汽车发动机原理讲义
汽车与交通工程学院车辆工程专业
2013年9月
引言
1.课程介绍
课程教学方法改革（试行）
平时成绩包括（基础分30分，满分60分）
出勤：
出勤+1分/次，满分10分，缺勤-2分/次（注：不接受事假）
作业：1-5分（注：每人基本一次，与笔试相关）
课堂表现：
提问：+（1-3分）/次,-（1-2分）/次（注：复习提问，笔试）
状态：异常状态-（1-2分）/次
专题讨论：1-5分/次（注：与笔试相关，优先级,每人最多两次）
口试：0-15分（注：含实验，与笔试相关）
教学建议：1-2分/次
笔试成绩加分：
>90分，平时成绩+(5-8)分；>80分，平时成绩+(2-5)分(注：平时成绩满分60分)
课程改革目的：重视学习过程！
2.复习《汽车构造》相关内容
3.本课程主要研究对象：四冲程往复活塞式内燃机
4.专业名词缩写
GDI：汽油缸内直喷（Gasoline Direct Injection）
HCCI：均质混合气压燃(Homogeneous Charge Compression Ignition）
VVT:可变气门正时（Variable Valve Timing）
CAI:可控自动点火(Controlled Auto Ignition)
VCR:可变压缩比（Variable Compression Ratio）
starter/generator：起动发电一体机/ISG
5.内燃机工作性能指标：动力性能【功率、转矩、转速】；经济性能【燃料与润滑油消耗率】；运转性能【冷起动性能、噪声和排放品质】；耐久可靠性能【大修间隔时间、无故障长期工作能力】
第一节示功图与指示性能指标
一、示功图
1.工质：工作介质，进行能量转换的气体或流体
内燃机—工作过程中气缸中的气体：空气/可燃混合气/已燃气体（变化的）2.示功图：P-V图，P-图--展开示功图
工程热力学：正循环、逆循环
示功图测取装置：燃烧分析仪（示功图实验）
注：理解并能画出示功图
二、指示性能指标
定义：以工质对活塞作功为计算基准的指标称为指示(Indicated)指标。【评价工作循环的质量】
1.指示功和平均指示压力
1)指示功
气缸内完成一个工作循环所得到的有用功Wi；
（D和S分别为汽缸直径和活塞行程）
?指示功大小由p-V图中闭合曲线所占有的面积求得；
?增压发动机，由于进气压力高于排气压力，在换气过程中，工质是对外做功的，所以应是两部分面积相加。（图2-3）
2）平均指示压力（Pmi,Pa/MPa)单位气缸容积一个循环做的指示功；假想平均不变的力，作用在活塞顶，推动活塞移动一个行程所做的功等于Wi。
2.指示功率
定义：单位时间内做的指示功
3.指示热效率和指示燃油消耗率
指示热效率：指示功与所消耗的燃料热量的比值
指示燃油消耗率：单位指示功的耗油量（单位：g/(kW*h)）
第二节有效性能指标
定义：以曲轴输出功为计算基准的指标称为有效(Brake/Effective)指标。注：只有与作功有关的指标，如功、功率、油耗、平均压力、热效率等，才有“有效”与“指示”之分。
一、机械效率和有效功率
1.有效功率Pe
2.机械损失功率Pm：运动件的摩擦功率以及驱动风扇、机油泵、燃油泵、发电机等附件所消耗的功率。
3.机械效率ηm：
二、平均有效压力、有效功率和升功率
1.平均有效压力Pme：
2.升功率PL：
在额定工况下，发动机每升气缸工作容积所发出的有效功率。
三、由吸入空气量计算平均有效压力
1.充量系数Φc：
若把每循环吸入气缸的空气量换算成进气管状态(Ps、Ts)下的体积V1，其值一般要比活塞排量Vs小，两者的比值定义为充量系数；表征实际换气过程进行完
善程度的参数。
2.过量空气系数Φa：
燃烧1kg燃料的实际空气量与理论空气量之比。
四、有效热效率和有效燃油消耗率
1.有效热效率ηet
2.有效燃油消耗率be
五、平均活塞速度
Cm=2s*n（发动机强化指标之一）
注意：
发动机转速与活塞速度不是一个概念！
平均活塞速度越高，发动机强化度也越高。
第三节机械损失与机械效率
一、机械损失的组成部分
1.活塞与活塞环间的摩擦（45－65％）；轴承与气门机构的摩擦（2－3％）；驱动附属机构（10－20％）；风阻；扫气泵及增压器（10－20％）
2.【讨论】
1）机械损失是否包括泵气损失，为什么？
2）自然吸气式汽油机和自然吸气式柴油机的机械效率，哪个高一些？
3）增压发动机和自然吸气式发动机的机械效率，哪个高一些？
