內(nèi)燃機(jī)學(xué)精品課件

1、內(nèi)燃機(jī)學(xué)第1頁(yè)，共18頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)47分，星期一1、零維模型 Phenomenological Model 零維模型又稱熱力學(xué)模型，它是給出以某一特定函數(shù)表示的質(zhì)量燃燒率曲線，根據(jù)熱力學(xué)方程計(jì)算工作循環(huán)參數(shù)。零維模型的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單，其主要缺點(diǎn)是需事先指定一種燃燒規(guī)律，難免以偏概全，不夠精確。一、內(nèi)燃機(jī)工作過(guò)程數(shù)值模型工作循環(huán)數(shù)值模擬 ENGINE CYCLE SIMULATION第2頁(yè)，共18頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)47分，星期一2、準(zhǔn)維模型 Quasi-dimensional Model 建立內(nèi)燃機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)和運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)與燃燒過(guò)程之間的關(guān)系；引進(jìn)湍流的特征參數(shù)，并把它

2、們和發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)及運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)聯(lián)系起來(lái)，使之可用來(lái)預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)、運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)變化后的燃燒特性。第3頁(yè)，共18頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)47分，星期一3、多維模型 Multidimensional(3D) Model全面建立內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)和運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)與燃燒過(guò)程的關(guān)系。從基本的物理量出發(fā)，用描述質(zhì)量守恒、動(dòng)量守恒和能量守恒的偏微分方程與描述湍流過(guò)程、化學(xué)反應(yīng)過(guò)程以及邊界層方程一起，針對(duì)適當(dāng)?shù)倪吔鐥l件用數(shù)值方法求解。多維模型可做到精確預(yù)測(cè)，但計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)，成本高。目前處于開發(fā)階段。在近期內(nèi)多維模型的作用還局限于探索性和解釋性，原因主要是湍流模型和化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型還沒(méi)有發(fā)展到足夠的水平。第4頁(yè)，共18頁(yè)，

3、2022年，5月20日，7點(diǎn)47分，星期一1）不考慮氣缸內(nèi)各點(diǎn)的壓力、溫度與濃度場(chǎng)的差異，認(rèn)為在進(jìn)氣及燃燒過(guò)程中，缸內(nèi)的狀態(tài)是均勻的。 2）工質(zhì)的比熱容、比內(nèi)能和焓等熱力學(xué)參數(shù)僅與氣體的溫度和氣體的成分有關(guān)。3）不考慮進(jìn)排氣系統(tǒng)壓力和溫度波動(dòng)對(duì)進(jìn)排氣過(guò)程的影響，氣體流動(dòng)視為準(zhǔn)穩(wěn)定流動(dòng)，且不計(jì)氣體流入或流出時(shí)的動(dòng)能。4）不考慮通過(guò)活塞環(huán)組、氣門等處的氣體泄漏損失。1、模型的基本假設(shè)二、內(nèi)燃機(jī)工作過(guò)程的熱力學(xué)模型（零維模型）第5頁(yè)，共18頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)47分，星期一2、基本微分方程組 第6頁(yè)，共18頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)47分，星期一 補(bǔ)充方程組 （1）氣缸工作容積 （

4、2）換氣流量方程 （3）傳熱方程 （4）放熱規(guī)律 （5）工質(zhì)物性 第7頁(yè)，共18頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)47分，星期一3、缸內(nèi)實(shí)際工作過(guò)程的計(jì)算（1） 壓縮期 （2） 燃燒期 （3） 膨脹期 （4） 換氣過(guò)程 第8頁(yè)，共18頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)47分，星期一4、進(jìn)排氣過(guò)程的計(jì)算單獨(dú)計(jì)算進(jìn)排氣管內(nèi)壓力、流量、溫度等熱力學(xué)參數(shù)容積法，又稱充滿排空法特征線法有限容積法第9頁(yè)，共18頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)47分，星期一5、內(nèi)燃機(jī)性能的計(jì)算 根據(jù)缸內(nèi)壓力模擬計(jì)算結(jié)果計(jì)算指示性能指標(biāo)計(jì)算機(jī)械損失或機(jī)械效率計(jì)算有效性能指標(biāo)第10頁(yè)，共18頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)47分，

5、星期一一、缸壓數(shù)據(jù)采集 Data Sampling汽油機(jī)缸內(nèi)壓力信號(hào)采集方法與柴油機(jī)類似，只是柴油機(jī)感應(yīng)針閥升程信號(hào)，而汽油機(jī)感應(yīng)點(diǎn)火脈沖信號(hào)。內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)壓力的數(shù)據(jù)處理CYLINDER PRESSURE DATA ANALYSIS第11頁(yè)，共18頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)47分，星期一二、缸壓數(shù)據(jù)處理 Data Processing 通過(guò)試驗(yàn)測(cè)得發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)燃?xì)鈮毫ψ兓囊?guī)律，即示功圖p=f( )，利用熱力學(xué)第一定律來(lái)計(jì)算出直接反應(yīng)燃燒過(guò)程特征的燃燒放熱規(guī)律，從而得到發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒特性參數(shù)。第12頁(yè)，共18頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)47分，星期一 燃料燃燒放出的熱量 通過(guò)氣缸壁面的傳熱量

6、 U工質(zhì)內(nèi)能的變化 W 工質(zhì)對(duì)活塞所作的機(jī)械功第13頁(yè)，共18頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)47分，星期一 對(duì)曲軸轉(zhuǎn)角 微分 對(duì)點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)燃料燃燒的瞬時(shí)放熱率工質(zhì)對(duì)燃燒室壁面的傳熱速率對(duì)壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過(guò)程第14頁(yè)，共18頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)47分，星期一放熱規(guī)律分析 Heat Release Rate Analysis 放熱開始時(shí)刻 放熱速率 放熱持續(xù)時(shí)間一、燃燒放熱規(guī)律的要素以上因素決定發(fā)動(dòng)機(jī)的缸內(nèi)最高壓力、有效熱效率和排放等性能指標(biāo)。第15頁(yè)，共18頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)47分，星期一二、柴油機(jī)燃燒放熱規(guī)律 Diesel Heat Release Rate動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、燃燒噪音、排放第16頁(yè)，共18頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)47分，星期一三、柴油機(jī)理想的放熱規(guī)律 Idea