內(nèi)燃機物理課件

演講人：日期:內(nèi)燃機物理課件未找到bdjson目錄CONTENTS01內(nèi)燃機基礎(chǔ)概述02核心結(jié)構(gòu)組成03工作循環(huán)原理04燃燒過程分析05性能參數(shù)體系06技術(shù)發(fā)展前沿01內(nèi)燃機基礎(chǔ)概述熱力機械定義與分類熱力機械定義利用熱能直接做功的機械裝置。熱力機械分類內(nèi)燃機特點內(nèi)燃機、外燃機、蒸汽機、燃?xì)廨啓C等。燃料在機器內(nèi)部燃燒，能量轉(zhuǎn)換效率高，體積小，重量輕，移動方便。123內(nèi)燃機發(fā)展簡史19世紀(jì)初，燃?xì)廨啓C、蒸汽機等熱力機械開始發(fā)展。早期探索1860年左右，勒努瓦等人研制出早期內(nèi)燃機。燃油噴射、渦輪增壓、電子控制等技術(shù)不斷提升內(nèi)燃機性能。內(nèi)燃機誕生19世紀(jì)末至20世紀(jì)初，柴油機與汽油機逐漸成熟并應(yīng)用于各領(lǐng)域。柴油機與汽油機發(fā)展01020403現(xiàn)代內(nèi)燃機技術(shù)為挖掘機、起重機、壓路機等提供動力，提高施工效率。工程機械領(lǐng)域為拖拉機、收割機等提供動力，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)。農(nóng)業(yè)機械領(lǐng)域01020304為汽車、摩托車、火車等提供動力，促進(jìn)交通運輸業(yè)發(fā)展。交通運輸領(lǐng)域作為發(fā)電機組的動力源，為各行業(yè)提供電力支持。發(fā)電領(lǐng)域現(xiàn)代工業(yè)應(yīng)用價值02核心結(jié)構(gòu)組成氣缸氣缸是內(nèi)燃機中的動力產(chǎn)生部件，它的作用是為活塞提供運動空間，并承受活塞運動時產(chǎn)生的側(cè)向力?；钊h(huán)活塞環(huán)是嵌入活塞槽溝內(nèi)的金屬環(huán)，分為氣環(huán)和油環(huán)，氣環(huán)用于密封氣缸，防止燃?xì)庑孤?；油環(huán)則用于刮除氣缸壁上多余的機油?；钊钊莾?nèi)燃機的重要部件，它在氣缸內(nèi)做往復(fù)運動，通過活塞的上下運動，實現(xiàn)內(nèi)燃機的進(jìn)氣、壓縮、做功和排氣四個工作過程。連桿連桿是連接活塞與曲軸之間的零件，它將活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)化為曲軸的旋轉(zhuǎn)運動，從而驅(qū)動內(nèi)燃機的輸出軸旋轉(zhuǎn)。氣缸活塞組件原理01020304配氣系統(tǒng)工作機制配氣機構(gòu)配氣機構(gòu)是內(nèi)燃機的重要組成部分，其作用是按照內(nèi)燃機的工作順序，定時開啟和關(guān)閉進(jìn)、排氣門，實現(xiàn)內(nèi)燃機的換氣過程。凸輪軸凸輪軸是配氣機構(gòu)中的關(guān)鍵部件，它通過凸輪的形狀和排列順序來控制氣門的開閉時機和持續(xù)時間。氣門氣門是內(nèi)燃機進(jìn)、排氣的通道，它的開啟和關(guān)閉由配氣機構(gòu)控制。氣門與氣門座之間的密封性能直接影響到內(nèi)燃機的壓縮和做功效率。氣門傳動組氣門傳動組是配氣機構(gòu)中傳遞凸輪軸動力至氣門的零件組合，包括挺柱、推桿、搖臂等部件。燃油供給裝置配置燃油箱是內(nèi)燃機儲存燃油的容器，其容量大小根據(jù)內(nèi)燃機的耗油量和運行時間確定。