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汽车发动机原理与汽车理论课程设计摘要汽车发动机是一种能够将燃料转化为机械能的设备，在汽车行业中起着至关重要的作用。
本文旨在介绍汽车发动机的原理以及在汽车理论课程设计中的应用，详细讲解其构成、工作原理以及各个部件之间的关系。
第一章：汽车发动机的基础知识1.1 汽车发动机的概念汽车发动机是指一种能够将化学能转化为机械能的设备，通过内燃作用驱动汽车的动力装置。
1.2 汽车发动机的分类按照结构分类，汽车发动机可以分为四种：直列式发动机、V型发动机、W型发动机和逆向双方向发动机。
按照供能方式分类，又可以分为汽油发动机和柴油发动机两大类。
1.3 汽车发动机的构成•缸体：包裹发动机的大部分部件•活塞：连接连杆、从而转化单向线性运动为旋转运动•气门和进气道：调节空气进出缸内•点火塞（汽油发动机）或者喷油嘴（柴油发动机）•燃油系统（汽油发动机）或者柴油喷射系统（柴油发动机）•发电机：提供电力给汽车使用1.4 汽车发动机的工作原理汽车发动机的工作原理为：在燃烧室中，将燃料和空气混合后着火，燃烧产生高温和高压，使活塞产生运动，从而转动曲轴，将热能转化为机械能。
第二章：课程设计2.1 课程设计的目的和意义汽车发动机理论课程设计旨在让学生深入了解汽车发动机，并在实践中掌握汽车发动机的基本操作，提高学生的能力和综合素质。
2.2 课程设计的内容此次课程设计主要包括以下三个内容：1.汽车发动机的动态模拟：利用MATLAB等技术对汽车发动机进行较为真实的模拟，让学生学习发动机的工作原理并锻炼数据分析的能力。
2.发动机拆解：将一个发动机拆分为各个部件，并通过物理实验进行相关操作，让学生更好地了解各个部件的功能和组成关系。
3.实际操作：让学生在课程设计中对发动机进行实际操作，学习更加深入。
2.3 课程设计过程1.建立学生学习小组2.汽车发动机的理论学习和相关知识的普及宣传3.组织学生进行动态模拟实验4.发动机拆解与组装实验5.实际操作，让学生深入了解汽车发动机第三章：总结汽车发动机是整个汽车的心脏，其工作原理和性能对整个汽车有着至关重要的作用。
发动机原理与汽车理论1.发动机种类：发动机根据工作原理和燃料种类可以分为内燃机和外燃机。
内燃机是指燃料在燃烧室内直接燃烧产生高温高压气体，将其推动柱塞或转子做功；外燃机则是燃料在燃烧室外燃烧，通过传热介质（通常是水蒸气）将热能转化为动力。
2.内燃机工作循环：内燃机可分为四冲程循环和二冲程循环。
四冲程循环包括进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程和排气冲程；两个冲程周期内，进气冲程和排气冲程各占一个冲程，压缩冲程和燃烧冲程共享一个冲程。
二冲程循环将四个冲程压缩为两个冲程周期，提高了功率密度。
3.发动机工作原理：发动机的工作原理包括进气、压缩、燃烧和排气四个基本过程。
进气过程通过活塞下移或气门开启，将空气和燃料混合气体进入燃烧室；压缩过程中，活塞上移或气门关闭，将混合气体压缩至高压状态；燃烧过程是点火系统将混合气体点燃，产生爆发力推动活塞向下运动；排气过程中，活塞上移或气门开启，将燃烧产物排出燃烧室。
4.发动机效率：发动机效率是指发动机输出的功率与消耗的能量之间的比值。
由于内燃机工作过程中有部分能量以废热形式散失，所以内燃机的热效率一般比较低。
热效率能达到理想热循环效率的30%~40%左右。
为提高发动机效率，需要减少内部热损失、降低摩擦阻力、提高燃烧效率等。
5.发动机优化：为改善发动机性能与经济性，需进行优化。
发动机优化包括降低排放、提高燃烧效率、减少燃料消耗等方面。
现代发动机采用多气门、涡轮增压、直喷技术等，提高了动力性和燃油经济性。
另外，混合动力、电动汽车等也是未来发展的趋势。
6.汽车动力学：汽车动力学研究汽车运动学和力学。
