发动机原理第二章6节
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汽车构造(第三版)习题册参考答案
第一章 汽车总体构造 第一节 汽车分类及结构一、填空1.动力、四个、四个、载运人员、货物2.乘用车、商用车辆3. 94. 115.客车、半挂牵引车、货车6.发动机、底盘、电气设备、车身7.发电机、蓄电池8.驾驶室、货厢9.滚动阻力、空气阻力、上坡阻力、加速阻力 10.ϕF ＝ϕN二、简答1.发动机是为汽车行使提供动力的装置。
其作用是使燃料燃烧产生动力，然后通过底盘的传动系驱动车轮使汽车行驶。
2.底盘作用是支承、安装汽车发动机及其各部件、总成，形成汽车的整体造型，并接受发动机的动力，使汽车产生运动，保证正常行驶。
3.一是发动机要有足够的功率；二是驱动轮与路面间要有足够的附着力。
第二节 汽车识别代码和技术参数一、名词解释1.汽车完全装备好的质量，包括润滑油、燃料、随车工具、备胎等所有装置的质量。
2.汽车满载时的总质量。
3.汽车最前端至前轴中心的距离。
4.汽车最后端至后轴中心的距离。
5.汽车满载时，最低点至地面的距离。
最小离地间隙越大，汽车越容易越过障碍物，但重心偏高，降低了稳定性。
6.汽车转向时，汽车外侧转向轮的中心平面在车辆支承平面上的轨迹圆半径。
转向盘转到极限位置时的转弯半径为最小转弯半径。
7.汽车在道路上行驶时每百公里平均燃料消耗量。
二、简答1.（1）第一部分：世界制造厂识别代码（WMI）（2）第二部分：车辆说明部分（VDS）（3）第三部分：检验位（4）第四部分：车辆指示部分（VIS）2.（1）除挂车和摩托车外，标牌应固定在门铰链柱、门锁柱或与门锁柱接合的门边之一的柱子上，接近于驾驶员座位的地方；如果没有这样的地方可利用，则固定在仪表板的左侧。
如果那里也不能利用，则固定在车门内侧靠近驾驶员座位的地方。
（2）标牌的位置应当是除了外面的车门外，不移动车辆的任何零件就可以容易读出的地方。
（3）我国轿车的VIN码大多可以在仪表板左侧、风挡玻璃下面找到。
（4）美国规定应安装在仪表板左侧，在车外透过挡风玻璃可以清楚地看到而便于检查。
高职发动机课件ppt项目二---发动机原理
柴油机
高职技术专业类学校
汽车发动机检修 Automobile engine maintenance
课程问题
１．试述汽车发动机（四冲程发动机）的工作原理？ ２．汽车用四冲程发动机有什么特点？ ３．四冲程汽油发动机和四冲程柴油发动机有什么不同？
高职技术专业类学校
汽车发动机检修 Automobile engine maintenance
将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。水冷发动机的冷 却系通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成。 5.润滑系
向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损。 通常由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成。
高职技术专业类学校
主要由起动机及其附属装置等组成。
高职技术专业类学校
汽车发动机检修 Automobile engine maintenance
二、 发动机的分类
1.按所用燃料分:汽油机和柴油机等。 2.按工作循环分:四冲程式和二冲程式。 3.按冷却方式分:水冷式和风冷式。 4.按气缸数目分:单缸和多缸式。 5.按气缸布置方式分:直列式、V形、水平对置、W型等。 6.按点火方式分:点燃式和压燃式。 7.按活塞运动方式不同分:往复活塞式旋转活塞式 还有按进气方式分：自然吸气和增压式 按混合气形成方式分：缸内和缸外形成 等等
高职技术专业类学校
汽车发动机检修 Automobile engine maintenance
大众柴油机SDI和TDI的含义
S--SUCTION：吸气式 D--DIRECT：直接 I--INJECTION：喷射
T--TURBO:涡轮增压 D--DIRECT：直接 I --INJECTION：喷射
发动机原理与汽车理论发动机原理基础知识
10
燃烧过程
11
结论：膨胀
发动机的实际膨胀过程与压缩过程很相似，也是一 个复杂的热力过程（吸热量大于放热量、吸热量等于 放热量、吸热量小于放热量）。总体来说，缸内气体 的吸热量大于放热量。 膨胀过程不仅有散热损失和漏气损失，还有补燃损 失。 膨胀过程终了b点的压力和温度越低，说明气体膨胀 和热量利用越充分。
发动机原理与汽车理论 发动机原理基础知识
2
课程内容概述
第一章 发动机原理基础知识 第二章 发动机的换气过程 第三章 汽油机的燃料与燃烧 第四章 柴油机的燃料与燃烧 第五章 燃气发动机的燃料与燃烧 第六章 发动机的特性 第七章 汽车的动力性 第八章 汽车的制动性 第九章 汽车的使用经济性 第十章 汽车的操纵稳定性 第十一章 汽车的舒适性 第十二章 汽车的通过性 第十三章 汽车性能的合理使用
原子数，单：k=1.67，双：cvk=1.4，三：k=1.3。
根据热力学公式和循环平均压力可求出混合加热循环的平均 压力为：
pt
k 1
p1
k 1
1
k
1t
影响因素
