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
2.减少对空气充量的加热
进、排气管两侧分开布置，可以避免或高温排气管对进气加热
3.降低排气系统流通阻力
降低排气系统流通阻力，使缸内废气压力pr下降，不仅可以减少残余废气系数，有利于提高充量系数，而且可以减少泵气功。
4.合理选择进、排气相位角
合理选择进、排气相位角，可以获得较好的充气效果，特别是在高速时，适当推迟进气门关闭时间，可以利用高速气流惯性来增加每循环气缸充气量。
5.谐振进气与可变进气支管谐振进气和可变进气支管都是利用进气管的动态效应来提高充量系数。由间断进气而引起的进气压力波动对发动机进气量影响很大，进气管长度、直径等参数会改变进气压力波。适当调整这些参数，可以有效利用进气管压力波，以增加充量系数，改善转矩特性。
四、汽油机增压的主要技术障碍与解决方法
1.爆燃汽油机增压后，由于混和气压缩始点的压力、温度增高，以及燃烧室受热零件热负荷提高等原因，将促使爆燃的发生。为此，必须采用降低压缩比、推迟点火时刻、采用中冷等技术措施，但相应会带来热效率下降、排温过高、成本增加等不利影响。
2.混合气的调节汽油机采用变量调节，化油器式发动机难以精确供应一定浓度混合气。电控汽油喷射技术为增压技术在汽油机中的应用扫除了一大障碍。
3.热负荷汽油机的过量空气系数小，燃油温度高，膨胀比小，废气温度也比柴油机高。增压后，汽油机的整体温度水平提高，热负荷问题严重。同时，为避免可燃混合气的损失，一般气门叠开角不大，燃烧室的扫气作用不明显，因此，增压汽油机的排气门、活塞、涡轮等处的热负荷比柴油机严重。为此，一般都采用涡轮前放气的调节方案，以抑制发动机高速、高负荷是增压压力的过度增长，这不仅是限制最高燃烧压力需要，也是抑制爆燃、降低热负荷的需要。
4.对增压器的特殊要求汽油机增压比低、流量范围广、热负荷高、最高转速高且转速转速变化范围大。这就要求增压器体积小、耐高温性能好、转动惯量要小，同时还要保证效率在一定的范围内，并要求有增压调节装置。造成成本高。
1.降低压缩比汽油增压由于受到爆燃限制，必须降低压缩比，使用高辛烷值燃料，采用中间冷却混合气和向气缸喷水等技术措施。
2.增压压力控制系统汽油机运行转速范围比柴油机宽，从低速到高速进气流量范围大，涡轮增压器的特性很难满足各种工况的要求，可能出现低速时增压压力不足，高速增压压力过高的情况。此外，汽油机过量空气系数范围窄，排气温度高，使汽油机允许的增压压力比柴油机要低，必须对汽油机增压压力进行控制。
3.减小增压后‘反应滞后’现象非增压汽油机加速性好，增压后，节气门位置突然变化时，要求混和气浓度迅速变化，但增压器供气往往，造成反应滞后现象比柴油机严重。一
般采用脉冲涡轮增压、增压器前置方案；带旁通阀的控制系统，，减小进排气管容积、提高压缩比以及可变正时等措施。
4.燃料供给系统的调整（1）汽油泵：电动油泵和燃油压力调节阀联合工作，来满足增压所需的供油压力和供油量。（2）点火提前角调整：不带中冷器时，减小点火提前角。满负荷工作时推迟点火提前角。
五、燃烧过程的优化
1.油—气—燃烧室的最佳配合
燃油喷射、气流运动与燃烧室形状之间的配合，在一定的限制条件下，通过大量试验，反复改进，达到综合的优化性指标。
2.控制着火落后期内的混合气生成量
为追求好的经济型与动力性，可适当增加；但为了降低NOx排放和燃烧噪声，应减少。
方法：优化初期喷油速率，控制气体流动和燃烧室形状。
3.合理组织燃烧室内的涡流湍流运动
通过增强运动，可加速混合气生成速率，避免局部混合气过浓。特别应重视上止点附近及燃烧过程中的气流运动。但是，进气涡流强度的提高会造成充量系数的下降和泵气损失增加，燃烧室内气体流动强度的增加会造成流动损失及散热损失增大，因此，增强度要适当。
4.紧凑的燃烧室形状
柴油机的燃烧室也应紧凑F/V小，可使散热损失减小、难以进行燃烧的死角减小以及空气利用率提高。非直喷燃烧室的经济不好的重要原因就是F/V大，使散热损失过大。各类柴油机燃烧室都应尽可能减小余隙容积，使空气集中在燃烧室凹坑里，以提高空气利用率，使燃油不分散到余隙容积中，以避免不完全燃烧和有害物排放。
5.加强燃烧期间与燃烧后期的扰流
为了降低NOx和燃烧噪声而又保证燃油经济性不恶化，在采用较缓的初期燃烧放热率的同时，加强燃烧后期的混合气运动，还可加速碳烟的氧化和再燃烧，以降低排气烟度。
6.优化运转参数
