测试技术应用案例光电门测速度和加速度 班级: 机1301-1 学号: 20130767 姓名: **
光电门测速度和加速度 一、测试物理量及测试方法 测试物理量：速度和加速度 测试方法及测试目的：用气垫导轨和存储式计时计数测速仪测量速度和加速度。通过对速度和加速度的测量，熟悉光电门传感器的使用 二、测试方案 （1）实验方案： 1、检查光电门，使存储式数字毫秒计处于正常工作状态，给气垫导轨通气。 2、导轨水平调整。由于斜面高度h 是相对于水平面而言，因此测量前首先应把导轨调整水平。水平调整分二步完成 （1）粗调。在导轨中注入压缩空气，在形成气垫后，将滑块放在导轨中部，利用观察滑块的运动方向来判断导轨的倾斜方向。调整导轨支座独脚螺丝，使滑块在导轨上基本稳定。 （2）利用计时器进行细调。如果导轨水平，那么滑块经推动后滑过P1和P2两点的速度应相同，也就要求1t ?与2t ?相等。但考虑到空气阻力的影响，即使导轨真是水平了，那么在 滑块从P1向P2运动时，应使P2处的速度2V 略小于P1处的速度1V （或者讲2t ?略大于1t ?），且满足%20112
实用文档之" 汽车发动机的发展历程" 摘要：汽车在现代社会生产生活中发挥着重要作用，而汽车发动机更是其核心部分；可以说汽车发动机的发展历程在一定程度上就是汽车的完善过程。本文阐述了汽车发动机的构造及原理，并讲述了汽车发动机的发展历程。而且笔者还对汽车发动机未来的发展趋势进行了合理预测。 【关键字】汽车发动机原理发展历程新技术 自从第二次工业革命以来，汽车得到迅猛发展。如今，汽车已经渗透到人类社会的各个方面。每天，数以千万计的汽车行驶在大大小小的公路上，而汽车生产所需的零件更是数以亿计。其广阔的市场使得汽车成为各种高科技应用的载体。汽车发动机为汽车提供动力，更是汽车的核心。汽车发动机的发展能极大地促进汽车的发展。在环境日益恶化的今天，传统发动机面临这巨大挑战。 1.发动机的类别 发动有很多种类，按不同划分方法有不同的类型。 按发动机所使用燃料来划分，发动机主要可分为汽油发动机、柴油发动机、天然气发动机、液化石油气发动机、混合动力发动机；根据发动机可分为四冲程发动机和二冲程发动机；按照气缸数，发动机可分为单缸发动机、两缸发动机、多缸（三缸以上）发动机；按照冷却方式不同，发动机可分为水冷式发动机（见图1）和风冷式发动机（见图2）；根据排列方式，发动机可分为直列L型发动机、H型发动机、W型发动机、V型发动机等；按照发动机在车身上的布局不同，发动机可分为前置发动机，中置发动机和后置发动机。
2.发动机构造及原理 发动机是一个热能转换机构，通过在密封汽缸内燃烧汽油（柴油）或天然气，使气体膨胀并推动活塞做往复运动，从而使物质的内能转
化为机械能。发动机是一种有许多机构和系统组成的复杂的机械设备。无论是哪种类型的发动机，要想完成热能转化为机械能的能量转化过程，实现工作循环，保证发动机能持续正常工作，都离不开发动机中各个机构和系统之间的配合。 汽油机是由五大系统和两大连杆组成，即曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系、点火系和起动系组成。 曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。在作功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动力。而在进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。 配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。配气机构大多采用顶置气门式配气机构，一般由气门组、气门传动组和气门驱动组组成。 汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去；柴油机燃料供给系的功用是把柴油和空气分别供入气缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧，最后将燃烧后的废气排出。 润滑系的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损。并对零件表面进行清洗和冷却。润滑系通常由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成。 冷却系的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。水冷发动机的冷却系通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成。 在汽油机中，气缸内的可燃混合气是K电火花点燃的，为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室内。能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火系，点火系通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成。 要使发动机由静止状态过渡到工作状态，必须先用外力转动发动机的曲轴，使活塞作往复运动，气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功，推动活塞向下运动使曲轴旋转。发动机才能自行运转，工作循环才能自动进行。因此，曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程，称为发动机的起动。完成起动过程所需的装置，称为发动机的起动系。