定容加热循环。
由4个热力过程组成:（ρ=1）
循环净功为W 。
将ρ=1代入混合加热循环计算式中。
定容加热循环的热效率为：
t
1
1
k 1
定容加热循环的平均压力为： pt
k p1
1 k 1
1t
影响因素
18
4.理想循环的影响因素
（1）压缩比ε。ε提高,循环热效率ηt和平均压力pt提高。因 为ε提高，可以提高压缩终了的温度和压力，在定容加热量一定 时，缸内最高压力提高，使膨胀功增加。
(2）压力升高比λ和预胀比ρ。在定容加热循环中，压力升高比 λ增加，循放加热量增加(在ε一定时)，使循环净功W0和循环放 热量Q2均相应增加, 所以循环热效率不变，但循环平均压力提高； 在混合加热循环中(在ε和总加热量一定时) ，λ提高，预胀比 ρ减小，循环热效率和平均压力提高。
航空活塞发动机分类组成工作原理
进气冲程和充填系数
理论充填量和实际充填量 理想情况下，一次进气过程进入一个气缸的空气质量，称为理论 充气量。所谓理想情况是指空气在气缸中所占的容积为气缸工作 容积。
对于吸气式发动机，气缸中气体的压力和温度分别等于外界 大气的压力和温度;对于增压式发动机，气缸中气体的温度和压力 分别等于增压器后气体的温度和压力。理论充气量并不是进入气 缸的实际空气量，但它可作为评价进气好坏的基准。
4.润滑系统 润滑系统的功用是减轻发动机上各个相对运动机件之间的摩擦， 加强发动机内部冷却等等。在该系统中，滑油泵不断地将滑油从 滑油储存器中吸出，使滑油在发动机内部循环后重新返回储存器 中。
5.冷却系统 有气冷式和液冷式两种，轻型发动机(如直立式和水平对置式发动 机)和星形发动机多用气冷式;V型发动机使用液冷式。冷却系统主 要是为加强发动机的外部冷却，外部冷却和润滑系统的内部冷却 使发动机能够在允许的温度条件下正常运转。
具体发动机的全称
例：运五飞机上的活塞五型航空活塞式 发动机，其全称？
2.航空活塞式发动机的组成
基本组件：活塞、曲轴、连杆、 气缸、进排气门和火花塞等。
活塞：活塞在气缸中往复运 动。其顶面和气缸头的内表 面之间的空间是燃烧室。活 塞上装有数个弹性很强的活 塞环，又称涨圈，其作用是 是防止燃烧室内的高温高压 燃气向外泄漏，并防止滑油 从外部进入燃烧室。
有效曲轴角与点火时间有关。 提前点火角25°可完全燃烧—超过 上死点30 °，燃气压力达最高— 30-120为有效曲轴转角—过120 ° ， 排气门打开，功率传递大大降低。
做功冲程中的有效曲轴角
第五节 气缸中的燃烧
气缸中的燃烧 指的是新鲜油气混合物在气缸中的燃烧放热现象，其燃烧过程由火 花塞点火开始，至油气混合物烧完为止。 由于燃烧速度极快，容易使人认为在点火后的一瞬间就完成燃烧过 程。实际上，从点火一刹那开始，火焰向未燃混合气体的传播速度 不可能接近无穷大，燃烧过程需要一定的时间.为使油气混合物尽可 能在恰当时机完全燃烧，以提高发动机的功率和经济性，活塞在压 缩冲程尚未抵达上死点时即令火花塞点火，使油气混合物能在上死 点附近一个不大的曲轴角内基本燃烧完毕。
理论充填量和实际充填量 理想情况下，一次进气过程进入一个气缸的空气质量，称为理论 充气量。所谓理想情况是指空气在气缸中所占的容积为气缸工作 容积。
对于吸气式发动机，气缸中气体的压力和温度分别等于外界 大气的压力和温度;对于增压式发动机，气缸中气体的温度和压力 分别等于增压器后气体的温度和压力。理论充气量并不是进入气 缸的实际空气量，但它可作为评价进气好坏的基准。
4.润滑系统 润滑系统的功用是减轻发动机上各个相对运动机件之间的摩擦， 加强发动机内部冷却等等。在该系统中，滑油泵不断地将滑油从 滑油储存器中吸出，使滑油在发动机内部循环后重新返回储存器 中。
5.冷却系统 有气冷式和液冷式两种，轻型发动机(如直立式和水平对置式发动 机)和星形发动机多用气冷式;V型发动机使用液冷式。冷却系统主 要是为加强发动机的外部冷却，外部冷却和润滑系统的内部冷却 使发动机能够在允许的温度条件下正常运转。
具体发动机的全称
例：运五飞机上的活塞五型航空活塞式 发动机，其全称？
2.航空活塞式发动机的组成
基本组件：活塞、曲轴、连杆、 气缸、进排气门和火花塞等。
活塞：活塞在气缸中往复运 动。其顶面和气缸头的内表 面之间的空间是燃烧室。活 塞上装有数个弹性很强的活 塞环，又称涨圈，其作用是 是防止燃烧室内的高温高压 燃气向外泄漏，并防止滑油 从外部进入燃烧室。
有效曲轴角与点火时间有关。 提前点火角25°可完全燃烧—超过 上死点30 °，燃气压力达最高— 30-120为有效曲轴转角—过120 ° ， 排气门打开，功率传递大大降低。
做功冲程中的有效曲轴角
第五节 气缸中的燃烧
气缸中的燃烧 指的是新鲜油气混合物在气缸中的燃烧放热现象，其燃烧过程由火 花塞点火开始，至油气混合物烧完为止。 由于燃烧速度极快，容易使人认为在点火后的一瞬间就完成燃烧过 程。实际上，从点火一刹那开始，火焰向未燃混合气体的传播速度 不可能接近无穷大，燃烧过程需要一定的时间.为使油气混合物尽可 能在恰当时机完全燃烧，以提高发动机的功率和经济性，活塞在压 缩冲程尚未抵达上死点时即令火花塞点火，使油气混合物能在上死 点附近一个不大的曲轴角内基本燃烧完毕。
转子发动机的结构原理
摘要目前在商品汽车上普遍使用往复式活塞发动机。
还有一种知名度很高，但应用很少的发动机，这就是三角活塞旋转式发动机。