要想全面优化发动机的动力、经济性能及排放，则必须对各运转参数在变工况时进行实时调控，如供油提前角、空燃比（供油量）、压缩比、配气相位、进气涡流强度、增压比、废
气再循环（EGR）等。
六、汽油机燃烧室设计与优化
1.结构紧凑
面容比F/V常用于表示燃烧室的紧凑性。它与燃烧室形式以及汽油机的主要结构参数有关，侧置气门燃烧室的F/V大，顶置要小得多。即使都是顶置气门，不同形状燃烧室的F/V也是有差别的。一般来说，F/V大，火焰传播距离长，容易爆燃，HC排放高，相对散热面积大，热损失大。F/V比较小，燃烧室紧凑，优点：1火焰传播距离小，不易爆燃，可提高压缩比2相对散热损失小，热效率高3熄火面积小，HC排放少。
2.具有良好的充气性能
应允许有较大的进排气门流通截面，以提高充气系数，降低泵气损失；燃烧室与气门头部要有足够的间隙，以避免避面的遮蔽作用。
3.火花塞安排位置得当
（1）能充分利用新鲜混合气，扫除火花塞间隙处的残余废气，使混合气易于着火。这对暖机和低负荷的运转稳定性更为重要，但气流不能过强，以免吹散火花。
（2）火花塞应靠近排气门处，使灼热表面加热的混合气及早燃烧，以免发展为爆燃燃烧。（3）火花塞的布置应使火焰传播距离尽可能短。
（4）不同的位置对燃料的辛烷值要求也不同
不同的燃烧室形状实际反映了混合气气体的分布情况，与火花塞相配合，决定了不同的燃烧放热率和火焰传播到边缘可燃混合气的距离，从而影响抗爆性、工作粗暴性、经济性和平均有效压力。合理的分布使燃烧初期压力升高小，工作柔和；中期放热量最多，获得较大的功；后期补燃较少，有较高的热效率。
4.要产生适当的气体流动
优势：1)增加火焰传播速度2）扩大了混合气着火界限，可以燃烧更稀的混合气3）降低了循环变动率4）降低了HC排放；劣势：过强气流会使热损失增加，还可能吹熄火核而熄火。
5.适当冷却末端混合气
末端混合气要有足够的冷却强度，以降低终燃混合气温度，减轻爆燃倾向。但又不可使激冷层过大，以免增加HC的排放量。
七、发动机的工况
1.发动机的工况分类
（1）第一类工况：发动机的功率变化时，转速几乎保持不变，固定式发动机工况。
（2）第二类工况：发动机的功率与转速接近于幂函数关系，发动机的螺旋桨工况。
（3）第三类工况：功率与转速都在很大范围内变化，发动机的面工况。
2.发动机的工况范围
1）a发动机油量控制机构最大位置时，不同转速下发动机所能发出的最大功率。A最大功率标定点。
2）c发动机最低稳定工作转速限制线，低于此转速时，由于曲轴、飞轮等运动部件储存能量小，导致转速波动大，无法稳定工作。
3）b最高转速限制线，它受到转速过高所导致的惯性力增大、机械摩擦损失加剧、充量系数下降、工作过程恶化等不利因素限制。
ab曲线都是驾驶员最大加速踏板位置条件下获得的。对于汽油机，ab曲线都是在节气门全开时获得，成为速度外特性曲线；对于柴油机，a校正外特性曲线，b为调速器起作用的调速特性曲线。
4）d各个加速踏板位置下空转速度线。动力输出为0，发动机指示功率pe与空转机械损失功率pm向平衡。
5）e发动机熄火，外力倒拖时工况线。
三、废气能量利用
82a68进入发动机气缸并留在气缸内的空气压缩耗功，18631扫气空气压缩耗功，674a6柴油机泵吸正功与缸内气体膨胀功柴油机指示功，b9K’b柴油机排气门打开时废气等熵膨胀至大气压力时所能做的功Eb
1.平均指示压力可以理解为一个假象的平均不变的压力作用在活塞顶上移动一个行程所做的功。是从循环角度评价发动机气缸工作容积利用率高低的一个参数
2.平均有效压力pme是发动机单位气缸工作容积输出的有效功
3.喷射过程：1）喷射延迟阶段2）主喷射阶段3）喷油结束阶段
4.供油规律与喷油规律：差别1）燃油的可压缩性2）压力波传播滞后3）压力波动4）高
压容积变化。先少后多，先慢后快
5.不正常喷射1）二次喷射，压力较低雾化不良燃烧不完全，碳烟，积碳，高速大负荷；2）断续喷射，针阀偶件磨损；3）不规律喷射和隔次喷射，供油量小，怠速时，不稳工作粗暴；4）滴油现象
6.柴油机燃烧过程：着火落后期，速燃期，缓燃期，补燃期
7.柴油机燃烧室分类：1）直喷式燃烧室，开式浴盆形，半开式w形挤流口形各种非回转体球形2）非直喷式燃烧室涡流室燃烧室，预燃室燃烧室
8.汽油机正常燃烧过程：着火落后期，明显燃烧期，后燃期
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