二、机械损失的的测定【专题讨论】
示功图法、倒拖法、灭缸法、油耗线法的优缺点及适用范围？
第四节排放指标
【课外阅读】
为什么有重型车和轻型车排放法规之分？（或思考上表，为什么比排放量有两种单位？）
第五节提高内燃机动力性能和经济性能的途径
【专题讨论】
1.推导上述内燃机动力性能和经济性能的综合表达式？
2.分析其含义，即提高内燃机动力性能和经济性能有哪些途径？
第二章内燃机的工作循环
内燃机通过排气过程排出已燃废气，通过进气过程吸入新鲜空气或空气与燃料的混合气，为下一循环做好准备；通过活塞的压缩行程，将混合气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。在燃料燃烧的过程中，缸内工质被加热，温度和压力得到进一步的提升，在活塞通过上止点后的膨胀行程对外做功，从而将燃料燃烧所产生的热能转化为机械能。
第一节内燃机的理论循环【专题讨论】
四冲程内燃机典型的理论循环
a)等容加热循环b)等压加热循环c)混合加热循环
【讨论】
燃烧过程可简化成定容加热、定压加热和混合加热，为什么不一样，依据是什么？
内燃机理论循环的比较
【讨论】
分析上表中的热效率和平均压力表达式，讨论以下问题：
1.各参数对热效率和平均压力有何影响？
2.内燃机实际工作条件会对理论上提高热效率和平均压力的措施产生哪些限制？
第二节内燃机的燃料及燃烧热化学
一、内燃机的燃料
二、燃烧热化学
1.化学计量空燃比
2.燃料的热值
在标准状态(101.3kPa，298.15K)下，每千克燃料完全燃烧所放出的热量称为燃料的热值。
3.燃烧前后物质的量变化系数
燃料与空气形成的混合气在内燃机缸内燃烧后，燃烧产物的物质的量与反应物的物质的量之比用μ0表示。
4.残余废气系数与排气再循环(EGR)率
1）残余废气系数
发动机进气门关闭后，缸内气体的总质量为ma，由本循环吸入的新鲜充量m和上一循环残留在缸内的废气mr组成，内燃机缸内的残余废气系数与其压缩比、进气压力、配气正时等有关。
2）排气再循环率
在每个循环吸入的新鲜充量m1中，若其中一部分是来自发动机的排气，用来稀释可燃混合气和降低发动机最高燃烧温度，减少NOx的生成与排放，称为排气再循环(EGR)。排气再循环率的定义为参与再循环的排气的质量m EGR/占新鲜充量m1的百分比，即
=m EGR/m1。
EGR
借助发动机的残余废气系数和EGR率，还可以计算出发动机缸内已燃废气占总混合气量的比例：
第三节内燃机的实际循环【专题讨论】
自然吸气压燃式内燃机理论和实际循环p-V图的比较自然吸气压燃式内燃机理论和实际循环相比，存在哪些损失【导致P-V图有用功面积减小】，为什么？
第三章内燃机的换气过程
内燃机性能很大程度上依赖其换气过程的完善程度（评价指标：充量系数），为提高动力性和经济性指标，需要研究减少排气流动阻力损失、提高充量系数和各缸均匀性的措施及方法。
第一节四冲程内燃机的换气过程
第二节四冲程内燃机的换气损失
预习/讨论：
1.换气过程的目的是什么；
2.结合参考书预习图
3.1和图
3.2；
3.自由排气和强制排气阶段，
哪一个阶段排出废气多，哪一
个阶段占用时间长；
4.进排气门为何提前开启，推
迟关闭；
5.为何说存在最佳进排气提
前角、迟闭角（过大或过小都
有不利影响）；
6.何为气门重叠，自然吸气汽
油机、柴油机和增压柴油机的
气门重叠角的大小顺序；
7.转速增大，4个相位角应增
大还是减小，哪一个相位角对
充量系数影响最大，哪一个对
换气损失影响最大。
8.自然吸气发动机、增压发动
机的理论泵气功（理论讯黄）、
实际泵气功（实际泵气功）、
泵气损失分别为正、负、还是
零；
9.结合“问题3”，思考VVT技
术的意义。
图3.1四冲程内燃机换气过程的示意图
a)配气相位与低压p-V示功图b)气门升程与p-φ示功图
IVO—进气门开启角IVC—进气门关闭角EVO—排气门开启角EVC—排气门
关闭角Vc—余隙容积Va—气缸工作容积
图3.2四冲程内燃机的换气损失示意图
a)自然吸气内燃机理论换气过程b)自然吸气内燃机实际换气过程
c)增压内燃机理论换气过程d)增压内燃机实际换气过程
W—膨胀损失X—推出损失Y—吸气损失
一、排气过程
1.自由排气过程
自由排气阶段：从排气门打开到气缸压力接近于排气管压力的这个时期，称为自由排气阶段（排出60%--70%的废气）
