发动机原理第一二章(1)

学时和考核方式
学时： 学时：2.5 上课时间： 上课时间：6-16周 周 考试时间： 周 考试时间：17周 考核方式：出勤率15%； 考核方式：出勤率 ； 作业15%； 作业 ； 考试70%。 。 考试
课程结构
绪论（ 学时 学时） 第一章 绪论（2学时） 知识点：汽车发动机的技术发展历史， 知识点：汽车发动机的技术发展历史，汽车发动 机的分类和特点。 机的分类和特点。 重点、难点： 重点、难点：无 内燃机循环及性能评价指标（ 学时 学时） 第二章 内燃机循环及性能评价指标（6学时） 知识点：热力学基础， 知识点：热力学基础，发动机指示指标和有效指 标及机械损失概念及各指标的计算方法，提高发 标及机械损失概念及各指标的计算方法， 动机动力性能与经济性能的主要途径。 动机动力性能与经济性能的主要途径。 重点、难点：各性能指标的影响因素分析。 重点、难点：各性能指标的影响因素分析。
掌握汽车发动机工作各项性能指标的概念 和内涵及其影响因素 熟悉汽车发动机基本理论、 熟悉汽车发动机基本理论、一般工作过程 和实际工作循环的特点 学习内燃机的充量更换、燃料供给与调节、 学习内燃机的充量更换、燃料供给与调节、 混合气的形成与燃烧以及污染物的生成与排 放控制等方面的工作理论及影响因素
能运用所学知识， 能运用所学知识，分析提高内燃机各种工 作性能指标、 作性能指标、降低排放的技术措施和适用条 件 了解当今国内外内燃机技术的新发展。 了解当今国内外内燃机技术的新发展。 初步具有利用发动机的基本原理解决实际 问题的专业技术应用能力 培养熟知汽车发动机原理的研究型或设计 型人才。 型人才。
戴姆勒，发明化油器， 戴姆勒，发明化油器，解决当时在气缸内形 成混合器的关键问题，研制出第一台汽油机。 成混合器的关键问题，研制出第一台汽油机。 同时， 同时，奔驰公司利用线圈点火方式研制二冲 程汽油机，后由于战争、经济原因， 程汽油机，后由于战争、经济原因，二者合 成为现在的戴姆勒-奔驰公司 奔驰公司。 并，成为现在的戴姆勒 奔驰公司。
发动机的换气过程（ 学时 学时） 第三章 发动机的换气过程（8学时） 知识点：四冲程发动机换气过程，换气损失、 知识点：四冲程发动机换气过程，换气损失、泵 气损失及其影响因素，充量系数及其影响因素， 气损失及其影响因素，充量系数及其影响因素， 增压对发动机动力性和经济性的影响， 增压对发动机动力性和经济性的影响，增压的主 要方式，增压技术的优劣。 要方式，增压技术的优劣。 重点、难点：四冲程发动机换气过程，换气损失、 重点、难点：四冲程发动机换气过程，换气损失、 泵气损失及其影响因素，充气效率及其影响因素。 泵气损失及其影响因素，充气效率及其影响因素。 内燃机的燃料与燃烧（ 学时 学时） 第四章 内燃机的燃料与燃烧（4学时） 知识点：内燃机燃料及其提炼， 知识点：内燃机燃料及其提炼，传统燃料的现状 及使用特性，燃料热化学和燃料的基本知识。 及使用特性，燃料热化学和燃料的基本知识。 重点、难点：燃料的使用特性和燃烧的基本知识。 重点、难点：燃料的使用特性和燃烧的基本知识。
燃料和动力机械 太阳能 风能 添加乙醇的汽油热效 率比普通汽油热效率 电动车 低？ 混合动力 可再生生物质燃料，酒精，生物柴油 氢气
思考题： 思考题：为什么柴油机的热效率比汽油机 高？
第2章 内燃机循环机性能评价指标
1.1 概述 1.2 内燃机的理论循环 1.3 内燃机实际循环及其评价指标 1.4 内燃机有效性能指标 1.5 机械损失 1.6 热平衡
1712年，纽可门蒸汽机问世 年
蒸汽革命——瓦特的三大专利 瓦特的三大专利 蒸汽革命
针对纽可门蒸汽机热效率低的问题发明了分离冷 凝器 为实现真正的动力机械，研制“太阳和行星”的 为实现真正的动力机械，研制“太阳和行星” 齿轮联动装置把直线运动变成转动运动 为提高热效率， 为提高热效率，设计气缸的双向进排气装置
内燃机的发展