第二章 三种循环: 发动机有三种基本理论循环，即定容加热循环（加热循环很快，仅与有关）、定压加热循环（缓慢，负荷使）和混合加热循环（之间）。发动机的循环常用示功图来说明（等容线斜率大，因此Q1同，Q2 ）理论循环是用循环热效率和循环平均压力来衡量和评定的。循环热效率是工质所做循环功W（J）与循环加热量Q1（J）之比，用以评定循环的经济性。循环平均压力pt(kPa)是单位气缸工作容积所做的循环功，用以评定发动机的循环做功能力。（ρ。是初始膨胀比，k是初始等熵指数）柴油机（汽油机）的压缩比- 一般在12-22（6-12），最高循环压力=7-14mpa（3-8.5），压力升高比在1.3-2.2（2-4）四冲程发动机的实际循环是由进气压缩做功排气四个行程所组成. 理论循环与实际循环比较: 1实际工质的影响 （实际工质影响引起的损失：理论循环中假设工质比热容是定值,而实际比热容是随温度的升高而上升,且燃烧后生成CO2,和H2O等多原子气体,这些气体的比热容又大于空气,使循环的最高温度降低.由于实际循环还存在泄漏,合工质数量减少,这意味着同样的加热量,在实际循环中所引起的起压力和温度的升高要比理论循环要低得多,其结果是循环热效率底,循环所做的功减少.） 2换气损失 （换气损失：燃烧废气的排出和新鲜空气的吸入是使循环重复进行所必不可少的，由此而消耗的功为换气损失。） 3燃烧损失（非瞬时燃烧损失和补燃损失：实际循环中燃烧非瞬时完成，所以喷油或点火在上止点之前，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。提前排气损失，实际循环中会有部分燃料由于缺氧产生不完全燃烧损失，在高温度下部分燃烧产物分解而吸热，使循环的最高温度下降，由此产生燃烧损失。） 4传热损失（传热、流动损失：实际循环中，气缸壁和工质间自始至终存在热交换。综上，实际循环热效率低于理论循环。） 发动机的指示指标评定，概念：发动机的指示性能指标是指以工质对活塞做功为计算基础的指标，简称指示指标。表示循环动力性、经济性。 发动机的有效性能指标以曲轴输出功为计算基础的性能指标，称有效指标。 有效指标被用来直接评定发动机实际工作性能的优劣。代表发动机的整机性能。 第三章 换气过程阶段、特点、特征四冲程发动机的换气过程包括从排气门开启到进气门关闭的整个时期。约占410o~ 480o曲轴转角。换气过程可分作自由排气、强制排气、进气和燃烧室扫气四个阶段。4进排气门早开晚关，气门重叠和燃烧室扫气进、排气门早开、晚关的原因：进气门早开晚关是为了增大进入汽缸的混合气量和减少进气过程所消耗的功；排气门早开晚关是为了减少残余废气量和排气过程消耗的功。同时减少残余废气量会相应地增大进气量。 气门重叠和燃烧室扫气（定义） 由于排气门晚关和进气门提前打开，因而存在进、排气门同时开启的现象，称为气门重叠。换气损失，是由排气损失和进气损失两部分组成。 1.排气损失（从排气门提前打开到进气过程开始，缸内压力达到大气压力前，
《汽车发动机结构与维修》教学总结 依据我校课程教学改革，提高教学质量的决定，在校教务科领导的指导和支持下，我们对汽车专业《机械识图》课程进行了较大调整，取得了较好的效果，总结如下：1．“三位一体”的教学方式 传统的教学方式，是将课堂教学与实验教学分开进行，难以有机统一。根据《机械识图》课程直观性、实践性强的特点，我们相对集中了一个月时间，进行“三位一体”的教学，即将汽车发动机的拆装实习、现场教学和课堂多媒体教学有机组合在一起，根据理论联系实际的原则和同学们的认知规律，由老师指导，学生动手，由外到内，由表及里，逐个系统，逐个零部件地进行发动机的拆装，在分组拆装发动机的同时，老师现场讲解其基本结构及工作原理，直观明了，学生轻松掌握；学生现场提问，现场得到解答，师生互动，既锻炼了同学“真刀实枪”的动手能力，又增强了师生感情交流。对发动机一些复杂的结构和工作原理，全班集中进行多媒体教学，这样有分有合，有理论有实践，实践——理论——再实践，不断提高，现场即是课堂，多媒体课堂也在现场，灵活机动，有机结合，相辅相成，有效地激发学生的学习兴趣和热情，提高了教学效果。 2．“五合一”的教学内容组合 传统的教学模式，是将汽车发动机的构造与发动机原理分为二册，先讲“构造”，后讲“原理”，将一个有机整体割裂开来，导致讲“构造”时难以深入，而讲“原理”时，又枯燥乏味，而且以前所学的构造已经忘记，影响了学生学习兴趣和教学质量。 本次调整，我们将汽车发动机“构造”与“原理”合成一门课，相关内容有机穿插，有些系统是先讲构造，后讲原理；而有的是先讲理论，提出问题，再讲构造；还有的是构造、原理穿插进行，有机结合，使学生觉得有骨有肉。除此之外，我们还结合拆装发动机的机