一、前言 20世纪90年代以来，汽车行业的竞争已从单一的性能竞争转向性能、环保、节能等多元综合竞争。仅就汽车发动机而言，为应对世界能源危机和减少对环境污染，其研究开发工作已侧重于降低油耗、减少排放、轻质及减少磨损等方面，在这些研究中优化技术将得到广泛的应用。汽车发动机与航空发动机同属热机范畴，二者在许多方面有相通之处。近年来，汽车发动机优化工作已具有一定基础，而针对航空航天发动机所建立及应用的优化技术则已取得较大的进展。将这些先进优化技术特别是多学科优化技术移植应用于汽车发动机优化设计可望提高汽车以节能与环保为中心的综合性能。作者就当前汽车发动机及航空航天发动机领域的优化技术的一些进展作一个简略的叙述，并对利用优化技术提高汽车发动机综合性能潜力进行一些探讨。二、发动机优化技术研究和应用现状目前各类发动机研发工作的共同重点包括降低油耗、减少排放、减轻质量以及减少磨损等，为了达到这些目标，在发动机设计中应用优化技术是一个重要的手段。当前发动机的优化工作主要在发动机结构、材料、燃料及燃烧、排放以及多学科优化等几个方面展开。（一）发动机结构及材料优化技术发动机结构优化主要是优化关键零部件的形状以改善发动机性能，此方面的研究有：将BP神经网络和遗传算法相结合用于航空发动机的结构优化以获得最优的推重比；通过优化固体火箭发动机的结构以获得最轻的结构质量和最大的装填密度；总结了国内外对航空发动机叶片-轮盘结构优化设计的研究现状，提出了一种将动态分析与结构形状优化设计相结合的新方法；阐述了CAD/CFD技术在汽车发动机设计开发中的重要性，给出了CAD/CFD技术在电喷汽油机进气歧管设计和柴油机螺旋气道设计的应用效果；将边界元法与罚函数优化方法相结合，研究了承受拉、压交变载荷的发动机连杆的形状优化；基于一种高效的有限元方法对三维复杂形状连杆进行优化设计；基于有限元分析和优化技术，提出了一种发动机曲轴的结构优化方法；对火箭发动机机匣进行优化，讨论了应力比及PV/W的优化选择问题等。为改进发动机结构及使发动机轻量化，对其材料进行优化设计是一种重要手段。近年来，包括新型复合材料如碳化硅、氮化硅、氧化锆、石墨及合成石墨等不断用于发动机结构。通过建立发动机复合材料叶片各截面应力应变解析式和最大应力准则，对叶片进行最大强度的优化分析。对固体火箭发动机的复合材料壳体进行优化设计，使得发动机结构在满足强度约束的要求下获得最小的质量。（二）发动机燃烧优化技术随着世界能源问题和环境污染问题的日趋严重，飞机及汽车作为污染环境和消耗能源的大户，备受人们的关注。发动机燃烧过程直接影响节能和环保，对发动机燃烧过程优化的研究越来越受到重视。目前主要是从喷射系统、进气管系、燃烧室形状等几方面对其进行优化设计。在发动机燃烧喷射系统方面，借助于先进电子控制技术，能准确地调节燃油供给，优化喷油定时和喷油次数，控制气缸内的混合状态、燃烧室内的燃油分布，降低排放污染。对新型脉动式电控燃油喷射系统的喷射定时问题，研究了发动机直接喷射技术的优化问题。采用了多目标设计方法，优化了发动机燃烧系统和配气机构匹配。在新型燃料发动机燃烧过程的优化研究中，在建立氢燃料发动机最优控制模型的基础上，提出了双模式控制方式；用计算机仿真分析手段对天然气汽车发动机的空燃比进行优化来改善发动机的性能。（三）发动机多学科优化技术发动机设计以结构、热力、燃烧、强度、振动、流体、传热等多个学科为基础，可变因素多，随机性大，是一个可变互耦系统的优化问题。多学科设计优化通过充分利用各个学科之间的相互作用所产生的协同效应，获得系统的整体最优解，因而在发动机设计图1 传统设计流程图上有很大的应用优势。 在航空发动机领域，多学科优化技术已被用于建立优化模型并开展了涡轮叶片设计、压气机叶片设计及发动机总体方案设计，将传统的优化设计方法（如图1所示）转变为图2所示多学科优化并行设计流程，综合考虑了气动、振动、强度和疲劳寿命等方面的要求，可缩短设计周期和提高优化效果。如：利用单级优化算法对航空发动机喷管进行了多学科优化设计；在内燃机的优化研究中引入了多学科鲁棒性设计优化方法来评价设计过程中的不确定性；采
浅谈汽车档位.牵引力.行驶速度和发动机转速 各类高中物理练习册在《机械能》一章中都要涉及到有关汽车功率、牵引力、行驶速度的问题，笔者查阅了有关资料并向汽车驾驶员请教后，就下列几个问题谈一些肤浅认识，望能起到抛砖引玉的作用。 一、汽车发动机发动机是一般汽车总体构造四大部分（发动机、底盘、车身和电气设备）的核心部分。发动机是汽车的动力装置，其作用是将所供入的燃料燃烧，使热能转变为机械能而发出动力，并通过汽车的传动系统驱动汽车行驶。发动机的技术指标主要有动力性指标（有效扭矩、有效功率、转速等）、经济性指标（燃油消耗率）以及运转性能指标（冷起动性能、噪声和排气品质等）。下面谈谈与本文有关的技术指标。 （1）有效扭矩发动机通过飞轮对外输出的扭矩称为有效扭矩，用Me表示，单位为N?m．发动机的扭矩是由于燃烧气体作用在活塞上的力通过连杆椎动曲柄而产生的。 （2）有效功率发动机通过飞轮对外输出的功率称为有效功率，用Pe表示，单位为kW。它是发动机克服了各部分摩擦阻力和驱动各种辅助装置（如水泵、机油泵等）所消耗的功率后所得到的净功率。有效功率的计算公式为: （3）转速发动机的转速影响其结构形式与性能，提高发动机的转速可以使功率提高，但转速的提高受到许多条件的限制。 （4）燃油消耗率（比油耗）发动机要发出1KW有效功率，在1小时内所消耗的燃油质量（g），称燃油消耗率，用ge表示，单位为g/kW?h。ge越小，经济性越好。 发动机的速度特性是指发动机的功率、扭矩和燃油消耗率随曲轴转速变化的规律。当油门开到最大时，所得到的速度特性称为发动机外特性，如图1所示。发