转子发动机又称为米勒循环发动机。
它采用三角转子旋转运动来控制压缩和排放，与传统的活塞往复式发动机的直线运动迥然不同。
这种发动机由德国人菲加士·汪克尔发明，在总结前人的研究成果的基础上，解决了一些关键技术问题，研制成功第一台转子发动机。
本文将简要介绍转子发动机的发展历史、结构、工作原理、以及其特点和发展方向。
目录第一章转子发动机的发展历程第一节转子发动机的发明第二节转子发动机的应用第二章转子发动机的主要结构第一节转子发动机总成第二节转子发动机的主要零件第三章转子发动机的工作原理第一节转子发动机的工作过程第二节转子发动机与传统发动机的比较第四章转子发动机的特点及发展方向第五章结论第一章转子发动机的发展历程发动机是汽车最为关键的部分，是决定车子性能的最重要的因素，犹如人的心脏。
大部分人都知道我们日常用的是活塞往复式发动机，又分为两冲程发动机和四冲程发动机，但是还有一种不为大部分人所熟知应用很少的发动机，那就是转子发动机，又叫汪克尔发动机。
这种发动机的结构紧凑轻巧，运转宁静畅顺，也许会取替传统的活塞式发动机。
第一节转子发动机的发明1959年，世界上第一台转子发动机才由德国工程师菲利克斯·汪克尔发明出来，第一台转子发动机名为KKM400型转子发动机。
汪克尔于1902年出生在德国，1921年到1926年受雇于海德堡一家科技出版社的销售部。
在1924年，汪克尔在海德堡建立了自己的公司，他花了大量的时间在那里进行转子发动机的研制，在1927年，诸如气密性和润滑等的一系列技术问题的攻克终于有了眉目。
60年初在德国生产出第一辆装配了转子发动机的小跑车。
实际上在过去的400年中，许多发明家和工程师一直都想开发一种连续运转的内燃机。
人们希望有朝一日往复活塞式内燃机将被优雅的原动力引擎所取代，它的运动轨迹应该非常接近人类伟大的发明之一：轮子。
01-发动机的工作原理及总体构造
发动机构造
活塞式内燃机
• 按冷却方式分为
– 液冷发动机
• 水冷发动机 • 油冷发动机
– 风冷发动机
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8
发动机构造
活塞式内燃机
• 按完成一个工作循环所需行程数
– 四冲程发动机 – 二冲程发动机
在一个工作循环中活塞往复四个 行程的内燃机称作四冲程往复活 塞式内燃机 ； 活塞往复两个行程便完成一个工 作循环的则称作二冲程往复活塞 式内燃机。
6
发动机构造
活塞式内燃机
• 按使用燃料
气体燃料发动机（CNG&LPG）
汽油发动机
柴油发动机
添加了一套气 体燃料供给系统
减压器 喷油嘴
混合器
火花塞 强制点火式(点燃式)发动机 压燃式发动机
7
按点火方式
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2018/1/17
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15/30
第二节 往复活塞式内燃机的基本结构及基本术语
• • • • • • • • • • 基本术语 工作循环 上、下止点 活塞行程 S 气缸工作容积（气缸排 量）Vs 发动机工作容积（发动 机排量）VL = i Vs 燃烧室容积Vc 气缸总容积 Va Va=V s+Vc 压缩比ε ε=Va/Vc 工况：转矩/转速 负荷率：P/Pmax
2018/1/17
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发动机工作原理及构造
第四节 发动机的总体构造
三、发动机的基本构造
机体组：包括气缸体、气缸盖及油底壳等。 机体组的作用是作为发动机各机构、各系统的装配基体，且其
本身的许多部分又分别是曲轴连杆机构、配气机构、供给系、冷 却系和润滑系的组成部分 两个机构：曲柄连杆机构、配气机构
利用飞轮贮存和输出能量，完成整个工作循环。 利用燃烧室产生压力推动活塞实现热能及动能的转换。 利用气门与活塞的合理运动的配合，实现工作循环的全过程。
③温室气体： 二氧化碳2等
④起动性能
6 表征发动机在规定的使用条件下，正常持续工作能力的指标。
7、耐久性指标 指发动机主要零件磨损到不能继续正常工作的极限时间。
五、 发动机特性曲线
发动机的主要性能指标随其调整状况及运行工况 (负荷、转速)变化而 变化的关系曲线称为发动机的特性曲线。
1、速度特性曲线 性能指标随发动机曲 轴转速变化的关系称 为发动机的速度特性 曲线。
②有效热效率: 燃料燃烧所产生的热量转化为有效功的百分数称为有 效热效率，记作 ηe。
3、强化指标 强化指标是指发动机承受热负荷和机械负荷能力的评价指标，一般
包括升功率和强化系数等。
4 用来表征发动机总体结构紧凑程度的指标，通常用比容积和比质量衡量。
5、环境性能指标 ①排放：有害气体、、、颗粒物
②噪音
五大系统： 供给系统、点火系统、冷却系统、润滑系统、 起动系统
2. 气缸体的特点 （1）水冷发动机的气缸体 和上曲轴箱常铸成一体； （2）风冷发动机气缸体与 曲轴箱分别铸造; （3）气缸体上部的圆柱形 空腔称为气缸，下半部为 支承曲轴的曲轴箱，其内 腔为曲轴运动的空间； （4）在气缸体内部铸有许 多加强筋、冷却水套和润 滑油道等。
教学课件 《汽车发动机原理(第4版)》颜伏伍