蒸汽机 燃料必须迅速膨胀、 二、燃料必须迅速膨胀、达 煤气机（气缸、活塞、连杆、飞轮） 煤气机（气缸、活塞、连杆、飞轮） 到最大膨胀比 压缩比0%，热效率 压缩比 ，热效率4.5% 四冲程理论：进气、压缩、膨胀做工、 四冲程理论：进气、压缩、膨胀做工、排气 压缩比2.5%，热效率 压缩比 ，热效率10-12% 内燃机
第1章 绪论
1.1 内燃机的发展 1.2 内燃机在汽车上的应用
汽油机、柴油机有什么区别？ 汽油机、柴油机有什么区别？
汽油机采用均匀混合器靠外部能源点燃的方式， 汽油机采用均匀混合器靠外部能源点燃的方式， 采用量调节负荷调节，除起动， 采用量调节负荷调节，除起动，急加速等特殊工 况外，喷油量取决于进入气缸的空气流量。 况外，喷油量取决于进入气缸的空气流量。 柴油机是质调节发动机， 柴油机是质调节发动机，采用将燃料直接喷入缸 内的高温高压的空气中强制雾化的混合器形成方 燃料的喷射量不受进入气缸的空气量的限制， 式，燃料的喷射量不受进入气缸的空气量的限制， 只取决于负荷的大小。 只取决于负荷的大小。
柴油机的发展
德国， 德国，Rudolf.Diesel 出发点：热效率低， 出发点：热效率低，着火困难 着眼点：将卡诺循环变为现实， 着眼点：将卡诺循环变为现实，提高热效率
思考题：什么是卡诺循环？ 思考题：什么是卡诺循环？
理论与现实的区别？ 理论与现实的区别？
卡诺循环是个理想过程， 卡诺循环是个理想过程，其热效率只取决于 温度，而实验表明，发动机工作室， 温度，而实验表明，发动机工作室，最高压 力决定热效率。 力决定热效率。 通过压燃的方式使燃料自行燃烧， 通过压燃的方式使燃料自行燃烧，将指示热 效率提高到38.6%-46% 效率提高到
三次技术革命
法国，巴本，通过蒸汽压力、大气压力、 法国，巴本，通过蒸汽压力、大气压力、真空的 相互作用可以推动活塞杆做往复直线运动， 相互作用可以推动活塞杆做往复直线运动，发明 了安全阀 英国，塞维利，在气缸上设计了吸水管、排水管、 英国，塞维利，在气缸上设计了吸水管、排水管、 进汽管 纽可门，总结两大缺点： 热效率低， 托马斯 纽可门，总结两大缺点：一、热效率低， 采用喷溅法进水； 塞维利的设计非动力机械， 采用喷溅法进水；二、塞维利的设计非动力机械， 综合巴本和塞维利的设计
汽油机混合气的形成和燃烧（ 学时 学时） 第五章 汽油机混合气的形成和燃烧（6学时） 知识点：汽油机混合气形成及热工转换特点， 知识点：汽油机混合气形成及热工转换特点，汽油 机燃烧过程，汽油机燃料喷射量的控制， 机燃烧过程，汽油机燃料喷射量的控制，汽油机燃 烧组织方式及燃烧室， 烧组织方式及燃烧室，汽油机的有害排放物及其控 制。 重点、难点：汽油机的燃烧过程， 重点、难点：汽油机的燃烧过程，影响燃烧过程的 因素分析，燃烧室的设计要求。 因素分析，燃烧室的设计要求。 柴油机混合气的形成和燃烧（ 学时 学时） 第六章 柴油机混合气的形成和燃烧（8学时） 知识点：柴油机热功转换的特点， 知识点：柴油机热功转换的特点，柴油机的燃烧过 程，燃油喷射和雾化，混合气的形成与燃烧室，燃 燃油喷射和雾化，混合气的形成与燃烧室， 烧过程的影响因素，柴油机排放控制技术。 烧过程的影响因素，柴油机排放控制技术。 重点、难点：柴油机的燃烧过程， 重点、难点：柴油机的燃烧过程，影响燃烧过程的 因素分析，燃烧室的设计要求。 因素分析，燃烧室的设计要求。
三种动力的竞争
蒸汽发动机 每行驶10mile需加一次水 每行驶 需加一次水 汽油机 每行驶150mile需加一次油 每行驶 需加一次油 电动机 每行驶30mile需冲一次电 每行驶 需冲一次电
内燃机汽车发展的几个阶段
提高性能（速度快、操作方便、价格低） 提高性能（速度快、操作方便、价格低） 主动安全、被动安全（驾驶疲劳预警系统、 主动安全、被动安全（驾驶疲劳预警系统、 保险杠、安全带、安全气囊、 保险杠、安全带、安全气囊、ABS） ） 环保、节能（减少HC、NOx的排放，出现 的排放， 环保、节能（减少 、 的排放 了废气再循环EGR技术，电控汽油喷射技术、 技术， 了废气再循环 技术 电控汽油喷射技术、 三效催化转换装置） 三效催化转换装置）