《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。
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
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
汽车发动机原理试题 姓名学号班级成绩 一、选择题 1、内燃机的压缩比是和燃烧室容积之比。 （A）汽缸工作容积；（B）活塞行程扫过的容积；（C）活塞上方容积（D）汽缸最大容积。2、柴油机进气行程中，吸入的气体是 （A）可燃气；（B）柴油气；（C）纯空气；（D）混合气。 3、现代汽车发动机大多采用的是发动机。 （A）二冲程；（B）四冲程；（C）增压；（D）风冷。 4、活塞顶离曲轴回转心最近处，称之为 （A）上止点；（B）下止点；（C）压缩点；（D）行程点。 5、四冲程发动机运行时，活塞往复四个行程完成一个工作循环，相对应曲轴将 （A）一周；（B）二周；（C）三周；（D）四周。 6、1atm（大气压）=1bar(巴)=10(m H2O)=1kgf/cm2= MPa。 （A）10；（B）1.0；（C）0.1；（D）0.01。 7、汽油机和柴油机在结构上最大的不同是汽油机 （A）无点火系统；（B）有点火系统；（C）有高压油泵；（D）有涡轮增压。 8、汽油机与柴油机相比，其有效燃油消耗率 （A）汽油机的大；（B）汽油机小于柴油机；（C）两者相当；（D）两者相同。 9、汽油机的燃烧室形状很多，但其共同的要求是 （A）速燃；（B）湍流；（C）升温快；（D）能产生高压。 10、多气门发动机是现代轿车普遍采用的技术，它燃烧室形状是 （A）楔形；（B）碗形；（C）半球形；（D）多球形。 11、下列材料中，制造气门弹簧的材料是 （A）40SiMn ；（B）40℃rqSiz；（C）40MnB；（D）50QrV。 12、同一缸径的发动机，排气门头部断面进气门的。 （A）大于；（B）小于；（C）等于；（D）相当于。 13、发动机排气门早开晚关的目的是 （A）利于进气；（B）利于排气；（C）减少进气；（D）减少排气。 14、发动机工况不同，配气相位不同，转速低时其相位是 （A）早进气晚关排气；（B）晚进气早关排气；（C）不早不晚；（D）进排气都早。
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
课程简介 课程说明： 发动机原理是车辆工程、交通运输工程等专业学生必修的重要专业基础课，它以发动机的性能指标作为主要研究对象，把合理组织工作过程，提高整机性能作为中心内容，系统阐明发动机工作过程的基本理论、基本概念和基本试验方法，并深入到工作过程的各个阶段， 分析影响性能指标的各种因素，从中找出提高发动机性能指标的一般方法和具体措施；也为更合理有效地选择和使用发动机提供必要的基 本知识和实验技能。本课程系统地讲授汽车拖拉机发动机工作过程的基本理论，内容包括工程热力学基础、发动机的性能指标、发动机 的换气过程、发动机的燃料与燃烧、汽油机混合气的形成与燃烧、柴 油机混合气的形成与燃烧、发动机的排放控制、发动机特性、发动机 的排气涡轮增压等。 先修课程： 发动机构造、机械原理等。 参考教材： 《内燃机原理》华中理工大学出版社 1992 刘永长 《内燃机原理》机械工业出版社 1988 蒋德明 《汽车发动机原理》人民交通出版社 2005 陈培陵 《汽车拖拉机发动机》机械工业出版社 1999 董敬 《汽车发动机原理教程》清华大学出版社 2001年刘峥、王建《火花点火发动机的燃烧》西安交通大学出版社 1992年蒋德明《汽车新能源技术》人民交通出版社 2003年边耀璋
