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《内燃机原理》各章提纲及重点内容第一章绪论1、内燃机发展。
前期：1673~1680年荷兰物理学家柯.惠更斯(Christian Huygens)首先提出了真空活塞式火药燃烧的高温燃气在气缸中冷却后形成真空而带动活塞作功，在人类历史上第一次把燃气与活塞联系起来，实现了“内燃”1690年法国医生德.巴本(Deni Papin)，采用相当于真空原理用水蒸气作功质的活塞式发动机，成为近代蒸汽机的直接祖先。
1705~1711年英国人纽卡姆(New Comen)制成了矿井用直立气缸密封式活塞、缸|内水冷却的真空式蒸汽机，热效率不到1%。
| 1776年英国人瓦特(Watt) 改良了纽卡姆蒸汽机，发明了水汽分离冷凝器，大大完善了蒸汽机，热效率达3%，开始了蒸汽时代，掀起了第一次工业革命浪潮。
1794年英国人罗伯特.斯却里塔(RobertSteet)提出了燃用松节油或柏油的内燃机原理，首次提出燃料与空气混合的原理。
1799年法国化学家莱蓬(Lebon) 建议采用照明煤气作燃料并用电火花点火。
| 1820年英国人塞歇尔(W . Cecil) 用氢煤气作燃料,使内燃机以60+/ min转动起来。
1833年英国人莱特(WL. Weight)提出“爆发” 发动机，摆脱了真空发动机的影响，直接利用燃烧压力推动活塞作功。
1857年意大利恩.巴尔桑奇(Engenio Bersanti)和马特依西(Matteucci) 制成自由活塞发动机，第一次实现了爆发作功。
1860年法国人兰诺(Lenoir) 研制成功第一台实用的二冲程、无压缩、电火花点火的煤气机。
1862年法国工程师包.德.罗沙(Beau de Rochas)第一次提出了近代发动机等容燃烧的四冲程循环原理。
诞生：1876年Nikolaus August Otto发明了世界第一台四冲程煤气机。
1886年Benz和Daimlet按Otto的四冲程原理，造出第一台车用汽油机。
1886年Benz和Daimler将发明的汽油机用在车.上，发明了第一部汽车。
第二章：1.三种理论循环：等容加热循环（汽油机均匀混合燃烧），混合加热循环（低速柴油机扩散燃烧），等压加热循环（高速柴油机预混和扩散燃烧）。
1.循环热效率：ηt=Wt/Q1=1-Q2/Q1 预胀比P=V ‘z/Vz 压缩比ε=Va/Vc公式：2.提高循坏热效率的途径：(1).提高压缩比。
(2).提高多变指数。
(3).增加压力升高率。
(3).减小预胀比。
3.实际循环和理论循环的差别，主要体现在实际循环的每一个过程中所存在的不同形式的损失。
1）进气行程：进气流动损失。
2）压缩行程：工质影响，传热损失3）做功行程：燃烧损失。
4）.排气行程：排气流动损失。
4.残余废气系数：残余废气量Mr与新鲜进气量M1之比：表示气缸内换气郭晨进行的完善程度。
评价指标：1).一活塞做功为基础评价气缸内热工转换的完善程度的指示性指标。
实际循环做功能力的评价指标：有平均指示压力：指示功率：实际循环的经济性指标：指示热效率：指示燃油消耗率：5.指示指标的缺点：只能评价内燃机气缸內热工转化的工作循环的好坏，却不能评价指示功经内部传递途径对外输出功的过程中，所要克服的内部摩擦损失功率以及驱动附件所消耗的功率损失大小等。
6.有效性能指标是来衡量发动机热工转化对外界的影响。
动力性指标：1）有效功率Pe:指示功率克服运动的摩擦损失功率以及驱动冷却风扇，机油泵等附件所消耗的功率损失后，经曲轴对外输出的有用功率。
2）平均有效压力Pme：单位气缸工作容积输出的有效功，是衡量发动机动力性的重要参数之一。
3）升功率Pl：单位气缸工作容积所输出的额定功率。
经济性指标：7.有效热效率：8.有效燃油消耗率：简称油耗率，单位时间内有效功率所消耗的燃油量。
9.机械效率定义：ηm=Pe/Pi=1-Pmm/Pmi Pmm=Pmi-Pme10.发动机的机械损失包括那几部分？各占比例如何？常用哪几种方法测量发动机机械损失？摩擦损失，占62-75%；驱动各种附件损失，占10-20%；带动机械增压器损失，占6-10%泵气损失，占10-20%。
第一章柴油机部分1.1曲轴箱检修要求打开曲轴箱栓查孔盖1.1.1检查曲轴箱内部不应有异物、异状。
1.1.2检查连杆钉标记应正常，开口销或防松铁丝是否良好；拨动连杆大端，检查横动量。