其中，汽车运动学包括汽车运动状态和汽车运动轨迹两个方面；汽车力学研究汽车受力和汽车动力的相互关系。
汽车动力学通过研究汽车的空气动力学、悬挂系统、刹车系统等，为提高汽车安全性、稳定性和操控性提供理论支持。
总之，发动机原理与汽车理论是现代汽车工程的重要基础。
通过对发动机工作原理和优化措施的研究，可以提高汽车性能、节能减排，促进汽车工业的发展。
✧汽车发动机原理复习重点解答✧一）识记及理解层次重点复习内容✧1、热力循环热效率、发动机理论循环及其热效率高低的比较（压缩比相同的情况下）P20 P27✧答：为了评价热力循环在能源利用方面的经济性，通常采用热力✧循环的净功W0与工质从高温热源受热的热量q1的比值作指标称✧为热力循环热效率。
✧发动机理论循环包括：定容加热循环、定压加热循环和混合加热循环（选择）✧压缩比相同时定容加热循环的热效率最高（汽油机）。
在最高压力一定的条件下定压加热循环的热效率最高（柴油机）。
✧有效功率、指示功率的含义及其大小比较，示功图 P28 (坐标图上面积越大指示功越大)✧答：发动机通过曲轴对外输出的功率称为有效功率 P32：发动机单位时间内所做得指示功称为指示功率（指示功：在汽缸内完成一个循环所得到的有用功） P31✧柴油牌号的选用、柴油自燃温度对起动性能的影响 P81（选择、判断）答：我国柴油的牌号是以其凝固点命名的，轻柴油按凝固点不同分为10、0、-10、-20、-35号五个级别，选用柴油时应按最低环境温度要高出凝固点5°C以上，凝点越低起动性越好。
柴油的自然温度为200℃ -220℃ .自然温度越低。
启动性越好。
✧排放物中主要有害气体成分、柴油机有害排放物中主要有害颗粒P157(选择) ✧答：主要有害气体为：一氧化碳(CO);碳氢化合物（HC）氮氧化合物（NOX）;柴油机有害排放物中主要有害颗粒为：干炭灰、可溶性有机物、硫酸盐✧分层给气燃烧、柴油机的理想放热规律P191/P97(选择、判断)✧答：分层给气燃烧：合理组织燃烧室内的混合气成分分布，即在火花塞附近形成具有良好着火条件的较浓可燃混合气，其空燃比为12-14，以保证火焰中心由此向外传播，而在燃烧室的大部分空间具有较稀的混合气。
柴油机的理想放热规律：燃烧先缓后急柴油机的理想放热规律是希望燃烧先缓后急，即开始放热要适中，满足运转柔和的要求，随后燃烧要加快使燃料尽量在上止点附近燃烧。
发动机原理及汽车理论发动机原理基础知识发动机是指通过能源转换为机械能来驱动汽车或其他机械设备的装置。
原理及汽车理论发动机原理是指发动机工作的基本原理和机械结构。
下面将从燃烧原理、气缸工作循环、汽缸排列方式和发动机结构几个方面来介绍发动机的基础知识。
首先是燃烧原理，发动机在燃烧室中将燃料和空气经过混合后点燃，产生的高温高压气体通过活塞运动将其转化为机械能。
燃烧是通过火花塞引燃来完成的，燃烧过程中燃料和空气按一定的化学计量比例混合后进入燃烧室，由火花塞的高压电火花点燃燃料空气混合物，产生的爆发力将活塞推动，进而驱动整个发动机工作。
其次是气缸工作循环，汽车发动机的气缸通常是根据循环工作原理分为四冲程和两冲程两种。
四冲程循环包括进气冲程、压缩冲程、工作冲程和排气冲程。
进气冲程中活塞向下运动，汽缸内气压降低吸入混合气；压缩冲程中活塞向上运动，气压上升将混合气压缩；工作冲程中点火引燃混合气，产生爆炸推动活塞向下运动；排气冲程中活塞再次向上运动，将废气排出进入排气系统。
两冲程循环中没有压缩冲程，活塞在一次往复运动中完成进气、工作和排气三个过程。
第三是汽缸排列方式，根据汽缸的排列方式，发动机可以分为直列式和V型式两种。
直列式发动机的气缸排列在一条直线上，通常有4个、6个或8个气缸。
V型式发动机是将气缸分为两组，呈V字形排列，通常有6个、8个或12个气缸。
V型式发动机由于排列方式的原因，缩短了发动机整体长度，便于安装和布置其他部分。
最后是发动机结构，主要有汽油发动机和柴油发动机。