排气门提前开，一般排气提前角设计为30-80°CA曲轴转角。超临界排期阶段中排出的废气量与内燃机的转速无关，因此高速机中，应加大排气提前角（时间相对减少）；一般汽油机的排气提前角小些，柴油机的大些，增压柴油机的更大一些。
2.强制排气阶段
强制排气阶段：气缸内压力下降到接近排气管内压力时（下止点后10~30°CA），压力差很小，废气需依靠活塞上行被强制推出。
3.换气损失：排气门提前开启造成的膨胀损失、活塞要消耗一定的功来推出缸内废气（推出损失）和内燃机还要消耗一定的功来克服吸气时因缸内真空度所形成的阻力（吸气功损失），统称为换气损失。（图3.2）
排气损失：由于排气门提前开启，造成循环功的损失W（膨胀损失或自由排气损失）；和活塞将废气推出的损失X（推出损失或强制排气损失）1）随着排气提前角的增大，膨胀损失增加，推出损失减小。适当的排气提前角应使两者之和最小，即W+X最小；
2）发动机转速增高时排气损失总体上呈现增加的趋势，所以排气提前角应随着转速的增加而适当加大；
3）减小排气损失的方法除了合理确定排气提前角外，还可增加排气门数目，
增加流通截面积。
二、进气过程
进气阶段：排气门关闭后，活塞继续下行，新鲜气体被吸入气缸。
1）气缸内的压力低于大气压力（进气系统有一定的阻力）；温度高于大气温度（受到缸内残余废气的加热）；
2）发动机高速运转时进气流速高惯性大，进气门迟闭角应相应增大一些，一般在20°-60°CA范围内；
3）过大的进气门迟闭角，会在低速时发生缸内气流倒流进入进气管的现象，也会降低发动机的有效压缩比，从而影响压缩终了温度，使发动机冷起动困难。因此，合理的配气正时是十分重要的。
4）惯性进气阶段：利用气流的惯性进气，进气门滞后关。转速越高，活塞平均速度和进气流速越大，进气气流动能越大，故高速内燃机进气滞后角较大（相同曲轴转角的进气时间变少了）。
5）进气损失：由于进气系统存在阻力，造成循环功的损失。在数值上，进气损失明显小于排气损失；但进气损失不仅体现在进气过程所消耗的功上，更重要的是它影响发动机的充量系数，对发动机的性能有显著的影响；合理调整配气正时、加大进气门的流通面积、正确设计进气管及进气的流动路径，以及适当降低活塞平均速度等，都会使进气损失减少，从而提高发动机的充量系数，改善发动机的性能。
三、气门重叠
进排气重叠阶段：由于排气门迟后关闭，进气门提前开启，因此存在进排气门同时打开的现象，称为气门叠开，也称扫气阶段，清除残余废气，增加进气。
1）对于自然吸气发动机，若气门叠开角过大，会出现部分气体倒流的现象；
2）对于点燃式发动机，由于采用节气门来调节发动机的功率，进气管内压力总是低于大气压力，在低负荷节气门开度小时更是如此，若进气门提前角过大，高温废气有可能倒流进入进气管，引起进气管回火，故这类发动机的气门叠开角一般都比较小；
3）无论点燃式还是压燃式，转速高的发动机宜采用较大的气门叠开角和气门开启持续期，以提高发动机的充量系数。
4）增压柴油机，因其进气压力高，可采用较大的气门重叠角，一般为80-160°。一方面可有利于扫除缸内的残余废气，增加进入气缸的新鲜充量；另一方面，还可以用新鲜充量冷却燃烧室内汽缸盖、排气门、活塞顶、缸套等高温部件，调节排气温度，从而减小发动机及增压器受热严重且冷却困难的关键零部件的热负荷，对提高发动机可靠性有显著的效果。
四、泵气功和泵气损失
泵气功是指缸内气体对活塞在强制排气行程和吸气行程所做的功，泵气损失则是指与理论循环相比，发动机的活塞在泵气过程所造成的功的损失；
对于增压发动机，它的进气压力高于排气背压，因此它的泵气功大于零；
减小泵气损失，除减小进气流动阻力损失外，对于节气门控制功率的发动机
而言，采用VVT可变气门正时技术，通过进气门的早闭或迟闭，可减少泵气损失，提高发动机的经济性。
第三节提高内燃机充量系数的措施
此答案仅供参考，如有错误，请大家相互改正； 发动机原理复习资料 注意：考试试题类型有三种：填空题，选择题，名词解释，简答题，计算题。 1.发动机的示功图是什么？代表什么？参数有哪些？ P-V图上曲线所包围的面积表示工质完成一个实际循环所做的有用功2，根据加热方式不同，发动机有三种基本空气标准循环，柴油机，汽油机近似
为哪种循环？ 汽油机的理想循环：等容加热循环 ; 低速柴油机的理想循环：等压加热循环高速柴油机的理想循环：混合加热循环 定容加热混合加热定压加热 3. 实际循环与理论循环之间的差别由哪几项损失引起？ ? 1.实际工质的影响 ? 2.换气损失 ? 3.燃烧损失 ? 4.传热损失 ? 5.缸内流动损失 ? 6.其他几项损失
