发动机原理复习要点

第一章 工程热力学基础

1) 工质(重点)

在工程热力学中，把实现热能与机械功相互转换的工作物质称为工质。

2) 热能的传递方式

热能可由工质通过传导、对流或辐射等方式来进行传递。

3) 热力学第一、第二定律-能量平衡方程(重点)

热力学第一定律：热和功可以相互转换，转换前、后的能量保持不变。

热力学第二定律：实现热功转换的条件以及自发过程进行的方向性和不可逆性

4) 理想气体状态方程。

在气体平衡状态下，理想气体的压力、温度和比容三者之间的关系式称为理想气体状

态方程式，它是根据分子运动学说导出的。

对于1kg 理想气体，状态方程式为： pv=RT

对于mkg 理想气体，状态方程式为： pV=mRT

式中：V=mv ，它是mkg 气体所占的总容积。

5) 气体的热力过程主要有哪几种？ (重点)

定容、定温、定压、绝热 第二章 发动机工作循环和性能指标

1) 理论循环分为哪几种形式？ (重点)

理论循环包括三种形式：

a ）定容循环；

b ）定压循环；

c ）混合循环

2) 发动机实际工作循环哪几个过程组成，哪几个行程组成？ (重点)

实际工作循环则是由进气、压缩、燃烧、膨胀、排气五个过程所组成的，进气、压缩、

供气、排气四个行程组成。

3) 发动机的指示性能指标、有效性能指标（有效功率、有效转矩、有效燃油消耗

率）和强化指标(重点)

发动机的指示性能指标是以工质对活塞所做之功为计算基准的指标。指示指标不受动

力输出过程中机械摩擦和附件消耗等各种外来因素的影响，直接反映由燃烧到热功转换工作循环进行的好坏。

指示功率：发动机单位时间内所做的指示功，用

P i 表示

发动机的指示功率（每秒所做的指示功）为： 10330260-⋅⋅=⋅⋅=in i n V p W P s i i i ττ

式中：τ ——行程数（四行程τ =4，二行程τ =2）。

指示燃油消耗率：指单位指示功的耗油量，也就是发动机每小时发出1kW 指示功率

时所消耗的燃油量，用g i 表示

指示热效率：指实际循环指示功与所消耗的燃油热量的比值，用ηi 表示。

效率之间的关系：g i 高则 ηi 小，反之g i 低则ηi 大。

有效性能指标是以曲轴输出功为计算基准的指标称为有效性能指标。

有效功率：从发动机功率输出轴上得到的净功率

有效转矩：发动机工作时，由功率输出轴输出的转矩，用T e 表示

有效燃油消耗率：指单位有效功的耗油量，也就是发动机每有效千瓦小时的耗油量，

用g e 表示。

有效热效率：指实际循环有效功（W e ）与所消耗的燃油热量的比值，用ηe 表示。

强化指标：1．转速和活塞平均速度; 2.升功率; 3.比质量

4) 发动机机械损失功率的组成部分？课本19页

机械损失由进排气损失（活塞与活塞环的摩擦损失、轴承与气门机构的摩擦损失）驱动附属机构的功率消耗、流体摩擦损失、驱动扫气泵及增压器的损失组成

5) 影响机械效率的主要因素有哪些

1、转速（活塞平均速度）的影响：机械效率随发动机转速或活塞平均速度的上升而

下降；2、负荷的影响：负荷愈小，机械效率愈低；3、润滑油温和冷却水温的影响：润滑油温度升高，其粘度将下降，粘性阻力减小，机械损失功率也减少，机械损失功率随油温的增加而降低，一般水冷式发动机，其水温应控制在 80℃～95℃范围内，其机油温度则在85℃～110℃范围内为宜。

第三章 发动机的换气过程

1) 换气过程(重点)

发动机的换气过程包含排气过程和进气过程。换气过程的任务是：将气缸内上一循环

的废气排除干净，为下一循环充入尽可能多的新鲜工质，保证发动机动力周而复始地输出。

2) 四行程发动机换气过程的阶段划分。

四行程发动机的换气过程始于排气门开启，止于进气门关闭，约占400°~500°曲轴

转角。根据气体流动特点，一般将此过程分成五个阶段：1、自由排气阶段；2、强制排气阶段；3、扫气阶段；4、充气阶段；5、后充气阶段。

3) 充气效率(重点)

