第一章_汽车动力概论

﹡掌握发动机的发展历史和国内外动态（随时更新）；
﹡熟练掌握发动机的主要循环特点、基本工作原理； ﹡熟知发动机混合气形成与燃烧技术。
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考核：本课程为考试课，闭卷考试。 参考书： 1 《汽车发动机原理》（第二版）陈培陵主编 人民交通出版社 2003 2 《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 3 《汽车拖拉机发动机》（第3版），董敬等， 机械工业出版社，1997年
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二 20世纪70~80年代（石油危机） 目标：追求良好的经济性能。
措施：降低油耗、增大升功率、减轻比重量。
指标：百公里油耗。 三 20世纪80年代后期 目标：追求良好的环保性能。 • 主要解决排放与噪声问题。
追求良好的动力性能
提高压缩比
爆燃严重
添加抗爆剂
排气污染严重
改良抗爆剂（无铅汽油） 新型燃料
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第一章 概 论
• 主要内容: 1 发动机的发展历史 2发动机发展的三个阶段 3发动机分类 4 汽车能源
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第一节 引 言 一 汽车动力装置
定义：汽车中实现能量转换与传递功能部件的集成。 内燃机（发动机）：燃料在机器内部燃烧而将化学能 转化为热能，再通过气体膨胀做功将其转化为机械 能输出的机械设备。 化学能→热能→机械能 本课程主要研究往复活塞式内燃机:点燃式、压燃式。
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2)汽油的蒸发性 • 液态汽油汽化的难易程度称为汽油的蒸发性。 要求汽油必须具有良好的蒸发性（但不是越高 越好）。 3)汽油的排放特性
汽油中含C、H C——CO、CO2有害 H——H2O 无害 C/H高，则排放特性差， 天然气（NG）、液化石油气（LPG）的H含量高，所以，其 CO、黑烟、微粒、CO2低于汽、柴油。
1 简述发动机的发展历史; 2 发动机发展历经的三个阶段; 3 新型替代能源有哪些?
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汽油中的辛烷值是什么意思 ？ • 石油是由各种烷烃组成的，其中异辛烷的抗爆性 最好，正庚烷抗暴性最差，同化学结构的烃类， 具有不同的抗爆震能力。 异辛烷（2，2，4-三甲 基戊烷）的抗爆性较好，辛烷值给定为100。正庚 烷的抗爆性差，给定为0。 汽油辛烷值的测定是 以异辛烷和正庚烷为标准燃料，按标准条件，在 实验室标准单缸汽油机上用对比法进行的。调节 标准燃料组成的比例，使标准燃料产生的爆震强 度与试样相同，此时标准燃料中异辛烷所占的体 积百分数就是试样的辛烷值。 比如：标号90#的 汽油，即它燃烧时的爆震强度与含有90%异辛烷的 标准燃料（由异辛烷正庚烷组成）相当。
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1957年，德国人汪克尔（Wankel）发明了 转子活塞发动机--Wankel Engine （Rotary Engine） 。
19世纪60年代，马自达汽车公司买了转子发动机 的专利，开发应用到汽车上。
以上是发动机技术发展的主线 期间还伴随有相关的技术改进：
1、增压技术： 1907机械增压发动机(Renault)； 1915 涡轮增压发动机(Buchi) 。
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2 液化石油气
液化石油气(LPG-Liquefied Petroleum Gas） 主要成分是丙烷C3H8、丁烷C4H10、丙烯C3H6、 丁烯C4H8及其异构物，在常温下加压，可以变 成液体燃料，其单位容积热值高于天然气，可 以作为汽油机的燃料，还可以获得较好的排放 性能。 应用：载货汽车（鄂尔多斯），公交车（长春、 哈尔滨、广州）。
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1 汽油 • 1)汽油的抗爆性
• 汽油的抗爆性是指汽油在发动机气缸内燃烧时抵抗爆燃的 能力。 • 汽油的抗爆性是以辛烷值来表示的。小贴士辛烷值 • 根据试验规范的不同，所得的辛院值分别称为马达法辛烷 值、研究法辛烷值。 • 我国生产的汽油是按研究法辛烷值分级的。 • 汽油的辛烷值越高，其抗爆性越好。 • 汽油的牌号以辛烷值划分:90＃ 93＃
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2 柴油 • 柴油的发火性（自燃性—压燃） • 柴油的发火性是指柴油的自燃能力。
• 十六烷值是评定柴油自燃性好坏的指标，对燃烧 过程也有一定影响。 • 十六烷值越高，着火性越好。但是十六烷值过高， 燃料分子量加大，使蒸发性变差、粘度增加，导 致燃烧不完全等。 • 因此，国产柴油的十六烷值规定为40～65之间， 不必要过分增大。
发 与动 发机 动是 机汽 的车 进的 步“ 有心 着脏 直” 接， 的汽 联车 系的 。发 展
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内 燃 机 发 展 历 史
1867年，德国人奥托提出了 内燃机的四冲程理论。制作 了卧式气压煤气发动机--煤气、压缩、点燃式。 1886年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（单缸），为汽车的发展铺平 了道路---汽油、压缩、点燃式。 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---柴油、压燃式。
内 燃 机 发 展 历 史
•经过100多年的发展，发动机技术已经到了很成熟 的阶段，发动机性能已经发展到了很高的水平。 p3:2005年世界十佳汽车发动机.