4. 影响充气效率的因素包括哪几项？ 影响ηv的因素有： ?进气（或大气〕的状态（ps、Ts） ?进气终了时气体压力（pa） ?进气终了的气体温度（Ta） ?残余废气系数（γ） ?压缩比（ε） ?气门正时（ξ） 5. 评定柴油自燃性好坏的指标，汽油抗爆性的指标是什么？ 十六烷值辛烷值 6.预混合燃烧的燃烧过程实质是一个什么样的过程？ 火焰在预混合气体中传播的过程 7. 四冲程发动机换气过程有哪些？
自由排气、强制排气、进气、气门叠开 8.四行程发动机换气过程的图是怎么样的？图上的内容表示什么？(以书本为准) (P23） 气缸压力p、排气管压力pr随曲轴转角的变化曲线
9．内燃机三种理想循环，在加热量和最高压力相同时，定容加热循环热效率、定压加热循环热效率和混合加热循环热效率的关系是怎么样的？ ?循环总加热量相同时 定容加热循环热效率＞混合加热循环热效率＞定压加热循环热效率 ?最高压力相同时 定压加热循环热效率＞混合加热循环热效率＞定容加热循环热效率 10. 提高发动机升功率的措施有哪些？ 提高平均有效压力（Pme）和转速（n） ，p mm怎么样变化？(答案自己找) 11．怠速工况时，Pe ，Pi，Pm，η m 12. 当其他条件不变，汽油发动机转速上升时，机械损失功率（Pm），机械效率，Pa，充气效率怎么变化？ 机械损失功率增加、机械效率增加、充气效率提高 13. 本田公司的汽车技术VTEC指的是什么？英文名字是什么？ VTEC系统全称是可变气门正时和升程电子控制系统 Variable Valve Timing and Lift Electronic Control System 14. 右图所示为Audi v6发动机的进气系统，其设计的依据原理什么？ 15．什么是表面点火？ 在汽油机中，凡是不靠电火花点火，而由燃烧室内炙热表面（排气门头部、火花塞绝缘体或零件表面炙热的沉积物）点燃混合气的现象，称为表面点火。 16．当发动机压缩比增加时，汽油机爆震倾向，柴油机工作粗暴情况变化如何？
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
1，机械损失的组成与测定及测定方法的试用范围 一、机械损失的组成部分 1. 活塞与活塞环的摩擦损失 2. 轴承与气门机构的摩擦损失 3. 驱动附属机构的功率消耗 4. 风阻损失 5. 驱动扫气泵及增压器的损失 二、机械损失的测定 1、示功图法 一般用于当上止点位置能得到精确校正时才能取得较满意的结果。 2、倒拖法 这种方法在具有电力测功器的试验条件下方可进行 3、灭缸法 此法仅适用于多缸发动机。 4、油耗线法 这种方法不适用于用节气门调节功率的汽油机。 倒拖法只能用于配有电力测功器的情况，因而不适用于大功率发动机，而较适用于测定压缩比不高的汽油机的机械损失。对于排气涡轮增压柴油机(pb＜0.15M Pa），由于倒拖法和灭缸法破坏了增压系统的正常工作，因而只能用示功图法、油耗线法来测定机械损失。对于排气涡轮中增压、高增压的柴油机(pb≥0.15MPa)，除示功图外，尚无其他适用的方法可取代。 2：提高内燃机动力性能与经济性能的途径 提高内燃机动力性能与经济性能的途径 1. 采用增压技术 从式(2—37)可以看到，在保持过量空气系数φa等参数不变的情况下，增加吸进空气的密度ρs可以使发动机功率按比例增长 2. 合理组织燃烧过程，提高循环指示效率ηit 3. 改善换气过程，提高气缸的充量系数φc 4. 提高发动机的转速 增加转速可以增加单位时间内每个气缸做功的次数，因而可提高发功机的功率输出；与此同时，发动机的比质量也随之降低。 转速的增长不同程度上受燃烧恶化、充量系数φc和机械效率ηm急剧降低，零件使用寿命和可靠性降低以及发动机振动、噪声加剧等限制。 5. 提高内燃机的机械效率 提高机械效率可以提高内燃机的动力性能和经济性能，这方面主要靠合理选定各种热力和结构参数，靠结构、工艺上采取措施减少其摩擦损失及驱动水泵、油泵等附属机构所消耗的功率以及改善发动机的润滑、冷却来实现 6. 采用二冲程提高升功率 3.理论循环的结论与限制 结论 1.提高压缩比εc可以提高工质的最高温度，扩大了循环的温度阶梯，增加了内燃机的膨胀比，从 而提高了热效率ηt，但提高率随着压缩比εc的不断增大而逐渐降低。 2.增大压力升高比λp可以增加混合加热循环中等容部分的加热量，提高了热量利用率，因而可使 热效率ηt提高。