汽油发动机是利用汽油作为燃料，通过点燃汽油空气混合物来产生爆炸驱动发动机工作。
柴油发动机使用柴油作为燃料，在高压状态下，将柴油喷入气缸，借助高温高压的气体将柴油点燃，达到驱动发动机工作的目的。
除此之外，还有混合动力发动机、电动车发动机等其他发动机结构形式。
综上所述，发动机的原理和机械结构是驱动汽车工作的核心，燃烧原理、气缸工作循环、汽缸排列方式和发动机结构是理解发动机原理及汽车理论的基础知识。
《发动机原理及汽车理论》课程教案一、教案基本信息1. 课程名称：发动机原理及汽车理论2. 课时安排：100分钟3. 授课对象：汽车工程专业学生4. 教学目标：让学生了解发动机的基本原理和工作过程。
使学生掌握汽车理论的基本知识和应用。
培养学生对汽车行业的兴趣和热情。
二、教学内容和教学过程1. 发动机概述介绍发动机的定义、分类和作用。
讲解发动机的主要性能参数。
2. 发动机的工作原理讲解内燃机的工作原理。
介绍发动机的燃烧过程和排放控制。
3. 发动机的组成部分分析发动机的曲轴连杆机构。
讲解发动机的配气机构和燃油系统。
4. 汽车理论讲解汽车的动力学原理。
介绍汽车的运动控制和操控性能。
5. 汽车发动机的维修与保养讲解汽车发动机的维修和保养知识。
介绍汽车发动机的故障诊断和排除方法。
三、教学方法1. 讲授法：讲解发动机原理和汽车理论的基本概念、原理和方法。
2. 演示法：通过实物或动画演示发动机的工作过程和汽车的运动原理。
3. 案例分析法：分析实际案例，使学生更好地理解和应用所学知识。
四、教学评价1. 课堂问答：通过提问和回答，检查学生对发动机原理和汽车理论的理解程度。
2. 课后作业：布置相关的习题和案例分析，巩固所学知识。
3. 实践操作：安排发动机拆装和汽车操控实验，检验学生的动手能力。
五、教学资源1. 教材：《发动机原理及汽车理论》教材。
2. 课件：制作精美的PPT课件，辅助讲解和展示。
3. 实物模型：展示发动机和汽车的实物模型，帮助学生直观地理解原理和结构。
4. 视频资料：播放相关的教学视频，增加学生的学习兴趣和理解程度。
六、教案设计与实施1. 设计思路：以学生的实际需求和就业方向为导向，结合行业标准和最新技术发展。
采用案例导入、理论讲解、互动讨论和实操练习相结合的教学方法。
创设情境，引导学生主动探究，提高分析和解决问题的能力。
2. 教学活动设计：导入：通过分析实际案例，引发学生对发动机原理和汽车理论的兴趣。
一.填空题
1.发动机原理中,常用的工程热力学气体状态参数是，温度，压力，容积(比体积)。
2.气体内部所具有的各种能量的总和是就是具气体的内能。
3.循环可分为正向循环和逆向循环,把热能转化为机械功的循环称为正向循环。
消耗外界机械功而将热量从低温物体传递给高温物体到循环称为逆向循环。
4.四冲程发动机的实际循环由进气，压缩，燃烧，膨胀和排气。
五个热力过程组成。
5.提前排气损失与泵气损失之和称为换气损失。
6.评价发动机动力性的好坏的动力性指标功率，转矩有平均压力等，评价发动机经济性能好坏的指标有热效率和燃油消耗率等。
7.机械效率可用来比较不同发动机的机械损失大小。
机械效率越高,说明机械损失越小,发动机性能越好。
8.发动机的有效燃油消耗率与指示热效率和机械效率的乘积成反比。
9.发动机的机械损失包括,摩擦损失，驱动附件的损失和泵气损失。
10.为提高发动机的性能,对发动机换气过程的要求是排气彻底，进气充分，换气损失小。
11.换气过程由排气过程和进气过程组成，排气过程又可分为自由排气和强制排气两个阶段。
12.混合气的浓度通常用过量空气系数和空燃比来表示.
13.汽油机的正常燃烧过程通常分为着火延迟期，明显燃烧期，补燃期三个阶段。
14.柴油机的燃烧过程通常分为着火延迟期，速燃期，缓燃期，和补燃期四个阶段。
15.燃气发动机的正常燃烧过程可分为着火延迟期,急燃期,补燃期三个阶段。
16.柴油机混合气的形成方式可分为空间雾化室，和油膜蒸发式.
