发动机原理电子教案-

“发动机原理”课程电子教案

一、课程的性质和任务

1、研究发动机的工作过程和性能指标，主要包括动力性、经济性、排放性等。

2、分析影响发动机性能指标的因素。

3、找出提高发动机性能指标的途径。

二、课程的地位和作用

本课程是一门专业课，为发动机的使用、维修打基础。本课程在整个课程体系中起承上启下的作用，对今后的实际工作起指导作用。

三、课程主要内容

课程的主要内容分两大部分，《工程热力学基础知识》部分的重点是发动机的理想循环，《发动机原理》部分的重点是内燃机的燃烧过程和特性。

主要内容包括：工程热力学基础、发动机示功图和性能指标、燃料和燃烧、发动机换气、汽油机混合气的形成与燃烧过程、柴油机混合气的形成与燃烧过程、发动机特性、发动机的排放与控制等。

四、课程的特点、要求、学时分配、考核

特点:本课程理论性较强，无多少实物供参照，课堂上的讲授以理论分析和推导为主。

要求:要求课上集中精力听讲，做好笔记，课下及时复习。对重点章节要熟练掌握。

学时分配：总学时48，其中实验8学时

考核：本课程为考试课，平时10%；实验10%；考试80%。

五、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

六、参考书

[1]《内燃机学》，周龙保主编，机械工业出版社出版，1999年；

[2]《车辆内燃机原理》(第一版)秦有方编北京理工大学出版社1997

[3]《汽车拖拉机发动机》（第三版）董敬编··机械工业出版社1999

[4]《汽车发动机原理》，张志沛主编，人民交通出版社出版，2003年

[5]《内燃机习题集》日]竹内龙三主编中国农业机械出版社1991年

[6]《内燃机燃烧与排放学》蒋德明主编西安交通大学出版社2001年

第一章工程热力学基础

了解：热力系统、工质、功、热量、内能和熵等概念，理想气体和卡诺循环等。

理解：热力学第一和第二定律，Ｐ－Ｖ图和Ｐ－Ｓ图，理想气体的热力过程和发动机的理想循环。

第一节气体的热力性质

一、热力系统

1、热力系统：某一宏观尺寸范围内所要研究的对象的总称。

2、外界：与系统有相互作用的以外物质。

3、热力系统的分类：

闭口系统：与外界无质量交换的系统；

开口系统：与外界有质量交换的系统；

绝热系统：与外界无热量交换的系统；

孤立系统：与外界即无质量交换，又无热量交换的系统。

二、工质状态及状态参数

1、工质：用以实现热功转换的媒介物质。

2、工质热力状态：工质在热力系统中某一瞬间所处的宏观状况。

3、工质状态参数：用来描述工质状态的物理量。

4、基本状态参数：能够测量并能代表工质基本特征的参数。（1）压力（P）、

单位容积面积上的垂直力。

P=F/A N/m=Pa（帕斯卡）

工程气压：1kg/cm2=98.1kPa

物理气压：76cmHg=101.33 kPa 绝对压力：P—状态参数

表压力：P g

真空度：Pν

大气压力：P0

P= P0+ P g P=P0- Pν

（2）温度（T）

表示物体的冷热程度。

开氏温标：T 单位K

水的三相点为单一固定点273、16K。（冰点为273、15K）摄氏温标：t 单位℃

T= t+273、15 K

（3）比容（v）

单位质量的容积。

v=V/m （m3/ kg）

三、理想气体的状态方程

1、理想气体：气体分子本身不占有体积，分子之间无引

力的气体。

1升气体有2.7×1022分子,挤在一起仅0.4cm3 占0.04% 2、理想气体状态方程：

（1）1千克气体：Pv=RT

R为为气体常数（Kj/kg·K）其大小与气体的种类有关（2）m千克气体：PV=mRT V=mν（体积）

（3）1千摩尔气体：

Pμv=μRT 压力常用U 形管测量（图）

压力之间的关系

（教材图）

PV m=R m T

V m 1千摩尔容积；μ为1千摩尔质量;R m为通用气体常数, R m=8.31kJ/kmol.K

3、压容图（P-V图）

（1）平衡状态：

当外界条件不变系统内状态长时间不变，即具有均匀一致的P、V、T。

（2）热力过程：

系统从一个平衡状态到另一个平衡状态的变化历程称为

一个热力过程。

为便于分析，通常将气体的热力过程假设为准平衡过程，即从一个平衡状态经历了一连串的无限接近平衡状态的中间状态，到另一个平衡状态的变化历程。

（3）P-V图的意义

在P-V图上的一点表示气体的一个热力状态；一条曲线表示一个热力过程；（曲线下面所包围的面积表示功量）。

四、工质比热：

单位质量的工质温度变化1K所吸收或放出的热量。用c表示。

C=δq/dt

1、比热与度量单位关系

质量比热C：单位kJ/kgK

摩尔比热φc kJ/kmol.K

容积比热C1kJ/m3K

2、比热与加热过程的关系

常见的加热过程是等压过程和等容过程摩尔71年14

届国际计量大会

（P-V图）

等压比热c p

等容比热cν

c p> cνc p -cν=R

比热比：c p /cν=k （绝热指数）

3、比热与温度的关系

真实比热：每一温度下的气体比热。

实验证明，多数气体的比热是随温度的升高而增大

平均比热：C m 某一温度范围内的比热平均值（为使计算简便）

定比热：实际中不考虑比热随温度的变化，即采用定比热。

第二节热力学第一定律

热力学第一定律是能量转换与守衡定律在热力系统中的应用。

热量===其它能量

在工程热力学中它表达工质吸热、作膨胀功和内能储存的三者关系。

一、功、热量和内能

（一）膨胀功

气体在热力过程中由于体积发生变化所做的功。即系统与外界宏观位移而传递的能量

1千克气体功：δw=Fdx=APdx=Pdν

w12=∫12Pdν

m 千克气体功：W 12=mw=∫12mPdν=∫12PdV

在P-V图上，曲线下面所包围的面积。