一、发动机性能 1.发动机性能评价的主要指标: 动力性指标: 功率P、转矩T tq、转速n、平均有效压力p e 经济性指标：燃油消耗率b、（润滑油消耗率） 环保性指标：有害排放物（CO、HC、NO x微粒）、噪声、振动 使用性指标：可靠性、耐久性、维修方便性 2.循环： 理想工质：①理想气体：空气 ②物性参数不随着压力、温度的变化而变化 理想循环：①封闭系统 ②进排气门的关闭看作瞬时的过程 ③压缩、膨胀看作绝热等熵过程 加热过程：方式：①等容放热过程：等容 ②等压 ③混合 a图：说明定容加热的热效率最高 b图：说明汽柴油机在Q1相同、最高压力相同下，汽油机热效率比柴油机热效率低，而且实际中P zmax柴>P zmax汽，所以汽油机热效率比柴油机热效率就更低了。 3. 理论循环分析的指导意义 指出了改善发动机动力性、经济性的基本原则和方向 a.在允许的条件下，尽可能提高压缩比ε b.合理组织燃烧，提高循环加热等容度（减少预膨胀比ρ和合理选择燃烧始点） c.保证工质具有较高的绝热指数K 4.自然吸气四冲程发动机pv 图废气涡轮增压四冲程发动机pv 图
5.指示指标 1）指示功(kJ) W i (一个实际循环工质对活塞所做的有用功,即净指示功,相当于示功图面积A1±A3) 2）平均指示压力(MPa) p mi=W i/ V s 3）平均指示功率(kw) P i = p mi V s in/30τ 4）指示热效率ηi=W i/Q1 =3.6/ b i hμ 5）指示燃料消耗率(g/(kw·h) ) b i=B/P i（单位指示功的耗油量）B—每小时耗油量（kg/h） 6.有效指标： 动力性指标： （1）有效功率(kJ) P e (曲轴输出功)= P i - P m （2）平均有效压力(MPa) p me=W e/ V s （3）有效功率(kw) P e= p me V s in/30τ （4）有效扭矩(N.m) P e= 2πnT tq/60*1000 = T tq n/9550 （5）转速n(转/min)和活塞平均速度C m (m/s)C m = Sn/30 经济性指标 （6）有效热效率ηe=We/Q1 =3.6/ behμ （7）有效燃料消耗率(g/(kw·h) ) be=B/Pe 发动机的强化指标 （1）升功率P L(kw.L)和比质量m e (kg/kw) P L = P e/V s i= p me V s in/30V s iτ = p me n/30τm e = m/ P e m—发动机的干质量，不含冷却水和润滑油的发动机质量 （2）强化系数p me C m p me C m越高，发动机的热负荷和机械负荷越大，发动机的发展趋势是强化系数的提高，故p me C m的提高也标志了技术的进步。 7.机械损失： (1) 组成与份额： Pm(机械损失功）：指示功率不能完全对外输出，功在发动机内部传递过程中，不可避免有以下损失： 内部运动零件的摩擦损失；驱动附属机构的损失；泵气损失 a.发动机内部运动零件的摩擦损失(占P m的62~75%) 活塞组件与缸壁的摩擦(45~60% ) 、曲柄连机组轴承的摩擦、 (15~20% )气阀机构的摩擦(2~3% )等。 b.驱动附件的损失(占P m的10~20%) c.水泵、水箱风扇、机油泵、柴油机喷油泵、空调、转向助力泵等 泵气损失(占P m的10~20%) A3+A2 (2) 测量方法： a.示功图法 b.倒拖法：发动机按测试工况运行到正常稳定状态(水温、油温正常) ,断油或切断点火，立即将测功机转为电 动机运行，反拖发动机到同样转速，则测得的反拖功率即为机械损失功率。显然，这种测试方法必 然将泵气损失功包含在内了。 误差：（a）无燃烧，缸内压力低，活塞与缸套间隙加大；润滑油粘度加大，摩擦损失增加 （b）缸内工质温度低，工质密度大，排气压力加大，泵气损失增加。 （汽油机压缩比小，所以误差小，柴油机则误差较大。） c.灭缸法：用于多缸机 设N缸发动机正常运转时，测出有效功率Pe。然后第i缸灭火（停止供油或点火），在相同转速下 测定工作的N-1个气缸的有效功率（Pe）-i, 此时认为总的Pm 不变，则灭缸后所减少的输出功 率量为被灭缸的指示功率P i 误差：灭缸后进排气波动效应会影响各缸进气的均匀性，从而引起额外的测试误差。
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.