17.汽油机的不正常燃烧主要是爆燃和热面点火
18.柴油机的发火性是指柴油机的自燃能力，用十六烷值表示。
19.柴油机氧化催化转化剂的主要缺点是将排气中的二氧化硫氧化成三氧化硫，生成危害更大的硫酸雾或固态硫酸盐颗粒。
20.车用燃气发动机作用燃料的种类有两种,分别是液化石油气和天然气,其中液化石油气的主要成分是丙烷(C3H8)和丁烷(C4H10),天然气的主要成分是甲烷(CH4)。
二.判断题
1.气缸内的气体是热力系统。
2.热力学中的定律的意义在于告诉人们不消耗能量而可以做的机械功的第一类永动机是存在的。
3.功和热量都是气体的状态参数。
4.内能是气体的状态参数。
5.可以建造一种循环工作的机器其作用只是从单一个热源取热并全部转变为功而不引起其他变化。
6.不可能将热量从低温物体传向高温物体而不引起其他变化。
7.热力学第二定律的实质可以概括为：一切自发地实现的过程都是不可逆的
8.四冲程发动机的换气过程是从进气门开始开启到进气门关闭的整个过程
9.气门重叠角过小，扫气过程的作用不明显，所以气门重叠角越大越好
10..最佳的排气门提前开启角是固定不变的，不随发动机的转速变化而变化
11在装有催化转化器的汽车上，必须采用电控性二次空气供给装置，以避免因排气温度过高而导致转化器损坏
12只有在柴油机共轨式电控燃油喷射系统中，才能对喷油器的喷油压力进行独立的控制
13.增大压缩比，可提高柴油机的热效率并改善其启动性能，所以压缩比越大越好。
14.从减轻柴油机工作粗暴性和保证较高燃烧效率,考虑,比较理想的喷油规律是。
先急后缓。
并尽量压缩喷油时间。
三.名词解释
1.工质:在热力学中，将实现热能与机械能相互转换的工作物质称为工质。
2.热力系统：在热力学中，将作为研究对象的某一宏光尺寸范围内的工质称为热力系统。
3.热力状态:在热力学中。
把工质在某一时刻所处的宏观状态，称为工质的热力状态。
4.热力过程:在热力学上。
将热力系统中的工质从某一初始状态变化到另一状态所经历的整个过程。
称为热力过程。
5.热力循环：在热力学中把工质由某一初始状态出发经过一系列的状态变化再重新回到初始状态所经历的一个封闭过程称为热力循环简称循环。
6.平均指示压力:发动机单位气缸工作容积在每一循环内所做的指示功
7.指示功率：发动机单位时间内所做的指示功。
8.指示燃油消耗率：每小时单位指示功所消耗的燃料。
9.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。
10.有效功率:发动机单位时间内所做的有效功。
11.有效转矩：由功率输出轴输出的转矩。
12.平均有效压力:单位气缸工作容积，在一个循环中输出的有效功。
13.升功率:在标定工况下每升气缸工作容积所发出的有效功率
14.比质量:发动机的净质量与有效功率的比值。
15.强化系数:平均有效压力与活塞平均速度的乘积。
16.排气过程：将以燃烧且完成做功的废气排出气缸的过程。
17.进气过程:发动机将新鲜空气和混合气吸入气缸的过程。
18.进气门提前开启角:进气门打开到上止点所对应的曲轴转角。
19.进气门迟后关闭角:下止点到进气门关闭所对应的曲轴转角。
20.排气门提前开启角:排气门打开到下止点所对应的曲轴转角。
21.排气门迟后关闭角:上止点到排气门关闭所对应的曲轴转角。
22.点火提前角:从发出电火花到上止点间的曲轴转角。
23.喷油正时:喷油期器开始向汽缸内喷油。
到活塞运行至压缩行程上止点。
24.气门叠开:由于进气门的提前开启和排气门的迟后关闭。
四.问答题
1.写出理想气体状态方程,并解释其含义。
答：理想气体状态方程为pV=mRT。
这个方程有四个变量：P是指理想气体的压强，V为理想气体的体积，m表示气体物质的量，而T则表示理想气体的热力学温度；还有一个常量：R为理想气体常数。
2.什么是汽油机不正常燃烧？有何危害？使用中应采取哪些防止措施？
答：汽油机的不正常燃烧主要是爆燃和热面点火
措施：防止爆燃的措施：①使用抗爆性好的燃料②降低末端混合末端气温度和压力，以延长混合气自燃所需要的准备时间，可有效防止爆燃③合理设计燃烧室，缩短火焰传播距离。
④
提高发动机转速。
可以使混合气的扰流强度提高，火焰传播速度加快，也可减少爆燃的倾向。
防止热面点火的措施：降低缸内温度，减小缸内沉积物的产生。
①选用低沸点的汽油和含胶质较少的润滑油，可减少积碳的生成。
②适当降低压缩比。
可降低缸内温度等。
3.改善柴油机燃烧过程的措施有哪些
①选择合适的压缩比②合理设计燃烧室③正确选用燃料④精确控制供油正时
⑤合理控制柴油机的转速和负荷⑥保证良好的油束特性⑦应用电控技术和柴油机先进技术
⑧改善着火条件
4.柴油的主要使用性能有哪些
①柴油的发火性，是指柴油的自燃能力用十六烷值表示。
②柴油的蒸发性直接影响可燃混合气的形成对燃烧过程有一定影响，主要以50%馏出温度90%馏出温度和95%馏出温度作为评价柴油蒸发性的指标。
，③柴油的粘度决定其流动性，粘度低，流动性好，容易雾化，但粘度过低会失去必要的润滑能力，粘度过大流动阻力大滤清困难喷雾不良。
④凝点指失去流动性的温度
五.看图说热力过程
答案在
P14～15。