横动量应≥0.5mm连杆瓦与连杆大端不平齐度≤0.3mm。
1.1.3外观检查机体、机座、主轴承及主轴承盖、连接盖、曲轴均衡块螺栓紧固良好，无松动，不允许有裂纹；已做过处理者详细检查有无发展。
1.1.4检查活塞油堵及气缸套可见部分状态，缸套是否有无拉伤及异常磨损，螺栓紧固应良好。
1.1.5检查油底壳滤网无异物，油底壳与机体紧固螺栓状态应良好。
1.1.6检查大油封及弹性联轴节有无泄漏。
1.2气缸盖及摇臂轴座检修要求1.2.1检查摇臂轴、弹簧、锁夹、横臂、压球座、摇臂及横臂导杆等状态应符合要求。
1.2.2整气门间隙：进气门：0.445.00+mm；排气门：0.555.00+mm；气缸压缩间隙：3.820.0+mm。
1.2.3 检查气缸盖工艺堵、垫、体状无裂纹，不应泄漏。
1.2.4 检查示功阀及座，应安装牢固无泄漏。
1.2.5 拆解缸头，清除积炭，检查气阀、阀杆不得有裂纹，研磨进排气阀。
1.2.6 检查并调整气缸压缩间隙，（更换活塞连杆、汽缸套、汽缸头时进行）。
1.2.7 清扫排气管积炭。
1.2.8 更换油水管路橡胶圈，应保证油水管路畅通无泄漏。
1.2.9 启动后检查摇臂轴及冲击头应有润滑油、高压油管、回油管不应有泄漏。
1.3 气缸套检修要求1.3.1 *检查缸套内部可见部位状态，如有较大面积拉伤或深度超过0.5mm 的贯通位时应更换。
1.3.2 *检查外表面及缸套支撑面，更换橡胶水圈。
1.3.3*测量气缸套内径尺寸：内径尺寸：30.00240+Φmm 上、下椭圆及锥度≤0.10mm1.4 *活塞连杆组检修要求1.4.1 检查各气环、油环状态应良好，闭合间隙、侧面间隙应正常。
1.4.1.1 闭合间隙：第一、二道气环 第三道环： 新环：1～1.3mm 新环：1～1.3mm旧环：报废≥2.0mm 旧环：报废≥2.0mm油环：新环：0.8～1.1mm旧环：报废≥1.5mm1.4.1.2 侧隙：第一道气环：新环：0.1～0.17mm旧环：报废≥0.25mm第二、三道环：新环：0.04～0.12mm旧环：报废≥0.19mm油环：新环：0.04～0.12mm旧环：报废≥0.17mm1.4.2 外观检查活塞顶部，裙部应状态良好，发现烧伤、拉伤、磨损时应予以处理。
第一章 内燃机工作循环与性能指标内燃机的实际工作循环：由进气、压缩、燃烧—膨胀、排气四个过程组成，它是周期性地将燃料燃烧所产生的热能转变为机械能的往复过程。
基本原理：内燃机通过进气过程向气缸内吸入新鲜空气或空气与燃料的混合气，通过活塞的压缩行程，将新鲜充量的温度、压力提高到一个合适的水平，然后燃料以点燃或压燃的方式开始燃烧释放出热能，气缸内气体工质被加热，温度和压力得到进一步提升，同时膨胀推动活塞做功实现由热能到机械能的转变，最后通过排气过程排除已燃废气。
理论循环提出的假设：（1）以空气作为循环工质，视其为理想气体，物理及化学性质保持不变，工质比热容为常数；（2）循环工质的总质量保持不变（3）将燃烧过程简化为等容或等压的加热过程，将排气过程简化为等容放热过程；（4）将工质的压缩和膨胀过程看成等熵过程，工质与外界不进行热交换。
三种形式的理论循环：（1）定容加热循环，如汽油机（2）定压加热循环，如高增压和低速大型柴油机（3）混合加热循环，如高速柴油机理论循环的评价指标：（1）循环热效率t η：工质所做循环功W 与循环加热量1Q 之比，用来评价循环的经济性，即 12t 11Q Q W Q Q η-== 影响t η的因素有：①压缩比ε（随着ε增大，三种循环的热效率都提高，提高压缩比可以提高循环平均加热温度，降低循环平均放热温度）；②绝热指数k （随着k 值增大，t η将提 高）；③压力升高比λ（定压加热循环与定容循环的t η均与λ无关，对于混合加热循环，当1Q 与ε不变时，λ增大则ρ减小，膨胀过程增加，2Q 减少，t η提高）；④预胀比ρ（ρ值 增加，t η下降）（2）循环平均压力t p ：单位气缸工作容积所做的循环功，用来评价循环的做功能力，即 t ()SW p kPa V = 对于定压和定容加热循环，循环平均压力t p 随压缩起点压力a p 、压缩比ε、压力升高比λ 预胀比ρ、绝热指数K 和热效率t η的增加而增加；对于混合加热循环，若1Q 不变，增加ρ 就是减少λ，t η下降，t p 也降低继续膨胀循环：（1）脉冲涡轮增压（2）定压涡轮增压四行程内燃机的实际循环：（1）进气过程：进气压力终点a p 一般小于环境大气压力0p ，压力差用于克服进气阻力，进气终点的温度a T 高于环境大气温度0T（2）压缩过程：复杂多变过程，压缩终了的压力1n c a p p ε=，温度11n c a T T ε-=，其中，多 变指数1n 主要受工质与缸壁的热交换及工质泄露情况的影响，当转速提高时，热交换时间 缩短，缸壁的传热和气缸泄漏气量减少，1n 会增大，当负荷增加时，气缸壁温度升高，传 热量减少，1n 增大，而当漏气量增加或缸壁温度降低时，1n 减小。