授课章节：第1章发动机的性能 一、教学目的和要求 知识目的： 1.掌握发动机的3种基本理论循环及热效率的计算方法、影响因素及比较； 2.掌握发动机的指示性能指标和有效性能指标； 3.了解发动机的其它性能；掌握机械效率的概念、机械损失的4种测定方法、影响机械效率的因素，了解提高发动机动力性和经济性能的途径，了解发动机热平衡的分析内容和意义。 能力目的： 1．能结合四冲程发动机的示功图分析理论循环与实际循环的差异。 二、教学重点和难点 教学重点： 对发动机理论循环与实际循环的分析，发动机指示性能指标和有效性能指 标，汽车发动机机械效率的测定方法与影响因素。 教学难点： 指示性能指标和有效性能指标的分析与提高发动机动力性和经济性的技术 措施，汽车发动机机械效率的测定方法，影响汽车发动机机械效率的因素。 三、授课学时4课时 四、授课方式讲授 五、教学内容与教学组织设计 (一)导入新课 我们经常听说某某车发动机动力强劲，马力大，加速性能好，是如何评价出来的呢及如何界定的呢，这就是我们本章需要学习的内容。 (二)新课教学 1．发动机理论循环 （1）三种循环 发动机有三种基本空气标准循环，即定容加热循环、定压加热循环和混合加
一、发动机的性能 二、选择题 1、通常认为，汽油机的理论循环为（ A ） A、定容加热循环 B、等压加热循环 C、混合加热循环 D、多变加热循环 6、实际发动机的膨胀过程是一个多变过程。在膨胀过程中，工质（ B ） A、不吸热不放热 B、先吸热后放热 C、先放热后吸热 D、又吸热又放热 2、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 5、通常认为，高速柴油机的理论循环为（ C ） A、定容加热循环 B、定压加热循环 C、混合加热循环 D、多变加热循环 6、实际发动机的压缩过程是一个多变过程。在压缩过程中，工质（ B ） A、不吸热不放热 B、先吸热后放热 C、先放热后吸热 D、又吸热又放热 2、发动机工作循环的完善程度用指示指标表示，因为指示指标以（ C ） A、燃料具有的热量为基础 B、燃料放出的热量为基础 C、气体对活塞的做功为基础 D、曲轴输出的功率为基础 2、表示循环热效率的参数有（ C ）。 A、有效热效率 B、混合热效率 C、指示热效率 D、实际热效率 3、发动机理论循环的假定中，假设燃烧是（ B ）。 A、定容过程 B、加热过程 C、定压过程 D、绝热过程 4、实际发动机的压缩过程是一个（ D ）。 A、绝热过程 B、吸热过程
C、放热过程 D、多变过程 5、通常认为，高速柴油机的理论循环为（ C ）加热循环。 A、定容 B、定压 C、混合 D、多变 6、实际发动机的膨胀过程是一个（ D ）。 A、绝热过程 B、吸热过程 C、放热过程 D、多变过程 7、通常认为，低速柴油机的理论循环为（ B ）加热循环。 A、定容 B、定压 C、混合 D、多变 8、汽油机实际循环与下列（B ）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 9、汽油机常用的压缩比在（ B ）范围内。 A、4 ～7 B、7 ～11 C、11 ～15 D、15 ～22 10、车用柴油机实际循环与下列（ A ）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 11、非增压发动机在一个工作循环中，缸内压力最低出现在（D ）。 A、膨胀结束 B、排气终了 C、压缩初期 D、进气中期 12、自然吸气柴油机的压缩比范围为（D ）。 A、8 ～16 B、10 ～18 C、12 ～20 D、14 ～22 3、发动机理论循环的假设燃烧是加热过程，其原因是（ B ）。 A、温度不变 B、工质不变 C、压力不变 D、容积不变 6、实际发动机的膨胀过程是一个多变过程，原因是在膨胀过程中，工质（ C ）。 A、不吸热不放热 B、先吸热后放热
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。
发动机工作原理和总体构造 任务一汽车发动机的发展史 学习目标 1.了解发动机的发展史； 2.了解汽车发动机的分类。 1.发动机的发展史 发动机是汽车的动力源。汽车发动机大多是热能动力装置，简称热力机。热力机是借助工质的状态变化将燃料燃烧产生的热能转变为机械能。 1876年，德国人奥托(Nicolaus A. Otto）在大气压力式发动机的基础上发明了往复活塞式四冲程汽油机。由于采用了进气、压缩、做功和排气四个冲程，发动机的热效率从大气压力式发动机的11%提高到14%，而发动机的质量却降低了70%。 1892 年，德国工程师狄塞尔（Rudolf Diesel）发明了压燃式发动机（即柴油机），实现了内燃机历史上的第二次重大突破。由于采用高压缩比和膨胀比，热效率比当时其他发动机又提高了1 倍。 