“发动机原理”课程电子教案
一、课程的性质和任务
1、研究发动机的工作过程和性能指标，主要包括动力性、经济性、排放性等。
2、分析影响发动机性能指标的因素。
3、找出提高发动机性能指标的途径。
二、课程的地位和作用
本课程是一门专业课，为发动机的使用、维修打基础。本课程在整个课程体系中起承上启下的作用，对今后的实际工作起指导作用。
三、课程主要内容
课程的主要内容分两大部分，《工程热力学基础知识》部分的重点是发动机的理想循环，《发动机原理》部分的重点是内燃机的燃烧过程和特性。
主要内容包括：工程热力学基础、发动机示功图和性能指标、燃料和燃烧、发动机换气、汽油机混合气的形成与燃烧过程、柴油机混合气的形成与燃烧过程、发动机特性、发动机的排放与控制等。
四、课程的特点、要求、学时分配、考核
特点:本课程理论性较强，无多少实物供参照，课堂上的讲授以理论分析和推导为主。
要求:要求课上集中精力听讲，做好笔记，课下及时复习。对重点章节要熟练掌握。
学时分配：总学时48，其中实验8学时
考核：本课程为考试课，平时10%；实验10%；考试80%。
五、教材
《汽车发动机原理》(第二版)陈培陵主编人民交通出版社2003
六、参考书
[1]《内燃机学》，周龙保主编，机械工业出版社出版，1999年；
[2]《车辆内燃机原理》(第一版)秦有方编北京理工大学出版社1997
[3]《汽车拖拉机发动机》（第三版）董敬编··机械工业出版社1999
[4]《汽车发动机原理》，张志沛主编，人民交通出版社出版，2003年
[5]《内燃机习题集》日]竹内龙三主编中国农业机械出版社1991年
[6]《内燃机燃烧与排放学》蒋德明主编西安交通大学出版社2001年
第一章工程热力学基础
了解：热力系统、工质、功、热量、内能和熵等概念，理想气体和卡诺循环等。
理解：热力学第一和第二定律，Ｐ－Ｖ图和Ｐ－Ｓ图，理想气体的热力过程和发动机的理想循环。
第一节气体的热力性质
一、热力系统
1、热力系统：某一宏观尺寸范围内所要研究的对象的总称。
2、外界：与系统有相互作用的以外物质。
3、热力系统的分类：
闭口系统：与外界无质量交换的系统；
开口系统：与外界有质量交换的系统；
绝热系统：与外界无热量交换的系统；
孤立系统：与外界即无质量交换，又无热量交换的系统。
二、工质状态及状态参数
1、工质：用以实现热功转换的媒介物质。
2、工质热力状态：工质在热力系统中某一瞬间所处的宏观状况。
3、工质状态参数：用来描述工质状态的物理量。
4、基本状态参数：能够测量并能代表工质基本特征的参数。（1）压力（P）、
单位容积面积上的垂直力。
P=F/A N/m=Pa（帕斯卡）
工程气压：1kg/cm2=98.1kPa
物理气压：76cmHg=101.33 kPa 绝对压力：P—状态参数
表压力：P g
真空度：Pν
大气压力：P0
P= P0+ P g P=P0- Pν
（2）温度（T）
表示物体的冷热程度。
开氏温标：T 单位K
水的三相点为单一固定点273、16K。（冰点为273、15K）摄氏温标：t 单位℃
T= t+273、15 K
（3）比容（v）
单位质量的容积。
v=V/m （m3/ kg）
三、理想气体的状态方程
1、理想气体：气体分子本身不占有体积，分子之间无引
力的气体。
1升气体有2.7×1022分子,挤在一起仅0.4cm3 占0.04% 2、理想气体状态方程：
（1）1千克气体：Pv=RT
R为为气体常数（Kj/kg·K）其大小与气体的种类有关（2）m千克气体：PV=mRT V=mν（体积）
（3）1千摩尔气体：
Pμv=μRT 压力常用U 形管测量（图）
压力之间的关系
（教材图）
PV m=R m T
V m 1千摩尔容积；μ为1千摩尔质量;R m为通用气体常数, R m=8.31kJ/kmol.K
3、压容图（P-V图）
（1）平衡状态：
当外界条件不变系统内状态长时间不变，即具有均匀一致的P、V、T。
（2）热力过程：
系统从一个平衡状态到另一个平衡状态的变化历程称为
一个热力过程。
为便于分析，通常将气体的热力过程假设为准平衡过程，即从一个平衡状态经历了一连串的无限接近平衡状态的中间状态，到另一个平衡状态的变化历程。
（3）P-V图的意义
在P-V图上的一点表示气体的一个热力状态；一条曲线表示一个热力过程；（曲线下面所包围的面积表示功量）。
四、工质比热：
单位质量的工质温度变化1K所吸收或放出的热量。用c表示。
C=δq/dt
1、比热与度量单位关系
质量比热C：单位kJ/kgK
摩尔比热φc kJ/kmol.K
容积比热C1kJ/m3K
2、比热与加热过程的关系
常见的加热过程是等压过程和等容过程摩尔71年14
届国际计量大会
（P-V图）
等压比热c p
等容比热cν
c p> cνc p -cν=R
比热比：c p /cν=k （绝热指数）
3、比热与温度的关系
真实比热：每一温度下的气体比热。
实验证明，多数气体的比热是随温度的升高而增大
平均比热：C m 某一温度范围内的比热平均值（为使计算简便）
定比热：实际中不考虑比热随温度的变化，即采用定比热。
第二节热力学第一定律
热力学第一定律是能量转换与守衡定律在热力系统中的应用。
热量===其它能量
在工程热力学中它表达工质吸热、作膨胀功和内能储存的三者关系。
一、功、热量和内能
（一）膨胀功
气体在热力过程中由于体积发生变化所做的功。即系统与外界宏观位移而传递的能量
1千克气体功：δw=Fdx=APdx=Pdν
w12=∫12Pdν
m 千克气体功：W 12=mw=∫12mPdν=∫12PdV
在P-V图上，曲线下面所包围的面积。
规定：系统对外界做功（膨胀功）为正，外界对系统做
功（压缩功）为负。
功是过程量，不是状态参数。
（二）热量
系统与外界之间依靠温差来传递的能量形式，即系统与
外界微观而传递的能量。
热量是过程量，不是状态参数。
q为1千克气体传递的热量kJ/kg
Q为千克气体传递的热量kJ
规定：传入系统的热量即吸热为正；传出系统的热量即
放热为负。
（膨胀功图）（三）内能
工质内部总能量
即工质内部粒子微观运动和粒子位移的总能量，它包括
内动能和内位能。内位能与分子间的距离、吸引力有关，是
比容的函数；内动能包括移动动能、转动动能和振动动能，
是温度的单值函数。对于理想气体，不考虑分子间的位能，
故内能只是分子的内动能，仅与温度有关，是温度的单值函
数，即也是工质状态参数。
内能用u表示，单位kJ。
气体内能变量的计算
Δu=U2-U1
在等容过程中，加热量全部用于增加内能
qν=cν(T2-T1) =Δu
即Δu= cν(T2-T1)
因为内能是一状态量，与热力过程无关，故上述公式适
用于任何热力过程。
二、闭口系统能量方程
内燃机的燃烧、作功过程可看作闭口系统。
进入系统的能量—离开系统的能量=系统内部储存能量的变化量
q-w=Δu q=Δu+w（1千克）
Q=ΔU+W （m千克）
对于微元过程δQ=dU+δW
以上各项均为代数值，可正可负，
三、开口系统的能量方程（略）
四、熵和温熵图（T-S图）
功和热量都是工质在状态变化过程中与外界进行能量交换的度量。
功是系统与外界之间存在压差ΔP而作功。
δw=Pdν（使dν变化）
dν>0，dw>0 膨胀，系统对外界做功；
dν<0，dw<0 压缩，外界对系统做功；
dν=0，dw=0 系统与外界之间无功量传递。
功可用P、ν描述，P是推动力，ν改变标志有无作功，并用P-ν图表示。
热量是系统与外界之间存在温差ΔT而传热，T是推动力，相应有另一参数，它的改变标志有无传热，就是熵。
熵s增量等于系统在过程中交换热量除以传热时的绝对温度所得的商。
ds=δq/T
δq=Tds
ds>0，δq>0，吸热；
ds<0，δq<0，放热；
ds=0，δq=0，系统与外界之间无热量传递。
熵是一个状态参数。
熵的变量：ΔS=∫12δq/T 参造P-ν图同样有类似T-S 图
T-S 图上一点表示状态，一条曲线表示过程，曲线下面积表示热量大小。
第三节 理想气体的热力过程 一、定容过程
1、定义：容积（比容）保持不变的过程。
2、过程方程式：ν=常数
3、参数间的关系： ν1=ν2
P 1/P 2=T 1/T 2（PV=RT ） 4、参数变量： Δu=c v (T 2-T 1) ΔS=∫12δq/T=∫12c νT dT =c ν1
2T T 5、能量转换：
w=0 q=q ν=c ν(T 2-T 1) q=Δu+w= c ν(T 2-T 1) 二、定压过程
1、定义：压力保持不变的过程。
2、过程方程式：P=常数
3、参数间的关系： P 1=P 2
（T-S 图）
ν1/ν2=T 1/T 2 MNJHUY76（PV=RT ） 4、参数变量： Δu=c v (T 2-T 1) ΔS=∫12δq/T=∫12c p T dT = c p 1