燃油箱燃油泵的作用是將燃油從燃油箱中吸出，并以一定的壓力輸送到燃油濾清器和噴油器，保證內(nèi)燃機正常工作時的燃油供給。燃油泵噴油器是內(nèi)燃機燃油供給系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，其作用是將燃油以霧狀噴入氣缸內(nèi)，與空氣混合后形成可燃混合氣。噴油器燃油濾清器用于過濾燃油中的雜質(zhì)和水分，防止噴油器堵塞和精密零件磨損，保證內(nèi)燃機的正常工作。燃油濾清器0204010303工作循環(huán)原理奧托循環(huán)由吸氣、壓縮、膨脹做功和排氣四個沖程構(gòu)成，是內(nèi)燃機中最常見的熱力循環(huán)之一，通過定容加熱實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換。狄塞爾循環(huán)熱力學(xué)循環(huán)，常用于柴油引擎中，燃料注入燃燒室后，通過高壓高溫使燃料自燃，不需要火花塞點燃。奧托循環(huán)與狄塞爾循環(huán)吸氣沖程膨脹做功沖程壓縮沖程排氣沖程活塞向下運動，使氣缸內(nèi)產(chǎn)生真空，吸入可燃混合氣或空氣。在壓縮沖程末期，火花塞產(chǎn)生電火花，點燃可燃混合氣，產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)?，推動活塞向下運動，通過連桿驅(qū)動曲軸旋轉(zhuǎn)，輸出機械能?；钊蛏线\動，對可燃混合氣或空氣進(jìn)行壓縮，提高其溫度和壓力?；钊蛏线\動，將燃燒后的廢氣排出氣缸，為下一個循環(huán)做好準(zhǔn)備。四沖程能量轉(zhuǎn)換過程壓縮比越高，燃燒室內(nèi)溫度和壓力就越高，燃料的燃燒就越充分，熱效率就越高。燃料燃燒得越充分，釋放的熱量就越多，熱效率就越高。內(nèi)燃機在工作過程中會有大量的熱量散失到空氣中，散熱損失越小，熱效率就越高。內(nèi)燃機的機械部件在運轉(zhuǎn)過程中會產(chǎn)生摩擦和阻力，機械效率越高，能量損失就越小，熱效率就越高。熱效率關(guān)鍵影響因素壓縮比燃燒效率散熱損失機械效率04燃燒過程分析混合氣形成機理燃料與空氣混合內(nèi)燃機中，燃油需要與空氣混合形成可燃混合氣，混合氣的質(zhì)量和均勻性對燃燒效率有很大影響。燃油霧化與蒸發(fā)混合氣濃度分布燃油通過噴油嘴霧化成微小顆粒，并與空氣充分混合，蒸發(fā)形成可燃性氣體?；旌蠚庠跉飧變?nèi)的分布對燃燒過程和發(fā)動機性能有重要影響，需要合理控制混合氣濃度。123仿真技術(shù)燃燒室的形狀對燃燒過程有很大影響，通過優(yōu)化設(shè)計可以提高燃燒效率和發(fā)動機性能。燃燒室形狀設(shè)計氣流組織通過合理組織燃燒室內(nèi)的氣流，實現(xiàn)混合氣的均勻分布和有效燃燒，減少排放和能耗。利用計算機仿真技術(shù)模擬燃燒室內(nèi)的氣體流動、混合、燃燒等過程，為優(yōu)化內(nèi)燃機設(shè)計提供依據(jù)。燃燒室動態(tài)模擬爆震的危害爆震會導(dǎo)致內(nèi)燃機功率下降、油耗增加、機械磨損加劇，甚至損壞發(fā)動機。爆震現(xiàn)象控制策略爆震的成因爆震是由于混合氣在燃燒室內(nèi)自燃引起的，與混合氣的濃度、溫度、壓力等因素有關(guān)。爆震的控制措施通過優(yōu)化點火時刻、調(diào)整混合氣濃度、采用爆震傳感器等措施，可以有效控制爆震的發(fā)生和強度。