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第二节 汽车动力装置的发展阶段（P4） 一 20世纪70年代之前 目标：追求良好的动力性能。 措施：提高压缩比，提高转速。 三个指标： • 最高车速 • 加速性能 • 最大爬坡能力 三个指标均取决于动力装置。
汽车动力概论
课 程 概 述
一 课程研究对象
• 在汽车构造中我们知道了 “发动机是什么”。 • 汽车动力概论解决的是“为什么？”的问题。
如：为什么不能将发动机压缩比提太高？ 为什么发动机机械效率随负荷的增大会迅速上升？
• 本课程以发动机性能指标作为研究对象，深入到 发动机工作过程的各个阶段，分析影响性能指标 的各种因素，找出规律，研究提高性能指标的措 施与途径。 • 课程理论性较强,课堂上的讲授以理论分析和推导 为主。内容框架
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三 其他能源
1 电能 • 电能是一种二次能源，由其他能源转换得来。 • 电动汽车没有废气污染，噪声小，符合环保要求。 电动汽车的制约因素： 1）能量密度和比能量低； 2）充电时间较长； 3）成本高，寿命短。
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2 氢能
• 氢是不含C的燃料，燃烧后只生成水而无其他有 害物； • 可丛天然气、煤炭等化石燃料中制取。 • 氢能的转换利用： • 1）通过燃料电池中的化学反应转化为电能； • 2）作为燃料在发动机中燃烧转化为机械能。 • 其中燃料电池的效率更高。
二 内燃机发展历史
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内 燃 机 发 展 历 史
18世纪中叶，瓦特发 明了蒸汽机，此后人 们设想把蒸汽机装到 车子上载人。 1770年，居纽制作 了世界上第一辆时速 为3.5公里的三轮蒸 汽机车----蒸汽机。
里诺（J.J.E.Lenoir）于 1858年，发明了煤气发动 机：内燃机的初级产品-煤气、无压缩、点燃式 。
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二 课程主要内容
第一章 概论 第二章 发动机的工作循环和性能
第三章 发动机换气过程与增压 第四章 汽油机混合气的形成与燃烧过程 第五章 柴油机混合气的形成与燃烧过程 第六章 发动机特性
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三 课程的教学目标、考核方式及参考书
课程教学目标: •汽车动力概论是一门培养学生具有汽车发动机 原理知识和汽车发动机理论设计能力的专业核 心课。
八、混合气的形成：1.化油器式
2.进气管道内喷射（电喷） 3.缸内直喷 4.分层充气式 九、燃烧室形式： 1.开式燃烧室 2.分隔室燃烧式
十、气门形式与数量： 1.二气门与多气门
2.顶置气门与侧置气门
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第四节
一、 概述
汽车能源
一次能源：自然界中存在的天然能源。
化石燃料、核燃料、太阳能。 二次能源：由一次能源加工转换而成的人工能源。 电能、氢能。 常规发动机燃料——石油制品的液体燃料，即汽油 和柴油。
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第三节 内燃机分类
按其不同的特点可分为多种类型
一、使用的燃料：
1.汽油机：用火花塞点燃，往复活塞式。ε=8-12 2.柴油机：柴油和空气混合气经压燃自行着火的往复活塞式。 3.天然气发动机CNG、LNG 4.液化石油气发动机LPG 5.酒精发动机 6双燃料、多燃料发动机 1.压燃式 2.点燃式 1.二冲程 2.四冲程
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3 醇类燃料
• 醇类燃料主要是甲醇CH3OH和乙醇C2H5OH。 • 甲醇可以从天然气、煤、生物质等原料中提取；乙醇主要 是将含有糖和淀粉的农作物经过发酵后制得。 • 醇类燃料是液体燃料，可以沿用传统的石油燃料的运输、 贮存系统，相关的基础设施建设投入少，而发动机的动力 性与经济性可以接近或超过原有汽油机或柴油机，排气有 害成分少，是一种很有发展前景的代用燃料。 • 吉利海域三厢M100甲醇代用燃料车 （2007） • 乙醇汽油是一种由粮食及各种植物纤维加工成的燃料，乙 醇和普通汽油按一定比例混配形成替代能源。 • 按照我国的国家标准，乙醇汽油是用90%的普通汽油与10% 的燃料乙醇调和而成。
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3 太阳能
• 太阳能电池是利用光电效应将太阳辐射直接转换 成电能的装置。 • 太阳能电动车的工作原理： 太阳能电池收集太阳能并将其转化为电能，电能输 入电动机驱动汽车运动。 由于太阳能电池的转化效率和制造成本问题，太阳 能电动车目前仅限用于概念车和比赛车。
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中国燃气汽车发展现状
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本章思考题
代 用 燃 料
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1 天然气
天然气主要成分为甲烷CH4 ，另外还包括乙烷C2H6 以及丙 烷C3H8等。 天然气的热值和辛烷值均较高，在用作点燃式发动机的 燃料时，通过适当的技术措施，如提高发动机的压缩比等， 可以接近原发动机的动力性能。同时，天然气又是一种比较 洁净的能源，排污低，使用比较方便。 压缩天然气(CNG——Compressed Natural Gas)，便于储存， 配合相应的基础设施〔如加气站〕的建设，在城市车辆如公 共汽车（上海、西安等）、出租车（重庆）中具有广阔的应 用前景。 液化天然气（LNG）应用：出租车（上海），公交车（长沙、乌 鲁木齐）。