2T T 5、能量转换： q= q p =c p (T 2-T 1)
w=∫12Pd ν=P(ν2-ν1)=R （T 2-T 1） q=Δu+w= c v (T 2-T 1)+ R （T 2-T 1）
=（c v + R ）（T 2-T 1）
∴ c p =（c v + R ）
三、定温过程
1、定义：温度保持不变的过程。
2、过程方程式：T=常数
3、参数间的关系： T 1=T 2 P 1ν1=P 2ν2
4、参数变量： Δu=c v (T 2-T 1)=0
ΔS=∫12δq/T=1/T ∫12δq 5、能量变换：
w=∫12P d ν=∫12RT/V d ν=RTLn v 2/v 1 q=Δu+w= w 四、绝热过程
1、定义：系统与外界不存在热量交换。
2、过程方程式：pv k =常数 k 为绝热指数。
3、参数间的关系：
定容过程 P-V 图 T-S 图 定压过程 P-V 图 T-S 图
P2/P1=(v1/v2)k
T2/T1=(v1/v2)k-1
T2/T1=（P2/P1）)k-1/k 4、参数变量：
Δu=c v(T2-T1)
ΔS=∫12δq/T=0 5、能量变换：
q=0
q=Δu+w
w=-Δu =c v(T1- T2)
=c v（P1ν1/R-P2ν2/R）
= c v/c p-c v（P1ν1-P2ν2）
=R/k-1（T1- T2)
五、多变过程
实际热力过程中，P、ν、T的变化和热量的交换都存在，不能用上述某一特殊的热力过程来分析，需用一普遍的、更一般的过程即多变过程来描述。
1、过程方程式：Pv n=常数n为多变指数。
n=0，P=常数，为等压过程；
n=1, Pv=常数，为等温过程；
n=k, Pv k=常数，为绝热过程；
n=∞, v=常数，为等容过程。
2、参数间的关系：（参照多变过程）
3、参数变量：Δu=c v(T2-T1)
ΔS=∫12δq/T
4、能量转换：w=R/n-1（T1- T2)定温过程P-V图
T-S图
绝热过程P-V图
T-S图
q=Δu+w= n-k/n-1 c v(T2-T1)
5、多变过程分析
（1）n不同，曲线位置和形状不同
n越大，曲线越陡。
沿顺时针n由-∞到0到+∞。
（2）n不同，对能量的变化影响不同。
n=k 绝热线热量交换分界线，右方q>0；左方q<0。
n =1 等温线内能变换分界线，右方Δu >0；左方Δu <0。
n=∞等容线功量变换分界线右方w >0；左方w <0。
第四节热力学第二定律
能量传递过程的方向、条件和限度问题，要由热力学第二定律来回答。
一、热力循环
系统从某一状态出发，经历一系列的中间状态，又回到初始状态，
1、正向循环（热机循环）
1-a-2-b-1：顺时针进行的热力过程，过程曲线所围成的面积为正，称为正循环；
1-a-2工质从高温热源吸热q1而膨胀;
2-b-1工质向低温热源放热q2而压缩。
w0为循环净功，w0=q1-q2
2、热效率
循环净功与从高温热源吸收热量的比值
ηT=w/q1=(q1-q2)/q1=1-q2/q1
二、热力学第二定律的表述
1、从热功转换角度多变过程P-V图
T-S图
不可能制成只从单热源吸热作功而不向冷源放热的热机。即单热源热机是不存在的。
指出热转换是有条件的。
2、从热量传递角度
热不可能自发的、不付任何代价的由一个低温物体传至高温物体。
指出热量传递是有方向的。
热力学第二定律的实质：一切自发的过程都是不可逆的。
三、卡诺循环与卡诺定理
（一）卡诺循环
1、卡诺循环的组成。
ab等温吸热q1=RT1Lnv b/v a q1= T1（s2- s1）
bc绝热膨胀T1→T2
cd等温放热q2=RT2Lnv C/v d q2= T2（s2- s1）
da绝热压缩T2→T1
2、卡诺循环的热效率：
ηTc=1-q2/q1=1-T2Δs34/ T1Δs12=1-T2/T1
3、结论分析：
（1）T1↑T2↓ηTc↑
（2）T1≠∞T2≠0 ηTc<1
（3）T1≠T2 ηTc≠0
（二）卡诺定理
在两个给定热源间的循环，以卡诺循环热效率最高（1-T2/T1），
第五节内燃机的理想循环
一、理想循环的假设条件：正向循环P-V图
T-S图
1、整个循环为闭口，不考虑进气、排气过程工质数量的变化；
2、压缩、膨胀过程为绝热，不考虑传热、摩擦的损失；
3、燃烧过程为吸热，排气过程为放热，不考虑燃烧不完全的损失；
4、工质的比热为定值。
分析循环的主要目的是找出影响循环热效率的因素，找到提高热效率的途径。 二、内燃机的理想循环
1、车用柴油机的理想循环-混合加热循环
1-2绝热压缩
2-3等容加热
3-4等压加热
4-5绝热膨胀
5-1等容放热
由η=1-Q 2/Q 1，经过一些推导，得出：
ηt =1-11-k ε()()111
-+--ρλλλρk k
ε-压缩比， ε=V 1/V 2 λ-压力升高比，λ=P 3/P 2 ρ-预胀比，ρ=V 4/V 3
2、汽油机的理想循环——等容加热循环 1-2绝热压缩； 2-3等容加热； 3-4绝热膨胀； 4-1等容放热。
卡诺循环 P-V 图 T-S 图
将ρ=1代入得出混合加热循环ηt ： ηt =1-1
1
-k ε
3、低速柴油机理想循环-等压加热循环 1-2绝热压缩 2-3等压加热 3-4绝热膨胀 4-1等容放热
将λ=1代入混合加热循环ηT 得出： ηt =1-1
1
-k ε()
11
--ρρk k 三、理想循环的分析 （一） 影响理想循环因素 1、ε的影响
由公式看出，ε↑ ηT ↑ 由T-S 图两种等容加热循环， ε↑ 1 2—1 21 使21提高 若q 1相同，两循环面积相等 则31 41较3 4左移 1 41＜1 4，
即q 21＜q 2 ηT ↑ 2、K 的影响
由公式看出， K ↑ηT ↑（混合气较稀） 3、λ的影响
（1） 对定容加热循环，λ↑ηT 不变 因为λ↑ 则Q 1↑和都 W ↑。 （2）对混合加热循环，λ↑ηT ↑
Q 1不变，λ↑值增大（Q 1v ↑）则相对的减少了Q 1p 所占的比例，整个循环的热效率会增大。 4、ρ的影响
混合加热循环 P-V 图
T-S 图
（1）对等压加热循环，ρ↑ηT↓。
（2）对混合加热循环，ρ↑ηT↓
（二）理想循环的比较
主要讨论在一定的条件下，哪种理想循环的热效率较
高。
当Q1和ε相同时
ε相同，三种循环压缩线1-2重合
Q1相同，T-S图面积相等
但 Q2等压＞Q2混合＞Q2等容
所以ηt等容>ηt混合>ηt等压
但在实际上，ε柴>>ε汽
ηt柴>>ηt汽
这个结论是符合实际的，汽油机，其热效率为30%，现代柴油机，其热效率为35%。
现代发动机一是要提高ε，二是要柴油机化。等容加热循环
P-V图
T-S图
等压加热循环
P-V图
T-S图
两种等容加热循环T-S 图
λ和ρ对ηT 的影响T-S 图
Q1和ε相同三种循环的比较T-S图
第一章发动机的工作循环和性能指标 1．为何要分析发动机的理想循环？ 答：确定影响性能的某些重要因素，从而找到提高发动机性能的基本途径。 2．试分析工质改变对发动机实际循环的影响? 3．说明提高压缩比可以提高发动机热效率和功率的原因? 答：提高压缩比，可提高压缩行程终了混合气的温度和压力，加快火焰传播速度，选择合适的点火提前角，可使燃烧在更小的容积下进行，使燃烧终了的温度、压力高。 且燃气膨胀充分，热效率提高，发动机功率、扭矩大，有效燃油消耗率降低。4．为什么汽油机的压缩比没有柴油机的高？ 答：汽油机压缩比的增加受到结构强度，机械效率和燃烧条件的限制增加 ①将Pz急剧上升，对承载零件要求更高，增加发动机的质量，降低发动机的使用寿 命和可靠性。 ②增加将导致摩擦副间的摩擦力增加，及运动件惯性力的增加，从而导致机械效率 下降。 ③增加将导致终点压力和温度的升高，容易使汽油机不正常燃烧即爆震。 5．何为发动机的指示指标？ 答：指示性能指标:以工质对活塞做功为计算基础的指标，称为指示性能指标,简称指示指标。包括：指示功、指示功率、平均指示压力（动力性）；指示热效率、指示燃油消耗率（经济性） 6．何为发动机的有效指标？ 答：有效性能指标:以曲轴输出功率为计算基础的性能指标，称为有效性能指标，简称有效指标。包括： 发动机动力性指标（有效功率、有效转矩、平均有效压力、转速n和活塞平均速度Cm） 发动机经济性指标（有效热效率、有效燃油消耗率） 发动机强化程度（升功率、比质量、强化系数） 7．在发动机性能指标分析中，为什么将泵气损失功归到机械损失中考虑？ 答：泵气损失是进`排气过程所消耗的功。因为活塞环和缸套的磨损过大（机械磨损），从而泵气不足。 8．试做出四冲程非增压柴油机理想循环和实际循环p-V图，并标明各部分损失。