动机外特性代表了发动机在使用中允许达到的最高性能，因此最为重要。一般发动机的铭牌上标明的功率Pe，扭矩Me及其相应的转速n，最低燃油消耗率ge 等都是以外特性为依据的。发动机功率的大小，均标明产生该功率时曲轴的相应转速。如解放CA-10B型载重汽车，最大功率/转速为70千瓦/2800转/分，东风EQ-240型越野汽车最大功率/转速为99千瓦/3000转/分。一般习题中所说的汽车额定功率就是指的最大有效功率。由图1可知，在n1～n2范围内，因Me和n 都是逐渐增加的，故Pe是随n的增加而增加的。在n2～n3范围内，n虽然继续增加，但Me却逐渐降低，故Pe是缓慢地增加，到n3时Pe达最大值。转速超过n3时，虽然n是增加的，但由于Me下降很快，故Pe也逐渐下降。发动机最小燃油消耗率的相应转速为n5，它的数值一般介于n2和n3之间。因此，一般发动机工作时所使用的范围应尽可能在最大功率转速与最大扭矩转速之间，即提倡所谓的中速行车”，这样方可保证发动机在最佳动力性与经济性情况下工作。车速过高和过低，都将增加燃油的消耗。 二、变速器变速器是实现变速、传递和改变扭力的大小、改变汽车进退方向及使驱动车轮脱离发动机影响的传动装置。变速器一般由变速传动机构和变速操纵机构组成。变速传动机构的作用是改变转速及扭矩的数值和方向；操纵机构的作用是实现变速器传动比的变换——换档。发动机与变速器之间是离合器，离合器保证发动机的动力与传动机构可靠接合和彻底分离。 变速器传动速度改变的大小，用传动速比i来表示。传动速比等于主动齿轮的转速n主与从动齿轮的转速n从之比；也等于从动轮的齿数Z从与主动轮的齿数Z主之比，即 i=n主/n从=Z从/Z主（2） 变速器扭矩的改变：在略去变速器传动摩擦损失的情况下，输入功率P入应
第一章第三、四节：速度、打点计时器、光电门 【学习目标】 速度、打点计时器（Ⅱ）、光电门（Ⅰ） I：对所列知识要知道其内容及含义，并能在有关问题中识别和直接使用。与课程标准中的“了解”和“认识”相当 Ⅱ：对所列知识要理解其确切含义及与其他知识的联系，能够进行叙述和解释，并能在实际问题的分析、综合、推理和判断等过程中应用。与课程标准中的“理解”和“应用”相当 【学习过程】 任务一阅读课本15页和16页相关内容，写出速度的定义式，说出平均速度和瞬时速度的区别 典型针对性习题：⑴2015年3月14日热带风暴“巴威”以22 km/h左右的速度向北偏西方向移动，于3月16日傍晚到夜间在惠来到台山之间沿海地区登陆我国，在登陆时，近中心最大风速将达到38 m/s。上文中的两个速度数值分别是指() A．平均速度，瞬时速度B．瞬时速度，平均速度 C．平均速度，平均速度D．瞬时速度，瞬时速度 ⑵短跑运动员在100m比赛中，以8m/s的速度迅速从起点冲出，到50m处的速度是9m/s,10s 末到达终点的速度是10.2m/s，则运动员在全程中的平均速度是() A．9m/s B．10.2m/s C．10m/s D．9.1m/s ⑶在伦敦奥运会中，牙买加选手博尔特是公认的世界飞人，在男子100m决赛和男子200m决赛中分别以9.63s和19.32s的成绩获得两枚金牌。关于他在这两次决赛中的运动情况，下列说法正确的是() A．200m决赛中的路程是100m决赛的两倍 B．200m决赛中的平均速度约为10.35m/s C．100m决赛中的平均速度约为10.38m/s D．100m决赛中的最大速度约为20.76m/s 任务二阅读课本19页相关内容完成以下两个问题 电磁打点计时器和电火花计时器的有何异同？怎样应用打点计时器测量平均速度和估算瞬时速度？
汽车发动机发展史 汽车整体技术日新月异，而作为汽车的心脏——发动机技术的进步显得更受关注。如今介绍一辆汽车的发动机时：可变气门正时技术，双顶置凸轮轴技术，缸内直喷技术，VCM汽缸管理技术，涡轮增压技术，等等都已经运用的相当广泛；在用料上也是往轻量化的方向发展：全铝发动机目前的应用已经非常广泛；汽车的污染也是不可避免，于是新能源技术，包括柴油机的高压共轨，燃料电池，混合动力，纯电动，生物燃料技术也已经有普及的趋向，但回顾一下发动机的历史或许更能理解这一百多年来汽车技术所发生的巨大变革。 十佳发动机VQ35 汽车技术的迅猛发展从我国的汽车教材也能看出端倪：新技术的发展已经让汽车教材难以跟上步伐！如今大部分汽车教材还是以东风汽车的发动机来作为范例，而东风发动机还是带化油器的老式发动机，与如今全电子化的发动机简直就隔了几个世纪。 回到汽车的起步阶段，那时的汽车被马车嘲笑，污染严重，但起步的意义却非同寻常。 汽油机之前的摸索阶段