15
压缩比相同 最高燃烧压力相同
理论循环分析的意义：
（1）指出了改善发动机动力性、经济性的基 本原则和方向
– 在允许的条件下，尽可能提高压缩比ε； – 合理组织燃烧，提高循环加热等容度（减少初
始膨胀比ρ和合理选择燃烧始点）； – 保证工质具有较高的绝热指数k；
（2）提供了发动机之间进行动力性、经济性
aczb—定容加热循环 acˊzˊbˊ—定压加热循环 ac〞z〞b〞—混合加热循环
a）压缩比相同 由图a可知：Q2p>Q2m>Q2v → ηtv >ηtm>ηtp 因此，要提高混合加热循环热效率，应增加 定容部分的加热量（即增大λp）
b)最高燃烧压力相同 由图b可知：Q2v>Q2m>Q2p → ηtp >ηtm>ηtv 因此，对于高增压这类受机件强度限制，其 循环最高压力不得过大的情况下，宜按定压 加热循环工作。
汽车发动机原理
2021/3/3
课程简介
《汽车发动机原理》---本课程讲述的内容 主要包括：汽车发动机性能评定的指标， 发动机的工作过程，发动机的特性、增压、 排放与噪声控制，并对未来汽车新型动力 装置的原理进行了介绍。
专业核心课程 动力机械及工程专业考研课程
2
目录
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章
• 发动机的主要性能指标有：动力性能指标 (功率、转矩、转速)、经济性能指标(燃料 与润滑油消耗率)、运转性能指标(冷起动 性能、噪声和排气品质)和耐久可靠性指标 (大修或更换零件之间的最长运行时间与无 故障长期工作能力)等。
4
主要内容
第一节 发动机理论循环 第二节 四冲程发动机的实际循环 第三节 实际循环的评定——指示指标 第四节 发动机动力性和经济性评定——有
压缩比相同 最高燃烧压力相同
理论循环分析的意义：
（1）指出了改善发动机动力性、经济性的基 本原则和方向
– 在允许的条件下，尽可能提高压缩比ε； – 合理组织燃烧，提高循环加热等容度（减少初
始膨胀比ρ和合理选择燃烧始点）； – 保证工质具有较高的绝热指数k；
（2）提供了发动机之间进行动力性、经济性
aczb—定容加热循环 acˊzˊbˊ—定压加热循环 ac〞z〞b〞—混合加热循环
a）压缩比相同 由图a可知：Q2p>Q2m>Q2v → ηtv >ηtm>ηtp 因此，要提高混合加热循环热效率，应增加 定容部分的加热量（即增大λp）
b)最高燃烧压力相同 由图b可知：Q2v>Q2m>Q2p → ηtp >ηtm>ηtv 因此，对于高增压这类受机件强度限制，其 循环最高压力不得过大的情况下，宜按定压 加热循环工作。
汽车发动机原理
2021/3/3
课程简介
《汽车发动机原理》---本课程讲述的内容 主要包括：汽车发动机性能评定的指标， 发动机的工作过程，发动机的特性、增压、 排放与噪声控制，并对未来汽车新型动力 装置的原理进行了介绍。
专业核心课程 动力机械及工程专业考研课程
2
目录
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章
• 发动机的主要性能指标有：动力性能指标 (功率、转矩、转速)、经济性能指标(燃料 与润滑油消耗率)、运转性能指标(冷起动 性能、噪声和排气品质)和耐久可靠性指标 (大修或更换零件之间的最长运行时间与无 故障长期工作能力)等。
4
主要内容
第一节 发动机理论循环 第二节 四冲程发动机的实际循环 第三节 实际循环的评定——指示指标 第四节 发动机动力性和经济性评定——有
汽车发动机的进排气原理(配气相位和充气效率定义及分析)
《发动机原理》
长安大学汽车学院曹建明
第二章 发动机的换气过程
重量比 容积比 燃料 1 1 液态 空气 15 1000 气态 燃料受机械控制，容易加入。而汽缸容积就那么大，要想多加空气就要困 难得多。因此，对发动机换气过程的研究就显得尤为重要了。 燃烧是做功之本。 燃烧需要空气与燃料。
§2-1 四冲程发动机的换气过程
（三） 排气提前角 o
― 28 ―
《发动机原理》
长安大学汽车学院曹建明
o v ，
V1 V4
其中－后期膨胀比。
考虑经济性，在排气损失最小的前提下，尽量减小排气提前角。
（四） 气门叠开角 i , o
i , o 缸内气体易倒流进气管； i , o p r ， Ta v
（三） 进气道
― 27 ―
《发动机原理》
长安大学汽车学院曹建明
转弯半径 R， 表面光洁度， 各管口与垫片孔口对中 流动阻力 v 设计时还要考虑组织进气涡流。
（四） 空气滤清器
通道面积，除尘效果 流动阻力 v 经常清洗，更换纸芯。 喉口截面积 流动阻力 v ，但雾化效果 。 解决这对矛盾，采用双喉口。小喉口：雾化；大喉口：进气。
v
进气状态：非增压：空气滤清器后进气管内的气体状态, 通常取为当地的大气 状态。 增 压：增压器出口状态。 严格地说，充气效率应为
v
实际进入汽缸的新鲜充量 以标准大气状态充满汽缸工作容积的新鲜充量
更合理。这样，在后面将要讲到的大气修正中，不同的压力和温度下进气量的 比值就等于其充气效率之比。否则，按照前头的定义式，大气温度越高，充气 效率反而会越高，讲起来似乎无法接受。而且也不具备可比性。
长安大学汽车学院曹建明
第二章 发动机的换气过程