1926 年，瑞士人布希（A. Buchi）提出了废气涡轮增压理论，利用发动机排出的废气能量来驱动压气机，给发动机增压。50 年代后，废气涡轮增压技术开始在车用内燃机上逐渐得到应用，使发动机性能有很大提高，成为内燃机发展史上的第三次重大突破。[1] 1956年，德国人汪克尔（Wankel）发明了转子式发动机，使发动机转速有较大幅度的提高。1964年，德国NSU公司首次将转子式发动机安装在轿车上。 1967 年德国博世（Bosch）公司首次推出由电子计算机控制的汽油喷射系统（Electronic Fuel Injection，EFI），开创了电控技术在汽车发动机上应用的历史。经过30年的发展，以电子计算机为核心的发动机管理系统(Engine Management System，EMS）已逐渐成为汽车（特别是轿车发动机）上的标准配置。由于电控技术的应用，发动机的污染物排放、噪声和燃油消耗大幅度地降低，改善了动力性能，成为内燃机发展史上第四次重大突破。[3] 1967年，美国进行了一次氢气汽车行驶的公开表演，那辆氢气汽车在80公里时速下，每次充氢10分钟可运行121公里。该车有19个座位，由美国比林斯公司制造。1971年，第一台装有斯特林发动机（Strling）的公共汽车开始运行。1972年，日本本田技研工业在市场售出装有复合涡流控制燃烧(CVCC, Compound Vertex Controlled Combustion)的发动机的西维克（Civic）牌轿车，打响了稀薄气体燃烧发动机的第一炮。 1977年，在美国芝加哥召开了第一次国际电动汽车会议。会议期间，展出了各种电动汽车一百多辆。1978年，日本研究成功混合动力汽车。1979年8月，巴西制造出以酒精为燃料的汽车。巴西是现在世界上使用酒精汽车最多的国家。 1980年，日本研制成功液态氢气车。在后部装有保持液态氢低温和一定压力的特制贮存罐。该车用85公升的液氢，行驶了400公里，时速达135公里。 1980年，美国试制成功了一种锌氯电池电动汽车。
第二章练习题答案 1.因排气门提前开启而损失的膨胀功, 称为自由排气损失 2.活塞作用在废气上的推出功, 称为强制排气损失功 3.排气门开始打开到下止点这段曲轴转角 4.从上止点到排气门完全关闭这段曲轴转角 5.实际进入气缸的新鲜工质的质量与进气状态下充满气缸工作容积的新鲜 工质的质量的比值。 6.进气过程结束时气缸内残余废气量与气缸中新鲜充量的比值。 7.进气门处气体的平均速度与该处声速的比值 8.换气后留在气缸内的新鲜充量的质量与换气后气缸内气体的总质量之比 9.扫气中所用新气总质量与在大气状态充满气缸工作容积的新气质量之比 10.换气后留在气缸内的新气质量与每循环供给的新气质量之比 11.换气过程分作自由排气、强制排气、进气和气门叠开四个阶段 12.理论循环换气功与实际循环换气功之差 13.自由排气损失和强制排气损失 14.汽油机：φc=0.7-0.85 柴油机：φc=0.75-0.90 15.惯性效应和波动效应 16.W—自由排气损失 Y—强制排气损失 X—进气损失 17. 1)清除废气, 增加气缸内的新鲜充量。 2)降低排气温度。 3)降低热负荷最严重处（如气阀、活塞等）的温度 18， 直流换气换气效果最好，回流扫气次之，横流扫气换气效果最差。但横流扫气和回流扫气发动机结构简单，制造方便，直流换气发动机结构复杂。 19， 1)降低进气系统的阻力损失，提高汽缸内进气终了压力 2)降低排气系统的阻力损失，减小缸内的残余废气系数 3)减少高温零件在进气过程中对新鲜冲量的加热，以降低进气终了时的充 量温度 4)合理的配气正时和气门升程规律，在减小mr的同时增加m即增加Pa减 少φr
汽车发动机原理复习重点解答（50 分） 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）。 2、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 C -220 C .自然温度越低。启动性越好。 3、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（HQ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 4、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。一般燃烧持续的时间不应超过上止点后40C（CA）。 5、燃油消耗量测量方法分类P247 （选择） 1）容积法：通过测量消耗一定容积的燃油所需要的时间。2）质量法：通过测量消耗一定质量 M 的燃油所需的时间。 6、汽车发动机试验分类：发动机的性能特性：负荷特性、速度特性、调速特性和万有特性答：汽车发动机试验分类为：单项专题性研究试验和常规性试验 P238 发动机的性能特性为：1）负荷特性：发动机转速不变时，经济性能指标随负荷变化的关 系称为负荷特性称为负荷特性。 P138 2）速度特性：发动机的性能指标随转速变化的关系称为速度特性（ 140）