18世纪中叶，瓦特发明了蒸气机，此后人们开始设想把蒸汽机装到车子上载人。法国的居纽（N.J.Cugnot）是第一个将蒸汽机装到车子上的人。1770年，居纽制作了一辆三轮蒸汽机车。这辆车全长7.23米，时速为3.5公里,是世界上第一辆蒸汽机车。1771年古诺改进了蒸汽汽车，时速可达9.5千米，牵引4-5吨的货物。 蒸汽机汽车 1858年，定居在法国巴黎的里诺发明了煤气发动机，并于1860年申请了专利。发动机用煤气和空气的混合气体取代往复式蒸汽机的蒸汽，使用电池和感应线圈产生电火花，用电火花将混合气点燃爆发。这种发动机有气缸、活塞、连杆、飞轮等。煤气机是内燃机的初级产品，因为煤气发动机的压缩比为零。 N.J.Cugnot 1867年，德国人奥托（Nicolaus August Otto）受里诺研制煤气发动机的启发，对煤气发动机进行了大量的研究，制作了一台卧式气压煤气发动机，后经过改进，于1878年在法国举办的国际展览会上展出了他制作的样品。由于该发动机工作效率高，引起了参观者极大的兴趣。在长期的研究过程中，奥托提出了内燃机的四冲程理论，为内燃机的发明奠定了理论基础。德国人奥姆勒和卡尔·本茨根据奥托发动机的原理，各自研制出具有现代意义的汽油发动机，为汽车的发展铺平了道路。 1892年，德国工程师狄塞尔根据定压热功循环原理，研制出压燃式柴油机，并取得了制造这种发动机的专利权。
发动机性能有关术语 Accelerator 加速踏板——一种控制装置，通常由脚操作，连接到节气门。Accelerator pump加速泵——化油器内的泵，当节气门位置变化时，为过渡工况提供额外的燃油。 Accessory drive 附件驱动——发动机罩下由驱动带驱动的附件——风扇、发动机、空调、动力转向、空气喷射泵。 Air／fuel mixture空气／燃油混合气——提供给发动机的空气和燃油混合气。Analyzer 分析仪——一种设备，如示波器，具有数据读取功能，帮助进行正确修理。 Automatic choke 自动阻风门——自动确定阻风门位置的系统。 Back pressure 背压——发动机曲轴箱内积累的多余压力；排气系统阻力。 Battery 蓄电池——以化学能形式存储电能的装置。 Battery cable 蓄电池电缆——连接到蓄电池正极(火线)和负极(地线)的粗导线。Battery charger 蓄电池充电器——用来给蓄电池充电和再充电的设备。 Bearing 轴承——具有内外座圈、一排或多排钢球的装置。 Catalytic converter催化转化器——一种汽车排气系统部件，用不锈钢制造，含有降低发动机排气内碳氢化合物、一氧化碳和氮氧化物的催化剂。Check valve 单向阀——允许液体或气体在一个方向流动而堵住另一个方向的装置。Coil 线圈——点火系统零件，为火花塞提供高电压。 Cold-cranking amperage冷起动电流——完全充电的蓄电池30s内，端电压不会降到 7.2V以下所能提供的电流。 Combustion chamber燃烧室——活塞在上止点位置时活塞上部区域，燃烧就在这里进行。Compression 压缩——将气体挤压到更小空间的过程。 Compression test压缩测试——控制起动阶段气缸所能产生压力的一种测量方式。Comouter 计算机——为了执行操作，能够按照指令进行工作和以期望的方式交换数据而不需要人工干预的系统。 Cooling system 冷却系统——散热器、软管、暖风散热器芯和冷却水套，带走发动机热量并散发到周围空气中。 Cruise control 巡航控制——在各种条件下自动维持预定车速的系统。 Customer complaint客户抱怨——客户提供的故障说明，通常是汽车驾驶员。Cylinder balance 气缸平衡——一种动态测试，每次使一个气缸不工作，比较各缸的动力损失，精确确定工作差的气缸。 Cylinder head 气缸盖——发动机的一部分，覆盖在缸体上。 Cylinder leakagetest气缸泄漏测试——当活塞在上止点位置，气门关闭时，确定气缸密封好坏的一种测试。 Deck 配合面——发动机缸体和缸盖的配合平面。 Dedicated ground专用接地——在汽车上有许多接地连接，有些是特定的部件或电路专用。 Diaphragm 膜片——柔性的类似橡胶的膜。 Digital ohmmeter数字欧姆表——一种向孤立电路提供少量的电流并以数字方式指示电阻值的设备。 Digital voltmeter数字电压表——以数字方式读取电路两点间电压的设备。
汽车档位与车速是怎样一个关系？ 一般是: 一档~10--20KM 二档~20--30km 三档~30--40km 四档~40--60km 五档~60--...安全km 转速一般是1500--2500左右换,主要还是看车型,如低扭矩的就需要高转速,如富康,它需要3000转换档~~ 合理加档，配合发动机转速，提高工作效率 1. 关于发动机的功率： 汽车发动机的最高功率是在某一转速下发挥出来的，所以汽车的说明书或宣传资料里关于功率的说明都是与转速相提并论的。当汽车在发动机较低转速时行驶（比如1500RPM），发动机的功率可能只发挥出10％－15％（具体参数你研究一下你发动机的“转速/功率曲线”就能确定，如果你有的话。而且这个函数的导数曲线并不平滑，hehe）。交通台的JC当时说：“就好象汽车原来需要70匹马拉着（发动机最高功率70马力），你现在只让15匹马拉，能不费力吗？” 2. 关于燃烧： 发动机长时间处于低转速状态工作，会造成燃烧的不充分，有些部位会有积碳，有些部位会被粘粘乎乎的没有完全燃烧的油渍糊住，进一步造成燃烧的不充分，恶性循环。到那时，你的爱车就想不肉也难了。交通台的JC那天举例子说：“改革开放初期，我国某大部委买了一辆世界知名品牌的高级轿车（JC没点名，我估计是大奔），交给专业司机开了没一年，就油耗上升，运行状态下降等等不良现象先后出现。部委领导忿忿然叫来该公司驻北京办事处的老德，责问其产品质量。老德来了以后，先自己开着车在院子里转了2圈，又问了问司机平时如何驾驶、如何保养和加减档时机等等，并打开车的机器盖子大概看了看。