第一节 概述
基本概念： 基本概念： 内燃机：将燃烧化学能转化成机械能的热机， 内燃机：将燃烧化学能转化成机械能的热机，燃料在 发动机内部燃烧并转化为气体的热能，经过气体膨胀， 发动机内部燃烧并转化为气体的热能，经过气体膨胀， 再将热能转化为机械能 两个过程：化学能 热能——机械能 两个过程：化学能——热能 热能 机械能
机械工业出版社
林学东 编著
主讲： 主讲：沈英 福州大学
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参考书目
汽车发动机原理，清华大学出版社， 汽车发动机原理，清华大学出版社，徐兆 坤主编 汽车发动机原理，人民交通出版社， 汽车发动机原理，人民交通出版社，张志 沛主编
课程性质和要求
汽车发动机原理是以发动机性能指标为主 要研究对象的一门理论性较强的专业课程， 要研究对象的一门理论性较强的专业课程， 是车辆工程、机械工程等专业的核心课程。 是车辆工程、机械工程等专业的核心课程。
思考题：什么是指示热效率？ 思考题：什么是指示热效率？
汽油机的发展
出发点：如何在气缸内形成可燃混合气，并使之燃烧实 现热工转化。 化油器：根据发动机在不同情况下的需要，将汽油气化， 并与空气按一定比例混合成可燃混合气。及时适量进入 气缸。 点火法
柴油机的发展
出发点：发动机热效率地、着火困难 压燃法 热效率达到38.6-46%
柴油机的应用
热效率高、油耗低、 热效率高、油耗低、耐久性好 工作粗暴、振动噪声大、 工作粗暴、振动噪声大、起动性差的问题通 过高压喷射电控技术及其燃烧系统的改进而 改进，但是柴油机的微粒排放和NOx排放仍 改进，但是柴油机的微粒排放和 排放仍 未很好的解决
什么推动了内燃机的发展？ 什么推动了内燃机的发展？未来车辆能源 的发展方向？ 的发展方向？
瓦特蒸汽机
蒸汽机的致命缺点？ 蒸汽机的致命缺点？
体积大、 体积大、热效率低 解决过滤和气缸分体问题
压力产生动力
燃烧产生的高温气体进行冷却产生低压 获取动力 英国， 莱特燃料燃烧产生压力， 英国，W.L.莱特燃料燃烧产生压力，获 莱特燃料燃烧产生压力 取动力 煤气机
煤气机
法国， 法国，雷诺 煤气， 煤气，空气吸入气缸后混合点燃 气缸、活塞、 气缸、活塞、连杆和飞轮组成 由于压缩比为0，热效率只有4.5%，低于蒸汽机 由于压缩比为 ，热效率只有 ， 如何提高热效率？法国，德罗赛， 如何提高热效率？法国，德罗赛，一、点火前要 高压； 燃料必须迅速膨胀。 高压；二、燃料必须迅速膨胀。由此产生了四冲 程的概念：进气、压缩、做工、 程的概念：进气、压缩、做工、排气 德国商人奥拓将德罗赛的理论变成现实， 德国商人奥拓将德罗赛的理论变成现实，提高压 缩比至2.5，热效率10-12% 缩比至 ，热效率
发动机的特性（ 学时 学时） 第七章 发动机的特性（4学时） 知识点： 发动机的运行工况特点， 知识点： 发动机的运行工况特点，发动机速度特 负荷特性和万有特性分析。 性、负荷特性和万有特性分析。 重点、难点：发动机的负荷特性、 重点、难点：发动机的负荷特性、速度特性和万 有特性。 有特性。 第八章 发动机与整车性能匹配（4学时） 发动机与整车性能匹配（ 学时 学时） 知识点：汽车动力传动装置及主要参数的确定， 知识点：汽车动力传动装置及主要参数的确定， 汽车行驶的基本原理及特性， 汽车行驶的基本原理及特性，发动机与传动装置 性能匹配，整车性能的改进途径。 性能匹配，整车性能的改进途径。 重点、难点： 重点、难点：如何更好地发挥发动机的动力性和 经济性，发动机与汽车之间的合理匹配。 经济性，发动机与汽车之间的合理匹配。
一、点火前要高压
现代汽油机的热效率？柴油机的热效率是多少？ 现代汽油机的热效率？柴油机的热效率是多少？ 那个更高？ 那个更高？
1.凡尔赛宫的蒸汽抽水机 凡尔赛宫的蒸汽抽水机
荷兰物理学家赫更斯 原理：水加热后产生蒸汽，蒸汽产生真空， 原理：水加热后冷水直接进入气缸， 缺点：由于冷水直接进入气缸，热效率低