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
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。
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
电喷发动机工作原理 现在的电喷车在行驶过程中，当司机突然松开油门踏板（使节气门完全关闭）时，发动机不需要输出转矩，而是由汽车的动能拖动。这一工况被称为拖动工况或滑行工况。 在拖动工况为了减少废弃排放和降低燃油消耗以及改善行驶特性，电控系统中央控制器识别出发动机处于拖动工况后，首先立即推迟当时的点火角，然后全部切断向发动机喷油，这样可使工况的过度过程较为平稳。 当发动机转速超过规定转速界限（转速界限２）并且节气门关闭时，喷嘴将不再喷油，发动机的供油被切断；而发动机转速一旦低于下个转速界限（转速界限３），则喷嘴又重新开始喷油。如果在拖动工况出现发动机转速急剧下降，如在紧急刹车时，则喷嘴将在较高转速（转速界限１）恢复喷油，以防止低于发动机怠速转速或发动机完全熄火。 一、简介 电子燃油喷射控制系统（简称EFI或EGI系统），以一个电子控制装置（又称电脑或ECU）为控制中心，利用安装在发动机不同部位上的各种传感器，测得发动机的各种工作参数，按照在电脑中设定的控制程序，通过控制喷油器，精确地控制喷油量，使发动机在各种工况下都能获得最佳浓度的混合气。 此外，电子控制燃油喷射系统通过电脑中的控制程序，还能实现起动加浓、暖机加浓、加速加浓、全负荷加浓、减速调稀、强制断油、自动怠速控制等功能，满足发动机特殊工况对混合气的要求，使发动机获得良好的燃料经济性和排放性，也提高了汽车的使用性能。 电子控制燃油喷射系统的喷油压力是由电动燃油泵提供的，电动燃油泵装在油箱内，
浸在燃油中。油箱内的燃油被电动燃油泵吸出并加压，压力燃油经燃油滤清器滤去杂质后，被送至发动机上方的分配油管。分配油管与安装在各缸进气歧管上的喷油器相通。喷油器是一种电磁阀，由电脑控制。通电时电磁阀开启，压力燃油以雾状喷入进气歧管内，与空气混合，在进气行程中被吸进气缸。分配油管的末端装有燃油压力调节器，用来调整分配油管中燃油的压力，使燃油压力保持某一定值，多余的燃油从燃油压力调节器上的回油口返回燃油箱。 进气量由驾驶员通过加速踏板操纵节气门来控制。节气门开度不同，进气量也不同，进气歧管内的真空度也不同。在同一转速下，进气歧管真空度与进气量成一定的比例关系。进气管压力传感器可将进气歧管内真空度的变化转变成电信号的变化，并传送给电脑，电脑根据进气歧管真空度的大小计算出发动机进气量，再根据曲轴位置传感器测得信号计算出发动机转速。根据进气量和转速计算出相应的基本喷油量。电脑根据进气压力和发动机转速控制各缸喷油器，通过控制每次喷油的持续时间来控制喷油量。喷油持续时间愈长，喷油量就愈大。一般每次喷油的持续时间为2～10ms。各缸喷油器每次喷油的开始时刻则由电脑根据安装于离合器壳体上的发动机转速（曲轴位置）传感器测得某一位置信号来控制。这种类型的燃油喷射系统的每个喷油器在发动机每个工作循环中喷油两次，喷油是间断进行的，属于间歇喷射方式 二、电子燃油喷射控制的原理 （一）各种工况控制简介
一、名词解释题 指示功：气缸完成一个工作循环所得到的有用功。 有效热效率：实际循环的有效功与为得到此有效功所消耗的热量的比值。 热值：单位重量（或体积）的燃料完全燃烧时所放出的热量。 充量系数：每缸每循环实际吸入气缸的新鲜空气质量与进气状态下理论计算充满气缸工作容积的空气质量比值。 发动机的运行特性：冷启动性能、噪音和排气品质。 有效转矩：发动机工作时，由功率输出轴输出的转矩。 平均机械损失压力：发动机单位汽缸工作容积一个循环所损失的功 指示功率：发动机单位时间内所做的指示功。 残余废气系数：进气过程结束时气缸内残余废气量与进入气缸中新鲜空气的比值。 