然后老德对领导说：星期天（当时还没有双休日）早上6：00，请你们司机把车加满油，在京顺路起点等我，我亲自给你们修车。星期天早上司机早早来到约定地点，心里还直纳闷，这老德怎么在这儿修车？6：00整老德来了，也开一大奔，他下车对专业司机说：你跟着我，别拉下。说完转身上车狂奔，车速很快达到了200KM/H，一直开到密云水库的大坝上才停住（行程约200KM）。德国老头下了车笑眯眯地对中国司机说：车已经修好了。司机原地慢慢开着试了试，确实好多了。老德解释说：你原来开这个车的习惯是你们中国习惯，开我们公司的车要按我们的习惯和说明书上的规定，你长期低转速加档，使得燃烧不充分，粘粘乎乎的油把喷油嘴等部位都糊住了。今天咱们开这么快，转速会在4500－5000以上，油的流量也会很大，把原来的粘粘乎乎的东西都冲刷走了。所以车又好开了。”我听了以后，觉得可能有北京人侃大山的因素（JC说是真事）有没有这么邪乎不知道，但是道理是很清楚的。 3. 关于如何省油： 长期发动机低转速行驶，会使发动机工作状态下降，燃烧不充分。油耗自然会上升。咱们国家的司机，原来就是这么学的（我也是这么学的，我的教练还是海驾的金牌教练，驾龄在40年以上，他对我谆谆教诲：车一动就加二档！），低转速加档，是为了省油和省车。也确实省油，为什么？我看和当时的司机都会修车有关系，他闲得没事就会把发动机全拆开，
汽车发动机发展史 1110100C20涂小政发动机，汽车中最重要的部分，可以说没有发动机的存在，就不存在汽车。发动机的发展即是汽车的发展。 发动机作为汽车的心脏，为汽车的行走提供动力和汽车的动力性、经济性、环保性。简单讲发动机就是一个能量转换机构，即将汽油(柴油)的热能，通过在密封气缸内燃烧气体膨胀时，推动活塞做功，转变为机械能，这是发动机最基本原理。发动机所有结构都是为能量转换服务的，虽然发动机伴随着汽车走过了100多年的历史，无论是在设计上、制造上、工艺上还是在性能上、控制上都有很大的提高，其基本原理仍然未变，这是一个富于创造的时代，那些发动机设计者们，不断地将最新科技与发动机融为一体，把发动机变成一个复杂的机电一体化产品，使发动机性能达到近乎完善的程度，各世界著名汽车厂商也将发动机的性能作为竞争亮点。 所以可以说发动机的发展史即是汽车的发展史。 而发动机的发展也经历了无数人的努力，无数人的智慧与汗水。发动机是汽车的动力源。汽车发动机大多是热能动力装置，简称热力机。热力机是借助工质的状态变化将燃料燃烧产生的热能转变为机械能。 惠更斯于1673年设计绘制了方案图，如下图所示。
第一台蒸汽机的的设计于1712年设计完成，如下图所示。
1858年，定居在法国巴黎的里诺发明了煤气发动机，并于1860年申请了专利。发动机用煤气和空气的混合气体取代往复式蒸汽机的蒸汽，使用电池和感应线圈产生电火花，用电火花将混合气点燃爆发。这种发动机有气缸、活塞、连杆、飞轮等。煤气机是内燃机的初级产品，因为煤气发动机的压缩比为零。 1867年，德国人奥托（Nicolaus August Otto）受里诺研制煤气发动机的启发，对煤气发动机进行了大量的研究，制作了一台卧式气压煤气发动机，后经过改进，于1878年在法国举办的国际展览会上展出了他制作的样品。由于该发动机工作效率高，引起了参观者极大的兴趣。在长期的研究过程中，奥托提出了内燃机的四冲程理论，为内燃机的发明奠定了理论基础。德国人奥姆勒和卡尔—本茨根据奥托发动机的原理，各自研制出具有现代意义的汽油发动机，为汽车的发展铺平了道路。 1886年被视为汽车的诞生日，那辆奔驰一直为人所津津乐道。但是其动力单元却实在“寒酸”：第一辆“三轮奔驰”搭载的卧式单缸二冲程汽油发动机，最高时速16KM每小时。这就是第一辆汽车的发动机，那时勇敢卡尔奔驰的夫人驾驶这辆奔驰1号上坡还需要儿子推车，当然沿途不停的熄火，转向也不灵，回娘家100公里的路程硬是走了一整天。 四冲程发动机其实早就由德国人奥托研制出来了。但应用的汽车上不得不提戴姆勒，他由于协助奥托研制四冲程发动机的原因而成为了第一个将四冲程发动机装上汽车的人。显然，从四冲程到二冲程是
汽车发动机的额定功率/额定转速/最大扭矩的概念 扭矩：扭矩是使物体产生转动的力。发动机的扭矩就是指发动机从曲轴端输出的力矩。在功率稳定的条件下它与发动机转速成反比关系，转速越快扭矩越小，反之越大，它反应了汽车在一定范畴内的负载能力。 发动机通过飞轮对外输出的扭矩称为有效扭矩，用Te体现，单位为N?m。有效扭矩与外界施加于发动机曲轴上的阻力矩相平衡。发动机通过飞轮对外输出的功率称为有效率，用Pe体现，单位为kW。它即是有效转矩与曲轴角速度的乘积。 发动机的有效功率可以用台架试验要领测定，即用测功器测定有效转矩和曲轴角速度，然后运用以下的公式便可计算出发动机的有效功率。 Pe＝Te?(2∏?n／60)／1000＝Te?n／9550(kW) 其中：Te——有效转矩，N?m n——发动机转速，r／min 有效扭矩的最大值称为最大转矩，有效功率的最大值称为最大功率。 报刊上在介绍某一车型时，其技术参数中的扭矩和功率通常就是最大扭矩和最大功率。而发动机铭牌上标明的功率及相应转速则称为额定功率和额定转速，额定功率一般要小于最大功率，凭据汽车发动机可靠性试验要领的规定，汽车发动机应能在额定工况下能连续运行300—1000h。 关于扭矩和功率的含义，通俗一点讲，扭矩好比百米赛跑选手在起跑点蹲撑，蓄势待发，准备冲向前那一刹那的冲劲；而功率就是维持这股劲可以越跑越快，一直跑到终点的能力。增大发动机的排量，就能提高Te