重量比 容积比 燃料 1 1 液态 空气 15 1000 气态 燃料受机械控制，容易加入。而汽缸容积就那么大，要想多加空气就要困 难得多。因此，对发动机换气过程的研究就显得尤为重要了。 燃烧是做功之本。 燃烧需要空气与燃料。
§2-1 四冲程发动机的换气过程
（三） 排气提前角 o
― 28 ―
《发动机原理》
长安大学汽车学院曹建明
o v ，
V1 V4
其中－后期膨胀比。
考虑经济性，在排气损失最小的前提下，尽量减小排气提前角。
（四） 气门叠开角 i , o
i , o 缸内气体易倒流进气管； i , o p r ， Ta v
（三） 进气道
― 27 ―
《发动机原理》
长安大学汽车学院曹建明
转弯半径 R， 表面光洁度， 各管口与垫片孔口对中 流动阻力 v 设计时还要考虑组织进气涡流。
（四） 空气滤清器
通道面积，除尘效果 流动阻力 v 经常清洗，更换纸芯。 喉口截面积 流动阻力 v ，但雾化效果 。 解决这对矛盾，采用双喉口。小喉口：雾化；大喉口：进气。
v
进气状态：非增压：空气滤清器后进气管内的气体状态, 通常取为当地的大气 状态。 增 压：增压器出口状态。 严格地说，充气效率应为
v
实际进入汽缸的新鲜充量 以标准大气状态充满汽缸工作容积的新鲜充量
更合理。这样，在后面将要讲到的大气修正中，不同的压力和温度下进气量的 比值就等于其充气效率之比。否则，按照前头的定义式，大气温度越高，充气 效率反而会越高，讲起来似乎无法接受。而且也不具备可比性。
转子发动机的结构原理
摘要目前在商品汽车上普遍使用往复式活塞发动机。
还有一种知名度很高，但应用很少的发动机，这就是三角活塞旋转式发动机。
转子发动机又称为米勒循环发动机。
它采用三角转子旋转运动来控制压缩和排放，与传统的活塞往复式发动机的直线运动迥然不同。
这种发动机由德国人菲加士·汪克尔发明，在总结前人的研究成果的基础上，解决了一些关键技术问题，研制成功第一台转子发动机。
本文将简要介绍转子发动机的发展历史、结构、工作原理、以及其特点和发展方向。
目录第一章转子发动机的发展历程第一节转子发动机的发明第二节转子发动机的应用第二章转子发动机的主要结构第一节转子发动机总成第二节转子发动机的主要零件第三章转子发动机的工作原理第一节转子发动机的工作过程第二节转子发动机与传统发动机的比较第四章转子发动机的特点及发展方向第五章结论第一章转子发动机的发展历程发动机是汽车最为关键的部分，是决定车子性能的最重要的因素，犹如人的心脏。
大部分人都知道我们日常用的是活塞往复式发动机，又分为两冲程发动机和四冲程发动机，但是还有一种不为大部分人所熟知应用很少的发动机，那就是转子发动机，又叫汪克尔发动机。
这种发动机的结构紧凑轻巧，运转宁静畅顺，也许会取替传统的活塞式发动机。
第一节转子发动机的发明1959年，世界上第一台转子发动机才由德国工程师菲利克斯·汪克尔发明出来，第一台转子发动机名为KKM400型转子发动机。
汪克尔于1902年出生在德国，1921年到1926年受雇于海德堡一家科技出版社的销售部。
在1924年，汪克尔在海德堡建立了自己的公司，他花了大量的时间在那里进行转子发动机的研制，在1927年，诸如气密性和润滑等的一系列技术问题的攻克终于有了眉目。
60年初在德国生产出第一辆装配了转子发动机的小跑车。
实际上在过去的400年中，许多发明家和工程师一直都想开发一种连续运转的内燃机。
人们希望有朝一日往复活塞式内燃机将被优雅的原动力引擎所取代，它的运动轨迹应该非常接近人类伟大的发明之一：轮子。
发动机工作原理和总体构造
柴油机燃油消耗率较汽油机低30%左右，且柴油价格低，所以燃油经济性好，而且输出扭矩较大，但冷起 动困难、工作粗暴、工作转速较低（一般4000r/min以下）、制造成本高、维修困难，适用于运输型汽车。
（四）飞轮的作用： 四冲程发动机工作循环的四个活塞行程中，只有一个行程是作功的，其余三个行程是依靠飞轮的惯性
（b）表面点火： 在火花塞点火之前，由于燃烧室内灼热表面（如排气门头部、火花塞电极处、积碳处）点燃可燃混合气
而产生的另一种不正常燃烧现象，称为表面点火。 表面点火现象：
表面点火发生时，也伴有强烈的敲缸声（较沉闷），产生的高压会使发动机机件机械负荷增加，寿命降 低。
（c）汽油机压缩比的选择： 应在避免引起爆燃和表面点火的前提下尽可能提高压缩比，以提高发动机功率，改善燃油经济性。
冷却系—水泵9由曲轴14上的皮带轮带动，将来自散 热器冷却后的冷却水泵入气缸7燃烧室周围的冷却水 套，经过气缸盖6中的冷却水套，热水由气缸盖上部 的出水口流往散热器。
（三）发动机基本术语
上止点（T.D.C.）：
活塞顶离曲轴中心最远处。
下止点（B.D.C.）： 活塞行程 S ：
活塞顶离曲轴中心最近处。
（b）压缩行程
（a）爆燃： 由于压缩比过高导致压缩终了时气体压力和温度过高，在火花塞点火之后燃烧室内离点燃中心较远处的
末端可燃混合气自燃而造成的一种不正常燃烧现象，称为爆燃。 爆燃现象：
爆燃时，火焰以极高的速率传播，温度和压力急剧升高，形成压力波，以声速推进，当这种压力波撞击 燃烧室壁时就发出尖锐的敲缸声。同时还会引起发动机过热、功率下降、燃油消耗率增加等一系列不良后果， 严重爆燃时甚至造成排气门烧废、轴瓦破裂、活塞顶熔穿、火花塞绝缘体被击穿等机件损坏现象。
