途的要求。,一、内燃机的特点,结构紧凑，重量轻，机动性好，特别适用于移动机械。,起动快。,36S,，并可很快达到全负荷运行。,维护简单，操作方便。,对燃料要求高。汽油、柴油和石油储量有限。,排放与噪声等公害问题。,二、应用,交通运输,农业机械,工程机械,发电动力,第二节 内燃机发展,一、内燃机的发展史,二、内燃机发展现状与趋势,一、内燃机的发展史,发明时间：十九世纪六十年代发明,出现顺序：煤气机、汽油机、柴油机,（一）内燃机的发展史,1860,年，法国人,Lenoir,，大气压力式内燃机，煤气机，火花点燃。没有压缩行程，热效率低于,5%,，最大功率为,4.5 kW,。,1867,年,Otto,和,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。,1890,年，英国的,Clerk,和,Robson,、德国,Karl Benz,，发明二冲程内燃机。,1892,年，德国的工程师,Rudolf Diesel,，提出柴油机专利。大压缩比无爆燃，热效率比当时的其它机械高一倍。其构想,5,年后变为一个实际机器。,1957,年，,Wankel,试验了发明的转子发动机。,（二）内燃机燃料,燃料在发动机发展中起了重要的作用，最早用的是煤气。,1900,年后，汽油和燃料中的轻馏份油成为商品，出现了各种各样的化油器。,1905,年前，爆燃限制，压缩比较低（,4,），汽油供应与性能能满足要求。,1907-1915,年，汽油需求量增加了,5,倍，要求增加从原油中提炼出来的汽油产量。,Willianm Burton,发明重油热裂技术，提高了汽油的产量。,热裂油沸点高，冷起动困难。,1912,年发明了起动机，较好地解决了这一问题。,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。,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。,（三）内燃机增压技术,1902,年，法国的,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,Alfred Buchi,将增压器的机械驱动改造成为发动机的排气涡轮驱动，它是第一台用于内燃机的涡轮增压器的雏形。二次世界大战后，增压技术开始在压燃式发动机得到广泛的应用，并逐步扩展到汽油机中。,（四）法规,排放法规：近,30,年，影响发动机设计和运行的主要因素是发动机的排放。美国加州首先建立了汽车排放标准。,60,年代在美国，接着在欧洲、日本，相应确立了汽车排放标准。,噪声：内燃机也是一个重要的噪声源，噪声来自空气动力效应、燃烧过程中气体的压力和旋转、往复零部件的机械激励等。,70,年代末，国际上开始制订车辆噪声法规，以降低噪声对环境的污染。,经济性：,70,年代初，由于石油危机导致原油价格成倍上涨，引起对发动机燃油经济性的重视，但由于要控制排气污染，因而增加了改进燃油经济性的困难。,二、内燃机发展现状与趋势,（一）发展现状,动机排放：超低排放要求,发动机动力性：,80kW/L,经济性：,3L,车,使用寿命：柴油机,70-80,万,km,集成,OBD,功能的发动机管理系统示意图,（二）发展趋势,直喷柴油机,柴油电控燃油喷射：高压共轨、单体泵,汽油机电控燃油喷射技术：,PFI(Port Fuel Injection,)/MPI(Multi Point Fuel Injection),、,GDI(Gasoline direct Injection),多气门,可变技术：停缸、可变气门,排气净化新技术：,TWC(Three Way Catalyst Converter),、,DOC(Diesel Oxidation Catalyst),、,DPF(Diesel Particulate Filter),、,LNT(Lean NOx Trap),、,SCR(Selective Catalyst Converter),发动机增压中冷与强化,新材料,灵活燃料,混合动力用阿特金森循环发动机,新型燃烧技术向高效低排发展（,HCCI,（,Homogeneous Charge Compression Ignition,）燃烧,技术、低温,燃烧,技术）,广泛采用废气再循环：,EGR(Exhaust Gas Recirculation),排放法规强制性要求采用,OBD(On Board Diagnostics),技术,发动机,Downsizing,第三节 本课程的任务、要求和学习方法,一、任务,研究内燃机中热功转换的基本规律和提高性能的主要措施。即以性能指标为研究对象，深入到工作循环的各个阶段，分析影响性能指标的各种因素，从中找出一般规律，研究提高性能指标的具体措施，指出努力的方向。,二、学习方法,内燃机原理是一门实践性很强的课程，很多规律是从试验中得出的。因此学习时要理论联系实际，在安排上有理论教学与试验环节。,三、教材与参考资书,选用教材：周龙保：,内燃机学,第二版，机械工业出版社，,2009,年,