和Pe。为了增大发动机排量，可增加气缸数(如3缸变4缸)，或者增加单位气缸的容积(如增大气缸内径)。 简单的说：发动机的扭矩象征其气缸一口气所能吸进的油气量，这个吸气量是会随油门开度的加大和发动机转速的逐渐升高而增加的，但是它不会一直变大上去，到了某一转速它就会到达顶峰，这就是平时人们所说的最大扭矩。发动机的转速再上升，它就会逐渐下降，这是汽油发动机等内燃机在扭矩上的特色，也是最不睬想的地方。功率即是扭矩乘以转速，它象征在单位时间里发动机可吸进的油气量。所以，当发动机转速逐渐上升到最大扭矩点时，每口气吸进的油气量和单位时间里的吸气次数都在增加，因此功率一直上升；当转速超出最大扭矩点后，尽管每口气吸进的油气量减少，但由于降幅不大且吸气次数在增加，所以一直增加到最大功率点为止；当转速超出最大功率点后，每口气吸进的油气量减少幅度要大于吸气次数的增加幅度，所以功率开始减少。汽车所要求的发动机动力性指标Te和Pe是在一定转速下得到的。差别汽车的使用要求不一样，车速也不一样(如载货汽车和轿车使用的车速就不一样)，所对应的发动机转速就不一样，因此差别用途的发动机，即便在有效功率相等的情况下，它们所对应的转速也是不一样的，反言之即功率相等的发动机并不克相符所有车型的要求，还务必在考虑功率和扭矩的同时看其所对应的转速，这样才华全面看出发动机的动力性能指标Te和Pe是否相符要求。 而Te和Pe这两项动力性指标并不克直接用来评价差别排量发动机的优劣或强化水平，即不是功率和扭矩大的发动机就好或强化水平就高，而是要看单位气缸劳动容积所发出的功率和扭矩。
速度的测量 一、用打点计时器测速度 原理： 1．两种打点计时器当接通50 Hz 的交流电时，都是每 隔0.02 s 打一次点． 2．当纸带跟运动物体连在一起时，打点计时器打在纸 带上的点就相应地表示出物体在不同时刻的位置，线段 上各点之间的间隔就表示出运动物体在不同时间内的 位移，根据平均速度的定义式v ＝Δx Δt ，当Δt 很短时，可以认为Δx Δt 等于t 时刻的瞬时速度． 注意事项 1．电源电压要符合要求，电磁打点 计时器应使用6 V 以下交流电源 2．实验前要检查打点的稳定性和清 晰程度，必要时要进行调节或更换器 材． 3．使用打点计时器应先接通电源，待打点计时器稳定时再用手拉纸带． 4．手拉纸带时，速度应快一些，以防点迹太密集． 5．复写纸不要装反，每打完一条纸带，应调整一下复写纸的位置，以保证打点清晰． 6．打点计时器不能连续工作太长时间，打点之后应立即关闭电源． 例1 关于打点计时器打出的纸带，下列叙述中正确的是( ) A ．点迹均匀，说明纸带做匀速运动 B ．点迹变稀，说明纸带做加速运动 C ．点迹变密，说明纸带做加速运动 D ．相邻两点间的时间间隔相等 练习1．某同学在练习使用打点计时器时，得到了如图1－4－10所示的纸带，从O 点开始，每隔0.1 s 取一个测量点．测得OA ＝3.20 cm ，AB ＝3.90 cm ，BC ＝5.86 cm ，CD ＝7.58 cm ，DE ＝9.72 cm. 则可判断纸带的运动是________． D 段上的平均速度为________． →D 段上的平均速度为________． 练习2．根据打点计时器打出的纸带，我们可以不利用公式计算就能直接得到的物理量是 A ．时间间隔 B ．位移 C ．速率 D ．平均速度 练习3．打点计时器所用的电源是50 Hz 的交流电，其相邻点的时间间隔是T ，若纸带上共打出N 个点，这纸带上记录的时间为t ，则下列各式正确的是( ) A ．T ＝0.02 s ，t ＝NT B ．T ＝0.05 s ，t ＝(N －1)T C ．T ＝0.02 s ，t ＝(N －1)T D ．T ＝0.05 s ，t ＝NT 例2、某同学在做“练习使用打点计时器”实验时打出的纸带如图所示，每两点之间还有四个点没有画出来，图中上面的数字为相邻两点间的距离，打点计时器的电源频率为50 Hz. (1)相邻两个计数点间的时间为________s. (2)打第4个计数点时纸带的速度v 4＝________m/s.(保留三位有效数字)
汽车发动机的发展历程集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#
汽车发动机的发展历程 摘要：汽车在现代社会生产生活中发挥着重要作用，而汽车发动机更是其核心部分；可以说汽车发动机的发展历程在一定程度上就是汽车的完善过程。本文阐述了汽车发动机的构造及原理，并讲述了汽车发动机的发展历程。而且笔者还对汽车发动机未来的发展趋势进行了合理预测。 【关键字】汽车发动机原理发展历程新技术 自从第二次工业革命以来，汽车得到迅猛发展。如今，汽车已经渗透到人类社会的各个方面。每天，数以千万计的汽车行驶在大大小小的公路上，而汽车生产所需的零件更是数以亿计。其广阔的市场使得汽车成为各种高科技应用的载体。汽车发动机为汽车提供动力，更是汽车的核心。汽车发动机的发展能极大地促进汽车的发展。在环境日益恶化的今天，传统发动机面临这巨大挑战。 1.发动机的类别 发动有很多种类，按不同划分方法有不同的类型。 按发动机所使用燃料来划分，发动机主要可分为汽油发动机、柴油发动机、天然气发动机、液化石油气发动机、混合动力发动机；根据发动机可分为四冲程发动机和二冲程发动机；按照气缸数，发动机可分为单缸发动机、两缸发动机、多缸（三缸以上）发动机；按照冷却方式不同，发动机可分为水冷式发动机（见图1）和风冷式发动机（见图2）；根据排列方式，发动机可分为直列L 型发动机、H型发动机、W型发动机、V型发动机等；按照发动机在车身上的布局不同，发动机可分为前置发动机，中置发动机和后置发动机。 