发动机原理-绪论林学东版讲义.ppt

发动机原理;*;从内燃机草图?蒸汽机发明?汽车的发展?内燃机 一、内燃机概念的形成——惠更斯的草图 产生于1673年，惠更斯在凡尔赛宫用水过程中借助动力来代替体力劳动过程中的构想。;;;从惠更期草图到蒸汽机经历了三次技术革新 第一次技术创新：法国物理学家工程师巴本（Denis Papin 1647-1712），最先应用蒸汽动力技术。（巴本在火药机试验不断失败后，采用了相当于真空原理的用水蒸气作工质的活塞式发动机，成为近代蒸汽机的直接祖先）;结论： 利用蒸汽压力、大气压力、真空的相互作用，可以推动汽缸内活塞作往返直线运动。 这种运动所产生的机械动力可以带动其他机械运动。;第二次技术突破：英国机械工程师赛维利（T.Savery 1650-1715）。 设计依据：基于包尔塔的蒸汽力原理，其蒸汽泵主要由汽缸与锅炉组成。;第三次技术革新：托马斯·纽可门（Thomas Newcomen）针对赛维利蒸汽泵两大缺点改进: 缺点一：热效率太低。 改进措施：冷却水不直接进入汽缸，而是通过一个细小龙头向汽缸内喷水冷却。 缺点二：只是一种抽水泵，不输出动力。 改进措施：引入活塞装置。靠蒸汽压力、大气压力和真空度的相互作用推动活塞作往复式机械运动?对外输出功?蒸汽机。 1712年纽可门蒸汽机问世。但热效率依然不到1%。;纽可门蒸汽机原型： 将气缸和活塞置于锅上部； 加热锅产生的蒸汽导入汽缸，推动活塞上升； 向气缸喷水，关闭阀门，缸内蒸汽被冷却变成水，产生真空，活塞下降，抽水泵抽水。;三、蒸汽革命——蒸汽汽车时代;第一个专利：;带冷凝器的蒸汽机虽试制成功，但相对纽可门蒸汽机，除了热效率显著提高外，还是无法作为真正的动力机械。 致命缺陷：活塞只能作往复直线运动。;方案措施：让蒸汽从两端进入和排出，就可以让蒸汽即能推动活塞向上运动又能推动活塞向下运动 ?效率就可以提高一倍。;1784年以带有飞轮、齿轮联动装置和双向装置的高压蒸汽机综合组装，取得第四项专利； 1788年，又发明离心调速器和节气阀； 1790年，发明汽缸示功器。 至此完成了蒸汽机发明的全过程?蒸汽动力装置。;四、四冲程理论与内燃机的发明;??前人的研究成果进行深入分析后，找到问题的 症结：设计方案缺少提高效率的有效途径。;德国商人奥托一直关注内燃机研制情况。 从蒸汽机的广泛应用中， 看到内燃机的发展前途； 从德罗夏的理论设计中看到希望。 奥托对德罗夏方案，反复研读，深刻领会其设计思想； 并全心投入内燃机的研制工作。;奥托的实验： 目的—在发动机气缸里实现烟囱冒烟现象（燃烧向稀薄区传播）。 手段—用透明气缸和手动活塞以及侧式进排气管模型，将香烟的烟放入进气阀反复观察 结果：研究出空气与煤气的添加混合方法 ;同时，1858年法国人里诺发明了燃气机： 用煤气和空气的混合气取代蒸汽机的蒸汽； 用电池和感应线圈产生电火花?点燃混合气。 此煤气机: 有气缸、活塞、连杆、飞轮等。是内燃机的初级产品，但压缩比为零。 奥托受里诺煤气机启发，认为如果用液体燃料，其用途将更为拓宽，为此设计了汽化器。 ;;1876年，奥托又设计出一种改进型点火系统，同年5月研制出第一台四冲程内燃机，翌年获得专利权?实现四冲程理论?奥托循环。 （进气、着火前的压缩、燃烧膨胀与排气） 指标：η14% Pmax=80kw 整机重量1250磅。 此后，英国科学家对奥托四冲程内燃机进行改进?在一台内燃机中加上一个气缸——多缸机； 从而使输出的动力更均匀。;;;第一章 绪论——1.2内燃机在汽车上的应用;1881年戴姆勒离开奥托公司 目的：把奥托发动机应用到交通工具上。 1883年，发明化油器，在奥托四冲程 煤气机的基础上，研制出一台小型单缸 汽油机?转速达700~900r/min； 功率1.1马力，空气冷却 奥托发动机最大转速180~200r/min。 1885年，将这台小汽油机装在一辆 自行车上，制造出第一台摩托车。;1886年将小汽油机和转向器装在一辆四轮车上。 该车气缸总排量为469cm3，时速达到了16公里。 这辆车的性能： —有风扇冷却； —内燃机下垫着减振橡胶块； —还有发动机预热系统。 成为第一辆实用汽车之一。 从此用小汽油机驱动车?“马车的机械化”。;1885年，本茨购买了奥托内燃机的专利，把一个四冲程内燃机装在一辆不太稳固的三轮车上，开创现代汽车史。 后又将一台功率0.8马力，单缸2冲程小内燃机装在一辆三轮车上，时速达到15公里。 ;亨利·福特：美国发明家和农民企业家 1892年由杜里埃兄弟（现代汽车的开山鼻祖）研制出第一辆汽车 1896年福特制造出第一台汽车。 1903年创立福特汽车公司，生