（四）飞轮的作用： 四冲程发动机工作循环的四个活塞行程中，只有一个行程是作功的，其余三个行程是依靠飞轮的惯性
（b）表面点火： 在火花塞点火之前，由于燃烧室内灼热表面（如排气门头部、火花塞电极处、积碳处）点燃可燃混合气
而产生的另一种不正常燃烧现象，称为表面点火。 表面点火现象：
表面点火发生时，也伴有强烈的敲缸声（较沉闷），产生的高压会使发动机机件机械负荷增加，寿命降 低。
（c）汽油机压缩比的选择： 应在避免引起爆燃和表面点火的前提下尽可能提高压缩比，以提高发动机功率，改善燃油经济性。
冷却系—水泵9由曲轴14上的皮带轮带动，将来自散 热器冷却后的冷却水泵入气缸7燃烧室周围的冷却水 套，经过气缸盖6中的冷却水套，热水由气缸盖上部 的出水口流往散热器。
（三）发动机基本术语
上止点（T.D.C.）：
活塞顶离曲轴中心最远处。
下止点（B.D.C.）： 活塞行程 S ：
活塞顶离曲轴中心最近处。
（b）压缩行程
（a）爆燃： 由于压缩比过高导致压缩终了时气体压力和温度过高，在火花塞点火之后燃烧室内离点燃中心较远处的
末端可燃混合气自燃而造成的一种不正常燃烧现象，称为爆燃。 爆燃现象：
爆燃时，火焰以极高的速率传播，温度和压力急剧升高，形成压力波，以声速推进，当这种压力波撞击 燃烧室壁时就发出尖锐的敲缸声。同时还会引起发动机过热、功率下降、燃油消耗率增加等一系列不良后果， 严重爆燃时甚至造成排气门烧废、轴瓦破裂、活塞顶熔穿、火花塞绝缘体被击穿等机件损坏现象。
发动机的工作原理和总体构造
三角活塞转子发动机
转子发动机又称为米勒循环发动机，采用三角转子旋转 运动来控制压缩和排放，由德国人菲加士·汪克尔发明。
60年初在德国生产出第一辆装配了转子发动机的小跑 车。
1964年，日内瓦的德法合资企业COMOBIL公司，首次 把转子发动机装在轿车上成为正式产品。
1967年，马自达公司投巨资从汪克尔公司买下了这项 技术。将转子发动机装在马自达轿车上开始成批生产。
进关 排关 活塞 上→下 压缩终了时 点火 压力 ↗ ↗ 3~5MPa 温度 ↗ ↗ 2200~2800K 体积 ↗ ↗ 曲轴 360°~540° 做功终了
压力↘ ↘ 0.3~0.5MPa
温度 ↘ 1300~1600K
进关 排开 活塞 下→上 压力 0.105~0.115MPa 温度 900~1200K 曲轴 540°~720° 残余废气：因燃烧室容 积，废气不能排尽。
第一节 发动机的分类
一、发动机的定义、分类及特点
发动机－将某种能量直接转换为机械能并拖动 某些机械进行工作的机器。
将热能转变为机械能的发动机，称为热力发动 机（热机）。
燃料和空气混合后在机器内部燃烧而产生热能， 然后再转变为机械能的，称为内燃机。
内燃机与外燃机相比，具有热效率高、体积小、 便于移动和起动性能好等优点。
第五节 发动机主要性能指标与特性
发动机的性能指标是用来衡量发动机性能好坏的标准
动力性能指标：有效转矩、有效功率、转速 经济性能指标：燃油消耗率 运转性能指标：排气品质、噪声、起动性能
一、动力性能指标
a. 有效转矩：指发动机通过曲轴或飞轮对外输出的扭矩，通常用Ttq表示， 单位为N·m。有效转矩是作用在活塞顶部的气体压力通过连杆、传给曲 轴产生的扭矩，并克服了摩擦，驱动附件等损失之后从曲轴对外输出的 净转矩。 b. 有效功率：指发动机通过曲轴或飞轮对外输出的功率，通常用Pe表示 ，单位为kW。有效功率同样是曲轴对外输出的净功率。它等于有效扭矩 和曲轴转速的乘积。发动机的有效功率可以在专用的试验台上用测功器 测定，测出有效扭矩和曲轴转速，然后计算出有效功率。
汽车发动机原理第二章 发动机的换气过程
３.换气损失和泵气损失
换气损失等于进气损失与排气损失之和，如图2-3、
图2-4中面积(W+Y+X)，而在实际示功图计算中，已 经用丰满系数ϕi修圆理论示功图的棱角，所以ϕi中已包 括部分换气损失(面积W+U)，故泵气损失为换气损失 的一部分，即图2-3、图2-4中面积(Y+X-U)。
第一节结束
一、充量系数
沿ar线进行，进气沿ar线进行，进、排气压力相等，泵气
功为零，增压发动机的理想换气过程如图2-4ａ)所示，由 于进气压力Ps大于排气压力Pr ，所以排气沿a′r′线进行，进 气沿r″a″线进行，面积a″a′r′r″a″表示泵气功，为正功。
１.换气损失
如图2-3ｂ)和图2-4ｂ)所示，排气门提前开启时，排气 压力线从点ｂ′开始偏离膨胀线，面积过小与理想循环相比， 损失的功相当于Ｗ所表示的面积，称为自由排气损失，在 活塞将燃气推出汽缸时，由于沿途有流动阻力，所以汽缸 内的气体压力高于排气管内压力(非增压发动机排气管内压 力假定为大气压力)，损失的功相当于Ｘ所表示的面积(Ｘ
最佳排气提前角也应当越机中，由于进气系统的阻力，进气
过程汽缸内的压力低于大气压力，而活塞背面曲轴箱 内的压力稍大于大气压力，因此，进气过程活塞要消 耗功，如图2-3中面积Ｙ所示，在增压发动机中，进 气压力高于大气压力，故活塞顶面压力高于活塞背面 压力，活塞在进气过程得到正功。
所表示的面积包含了Ｕ所表示的面积)，称为强制排气损失，
自由排气损失与强制排气损失之和即为排气损失。
排气提前角的选择会影响自由排气损失和强制排气
损失的分配，如图2-5所示，排气提前角越大(曲线ｂ)，