《内燃机设计》第二版课后习题答案（袁兆成主编）第一章：内燃机设计总论1-1根据公式 τ2785.0ZD v p P m me e = ，可以知道，当设计的活塞平均速度V m 增加时，可以增加有效功率，请叙述活塞平均速度增加带来的副作用有哪些？具体原因是什么？ 答：①摩擦损失增加，机械效率ηm 下降，活塞组的热负荷增加，机油温度升高，机油承 载能力下降，发动机寿命降低。
②惯性力增加，导致机械负荷和机械振动加剧、机械效率降低、寿命低。
③进排气流速增加，导致进气阻力增加、充气效率ηv 下降。
1-2汽油机的主要优点是什么？柴油机主要优点是什么？ 答：柴油机优点： 1）燃料经济性好。
2）因为没有点火系统，所以工作可靠性和耐久性好。
3）可以通过增压、扩缸来增加功率。
4）防火安全性好，因为柴油挥发性差。
5）CO 和HC 的排放比汽油机少。
汽油机优点：1）空气利用率高，转速高，因而升功率高。
2）因为没有柴油机喷油系统的精密偶件，所以制造成本低。
3）低温启动性好、加速性好，噪声低。
4）由于升功率高，最高燃烧压力低，所以结构轻巧，比质量小。
5）不冒黑烟，颗粒排放少。
1-3假如柴油机与汽油机的排量一样，都是非增压或者都是增压机型，哪一个升功率高？为什么？答：汽油机的升功率高，在相同进气方式的条件下， ①由PL=Pme*n/30τ可知，汽油机与柴油机的平均有效压力相差不多。
但是由于柴油机后燃较多，在缸径相同情况下，转速明显低于汽油机，因此柴油机的升功率小。
②柴油机的过量空气系数都大于1，进入气缸的空气不能全部与柴油混合，空气利用率低，在转速相同、缸径相同情况下，单位容积发出的功率小于汽油机，因此柴油机的升功率低，汽油机的升功率高。
1-4柴油机与汽油机的汽缸直径、行程都一样，假设D=90mm 、S=90mm ，是否都可以达到相同的最大设计转速（如n=6000r/min ）？为什么？答：对于汽油机能达到，但是柴油机不能。
第一章1简述发动机的实际工作循环过程。
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，较理论循环复杂很多。
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，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。
此时进排气门均关闭，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，增大作功过程的温差，获得最大限度的膨胀比，提高热功转化效率，为燃烧过程创造有利条件。
3) 燃烧过程。
此时进排气门均关闭，活塞处在上止点前后，作用是将燃料的化学能转变为热能，使工质的压力、温度升高。
4) 膨胀过程。
也称作功过程，此时进排气门均关闭，高温、高压的工质推动活塞，由上止点向下止点移动而膨胀作功，气体的压力和温度也随即迅速降低。
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，膨胀过程结束后，活塞由下止点返回上止点，将气缸内的废气排除。
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。
图a、b分别为柴油机和汽油机实际循环和理论循环的示功图比较，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。
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为：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。
可采取的基本措施是：1）减小燃烧室面积，缩短后燃气能减小传热损失。
2）采用最佳点火提前角和供油提前角能减少提前燃烧损失或后燃损失。
3）采用多气门，最佳配气相位和最优进排气系统能减少换气损失。