05性能參數(shù)體系功率與扭矩計算標(biāo)準(zhǔn)指示功率是內(nèi)燃機單位時間內(nèi)所做的指示功，有效功率則是指示功率中扣除機械損失和熱量損失后的功率。指示功率與有效功率內(nèi)燃機的扭矩與轉(zhuǎn)速密切相關(guān)，通常扭矩越大，轉(zhuǎn)速越低；扭矩越小，轉(zhuǎn)速越高。扭矩與轉(zhuǎn)速關(guān)系內(nèi)燃機的功率測量通常通過測功器進(jìn)行，調(diào)整內(nèi)燃機的燃油供給、點火正時等參數(shù)可實現(xiàn)對功率的調(diào)控。功率測量與調(diào)整內(nèi)燃機排放的污染物主要包括一氧化碳、碳?xì)浠衔?、氮氧化物和顆粒物等。排放特性檢測指標(biāo)排放污染物種類各國對內(nèi)燃機的排放都有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)和限值，如歐洲的歐IV、歐V標(biāo)準(zhǔn)，美國的EPA標(biāo)準(zhǔn)等。排放標(biāo)準(zhǔn)與限值內(nèi)燃機的排放測試通常包括穩(wěn)態(tài)測試和瞬態(tài)測試，穩(wěn)態(tài)測試是在固定工況下測量排放，瞬態(tài)測試則是在模擬實際使用情況下的排放。排放測試方法通過改進(jìn)內(nèi)燃機的潤滑系統(tǒng)、采用低粘度潤滑油、優(yōu)化摩擦副材料等措施，可以降低內(nèi)燃機的摩擦損耗。摩擦損耗降低優(yōu)化內(nèi)燃機的進(jìn)排氣系統(tǒng)，降低進(jìn)排氣阻力，減小泵氣損失，提高內(nèi)燃機的效率。泵氣損失減小合理選用內(nèi)燃機的附件，如發(fā)電機、空壓機等，并優(yōu)化其工作參數(shù)，以降低內(nèi)燃機的附件消耗。附件消耗降低機械損耗優(yōu)化方向06技術(shù)發(fā)展前沿混合動力集成方案并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)保留傳統(tǒng)內(nèi)燃機，同時增加電動機和電池組，通過智能控制系統(tǒng)實現(xiàn)內(nèi)燃機和電動機的協(xié)同工作，提高能源利用率。串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)由內(nèi)燃機發(fā)電，驅(qū)動電動機，再通過電動機驅(qū)動車輛，實現(xiàn)能量的二次轉(zhuǎn)換，適用于城市公交等低速、頻繁啟停的場合。結(jié)合了并聯(lián)和串聯(lián)的優(yōu)點，可根據(jù)行駛工況靈活調(diào)整內(nèi)燃機和電動機的工作模式，達(dá)到更高的節(jié)能效果。123氫燃料適配改造采用高壓氣態(tài)儲氫、液態(tài)儲氫或固態(tài)儲氫等技術(shù)，提高氫氣儲存密度和安全性，降低氫氣泄漏風(fēng)險。氫氣儲存技術(shù)將氫氣與氧氣在燃料電池中反應(yīng)產(chǎn)生電能，驅(qū)動電動機工作，同時產(chǎn)生水作為唯一排放物，實現(xiàn)零排放。氫燃料電池系統(tǒng)建設(shè)氫氣加注站，為氫燃料電池車提供快速、便捷的氫氣加注服務(wù)，推動氫燃料電池車的普及。氫氣加注設(shè)施采用先進(jìn)的傳感器和執(zhí)行器，實時監(jiān)測內(nèi)燃機的運行狀態(tài)和性能參數(shù)，通過智能算法實現(xiàn)精準(zhǔn)控制，提高內(nèi)燃機