发动机原理l两套试题以及答案(整理)
汽车发动机原理试题一（含答案） 一、单项选择题 1、高速柴油机的实际循环接近于（D） A、定压加热循环 B、定容加热循环 C、定温加热循环 D、混和加热循环 2、增加排气提前角会导致（C） A、自由排气损失增加 B、强制排气损失增加 C、提前排气损失增加 D、换气损失增加 3、汽油机早燃的原因是混和气（ C ） A、自燃 B、被火花塞点燃 C、被炽热表面点燃 D、被废气点燃 4、对自然吸气的四冲程内燃机，提高充气效率的措施中有（ D ） A、提高进气气流速度 B、加大进气迟闭角 C、提高进气管内压力 D、合理选择进气迟闭角
转角 C、大于180°曲轴转角 D、不小于180°曲轴转角 10、发动机的工况变化取决于其所带动的工作机械的（A） A、运转情况 B、功率情况 C、速度情况 D、传动情况 11、柴油机出现不正常喷射的各种原因中包括（C） A、高压油管过细 B、油管壁面过厚 C、喷油压力过高 D、喷油数量过多 12、描述发动机负荷特性时，不能代表负荷的参数是（ A ） A、转速 B、功率 C、扭矩 D、油门位置 13、汽油机的燃烧过程人为地分为（C） A、5个阶段 B、4个阶段 C、3个阶段 D、2个阶段 14、实际发动机的膨胀过程是（C）
A、定压过程 B、定温过程 C、多变过程 D、绝热过程 15、发动机的整机性能用有效指标表示，因为有效指标以（ D ） A、燃料放出的热量为基础 B、气体膨胀的功为基础 C、活塞输出的功率为基础 D、曲轴输出的功率为基础 16、为了评价发动机进、排气过程中所消耗的有用功，引入的参数是（ A ） A、泵气损失 B、传热损失 C、流动损失 D、机械损失 17、柴油机间接喷射式燃烧室类型中包括下面列出的（D） A、半开式燃烧室 B、开式燃烧室 C、统一室燃烧室 D、预燃室燃烧室 18、发动机的外特性是一种（B） A、负荷特性 B、速度特性 C、调整特性 D、万有特性 19、柴油机的理想喷油规律是（B）
第一章 1简述发动机的实际工作循环过程。 答: 2画出四冲程发动机实际循环的示功图，它与理论示功图有什么不同？说明指示功的概念和意义。 理论循环中假设工质比热容是定值，而实际气体随温度等因素影响会变大，而且实际循环中还存在泄露损失.换气损失燃烧损失等，这些损失的存在，会导致实际循环放热率低于理论循环。指示功时指气缸内完成一个工作循环所得到的有用功Wi,指示功Wi反映了发动机气缸在一个工作循环中所获得的有用功的数量。 4什么是发动机的指示指标？主要有哪些？ 答：以工质对活塞所作之功为计算基准的指标称为指示性能指标。它主要有：指示功和平均指示压力.指示功率.指示热效率和指示燃油消耗率。 5什么是发动机的有效指标？主要有哪些？ 答:以曲轴输出功为计算基准的指标称为有效性能指标。主要有：1）发动机动力性指标，包括有效功和有效功率.有效转矩.平均有效压力.转速n和活塞平均速度；2）发动机经济性指标，包括有效热效率.有效燃油消耗率；3）发动机强化指标，包括升功率PL.比质量me。强化系数PmeCm. 第二章
1为什么发动机进气门迟后关闭.排气门提前开启？提前与迟后的角度与哪些因素有关/ 答：进气门迟后关闭是为了充分利用高速气流的动能，从而实现在下止点后继续充气，增加进气量。排气门提前开启是由于配气机构惯性力的限制，若在活塞到下止点时才打开排气门，则在排气门开启的初期，开度极小，废弃不能通畅流出，缸内压力来不及下降，在活塞向上回行时形成较大的反压力，增加排气行程所消耗的功。在发动机高速运转时，同样的自由排气时间所相当的曲轴转角增大，为使气缸内废气及时排出，应加大排气提前角。 2四冲程发动机换气过程包括哪几个阶段，这几个阶段时如何界定的？ 答：1）自由排气阶段：从排气门打开到气缸压力接近于排气管内压力的这个时期。 强制排气阶段：废气是由活塞上行强制推出的这个时期。 进气过程：进气门开启到关闭这段时期。 气门重叠和燃烧室扫气：由于排气门迟后关闭和进气门提前开启，所以进.排气门同时
Chapter 2 Engine Gas Exchange Processes Key points: Gas exchange process of four-stroke internal combustion engine and ventilation losses, the concept of combustion engine filling coefficient. Difficult points: The measures to improve internal combustion engine filling quantity coefficient. 2.1 Inlet and exhaust process of the four-stroke engine The purpose of the exhaust and inlet processes or of the scavenging process is to remove the burned gases at the end of the power stroke and admit the fresh charge for the next cycle. Inducting the maximum air mass at wide-open throttle or full load and retaining that mass within the cylinder is the primary goal of the gas exchange processes. Engine gas exchange processes are characterized by overall parameters such as volumetric efficiency for four-stroke cycles. 2.1.1 Gas exchange process of four-stroke engine The gas exchange process of an engine consists of the duration from opening the exhaust valve to closing the inlet valve, it extends approximately 410~480oCA and can be divided into four phases—blowdown, displacement, induction and scavenging. 1.Blowdown The duration from exhaust valve opening to cylinder pressure closes to pipe pressure is referred to as blowdown phase. The burned cylinder gases are discharged due to the pressure difference between the cylinder and the exhaust system. If the exhaust valve begins to open when the piston reached BDC, back pressure against the upward piston must be extremely high. Thus the exhaust process usually begins 40~60oCA before BDC (exhaust lead crank angle). Blowdown phases ends when pressure difference between the cylinder and the exhaust system disappears, about 10~30oCA after BDC. Though the free exhaust phase covers only about 1/10 of exhaust stroke, it discharges 60% of burned gas. 2. Displacement The exhaust gas is scavenged by piston’s upward motion that is the burnt gas is forced out of the cylinder. It is a positive displace process.