充气效率ηv ：是实际进入气缸的新鲜工质质量m 与进气状态下整个气缸容积充满了

新鲜工质的质量m 0之比值。m m v 0

=η

充气效率高，说明发动机每循环进入气缸的新鲜工质多，发动机输出的功率和转矩增

大，动力性也就提高了。

4) 提高充气效率的措施有哪些？ (重点)

影响充气效率的因素很多，主要因素有：

（1）进排气系统的流动阻力：进排气系统截面变化越急剧、管道越细长、管壁越粗糙、气体流速越高、初始压力越低、则压降（率）越大。充气效率也就越低。

（2）气缸内的残余废气量：气缸内残余的废气量越多，充气效率就越低。因为：1、残余废气要占用部分容积，自然会减少新鲜工质的空间，吸入新鲜工质的量也同样会减少；2、残

余废气多，则排气终了压力相对就高，气缸内负压小，吸入新鲜工质的量也会减少。

（3）进气系统和机件对新鲜工质的加热状况：新鲜工质经过进气系统时，对于节气门体有预热装置的发动机，进气将被加热。新鲜工质进入气缸后，缸壁、活塞、缸盖等高温机件也 会使工质升温（部分增压发动机除外）。 工质被加温后密度将降低，充气效率也会降低。

（4）配气相位：增加排气门开启持续角能降低排气终了压力，增加进气门开启持续角能提 高进气终了压力，均能提高充气效率。但是，在发动机实际工作中，它们是相互制约的。

（5）进排气系统的动态效应：惯性效应：通过设计长度合适的进气管道，使膨胀波发出到压缩波反射回到气缸内所经历的时间，正好与进气门开启到关闭所需的时间相互配合，当压缩波到达气缸时，进气门恰好关闭，将较高压力的新鲜工质关在气缸中，从而提高充气效率 实验表明，进气管道长度越长，惯性效应越明显。

提高充气效率的措施：1、减小进气系统的阻力：减少空气滤清器、节气门体、进气管道、进气门（增大气门直径，增加气门数量，增加气门升程，改善气门处流劢阻力）等部位的气流阻力是提高充气效率的主要措施；

2、进气管道部分：降低进气管道的流动阻力能提高充气效率。要减小进气管道内气流阻力，措施有：（1）尽量增加管道的截面积；（2）降低管道内壁的粗糙度；（3）采用圆形管道；

（4）避免急弯，拐弯处圆弧过渡；（5）避免截面积急剧变化，利用圆弧过渡；（6）利用气道形成扫气涡流。

3、空气滤清器部分：(1)加大气流通过截面；(2)采用高效低阻的滤芯结构和材料；(3)及时清洁和更换滤芯。

4、节气门体部分：该部分除了降低节气门体和节气门的气流阻力外，还要注意对空气流量计的选择。 如热丝式、热膜式流量计的流动阻力相对就小些

5) 配气相位——4+1角度(重点)

要提高充气效率，除了选择合理的配气相位外，还要根据发动机转速和负荷的变化情况，适时地对配气相位进行微调，实现配气相位的优化控制。 1．可变凸轮轴相位：让整根凸轮轴相对于正时皮带轮旋转一个角度，从而改变开启提前角和关闭延迟角。但气门开启持续角不变，对充气效率影响较小；2．可变配气相位及气门升程：由2个以上的凸轮控制一个气门，因此气门的开闭角度、开闭的快慢、气门升程均可调节，能明显提高充气效率。如丰田的VVT-i ，本田的VTEC ，现代的CVVT 发动机都具有该功能。

第四章 燃料与燃烧

1) 过量空气系数和空燃比(重点)

过量空气系数：燃烧1kg 燃料实际提供的空气量L 与理论上所需的空气量L 0之比，称为过量空气系数α。L L 0

=α 空燃比：将燃烧时空气量与燃料的比例值是用空燃比A/F 表示。

kg

kg F A 11燃料质量量燃料实际供给的空气质燃烧燃料量空气量== 2) 汽油（挥发性、抗爆性）和柴油（低温流动性、自燃性）的基本特性?

汽油对发动机性能有重要影响的特性有：挥发性、抗爆性、燃烧热值、化学稳定性和安 全性。（1）挥发性：汽油的挥发性常用蒸馏曲线相对地评定。在汽油规格中，以10%，50%，90%