2.发动机构造及原理 发动机是一个热能转换机构，通过在密封汽缸内燃烧汽油（柴油）或天然气，使气体膨胀并推动活塞做往复运动，从而使物质的内能转化为机械能。发动机是一种有许多机构和系统组成的复杂的机械设备。无论是哪种类型的发动机，要想完成热能转化为机械能的能量转化过程，实现工作循环，保证发动机能持续正常工作，都离不开发动机中各个机构和系统之间的配合。 汽油机是由五大系统和两大连杆组成，即曲柄连杆机构、、燃料供给系、润滑系、冷却系、点火系和起动系组成。 是发动机实现工作循环，完成的主要运动零件。它由机体组、活塞连杆组和飞轮组等组成。在作功行程中，活塞承受燃气压力在内作直线运动，通过连杆转换成的旋转运动，并从对外输出动力。而在进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。 的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入，并使废气从内排出，实现换气过程。大多采用顶置气门式配气机构，一般由气门组、气门传动组和气门驱动组组成。 汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去；柴油机燃料供给系的功用是把柴油和空气分别供入气缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧，最后将燃烧后的废气排出。
实验题目：直线运动中速度的测量 实验目的：利用气垫技术精确地测定物体的平均速度、瞬时速度、加速度以及当地的重力加速度，通过物 体沿斜面自由下滑来研究匀变速运动的规律和验证牛顿第二定律 实验器材：气垫导轨、滑块、垫块、砝码、砝码盘、细线、游标卡尺、米尺、挡光片、光电门、计时器、 托盘天平 实验原理：1、平均速度和瞬时速度的测量 作直线运动的物体Δt 时间的位移是Δs ，则t 时间内的平均速度为t s v ??= ，令Δt →0，即是物体在该点的瞬时速度t s v t ??=→?0lim ，在一定的误差范围内，用极短时间内的平均速度可 代替瞬时速度。 2、匀变速直线运动 滑块受一恒力时作匀变速直线运动，可采用将气垫导轨一端垫高或通过滑轮挂重物实现， 匀变速运动的方程如下： at v v +=0 202 1at t v s + = as v v 22 2+= 让滑块从同一位置下滑，测得不同位置处速度为v 1、v 2、……，相应时间为t 1、t 2、……， 则利用图象法可以得到v 0和a 。 3、重力加速度的测定 如右图 图一：导轨垫起的斜面 若通过2测得a ，则有L h g g a ==θsin ，从而解得：a h L g =。 4、验证牛顿第二定律 将耗散力忽略不计，牛顿第二定律表成F=ma 。保持m 不变，F/a 为一常量；保持F 不变， ma 为一常量。因此实验中如果满足以上关系，即可验证牛顿第二定律。 实验内容：1、匀变速运动中速度与加速度的测量 （1）气垫导轨的调平，将一段垫起一定高度 （2）组装好相应的滑块装置 （3）让滑块从距光电门s=20.0cm,30.0cm,40.0cm,50.0cm,60.0cm 处分别自由滑下，记录挡光 时间，各重复三次 （4）用最小二乘法对as v 22 =直线拟合并求a 的标准差 （5）作出s v 22 -曲线 2、验证牛顿第二定律 每个砝码质量5.00g ，托盘质量1.00g （1）在1的实验前提条件下，确保系统总质量不变，导轨水平放置
汽车发动机的发展历程 【摘要】发动机是汽车的“心脏”。汽车的发展与发动机的进步有着直接的联系发动机是汽车的动力源。汽车发动机大多是热能动力装置，简称热力机。热力机是借助工质的状态变化将燃料燃烧产生的热能转变为机械能发动机用煤气和空气的混合气体取代往复式蒸汽机的蒸汽，使用电池和感应线圈产生电火花，用电火花将混合气点燃爆发。这种发动机有气缸、活塞、连杆、飞轮等。 【关键词】发动机；外燃机；内燃机；历史；趋势；汽油发动机；柴油发动机
第一章：汽车发动机的历史及其发展 1.1汽油发动机的历史及其发展 18世纪中叶，瓦特发明了蒸气机，此后人们开始设想把蒸汽机装到车子上载人。法国的居纽（N.J.Cugnot）是第一个将蒸汽机装到车子上的人。1770年，居纽制作了一辆三轮蒸汽机车。这辆车全长7.23米，时速为3.5公里,是世界上第一辆蒸汽机车。 1858年，定居在法国巴黎的里诺发明了煤气发动机，并于1860年申请了专利。发动机用煤气和空气的混合气体取代往复式蒸汽机的蒸汽，使用电池和感应线圈产生电火花，用电火花将混合气点燃爆发。这种发动机有气缸、活塞、连杆、飞轮等。煤气机是内燃机的初级产品，因为煤气发动机的压缩比为零. 1867年，德国人奥托（Nicolaus August Otto）受里诺研制煤气发动机的启发，对煤气发动机进行了大量的研究，制作了一台卧式气压煤气发动机，后经过改进，于1878年在法国举办的国际展览会上展出了他制作的样品。由于该发动机工作效率高，引起了参观者极大的兴趣。在长期的研究过程中，奥托提出了内燃机的四冲程理论，为内燃机的发明奠定了理论基础。德国人奥姆勒和卡尔·本茨根据奥托发动机的原理，各自研制出具有现代意义的汽油发动机，为汽车的发展铺平了道路。 1892年，德国工程师狄塞尔根据定压热功循环原理，研制出压燃式柴油机，并取得了制造这种发动机的专利权。 1957年，德国人汪克尔发明了转子活塞发动机，这是汽油发动机发展的一个重要分支。转子发动机的特点是利用内转子圆外旋轮线和外转子圆内旋轮线相结合的机构，无曲轴连杆和配气机构，可将三角活塞运动直接转换为旋转运动。它的零件数比往复活塞式汽油少40%，质量轻、体积小、转速高、功率大。1958年汪克尔将外转子改为固定转子为行星运动，制成功率为22.79千瓦、转速为5500转/分的新型旋转活塞发动机。该机具有重要的开发价值，因而引起各国的重视。日本东洋公司（马自达公司）买下了转子发动机的样机，并把转子发动机装在汽车上，可以说，转子发动机生在德国，长在日本。