一填空 1. 评定实际循环的指标称为指示指标它以工质对活塞所做之工为基础。 2.发动机的经济性和动力性指标是以曲轴输出功为基础，代表了发动机的整机性能，通常称为有效指标。 3.发动机的主要指示指标有指示功率、平均指示压力、指示燃烧消耗率和指示热效率。 4.发动机的主要有效指标有有效功率、平均有效压力、有效热效率、有效燃油消耗率和有效转矩。 5.发动机的换气过程包括进气过程和排气过程。 6.发动机进气管的动态效应分为（惯性）效应和【波动】效应两类。 7.在汽油的性能指标中，影响汽油机性能的关键指标主要是【】和馏程；评价柴油自燃性的指标是【十六烷值】；评价汽油抗爆性的指标是【辛烷值】。 8、使可燃混合气着火的方法有【高温单阶段着火】和【低温单阶段着火】两种，汽油机的着火方式是【高温单阶段着火】。柴油机的着火方式是【低温单阶段着火】。 9.电子控制汽油喷射系统按检测进气量的方式分为【质量流量控制】和【速度密度控制】【节流速度控制】两类，按喷嘴数量和喷嘴安装位置分为【缸内喷射】和【进气管喷射】两类。 10、汽油机产生紊流的主要方式有【挤流】和【近期涡流】两种。 11、最佳点火提前角应使最高燃烧压力出现在上止点后【 5 】度曲
轴转角。柴油机喷油器有【孔】式喷油器和【轴针】式喷油器两类，前者用于直喷式（统一式）燃烧室中，后者用于分隔式燃烧室中。 12，油束的雾化质量一般是指油束中液滴的【细度】和【均匀度】。 13.柴油机分隔式燃烧室包括【涡流式】式燃烧室和【预燃式】式燃烧室两类：直喷式燃烧室分为【开】式燃烧室和【半开】式燃烧室两类。 14.柴油机上所用的调速器分【全程式】式和【两极】式两类。一般【全程式】式调速器用于汽车柴油机，【两极】式调速器用于拖拉机柴油机。 15.根据加热方式不同，发动机有【等容加热循环】、【混合加热循环】、【等压加热循环】、三种标准循环形式。 16、理论循环的评定指标有【循环热效率】和【循环平均压力】，前者用于评定循环的经济性，后者用于评定循环的做工能力。 17,评定实际循环动力性的指标有【平均指示压力】和指示功率；评定实际循环经济性的指标有指示热效率和【指示燃油消耗率】。 18.四冲程发动机的实际循环是由【进气】【压缩】【燃烧】【膨胀】和排气五个过程组成的。 19、发动机的动力性指标包括有效功率、【有效功】、【有效功率、有效转矩、平均有效压力】、转速和活塞平均速度。 20、发动机的换气过程分为【自由排气】、【强制排气】、【进气】和气门叠开四个阶段。
《汽车发动机原理》课程考核大纲 《汽车发动机原理》课程组 2010年10月
《汽车发动机原理》课程考核大纲 一、课程的性质与任务 《汽车发动机原理》是本专业的一门专业课。它的任务是使学生掌握发动机工作过程的基本理论和提高性能指标的主要途径，并获得应用理论知识解决实际问题的初步能力；掌握车用发动机的特性和试验方法，为学习后续专业课和今后工作中合理运用发动机打下基础。 二、课程教学内容和考核目标 教学大纲已明确规定了本课程的教学内容、基本要求与考核方法。根据教学大纲规定，按照考核的特点对教学内容和基本要求加以细化，按章节详述如下： 第1章发动机的性能 （一）课程教学内容 1.1 发动机基本理论循环 发动机基本理论循环的建立目的、方法、基本假定、类型和特点；发动机基本理论循环的分析方法与评价指标；基本理论循环的平均压力和循环热效率；循环平均压力和循环热效率的影响因素。1.2 发动机实际循环 发动机的工作过程与实际循环；实际循环的表示方法；进气、压缩、燃烧、膨胀和排气等5个过程；实际循环各过程的起始与终了参数。 实际循环的评价指标——指示指标：动力性指标——指示功、指示功率和平均指示压力等；经济性指标——指示热效率和指示燃油消耗率。 1.3 发动机整机性能 发动机的性能试验的方法、设备与试验过程；发动机的性能的评价指标——有效指标：动力性指标——有效功率、有效扭矩和平均有效压力等；经济性指标——有效热效率和有效燃油消耗率；发动机排放指标与噪声指标；其它性能指标。 1.4 发动机机械损失 发动机机械损失的定义与评价指标，主要是机械损失功率和平均机械损失压力；机械损失的构成及影响因素；发动机机械损失的测量方法与原理：示功图法、倒拖法、灭缸法和油耗线法等；发动机机械损失的测量设备与试验过程。
发动机原理教学大纲 课程名称：发动机原理/Vehicle Engine Principle 课程编码： 0503000804 课程类型：学科专业课 总学时数/学分数： 48/3 实验(上机)学时：8 适用专业：汽车维修工程教育、交通运输专业 先修课程：汽车构 造 制订日期：2006年12月 一、课程性质、任务和教学目标 本课程是汽车维修工程教育、交通运输专业一门主要学科专业课，本课程主要讲述车用内燃机（汽油机和柴油机）的原理和使用性能，主要内容包括：工程热力学基础、发动机工作循环及性能指标、发动机的换气过程、燃烧的基础知识、汽油机混合气形成与燃烧、柴油机混合气形成与燃烧、发动机的废气涡轮增压、发动机特性等。 通过本课程的学习，学生能够达到以下目标： 1．掌握必要的工程热力学基础知识； 2．熟练掌握发动机的示功图和性能指标，并能准确地进行分析和应用； 3．了解汽油和柴油的性质，理解燃料燃烧的过程； 4．熟练掌握汽、柴油机的换气过程、混合气的形成与燃烧过程； 5．熟练掌握发动机的负荷特性、速度特性、万有特性和柴油机的调速特性，并掌握进行发动机特性实验的方法和操作过程，对特性曲线能正确的分析和应用； 6．了解发动机有害排放物的危害，掌握有害排放物生成的机理和控制方法； 7．了解理解内燃机增压技术。 二、教学内容与要求
三、实验内容和要求 实验内容 实验一、发动机示功图；实验二、喷油泵性能实验；实验三、喷油器性能实验；
实验四、速度特性实验； 实验五、负荷特性实验； 实验六、万有特性实验； 实验七、发动机排放实验。 实验要求详见实验教学大纲。 四、学时分配表 ??? 注：总学时超出（或少于）本大纲规定学时10%要另制订教学大纲。 五、教学方法与手段 本课程采用课堂讲授与实验相结合，课堂教学采用多媒体教学手段，并辅之以课堂讨论、提问和复习等方法，约占总学时的83%；实验教学安排在对应的章节后进行，约占总学时的17%。 六、考核方式 本课程为考试课。期末笔试占总成绩的80%，平时作业、课堂提问、小测验占总成绩的10％，实验占总成绩的10%。 七、建议教材及教学参考书 建议教材：汽车发动机原理（第二版），陈培陵主编，人民交通出版社，2003年。 教学参考书：车辆内燃机原理（第一版），秦有方主编，北京理工大学出版社，1997年。