汽车发动机构造与维修授课教案 课程名称汽车构造与维修 授课教师李业旺 授课班级 15级汽修5 参考教材《汽车构造》 授课时间：2016学年度第1学期
学情分析 一、基本情况分析： D13E1班为汽车运用与维修一年级学生，共9人，大部分同学学习积极性较高，能较好地完成学习任务，但个别学生学习习惯不是很好，整体水平不够理想，从课堂上看，他们的注意力不能长时间集中，很容易分心，作业和试卷上的错误比较多。 二、认知状况 大多数学生对汽修行业并不了解，也不知道自己为什么要学习汽修。但是通过第一学期汽车认知的学习，大多数同学已经对汽车有了个一个整体框架概念。部分同学在假期参加社会维修实践，具备一定拆装经验。但是班级学生厌烦理论课程的学习，喜欢实践动手，但做事缺乏耐性。对感兴趣的事情有较强的持续性。 三、解决方案及实施计划 1、“要抓质量，先抓习惯”。帮助学生培养良好的学习习惯和学习方法。要求学生先从行为习惯做起，再到怎样学习专业知识，后到提高技能水平。激发学习兴趣，养成自主学习的习惯和方法。 2、加强学生基础知识的掌握，对知识的延伸与拓展需深入了解，特别是对各知识的融会贯通，灵活理解与运用。 3、注重开发性使用对教材，做到“吃透”教材的前提下，大胆创新，对于知识的重难点力求把握准确，突破有法。对基本技能的训练，通过创设新的情景，让学生在变化的情景中去运用，在理解的基础上去训练，而不是变成大量的、机械的、重复的操练，因为操练并不发展意义，重复并不引起理解，反而加重学习负担，降低学习效率，引起学生的厌恶。同时，重视思维能力的培养。 4、注重积极的情感、负责的态度和正确的价值观的培养，注意激发学生的好奇心和求知欲，让学生了解数学知识的形成过程和应用价值，发挥评价的激励和导向功能，帮助学生认识自我、建立自信。大力鼓励和奖励学生，对优良学生，鼓励他们还要刻苦学习，努力进步，要致力于发展性思维训练，不光是为了考试分数高，更主要的是掌握学习策略和学习过程。
汽车发动机原理习题 1．简述本课程的研究对象和任务。 2．发动机的冲程和热力过程各是什么 3．发动机性能指标分为哪几类各包括哪些参数 4．发动机按用途分为哪些种类 5．发动机的代用燃料有哪些 6．简述发动机的优缺点。 7．试述发动机的现代发展趋势。 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 2．简述发动机实际循环向理想循环的简化条件。 3．在初态相同、最高压力和温度相同、放热量相同的前提下，在发动机理想循环p-V图上比较混合、定容和定压加热循环的热效率。 4．说明提高压缩比可以提高发动机热效率和功率的原因。 5．为什么汽油机的压缩比不宜过高 6．做出四冲程非增压柴油机理想循环和实际循环p-V图，并标明各项损失。 7．试分析工质改变对发动机实际循环的影响。 8．何为指示指标何为有效指标 9．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 10．写出机械效率的定义式，并分析影响机械效率的因素。 11．试述机械损失的测定方法。 12．试述过量空气系数、空燃比和分子变更系数的定义。 13．试述燃料低热值和混合气热值的定义。柴油和汽油的低热值各为多少