GB/T 19055-2003 前言 本标准与GB/T 18297-2001《汽车发动机性能试验方法》属于同一系列标准，系汽车发动机试验方法的重要组成部分。 本标准自实施之日起，代替QC/T 525-1999。 本标准的附录A为规范性附录。 本标准由中国汽车工业协会提出。 本标准由全国汽车标准化技术委员会归口。 本标准起草单位：东风汽车工程研究院。 本标准主要起草人：方达淳、吴新潮、饶如麟、鲍东辉、周明彪。 引言 本标准系在JBn 3744-84即QC/T 525-1999《汽车发动机可靠性试验方法》长期使用经验的基础上参考国外的先进技术，制定了本标准。 本标准对QC/T 525-1999的重大技术修改如下： ——拓展了标准适用范围，不仅适用于燃用汽、柴油的发动机，还适用于燃用天然气、液化石油气和醇类等燃料的发动机； ——修改了可靠性试验规范，对最大总质量小于3.5t的汽车用发动机采用更接近使用工况的交变负荷试验规范；对最大总质量在3.5t～12t之间的汽车用发动机采用混合负荷试验规范，以改进润滑状态；冷热冲击试验过去仅在压燃机上进行，现扩展到点燃机，并增加了“停车”工况，使零部件承受的温度变化率加大； ——修改了全负荷时最大活塞漏气量的限值，首次推出适用于不同转速范围的非增压机、增压机、增压中冷机的限值计算公式，使评定更为合理； ——为使汽车发动机满足国家排放标准对颗粒排放物限值的要求，修改了额定转速全负荷时机油/燃料消耗比的限值(由原来1.8%改为0.3%)； ——增加“试验结果的整理”的内容，并单独列为一事，要求对整机性能稳定性、零部件损坏和磨损等进行更为规范和详尽的评定； ——增加“试验报告”的内容，并单独列为一章，明确试验报告主要内容，使试验报告更为规范。 ——增加了附录A《汽车发动机可靠性评定方法》，使评定更为准确和全面， ——鉴于汽车发动机排放污染物必须满足国家排放标准的要求，在认证时按排放标准进行专项考核，故本标准不再涉及。 汽车发动机可靠性试验方法 1 范围 本标准规定厂汽车发动机在台架上整机的一般可靠性试验方法，具中包括负荷试验规范(如交变负荷、混合负荷和全速全负荷)、冷热冲击试验规范及可靠性评定方法。 本标准适用于乘用车、商用车的水冷发动机，不适用于摩托车及拖拉机用发动机。该类发动机属往复式、转子式，不含自由活塞式。其中包括点燃机及压燃机；二冲程机及四冲程机；非增压机及增压机(机械
器记录下挡光片经过光电门的时间Δt，那么可以用v=Δd/Δt计算出挡光片经过光电门时的平均速度，由于挡光片宽度比较小，可以近似认为此平均速度即为挡光片经过光电门时的瞬时速度。为了实验更精确，完全可以进一步缩小挡光片的宽度，实验室利用光电门测瞬时速度时，所采用的挡光片宽度一般为2cm，此时已经可以比较准确的测出挡光片经过光电门时的瞬时速度了。 2、答：从数学角度来说，代数是人们已经熟悉的概念，但是，代数无法处理“无限”的概念。所以为了要利用代数处理代表无限的量，於是精心构造了“极限”的概念。在“极限”的定义中，我们可以知道，这个概念绕过了用一个数除以0的麻烦，而引入了一个过程任意小量。就是说，除数不是零，所以有意义，同时，这个过程小量可以取任意小，只要满足在Δ的区间内，都小于该任意小量，我们就说他的极限为该数。 物理上，当我们用v=Δd/Δt计算出的只能是挡光片经过光电门时的平均速度，而瞬时速度则是对应着是物体在某一位置（某一时刻）的速度，也就是说只有当挡光片是“一个没有线度的点”时，才可能测出的是光电门处的真正的瞬时速度。但显然从数学上这是行不通的，引入极限概念，回避了Δd=0、Δt=0的问题，其比值无限接近光电门处的瞬时速度，当这种“接近”到了用测量工具都无法分辨的时候，可以说测出的就是光电门处真正的瞬时速。
记录下挡光片经过光电门的时间Δt，那么可以用v=Δd/Δt计算出挡光片经过光电门时的平均速度，由于挡光片宽度比较小，可以近似认为此平均速度即为挡光片经过光电门时的瞬时速度。为了实验更精确，完全可以进一步缩小挡光片的宽度，实验室利用光电门测瞬时速度时，所采用的挡光片宽度一般为2cm，此时已经可以比较准确的测出挡光片经过光电门时的瞬时速度了。 2、答：从数学角度来说，代数是人们已经熟悉的概念，但是，代数无法处理“无限”的概念。所以为了要利用代数处理代表无限的量，於是精心构造了“极限”的概念。在“极限”的定义中，我们可以知道，这个概念绕过了用一个数除以0的麻烦，而引入了一个过程任意小量。就是说，除数不是零，所以有意义，同时，这个过程小量可以取任意小，只要满足在Δ的区间内，都小于该任意小量，我们就说他的极限为该数。 物理上，当我们用v=Δd/Δt计算出的只能是挡光片经过光电门时的平均速度，而瞬时速度则是对应着是物体在某一位置（某一时刻）的速度，也就是说只有当挡光片是“一个没有线度的点”时，才可能测出的是光电门处的真正的瞬时速度。但显然从数学上这是行不通的，引入极限概念，回避了Δd=0、Δt=0的问题，其比值无限接近光电门处的瞬时速度，当这种“接近”到了用测量工具都无法分辨的时候，可以说测出的就是光电门处真正的瞬时速。