1. 工作循环中，单个气缸中的工质所做行程功之和就是循环指示功。 2动机，则理论泵气功为零，而实际泵气为负功，理论泵气功与实际泵气功之差就 是泵气损失功。 3．以曲轴输出功为计算基准的指标称为有效性能指标。以工质对活塞所作之功 为计算基准指标称为指示性能指标。 4．由示功图直接求出一个循环的功就是循环指示功Wi 。而每循环由曲轴输出的 单缸功量We ，叫循环有效功。指示功与有效功之差。则为循环的实际机械损失 功Wm 。Wm ＝Wi-We Wm 由摩擦损失功Wmf 、附件消耗功Wme,和换气驱动损失功 Wp 。 单位时间内由发动机曲轴输出的机械功称为有效功率Pe 。间、曲轴输出单位机械功率所消耗的燃油量称为有效燃油消耗率be 5.作容积所作的循环有效功称为平均有效压力Pme 6这是“量”的环节。其次，化学能转换为输出功的效率，这是“质”的环节。 7.单位质量的燃料在指定状态下，定压或定容完全燃烧所能放出的热量叫做燃料 的热值H 。完全燃烧是指燃料中的C 全变为CO 2 , H 变为H 2O 。燃烧时，燃烧产 物的H 2O 以气态排出，其气化潜热未能释放之热值叫低热值Hu 。 8．可燃混合气热值H um 是单位质量或单位体积可燃混合气的低热值。它取决于燃 料热值和燃料与空气的混合比。 9．缸内混合气中的单位质量的燃料所对应的空气量l 。与单位质量的燃料完全 燃烧所需的理论空气量为l o ，之比值，称为过量空气系数φα。 10．空燃比a 指混合气中空气质量与燃料质量之比。 11. 燃料的能量转换总效率—有效效率ηet 为燃烧效率ηc 、循环热效率ηt 、机械 效率ηm 之乘积。 12.汽车发动机燃料的主要理化特性有：1）自燃性能：具有化学计量比的可燃混 合气自行着火燃烧的能力。2）蒸发性能：液体燃料气化的难易程度。3）燃料与 混合气的热值。 13.传统汽油机、柴油机工作模式的差异：1）混合气形成方式的差异，汽油机是 在缸外形成预制均质混合气，而柴油机是缸内高压燃油喷射雾化与空气混合形成 混合气。2）着火、燃烧模式的差异，汽油机的混合气是火花点燃和火焰传播燃 烧。柴油机的混合气是压燃，混合气的燃烧是边喷射、边气化混合、边扩散燃烧。 3）负荷调节方式的差异，汽油机为控制混合气的进气量来调节负荷。称为负荷 的量调节。柴油机是靠循环喷油量的多少来调节负荷。称为负荷的质调节。 14．热力循环的三种模型：1）理想循环与理想工质的理论循环模型。2）理想循 环与真实工质的理想循环模型。3）真实循环加真实工质的真实循环模型。 15．压缩比ε对循环热效率ηt 的影响是压缩比ε增加，循环热效率ηt 增大，ε 较小时，ε的变化对ηt 影响很大；而ε较大时，影响就不显著了。 16．不论何种循环，工质的等熵指数κ值越大，循环热效率ηt 越高。 17．等容加热循环，ηt 达到最大值，不随λ值变。等压加热循环ηt 随ρ增大而
第二章发动机的性能指标 1.研究理论循环的目的是什么？理论循环与实际循环相比，主要作了哪些简化？ 答:目的：1.用简单的公式来阐明内燃机工作过程中各基本热力参数间的关系，明确提高以理论循环热效率为代表的经济性和以平均有效压力为代表的动力性的基本途径 2.确定循环热效率的理论极限，以判断实际内燃机经济性和工作过程进行的完善程度以及改进潜力 3.有利于分析比较发动机不同循环方式的经济性和动力性 简化：1.以空气为工质，并视为理想气体，在整个循环中工质的比热容等物理参数为常数，均不随压力、温度等状态参数而变化 2.将燃烧过程简化为由外界无数个高温热源向工质进行的等容、等压或混合加热过程，将排气过程即工质的放热视为等容放热过程 3.把压缩和膨胀过程简化成理想的绝热等熵过程，忽略工质与外界的热交换及其泄露等的影响4.换气过程简化为在上、下止点瞬间开和关，无节流损失，缸内压力不变的流入流出过程。 2.简述发动机的实际工作循环过程。 四冲程发动机的实际循环由进气、压缩、燃烧、膨胀、排气组成3.排气终了温度偏高的原因可能是什么？ 有流动阻力，排气压力>大气压力，克服阻力做功，阻力增大排气压力增大,废气温度升高。负荷增大Tr增大；n升高Tr增大，∈+，膨胀比增大，Tr减小。 4.发动机的实际循环与理论循环相比存在哪些损失？试述各种损失
形成的原因。 答：1.传热损失，实际循环中缸套内壁面、活塞顶面、气缸盖底面以及活塞环、气门、喷油器等与缸内工质直接接触的表面始终与工质发生着热交换 2.换气损失，实际循环中，排气门在膨胀行程接近下止点前提前开启造成自由排气损失、强制排气的活塞推出功损失和自然吸气行程的吸气功损失 3.燃烧损失，实际循环中着火燃烧总要持续一段时间，不存在理想等容燃烧，造成时间损失，同时由于供油不及时、混合气准备不充分、燃烧后期氧不足造成后燃损失以及不完全燃烧损失 4.涡流和节流损失实际循环中活塞的高速运动使工质在气缸产生涡流造成压力损失。分隔式燃烧室，工质在主副燃烧室之间流进、流出引起节流损失 5.泄露损失活塞环处的泄漏无法避免 5.提高发动机实际工作循环效率的基本途径是什么？可采取哪些措施？ 答：减少工质比热容、燃烧不完全及热分解、传热损失、提前排气等带来的损失。措施：提高压缩比、稀释混合气等 6.为什么柴油机的热效率要显著高于汽油机? 柴油机拥有更高的压缩比， 7.什么是发动机的指示指标？主要有哪些？ 以工质在气缸内对活塞做功为基础，评定发动机实际工作循环质量的
《发动机原理》总复习题 一、填空题 1. 在四冲程发动机的每一工作循环中，曲轴旋转（720）度，凸轮轴旋转（360）度， 各缸进、排气门各开启（一）次、关闭（一）次。 2. 在汽车发动机中，柴油机主要由机体组件与曲柄连杆机构、（换气系统）、（燃油 系统）、润滑系统、冷却系统、起动系统等部件组成。而汽油机与柴油机相比，还 多一套（点火系统）。 3. 柴油机速燃期内（压力升高率）过大，会造成工作粗暴，机件振动加剧，燃烧噪音 增大。 4. 发动机进气门提前开启和排气门延迟关闭形成进、排气门同时开启，这种现象称为 （气门叠开）。 5. 与外界有物质交换的系统称为（开口系），与外界没有物质交换的系统称为（闭口 系），与外界既没有物质交换也没有能量交换的系统称为（孤立系）。 6. 容器内（绝对压力）不变时，（压力表读数）的变化量与（大气压力）的变化量相 同。 7. 四冲程发动机压缩行程应在（进气行程）和做功行程之间，起点对应曲轴转角的 （180°），终点对应曲轴转角的（0°）。 8. 汽车匀速行驶的条件是驱动力（等于）滚动阻力、空气阻力、坡度阻力之和，加速 行驶的条件是驱动力（大于）滚动阻力、空气阻力、坡度阻力之和。如果驱动力（小 于）滚动阻力，则汽车在任何路面上都不能起步。 9. 用曲轴转角表示的进、排气门实际开启、关闭时刻称为发动机配气定时，也叫配气 相位，其对发动机（动力性）、（经济性）和（排放性）有直接影响。 10. 发动机不同加热循环的燃烧最高压力和燃烧最高温度分别相同时，（定压加热循环） 的热效率最高。 11. 在发动机理论循环中，（压缩过程）和（膨胀过程）都是绝热过程。 12. 提高（进气压力），可以增大发动机充量系数。 13. 汽油机（压缩比小），是造成其热效率低于柴油机的重要原因。 14. （速燃期）是汽油机燃烧过程中最为重要的阶段。 15. 柴油机工作时，活塞通常在气缸内作（变速直线）运动。 2 二、判断题 16. 活塞式发动机工作时，活塞各行程的运动依赖于燃气膨胀做功。( ×) 17. 汽车发动机按着火方式可分为点燃式和压燃式，柴油机属于压燃式，即混合气通过 压缩后自行燃烧。( ×) 18. 汽油牌号通常按十六烷值来划分，十六烷值越高，自燃性能越好。( ×) 19. 柴油机在最佳点火提前角下工作时，可以获得最佳动力性和经济性。( ×) 20. 汽油机主要根据压缩比选择燃料。( ×) 21. 调速器在发动机全部工作转速范围内都起调速作用。( ×) 22. 发动机工况可以用转速和功率表示。( √) 23. 轻微爆燃可以提高汽油机功率。( √) 24. 汽油的抗爆性能通常用辛烷值评定，辛烷值越高，抗爆性越好。( ×) 25. 柴油机属于多点扩散燃烧，可以控制着火时机和地点。( ×) 26. 柴油机转速越高，曲轴角速度越大，故点火提前角越大。( ×) 27. 汽油混合气中氧气不足或混合不均匀时，不能完全燃烧。( √)