排气门开启越早，自由排气损失就越大，但此时缸内压 力在下止点前已降得足够低，所以强制排气损失减少， 反之，排气提前角减小(曲线ｃ)，强制排气损失会增加， 而自由排气损失则会减少。因此，从减少排气损失角度 看，最佳排气提前角应使两者之和为最小(曲线ａ)。
发动机原理第二章 内燃机的循环及性能评价指标
=1
河
b) 混合循环： Q1 、一定
南
理
，，t
工
大
学
二、理论循环的评价
第二章 内燃机循环及性能评价指标
2.平均循环压力pt 单位气缸工作容积所做的循环功 评定循环的做功能力
pt
Wt Vs
tQ1
Vs
混合
ptm
k k 1
pa
k 1
1
k
1t
河 南
等容
ptv
k k 1
pa
k 1
1t
理
柴油机 pr (1.05 ~ 1.2) p0
Tr 700 ~ 900K
排温取决于燃烧温度
河
燃烧过程迟后或后燃（补燃）增加排温升高，
南
理 排温是检查发动机燃烧状况的重要参数
工
大
学
第二章 内燃机循环及性能评价指标
二、实际循环的评价指标 指示指标：以工质对活塞做功为基础，评价实际循
环的做功能力和经济性。
第二章 内燃机循环及性能评价指标
一、卡诺循环与内燃机的动力循环
卡诺循环:绝热压缩、绝热膨胀做功、等温加热、等 温放热
卡诺效率:
tc
W Q1
1
Q2 Q1
1 T2 T1
提高动力循环热效率 的主要途径温差
河 南
卡诺定理：任何实际循环热效率<卡诺效率
理
工 大
意义：指明热力动力机械装置提高热效率的途径
学
第二章 内燃机循环及性能评价指标
一、卡诺循环与内燃机的动力循环
汽油机 — 通过液体燃料（汽油）实现奥托循环 轻便快速内燃机但热效率受限制
柴油机 — 从卡诺循环，以提高热效率增加压缩比提高温 差 热效率至今最高
汽车发动机工作原理及总体构造
表面点火：由于ε过大
P、T过高，在电火花之前可燃混合气就被燃
烧室炽热的表面点燃的另一种不正常燃烧。表面点火发生时，伴有沉闷的
敲缸声，产生的高压使发动机负荷↑，寿命↓。
*
① 现代汽油机的压缩比一般为ε= 6—9（个别轿车可达9—11）。 ② 柴油机靠压缩自燃，所以压缩比设计等较高ε=16—22。具有较好的
二、经济性指标：
1、 燃油消耗率be：发动机每发出1KW有效功率，在1h内所消耗的燃油量。 be= B x1000 (g / kwh ) ； B—发动机每小时的耗油量(kg/h)——可测定 Pe
三、发动机的运转性能指标：
1、 排气品质：有害气体成分的限制标准。P41 2、 噪声：车外噪声标准 美日欧韩：74---80 dB(A) 中国：82---89dB(A)
P0
P0
“柴” 1.25
1.05---
四：四冲程汽油机和柴油机的优缺点比较 汽油机：（优点）ε较小，体积小，重量轻，转速较高，动力性好。
制造维修成本低，噪声小，起动容易。主要用于轿车、微型 车（客车、货车）、军用越野车。
（缺点）燃料经济差，排污大（HC、N0x、CO）
柴油机：（优点） ε较大，燃料燃烧完全，经济性好。
（缺点）由于ε较大 P、T较高，所以体积大、重量大，转速 较低，制造维修成本高（喷油泵、喷油器加工精度要求高）。 常用于中、重型货车。（对经济性要求高，动力性要求较低）。
同排量的单缸与多缸发动机优缺点比较：
单缸：结构简单、重量轻。运转不平稳、冲击振动大。
多缸：与单缸相反。发火间隔角
=720 º/ i （ i—— 缸数）。
1、进气行程：
进入气缸的是
柴油机：新鲜空气。
汽油机：汽油与空气的混合物。
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三、工作过程及主要零组件
5、燃烧： ? 分区燃烧室：主燃区、补燃区（中间区）、
掺混冷却区
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三、工作过程及主要零组件
5、燃烧： ? 分不同部位、不同量进气
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三、工作过程及主要零组件
6、掺混冷却
? 约40% 气流由火焰筒上的微细小孔或缝隙进入， 在火焰筒壁形成气膜，保护火焰筒。
第二章 发动机部件工作原理
第二章 发动机部件工作原理
? 第一节 气动热力基础 ? 第二节 进气道 ? 第三节 尾喷管 ? 第四节 压气机 ? 第五节 涡轮 ? 第六节 燃烧室
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第六节 燃烧室
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一、功能、环境特点及基本要求
? 功能
– 燃料与空气掺混燃烧，将燃料化学能转换为热 能加给气体。
? 约20% 气流从后部进入，掺混降温、到达出口温 度场分布要求。
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三、工作过程及主要零组件
? 火焰筒壁的冷却
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三、工作过程及主要零组件
? 火焰筒壁的冷却
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四、性能参数及特性
?