14．简述汽油机和柴油机的着火和燃烧方式。 15．已知：某汽油机的气缸数目i = 6，冲程数t = 4，气缸直径D = 100 [mm]，冲程S = 115 [mm]，转速n = 3000 [r/min]，有效功率Ne = 100 [kW]，每小时耗油量Gt = 37 [kg/h]，燃料低热值hu = 44100 [kJ/kg]，机械效率hm = 。求：平均有效压力，有效扭矩，有效燃料消耗率，有效热效率，升功率，机械损失功率，平均机械损失压力，指示功率，平均指示压力，指示燃料消耗率，指示热效率。 第二章发动机的换气过程 1．画出发动机的配气相位图，并标明各部分名称。 2．简述排气过程的各种划分方法。 3．非增压发动机和增压发动机的气阀叠开角有何不同为什么 4．简述燃烧室的扫气作用。 5．什么是充气效率怎样确定一台发动机的充气效率 6．试根据充气效率的分析式，说明提高充气效率的措施。 7．试述转速和负荷是如何影响充气效率的，汽油机与柴油机有什么不同 8．如何选择柴油机和汽油机进气管的截面形状 9．柴油机和汽油机的进气管应如何布置 10．怎样综合评定发动机配气定时的合理与否 11．做出进气迟闭角分别为40度和60度时的充气效率曲线和有效功率曲线，标明和解释各参数，并分析转速变化对进气迟闭角的影响。 12．如何选择高速发动机和低速发动机的进气管长度 13．如何选择进气压力波固有频率与发动机吸气频率之比，以利用进气动态效应提高发动机的充气效率 14．进气惯性效应和波动效应有何不同 15．单位时间充气量和单位时间供油量与循环充气量和循环供油量对发动机性能的影响有何不同
《汽车发动机原理》 习题集 第1章发动机的性能 一、解释术语 1、指示热效率 2、压缩比 3、燃油消耗率 4、平均有效压力 5、有效燃料消耗率 6、升功率 7、有效扭矩 8、平均指示压力 9、示功图 二、选择题 1、通常认为，汽油机的理论循环为（） A、定容加热循环 B、等压加热循环 C、混合加热循环 D、多变加热循环 2、实际发动机的膨胀过程是一个多变过程。在膨胀过程中，工质（） A、不吸热不放热 B、先吸热后放热 C、先放热后吸热 D、又吸热又放热 3、发动机的整机性能用有效指标表示，因为有效指标以（） 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 4、通常认为，高速柴油机的理论循环为（） A、定容加热循环 B、定压加热循环 C、混合加热循环 D、多变加热循环 5、实际发动机的压缩过程是一个多变过程。在压缩过程中，工质（） A、不吸热不放热 B、先吸热后放热 C、先放热后吸热 D、又吸热又放热 6、发动机工作循环的完善程度用指示指标表示，因为指示指标以（） A、燃料具有的热量为基础 B、燃料放出的热量为基础 C、气体对活塞的做功为基础 D、曲轴输出的功率为基础 7、表示循环热效率的参数有（）。 A、有效热效率 B、混合热效率 C、指示热效率 D、实际热效率
8、发动机理论循环的假定中，假设燃烧是（） A、定容过程 B、加热过程 C、定压过程 D、绝热过程 9、实际发动机的压缩过程是一个（） A、绝热过程 B、吸热过程 C、放热过程 D、多变过程 10、实际发动机的膨胀过程是一个（） A、绝热过程 B、吸热过程 C、放热过程 D、多变过程 11、通常认为，低速柴油机的理论循环为（） A、定容加热循环 B、定压加热循环 C、混合加热循环 D、多变加热循环 12、汽油机实际循环近似于下列理论循环的（） 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 13、汽油机常用的压缩比范围为（） A、4 ～7 B、7 ～11 C、11 ～15 D、15 ～22 14、车用柴油机实际循环近似于下列理论循环的（） 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 15、非增压发动机在一个工作循环中，缸内压力最低出现在（） A、做功行程结束 B、排气行程终了 C、压缩行程初期 D、进气行程中期 16、自然吸气柴油机的压缩比范围为（） A、8 ～16 B、10 ～18 C、12 ～20 D、14 ～22 17、发动机理论循环的假设燃烧是加热过程，其假设前提是（） A、温度不变 B、工质不变 C、压力不变 D、容积不变 三、填空题 1、P-V图上曲线所包围的面积表示工质完成一个循环所做的有用功，该图称为____________。 2、实际发动机的压缩过程是一个复杂的_______________过程。 3、四冲程发动机的四个冲程为：进气冲程、_________________、做功冲程、排气冲程。四冲 程发动机的实际循环由进气、压缩、燃烧、_____________、和排气五个过程组成。 4、一个实际循环中，工质对活塞所做的有用功称为_________________。 5、升功率用来衡量发动机________________利用的有效程度。