汽车发动机理论》课程教学大纲 课程名称：发动机原理 适用专业：交通运输专业 总学时（学分）：48 理论学时：48 实践学时：0 适用对象：交通工程专业 一、说明 （一）课程的性质、任务 《汽车发动机理论》是交通工程专业的专业基础课程，主要内容为汽车发动机性能评价指标、提高性能指标的途径、发动机的基本工作过程（换气过程及混合气形成和燃烧过程）发动机特性等，并介绍排气污染和噪声振动等知识。通过本课程的学习，使学生掌握内燃机理论的基本知识，为提高汽车的应用效率奠定基础，为学生从事相关专业工作打下理论基础。 （二）课程的教学要求 1、掌握内燃机的能量转换以及循环充量的原理和规律，即动力机械的动力输出与能量利用问 题； 2、掌握内燃机的燃烧与排放问题，包括内燃机的燃烧过程、规律与有害排放物及噪声 控制。 3、掌握内燃机应用于汽车动力时具有重要影响的运行特性与性能调控问题。 （三）课程考核办法 课程的考核方式是将理论考试的70%成绩和实验考试的30%成绩记为总成绩。
、讲授内容 第一篇热力工程基础（6） 第二篇动力输出与能量利用 第五章发动机实际循环与评价指标（ 6 学时）第一节四冲程发动机的实际循环 一、发动机的实际循环 二、发动机实际循环与理论循环的比较 第二节发动机的指示指标 一、发动机的示功图 二、发动机的指示性能指标 第三节发动机的有效指标 一、动力性指标 二、经济性指标 三、强化指标 第四节机械损失与机械效率 一、机械效率 二、机械损失的测定 三、影响机械效率的主要因素 四、发动机的热平衡 第六章换气过程与循环充量（6 学时） 第一节四冲程发动机的换气过程 一、换气过程 二、换气损失 第二节四冲程发动机的充量系数 一、充量系数
汽车发动机原理 一、发动机实际循环与理论循环的比较 1.实际工质的影响 理论循环中假设工质比热容是定值，而实际气体比热是随温度上升而增大的，且燃烧后生成CO2、H2O等气体，这些多原子气体的比热又大于空气，这些原因导致循环的最高温度降低。加之循环还存在泄漏，使工质数量减少。实际工质影响引起的损失如图中Wk所示。这些影响使得发动机实际循环效率比理论循环低。 2.换气损失 为了使循环重复进行，必须更换工质，由此而消耗的功率为换气损失。如图中Wr所示。其中，因工质流动时需要克服进、排气系统阻力所消耗的功，成为泵气损失，如图中曲线rab’r 包围的面积所示。因排气门在下止点提前开启而产生的损失，如图中面积W所示。 3.燃烧损失 （1）非瞬时燃烧损失和补燃损失。实际循环中燃料燃烧需要一定的时间，所以喷油或点火在上止点前，并且燃烧还会延续到膨胀行程，由此形成非瞬时燃烧损失和补燃损失. （2）不完全燃烧损失。实际循环中会有部分燃料、空气混合不良，部分燃料由于缺氧产生不完全燃烧损失。 （3）在高温下，如不考虑化学不平衡过程，燃料与氧的燃烧化学反应在每一瞬间都处在化学动平衡状态，如2H2O=2H2+O2等，由左向右反应为高温热分解，吸收热量。但在膨胀后期及排气温度较低时，以上各反应向左反应，同时放出热量。上述过程使燃烧放热的总时间拉长，实质上是降低了循环等容度而降低了热效率。 （4）传热损失。实际循环中，汽缸壁和工质之间始终存在着热交换，使压缩、膨胀线均脱离理论循环的绝热压缩、膨胀线而造成的损失。 （5）缸内流动损失。指压缩及燃烧膨胀过程中，由于缸内气流所形成的损失。体现为，在压缩过程中，多消耗压缩功；燃烧膨胀过程中，一部分能量用于克服气流阻力，使作用于活塞上做功的压力减小。 二、充量系数 衡量不同发动机动力性能和进气过程完善程度的重要指标；定义为每缸每循环实际吸入气缸的新鲜空气质量与进气状态下计算充满气缸工作容积的空气质量的比值。 影响因素： 1.进气门关闭时缸内压力Pa 2.进气门关闭时缸内气体温度Ta 3.残余废气系数 4.进排气相位角 5.压缩比 6.进气状状态 提高发动机充量系数的措施 1.降低进气系统阻力 发动机的进气系统是由空气滤清器、进气管、进气道和进气门所组成。减少各段通路对气流的阻力可有效提高充量系数。（1）减少进气门处的流动损失1）进气马赫数M 不超过0.5受气门大小、形状、升程规律、进气相位等因素影响2）减少气门处的流动损失增大气门相对通过面积，提高气门处流量系数以及合理的配气相位是限制M值、提高充量系数的主要方法。增大进气门直径可以扩大气流通路面积；增加气门数目；改进配气凸轮型线，适当增加气门升程，在惯性力容许条件下，使气门开闭尽可能快；改善气门处流体动力性能。（2）减少进气道、进气管和空气滤清器的阻力
教师学科教案[ 20 – 20 学年度第__学期] 任教学科：_____________ 任教年级：_____________ 任教老师：_____________ xx市实验学校
任务三认识四冲程汽油发动机工作过程 一、教材分析： 本节内容在项目六认识汽车的总体结构章节中占有重要地位，主要阐述了汽油发动机的工作过程以及四个行程的工作过程和特点。学生清晰理解发动机的工作原理将为今后进行发动机故障诊断和拆修打下基础。因此，本节课的成败直接影响后续课程的学习。 二、教学目标： 使学生掌握四冲程汽油机的工作过程即工作原理，并在工作原理掌握的基础上，能够分析四冲程汽油发动机工作过程中，各组成部分的工作状态和它们之间的相互工作关系，提高学生在学习专业课过程中分析问题的能力。 三、教学重点和难点： 教学重点：四冲程汽油发动机完成一个工作循环各行程的工作过程。 教学难点：四冲程汽油发动机各个工作行程的工作特点。 四、教学方法：讲授法、讨论法、视频演示法 五、教学工具：教材、黑板、粉笔、PPT 六、课时安排：1课时 七、教学过程： [导入] 展示一张四冲程汽油机结构图，通过提问的方式让学生们回答各个部件的名称。 [设计意图] 通过小组抢答的方式回忆上节课所学知识内 容，即考查学生对于基本知识结构的掌握程度，也 为这节新内容做好铺垫，同时使学生有学习的成就 感，可以有效的激发学生探究的欲望，产生对新课 学习的兴趣。 [讲授新课] 一、观看视频 带着问题观看四冲程汽油发动机工作过程，问 题如下：