燃烧效率：
?b
?
实际放热量 完全燃烧放热量
?
qmg h3*g ? qma h2*a qmf H u
21
三、工作过程及主要零组件
3.点火 ? 一般利用外电源，使高压火花塞打火。 ? 一般有两个点火器。
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三、工作过程及主要零组件
4、形成燃烧回流区 ? 气流经火焰筒头部的扰流器，形成一股旋
转气流，在火焰筒的中心造成低压区，下 游一部分气流逆流补充，形成回流。 ? 形成稳定的点火源 ? 使燃油破膜、雾化、掺混
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二、燃烧室结构形式
? 单管式燃烧室
– 由多个单独燃烧室组成， 之间用联焰管相联，传焰 和均压作用 – 每个燃烧室有独立的 火焰筒和外套
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二、燃烧室结构形式
? 单管式燃烧室 ? 优点:
– 实验调试用气少 – 便于拆换
? 缺点:
– 迎风面大 – 出口温度场不均匀 – 重量大（不能抵抗扭矩）
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二、燃烧室结构形式
? 联管式燃烧室
– 有多个单独火焰筒， 共用内、外环形机匣 – 联焰管传播火焰
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二、燃烧室结构形式
? 联管式燃烧室 ? 优点：
– 减轻重量和减小迎风面 – 单独火焰筒便于调试 – 拆换方便
? 缺点：
– 出口温度场周向 不均匀
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? 环境特点
– 进口气流速度高（ 120-180m/s ）； – 工作温度高（核心温度 2500K ）； – 出口气流温度受涡轮叶片的耐热限制，不能过
高；
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4
一、功能、环境特点及基本要求
? 基本要求：
– 稳定燃烧； – 可靠工作； – 为涡轮提供合理的温度条件；
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二、燃烧室结构形式
? 环形燃烧室
– 由4个同心的圆筒组成， 火焰筒为环形
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二、燃烧室结构形式
? 优点：
– 与压气机、涡轮的环形通道
气动配合好，减少流动损失
– 出口温度场均匀
– 重量轻、迎风面小
? 缺点：
– 喷油与进气不易配合
– 调试需大型气源
– 装拆维护较困难
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实际空气量
? qma ? 1
使燃油完全燃烧所需空气量 qmf l0 fl0
– l0 — 1公斤航空煤油完全燃烧所需理论空气量， l0 =14.7kg/s
5
一、功能、环境特点及基本要求
? （1）如何保证稳定燃烧？
– 有一句成语：“风助火势，火借风威” – 是否“风”越大，火势越旺呢？ – 生活经验表明，并非如此。
20本要求
? （1）如何保证稳定燃烧？
– 基本条件：气流速度 =火焰传播速度 – 进口气流速度高（ 120-180m/s ）； – 火焰传播速度（不大于 50m/s ）
17
三、工作过程及主要零组件
燃烧室工作过程简介 ? 1、气流扩压减速 ? 2、喷油雾化 ? 3、点火 ? 4、形成燃烧回流区 ? 5、燃烧 ? 6、掺混冷却
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三、工作过程及主要零组件
1、气流扩压减速 ? 压气机出口气流速度 120~180m/s ?
30~45m/s
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2020年4月10日
9
一、功能、环境特点及基本要求
? （3）如何保证涡轮的安全工作温度？
– 周向尽可能分布均匀 – 径向燃气温度最高值一般要求在涡轮叶片上 1/3
处，并非越均匀越好
? 叶尖较薄，容易烧坏 ? 叶根应力大，温度不能过高
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二、燃烧室结构形式
? 基本类型
– 单管燃烧室 – 联管燃烧室 – 环形燃烧室
?b
?
燃烧室出口总压 燃烧室进口总压
– 影响因素
? 主要因素：进气速度↑→总压恢复系数↓ ? 次要因素：燃烧室温升↑→总压恢复系数↓
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四、性能参数及特性
? 油气比
f ? 燃油质量流量 ? qmf 空气质量流量 qma
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四、性能参数及特性
? 余气系数
??
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7
一、功能、环境特点及基本要求
? （2）如何保证自身可靠工作？
– 将火焰燃烧区域置于火焰筒内部； – 燃烧室的所有金属部分不跟核心燃烧区直接接
触； – 分区燃烧、掺混冷却；
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一、功能、环境特点及基本要求
? （3）如何保证涡轮的安全工作温度？
– 周向如何分布？ – 径向如何分布？
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三、工作过程及主要零组件
1、气流扩压减速
F100 突扩式扩压器
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三、工作过程及主要零组件
2、喷油雾化
– 为使燃油在非常短的时间内与气流充分掺混， 达到完全燃烧，靠燃油喷嘴喷入雾状燃油，扩 大燃料与周围气体的接触面，加快蒸发、汽化， 形成混气，以利于完全燃烧。
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– 大型民用发动机：最高可达 0.999
– 军用发动机：约 0.95~0.99
– 影响因素：
? 余气系数 ? 进气压力↑→燃烧效率↑ ? 进气温度↑→燃烧效率↑ ? 进气速度↑→燃烧效率↓
T
2
??
p e 1 . 75
300
2
q
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ma
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四、性能参数及特性
? 总压恢复系数：
– 约0.9~0.96