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内燃机学课件.ppt
内燃机学 内燃机概论 内燃机概论 内燃机的发展与地位 内燃机的基本概念 内燃机的循环 内燃机的机械损失 内燃机的发展与地位 内燃机发展历史 内燃机产业的经济地位 内燃机发展方向 本课程的内容结构 内燃机发展历史 1860年,Lenoir发明了大气压力式内燃机 1867年,Otto和Eugen发明的大气压力式内燃机,效率提高到11% 1876年,Otto提出了四冲程循环,内燃机热效率达到14%,重量减少70% 1890年以前,发明了二冲程内燃机 1892年,Diesel发明了柴油机 1957年,Wankel发明了转子发动机 油料及配套技术的发展 1910’s,Burton发明了压力裂解的轻馏分技术 1912年,发明了汽车电机 1923年,四乙铅作为汽油添加剂 1920’s,Bosch发明了螺线槽式柱塞泵 1920’s,Houdry发明了催化裂解汽油方法 1902年,Renault提出了增压技术 1915年,Buchi制造了排气涡轮增压器 烃的分类 石油主要由脂肪族、环烷烃、芳香烃化合物组成 脂肪族包括烷烃和烯烃,烷烃为饱和链状分子结构。 直链式排列的正构形式热稳定性低,滞燃期短,适合作柴油机燃料。 异构形式烷烃抗爆性强,适合作汽油机燃料。烯烃着火性能差,适合作汽油机燃料。 环烷烃热稳定性高,适合于汽油机。 芳香烃热稳定性更高,抗爆燃性能极强适合作汽油的抗爆添加剂 燃料的制取 典型工艺流程有直接蒸馏法和裂解法。 裂解法有热裂解和催化裂解。 热裂解的方法简单,但是油料的稳定性差,还须进行催化裂解。 近来为了提高汽油的辛烷值,大量采用催化重整的工艺。 燃料的理化性质 柴油 燃料的自燃温度—着火性能: 十六烷值(容积比) 正十六烷 100/α-甲基萘 0 测试方法: 马达法/研究法 浊点与凝点—低温流动性 化学成分与发热量 汽油 挥发性 抗爆性 辛烷值:异辛烷 100/正庚烷 0 汽油和柴油的标号 内燃机产业的经济地位 与汽车工业结合 与船舶工业结合 内燃机的应用特点 与汽车工业结合 汽车保有量以2.5%年增长率,2000年超过6亿辆,生产量为保有量的10%。 以GM为例:1997年产值达1790亿美元。 以美国为例:美国汽车工业用了全美75%橡胶,35%铁,13%钢,27%铝,是计算机的最大用户,是石油的最大用户。 美国汽车研究经费每年173亿美元,占全国全部商用科研经费的12% 。 全球50家最大企业中,13家是汽车企业,还有石油企业未计算在内。 美国17个人中有一个涉及汽车行业;在发展中国家,1个汽车装配线上的岗位可带动上下游19个工作岗位;岗位比例(装配1:零部件2:销售与服务9)。 与船舶工业结合 柴油机可作为船用推及动力 柴油机可作为船用电站动力 2000T以上的船用动力98%是柴油机 内燃机的应用特点 柴油机是目前热效率最高、应用面最广的热机,中速机油耗率低于200g/kW.h、大型低速机循环热效率已经超过50%。 内燃机是目前最佳的移动动力源。 内燃机是主要的污染源。 应用广、效率高 现代高性能车用柴油机的循环热效率达40%以上,超长行程二冲程船用柴油机的热效率可高达50%以上(比油耗158g/kW.h),车用汽油机的有效热效率也可达33%左右,与其他热机相比是热效率最高的动力机械。 功率覆盖面大,转速范围宽,功率档次比较齐全;转速从70r/min的Sulzer RTA68低速船用柴油机,到9000r/min的波尔舍V8—3000高速赛车汽油机。 大气环境污染源 环境污染是现代工业社会发展的消极因素。80年代以来,环境污染巳到愈来愈严重的程度,已引起人们的严重关注和不安。环境科学家们预计,到21世纪中叶,大气层中的CO2可能比现在要增加60%,即比工业革命前增加一倍,此外排气中还含有有毒气体CO、HC和NOx及微粒,污染大气,直接危害人体。环境问题是当代社会面临的四大问题(粮食、人口、环境、能源)之一。大气污染是环境污染最重要的一个方面,也是控制与治理较为困难的一面,在城市大气污染中,内燃机的有害排放量约占60%,因此,内燃机排放是城市大气环境的主要污染源。 内燃机发展方向 一、多气门可变进气系统 二、进气道 三、电子控制燃油喷射技术 四、电控点火定时和爆燃控制 五、电控EGR技术 六、增压技术 七、汽油机稀燃—速燃技术 八、汽油机缸内喷射分层燃烧技术 九、代用燃料 十、排气后处理技术 十一、柴油机的直喷化 十二、米勒循环发动机 十三、燃烧室 十四、陶瓷材料 十五、计算机辅助设计 十六、混合电动汽车 本课程的内容结构 内燃机概述 内燃机原理 内燃机特性与控制 内燃机结构特点 动力学 典型零部件 研究内容 以燃烧为核心,研究: 1、? 配气 2、? 燃烧 3、? 排放 4、? 控制
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