负荷特性：当转速不变时，发动机的性能指标随负荷而变化的关系。 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。 有效性能指标：以曲轴输出功为计算基准的指示称为有效性能指标。 升功率：发动机每升工作容积所发出的有效功率。 过量空气系数：燃烧1kg燃料所实际供给的空气质量与全燃烧1kg燃料所需的理论空气质量之比。 柴油机的燃烧放热规律：瞬时放热速率和累积放热百分比随曲轴转角的变化关系。（瞬时放热速率是指在燃烧过程的某一时刻，单位时间内或1°曲轴转角内燃烧的燃油所放出的热量；累积放热百分比是指燃烧过程开始至某一时刻为止已经燃烧的燃油与循环供油量的比值。） 平均有效压力：发动机单位气缸工作容积输出的有效功。 增压度：发动机在增压后增长的功率与增压前的功率之比。 速度特性：发动机在油量调节机构（油量调节齿轮、拉杆或节气门开度）保持不变的情况下，主要性能指标（转矩、油耗、功率、排气温度、烟度等）随发动机转速的变化规律。 有效燃料消耗率：每小时单位有效功率所消耗的燃料。 平均指示压力：单位气缸容积一个循环所做的指示功。 比质量：发动机的质量与所给定的标定功率之比。 增压比：增压后气体的压力与增压前气体的压力之比。 发动机的特性：动力性（功率、转矩、转速）；经济性（燃料及润滑油消耗率）；运转性（冷启动性能、噪音、排气品质）等。 汽油性能指标：挥发性，抗爆性，安定性，防腐性，清洁性。燃烧过程：着火落后期，明显燃烧期，补燃期。 柴油性能指标：低温流动性，发火性，挥发性，黏度，安定性，防腐性，清洁性。燃烧过程：滞燃期，速燃期，缓燃期，后燃期。 二、问答题 1、简述提高充量系数的措施。 答：①.降低进气系统阻力：减少节气门处的流动损失；减少进气道、进气管和空气滤清器的阻力。②.减少对进气充量的加热。③.降低排气系统的阻力。④.合理选择进、排气相位角。⑤.利用进气管的动态效应：谐振进气和可变进气支管。 2、发动机实际循环与理论循环的差别由哪些损失引起？ 答：①实际工质的影响：理论循环中假设工质的比热容为定值，而实际气体比热是随温度上升儿增大的，而产生的CO2 、H2O 等气体这些多原子气体的比热容又大于空气导致循环的最高温度降低，加之实际循环的工工质的泄露，工质数量减少； ②换气损失：为使循环重复进行，更换工质时而消耗的功；③燃烧损失：非燃烧损失和补燃损失，不完全燃烧损失，在温度降低时，受化学平衡的影响反应时间加长，传热损失，缸内流动损失。 3、醇类燃料作为代用燃料有什么特点？ 答：醇类燃料通常指甲醇和乙醇，是相对分子质量较小的单质，燃烧产物中基本上没有碳烟，NOx排放浓度很低，是一种低污染燃料，且其来源稳定，能稳定生产。其具体特点如下：①、化学成分及燃烧产物：醇类燃料含氧、碳、氢比较多，燃烧时产生较多的水和较少的二氧化碳，但当启动或者暖机，缸内温度不高时，易在缸壁上生成冷凝物，使酸性物质的生产及磨损的加剧。②沸点凝点：相对于汽油，醇类燃料的沸点低，有助于与空气混合，但缺乏高挥发性组分，对启动不利，但点低。③、热值：为优质汽油的50%左右。④、汽化潜热：醇分子间有强氢键，汽化潜热大，形成混合气降温大，妨碍了在运行温度下的完全汽化，使其雾化、汽化困难，难形成良好、均匀的混合气，其次在压缩终了时缸内温度降低，压燃着火延迟期变长，影响启动性能，但高汽化潜热可降低压缩负功，提高充气效率。⑤、辛烷值：醇类燃料辛烷值高，是点燃式内燃机好的代用燃料，也可作为提高汽油辛烷值的优良添加剂。⑥、十六烷值：醇类燃料的十六烷值低，在压燃式内燃机中使用醇类燃料很困难。⑦、着火极限：醇类燃料的着火上下限都比石油宽，能在稀混合气区工作，有利于排气进化和降低油耗，也利于空燃比的控制。⑧、着火延迟期：由于十六烷值低，着火性差，着火延迟