（1）每个进程过程中的活塞运动方向？ （2）每个进程过程中的进、排气门开、闭状态？ （3）每个进程过程中曲轴转过的角度？ 二、小组讨论，回答问题 （1）进气行程 ①活塞运动方向：由上向下运动 ②气门状态：进气门开、排气门关 ③曲轴转角：0°—180° 引导学生通过观察进气行程工作示意图回答问题，把黑板上的 工作特性表格填写完整。 【教师提问】混合气为何会被吸入气缸？ 引导学生回答：活塞由上止点向下止点移动，活塞上方额气缸容积 增大，从而气缸内的压力降低到大气压一下，造成真空吸力，此 时气缸内气体压力为0.075—0.09MPa。 （2）压缩行程 ①活塞运动方向：由下向上运动 ②气门状态：进气门关、排气门关 ③曲轴转角：180°—360° 引导学生通过观察压缩行程工作示意图回答问题，把黑 板上的工作特性表格填写完整。 ①【教师提问】为什么要将可燃混合气压缩？ 引导学生回答：为了使吸入气缸的可燃混合气能迅速燃烧， 以产生较大的压力，从而使发动机发出较大功率，必须在燃 烧前将可燃混合气压缩，使密度增大，压力增大，温度升高， 此时气缸内气体压力为0.6—1.2MPa。 ②【教师提问】回忆压缩比概念？ 引导学生回答：压缩比=气缸总容积/燃烧室容积=压缩前容积/压缩后容积 压缩比越大，混合气压力、温度越高，燃烧速度增快→使发动机功率增大，经济性也越好。 ▲注意：压缩比过大，会产生爆燃和表面点火等不正常燃烧现象（汽油机6-10，
发动机原理》复习题 一、名词解释 1、充气效率 2、平均有效压力 3、曲轴箱强制通风 4、扭矩储备系数 5、理想化油器特性 6、喷油泵速度特性 7、过量空气系数 8、点火提前角调整特性 9、机械效率 10、负荷特性 11、理论循环热效率 12、爆震燃烧 二、简答题 1、绘出三种理论循环的示功图，比较三者的差异及对应近似机种 2、简述四冲程汽油机的实际工作循环过程 3、根据汽油和柴油的物性差异，分析比较汽油机和柴油机在混合气形成、着 火和燃烧方面的不同 4、绘出汽油机示功图，并简述汽油机的燃烧过程 5、喷油器的作用是什么？根据混合气的形成与燃烧对喷油器有哪些要求？ 6、简述NO的生成机理，并列举柴油机降低NO生成量的方法（至少两种） 7、画出四冲程机的配气相位图，并标明气门提前开启角，气门滞后关闭角和气 门重叠角。简要说明气门提前开启，气门滞后关闭和气门重叠的原因。 8、绘出理想化油器的特性曲线，并简要分析曲线走势的成因 9、为改善柴油机的可燃混合气形成条件及燃烧性能可采取哪些措施？ 10、汽油机燃烧室一般应满足哪些要求？ 11、在一张图上画出汽油机HGCC和NO的排放量和与过量空气系数a （或 空燃比A/F）之间的关系，并进行简要分析。 三、计算题 1、BJ492QA型汽油机有四个气缸，气缸直径92mm,活塞行程92mm,压缩比 为6。计算其每缸工作容积、燃烧室容积及发动机排量（容积以L 为单 位）。 2、某汽油机在3000r/min时测得其扭矩为105N?m在该工况下燃烧50ml的汽 油的时间是14.5秒。计算该工况点的有效功率Pe （kw）,每小时耗油量B （kg/h ）,比油耗be （g/kw?h）。（汽油的密度为0.74g/ml ） 四、综合分析题 1、分析比较柴油机半开式燃烧室和涡流室燃烧室各自的优缺点。 2、分别绘出汽油机和柴油机的负荷特性曲线的一般走势图，并回答以下问题：
第一章发动机的性能 1.简述发动机的实际工作循环过程。 1）进气过程：为了使发动机连续运转，必须不断吸入新鲜工质，即是进气过程。此时进气门开启，排气门关闭，活塞由上止点向下止点移动。2）压缩过程：此时进排气门关闭，活塞由下止点向上止点移动，缸内工质受到压缩、温度。压力不断上升，工质受压缩的程度用压缩比表示。3）燃烧过程：期间进排气门关闭，活塞在上止点前后。作用是将燃料的化学能转化为热能，使工质的压力和温度升高，燃烧放热多，靠近上止点，热效率越高。4)膨胀过程：此时，进排气门均关闭，高温高压的工质推动活塞，由上止点向下至点移动而膨胀做功，气体的压力、温度也随之迅速下降。（5）排气过程：当膨胀过程接近终了时，排气门打开，废气开始靠自身压力自由排气，膨胀过程结束时，活塞由下止点返回上止点，将气缸内废气移除。 3.提高发动机实际工作循环热效率的基本途径是什么？可采取哪些基本措施？ 提高实际循环热效率的基本途径是：减小工质传热损失、燃烧损失、换气损失、不完全燃烧损失、工质流动损失、工质泄漏损失。提高工质的绝热指数κ。可采取的基本措施是：⑴减小燃烧室面积，缩短后燃期能减小传热损失。⑵. 采用最佳的点火提前角和供油提前角能减小提前燃烧损失或后燃损失。⑶采用多气门、最佳配气相位和最优的进排气系统能减小换气损失。⑷加强燃烧室气流运动，改善混合气均匀性，优化混合气浓度能减少不完全燃烧损失。⑸优化燃烧室
结构减少缸内流动损失。⑹采用合理的配缸间隙，提高各密封面的密封性减少工质泄漏损失。 4.什么是发动机的指示指标？主要有哪些？ 答：以工质对活塞所作之功为计算基准的指标称为指示性能指标。它主要有：指示功和平均指示压力.指示功率.指示热效率和指示燃油消耗率。 5.什么是发动机的有效指标？主要有哪些？ 答:以曲轴输出功为计算基准的指标称为有效性能指标。主要有：1）发动机动力性指标，包括有效功和有效功率.有效转矩.平均有效压力.转速n和活塞平均速度；2）发动机经济性指标，包括有效热效率.有效燃油消耗率；3）发动机强化指标，包括升功率PL.比质量me。强化系数P meCm. 6.总结提高发动机动力性能和经济性能的基本途径。 ①增大气缸直径，增加气缸数②增压技术③合理组织燃烧过程④提高充量系数⑤提高转速⑥提高机械效率⑦用二冲程提高升功率。 7.什么是发动机的平均有效压力、油耗率、有效热效率？各有什么意义？ 平均有效压力是指发动机单位气缸工作容积所作的有效功。平均有效压力是从最终发动机实际输出转矩的角度来评定气缸工作容积的利用率，是衡量发动机动力性能方面的一个很重要的指标。有效燃油消耗率是单位有效功的耗油量，通常以每千瓦小时有效功消耗的燃料量来表示。有效热效率是实际循环有效功与所消耗的燃料热量之比
总第7 次课
（1）对非增压发动机，指的是发动机当时、当地的大气压力和温度； （2）对增压发动机，指的是增压器（压气机出口或中冷器）后的新鲜充量的压力和温度。 ηv越高，在换气过程中，每循环进入气缸的新鲜充量愈多，发动机的功率和扭矩就可愈大，每循环气缸的充气量是决定内燃机性能指标的一个重要因素。 ηv可用试验方法测得，发动机充气效率一般为： 汽油机：ηv= 0.75～0.85 柴油机：ηv= 0.75～0.90 2、影响充气效率的因素 影响充气效率的因素有进气状态和进气终了状态的压力、温度、废气残余系数、压缩比等。 非增压发动机实际充气量通常小于理论充气量，故ηv小于1。但在一定条件下，如增压发动机就有可能大于1。 1）进气终了时的压力Pa Pa对ηv 有重要影响，Pa愈高，ηv 值愈大 Pa = Ps--△Pa 式中，△pa为气体流动时，克服进气系统阻力而引起的压降（kPa）。一般可写成 式中: λ——管道阻力系数； ρ——进气状态下气体的密度； V——管道内气体的流速（m/s） 可见，△pa主要取决于各段管道的阻力系数和气体流速。若大、高时，△pa增加，使pa 下降。 （1）转速对进气压力的影响 负荷不变，转速变化时： 转速↑，则△p ↑↑，从而pa ↓，ηv ↓ （2）负荷对进气压力的影响 转速不变，负荷变化时： 柴油机：△p 基本不变，从而pa基本不变，ηv基本不变 汽油机：负荷↑，则△p ↓，从而pa ↑，ηv ↑ 2）进气终了的温度Ta Ta值愈高，充入汽缸的工质密度愈小，ηv降低。引起Ta升高的原因是: （1）新鲜工质进入发动机与高温零件接触而被加热。 （2）新鲜工质与高温残余废气混合而被加热。 （3）排气管对进气管的影响 转速和负荷对Ta的影响 （1）转速：当负荷不变而转速增加时，由于新鲜工质与缸壁等接触时间短，传热量少，所以Ta 稍有下降。