汽车发动机的工作原理总结 汽车发动机工作原理 一、燃烧是关键 汽车的发动机一般都采用4冲程，分别是：进气、压缩、燃烧、排气。完成这4个过程，发动机完成一个周期。 活塞，它由一个活塞杆和曲轴相联，过程如下： 1.活塞在顶部开始，进气阀打开，活塞往下运动，吸入油气混合气 2.活塞往顶部运动来压缩油气混合气，使得爆炸更有威力。 3.当活塞到达顶部时，火花塞放出火花来点燃油气混合气，爆炸使得活塞再次向下运动。 4.活塞到达底部，排气阀打开，活塞往上运动，尾气从汽缸由排气管排出。 注意：内燃机最终产生的运动是转动的，活塞的直线往复运动最终由曲轴转化为转动，这样才能驱动汽车轮胎。 二、汽缸数 发动机的核心部件是汽缸，活塞在汽缸内进行往复运动，上面所描述的是单汽缸的运动过程，而实际应用中的发动机都是有多个汽缸的(4缸、6缸、8缸比较常见)。我们通常通过汽缸的排列方式对发动机分类：直列、V或水平对置(当然现在还有大众集团的W型，实际上是两个V组成)。
不同的排列方式使得发动机在顺滑性、制造费用和外型上有着各自的优点和缺点，配备在相应的汽车上。 三、排量 混合气的压缩和燃烧在燃烧室里进行，活塞往复运动，你可以看到燃烧室容积的变化，最大值和最小值的差值就是排量，用升(L)或毫升(CC)来度量。汽车的排量一般在1.5L~4.0L之间。每缸排量0.5L，4缸的排量为2.0L，如果V型排列的6汽缸，那就是V63.0升。一般来说，排量表示发动机动力的大小。 所以增加汽缸数量或增加每个汽缸燃烧室的容积可以获得更多的动力。 四、发动机的其他部分 凸轮轴控制进气阀和排气阀的开闭 火花塞火花塞放出火花点燃油气混合气，使得爆炸发生。火花必须在适当的时候放出。 阀门进气、出气阀分别在适当的时候打开来吸入油气混合气和排出尾气。在压缩和 燃烧时，这两个阀都是关闭的，来保证燃烧室的密封。 倒车影像可谓是特别实用的一项发明，配合以倒车雷达使用，可以说高端大气上档次，倒车无忧，但是倒车影像不显示或者显示模糊是什么原因呢? 倒车影像不显示或者画面模糊是什么原因
10) 自由排气、强制排气 11) 滚流、挤流、湍流 12) 表面点火、爆燃 16) 当汽油机油门位置一定,转速变化时,过量空气系数 17) 当柴油机转速不变,负荷减小时,柴油机工作柔和。
23) 内燃机的扭矩储备系数指特性上最大扭矩与标定扭矩之比。 24) 机油的粘度越大,内燃机的机械损失越小。 25) 汽油机的压缩比提高,对汽油机的辛烷值要求也提高。 26) 内燃机油门位置一定,转速增加时,泵气损失增加。 27) 汽油机排气中 C O浓度最大的工况是加速工况。 28) 与汽油机相比,柴油机的升功率小,占比量大。 29) 轿车柴油机大多采用涡流式燃烧室。 30) 内燃机转速一定,负荷增加时,内燃机的机械效率增加。 31) 当汽油机转速一定,负荷增加时,最佳点火提前角减小。 32) 增压柴油机比非增压柴油机气门叠开角大。 34) 内燃机的扭矩储备系数指外特性上最大扭矩与标定扭矩之比。 35) 当汽油机油门位置一定,转速变化时,过量空气系数 36) 当汽油机油门位置一定,转速变化时,过量空气系数 47) 内燃机转速一定,负荷减少时,内燃机的机械效率减少。 48) 当汽油机负荷一定,转速减少时,最佳点火提前角增加。 49) 增压柴油机比非增压柴油机气门叠开角通常要大。 60) 除GDI发动机外,汽油机是量调节,柴油机是质调节。
_ ,机械损失测定方法有_ 四种。 _ , 经济性能指标有___
16. 减小进气门处的流动损失来提高充量系数的措施主要有 22. 发动机转速一定,负荷增加时,汽油机的充气效率 23. 发动机转速一定,负荷增加时,发动机平均机械损失压力
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，
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。
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。