1、汽油机实际循环与下列（）理论循环相似。 A、混合加热循环 B、定容加热循环 C、定压加热循环 D、卡诺循环 2、汽油机常用的压缩比在（）范围内。 A、4 ～7 B、7 ～11 C、11 ～15 D、15 ～22 3、车用柴油机实际循环与下列（）理论循环相似。 A、混合加热循环 B、定容加热循环 C、定压加热循环 D、卡诺循环 4、非增压发动机在一个工作循环中，缸内压力最低出现在（） A、膨胀结束 B、排气终了 C、压缩初期 D、进气中期 5、发动机实际换气过程完善程度的评价参数有（） A、机械效率 B、热效率 C、进气马赫数 D、充气效率 6、四冲程发动机换气过程中存在气门叠开现象的原因是（） A、进气门早开和排气门早开 B、进气门晚关和排气门早开 C、进气门早开和排气门晚关 D、进气门晚关和排气门晚关 7、汽油机的火焰速度是（） A、燃烧速度 B、火焰锋面移动速度 C、扩散速度 D、气流运动速度 8、提高压缩比使汽油机的爆震倾向加大，为此，可采取（）的措施。 A、减小喷油提前角 B、减小点火提前角 C、加大喷油提前角 D、加大点火提前角 9、评价速燃期的重要指标中有（） A、温度升高率 B、最大压力出现时刻 C、最高温度 D、压力升高时刻 10、下列措施中，不能够消除汽油机爆震的是（） A、增大点火提前角 B、推迟点火提前角 C、加强冷却 D、选用高牌号的汽油 11、下面列出的（）属于柴油机燃烧特点。 A、缺氧 B、空气过量 C、扩散燃烧 D、混合气预先形成 12、柴油机混合气形成过程中，存在燃料燃烧、燃料（）、燃料与空气之间的扩散同步进行现象。 A、燃烧 B、凝结 C、蒸发 D、混合 13、球形油膜燃烧室属于柴油机（）燃烧室。 A、涡流式 B、预燃室 C、间接喷射式 D、直接喷射式 14、下列四种燃烧室对喷射系统要求最高的是（） A、开式燃烧室 B、半开式燃烧室 C、涡流室燃烧室 D、预燃室燃烧室 15、在发动机试验装置中，（）是发动机试验台架的基本设备。 A、发动机 B、试验台 C、测功机 D、测量系统 17、万有特性图中，最内层的区域是（） A、功率最高区域 B、油耗最小区域 C、转矩最大区域 D、转速最小区域 18、发动机的有效燃油消耗率和下面哪个参数成反比（） A、机械效率 B、指示热效率 C、两个都是 D、两个都不是 19、三元催化转换器要求的空燃比范围是（）理论空燃比。 A、小于 B、小于并接近 C、大于 D、大于并接近
123发动机理论循环：将非常复杂的实际工作过程加以抽象简化，忽略次要因素后建立的循环模式。 循环热效率：工质所做循环功与循环加热量之比，用以评定循环经济性。 指示热效率：发动机实际循环指示功与所消耗的燃料热量的比值。 有效热效率：实际循环的有效功与所消耗的热量的比值。 指示性能指标：以工质对活塞所作功为计算基准的指标。 有效性能指标：以曲轴对外输出功为计算基准的指标。 指示功率：发动机单位时间内所做的指示功。 有效功率：发动机单位时间内所做的有效功。 机械效率：有效功率与指示功率的比值。 平均指示压力：单位气缸工作容积，在一个循环中输出的指示功。 平均有效压力 me p ：单位气缸工作容积，在一个循环中输出的有效功。 有效转矩：由功率输出轴输出的转矩。 指示燃油消耗率：每小时单位指示功所消耗的燃料。 有效燃油消耗率：每小时单位有效功率所消耗的燃料。 指示功：气缸内每循环活塞得到的有用功。 有效功：每循环曲轴输出的单缸功量。 示功图：表示气缸内工质压力随气缸容积或曲轴转角的变化关系的图像。p V -图即 为通常所说示功图， p ?-图又称为展开示功图。 换气过程：包括排气过程（排除缸内残余废气）和进气过程（冲入所需新鲜工质，空气或者可燃混合气）。 配气相位：进、排气门相对于上、下止点早开、晚关的曲轴转角，又称进排气相位。 排气早开角：排气门打开到下止点所对应的曲轴转角。 排气晚关角：上止点到排气门关闭所对应的曲轴转角。 进气早开角：进气门打开到上止点所对应的曲轴转角。 进气晚关角：下止点到进气门关闭所对应的曲轴转角。 气门重叠：上止点附近，进、排气门同时开启着地现象。 扫气作用：新鲜工质进入气缸后与缸内残余废气混合后直接排入排气管中。 排气损失：从排气门提前打开，直到进气行程开始，缸内压力到达大气压力前循环功的损失。 自由排气损失：因排气门提前打开，排气压力线偏离理想循环膨胀线，引起膨胀功的减少。 强制排气损失：活塞将废气推出所消耗的功。 进气损失：由于进气系统的阻力，进气过程的气缸压力低于进气管压力（非增压发动 机中一般设为大气压力），损失的功成为进气损失。 换气损失：进气损失与排气损失之和。 泵气损失：内燃机换气过程中克服进气道阻力所消耗的功和克服排气道阻力所消耗的功的代数和。不包括气流对换气产生的阻力所消耗的功。 充量系数：实际进入气缸内的新鲜空气质量与进气状态下理论充满气缸工作容积的空气质量之比。 进气马赫数M ：进气门处气流平均速度与该处声速之比，它是决定气流性质的重要参数。M 反映气体流动对充量系数的影响，是分析充量系数的一个特征数。当M 超过一定数值时，大约在0.5左右，急剧下降。应使M 在最高转速时不超过一定数值，M 受气门大小、形状、生成规律、进气相位等因素影响。 增压比：增压后气体压力与增压前气体压力之比。 增压：利用增压器提高空气或可燃混合气的压力。 增压度：发动机在增压后增长的功率与增压前的功率之比。 4抗爆性：汽油在发动机气缸内燃烧时抵抗爆燃的能力，用辛烷值表示。 干点：汽油蒸发量为100%时的温度。 自然点：柴油在没有外界火源的情况下能自行着火的最低温度。 凝点：柴油失去流动性而开始凝固的温度。 热值：单位量（固体和液体燃料用1kg ，气体燃料用1）的燃料完全燃烧时所发出的热量。当生成的水为液态时，成为高热值，气态时为低热值。无论是汽油机还是柴油机，燃料在气缸中生成的水均为气态，所用热值均为低热值。 理论空气量：1kg 燃料完全燃烧时所需的最少空气量。 过量空气系数：燃油燃烧实际供给的空气量（L ）与完全燃烧所需理论空气量（）的比值。 空燃比：燃油燃烧时空气流量与燃料流量的比。 5喷油器的流通特性：喷孔流通截面积与针阀升程的关系。 喷射过程：从喷油泵开始供油直到喷油器停止喷油的过程。 供油规律：供油速率随凸轮轴转角（或时间）的变化关系。 喷油规律：喷油速率随凸轮轴转角（或时间）的变化关系。 喷油提前角：燃油喷入气缸的时刻到活塞上止点所经历的曲轴转角。 燃油的雾化：燃油喷入燃烧室内后备粉碎分散为细小液滴的过程。 燃烧放热规律：瞬时放热速率和累积放热百分比随曲轴转角的变化关系。 瞬时放热速率：在燃烧过程中的某一时刻，单位时间内（或曲轴转角内）燃烧的燃油所放出的热量。 累积放热百分比：从燃烧开始到某一时刻为止已经燃烧的燃油与循环供油量的比值。