下面是小编为大家整理的发动机原理―教案（2022年）,供大家参考。
【发动机原理】教案
教材:
《汽车发动机原理》
张志沛 主编
大连海运学院出版社
长安高校
汽车学院机电与动力探讨所
目
录 绪
论
------------------------------------------------------------------------------------------
1
第一章 发动机工作循环及性能指标
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5
§1-1 发动机志向循环概述
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5
§1-2 发动机实际循环
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7
§1-3 热平衡
------------------------------------------------------------------------
8
§1-4 指示指标
-----------------------------------------------------------------------
9
§1-5 有效指标
----------------------------------------------------------------------
1 1
§1-6 机械损失
----------------------------------------------------------------------
1 3
§1-7 燃烧热化学
--------------------------------------------------------------------
1 6
§1-8 发动机混合气的着火和燃烧方式
-----------------------------------------------
2 0 第二章 发动机的换气过程
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2 2
§2-1 四冲程发动机的换气过程
------------------------------------------------------
2 2
§2-2 四冲程发动机的充气效率
------------------------------------------------------
2 3
§2-3 影响充气效率的各种因素
------------------------------------------------------
2 5
§2-4 进步充气效率的措施
----------------------------------------------------------
2 7
§2-5 进气管内的动态效应
----------------------------------------------------------
2 9
§2-6 单位时间充气量与循环充气量
-------------------------------------------------
3 0 第三章 柴油机混合气形成和燃烧
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3 2
§3-1 柴油机混合气形成
------------------------------------------------------------
3 2
§3-2 柴油机的燃烧过程
------------------------------------------------------------
3 6
§3-3 柴油机供油系统的工作特性及其对燃烧过程的影响
----------------------------
39
§3-4 柴油机的燃烧室
--------------------------------------------------------------
41 第四章 汽油机混合气形成和燃烧
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4 6
§4-1 汽油机混合气形成
------------------------------------------------------------
4 6
§4-2 汽油机的燃烧过程
------------------------------------------------------------
4 9
§4-3 汽油机的燃烧室
--------------------------------------------------------------
57 第五章 发动机噪声及排放污染
--------------------------------------------------------------
6 0
§5-1 发动机噪声污染及防治
-------------------------------------------------------
60
§5-2 发动机排放污染及防治
-------------------------------------------------------
63 第六章 发动机特性
---------------------------------------------------------------------------
6 6
§6-1 发动机工况和性能指标分析式
------------------------------------------------
66
§6-2 发动机速度特性
--------------------------------------------------------------
66
§6-3 发动机负荷特性
--------------------------------------------------------------
70
§6-4 发动机万有特性
--------------------------------------------------------------
72
§6-5 发动机调速特性
--------------------------------------------------------------
73
§6-6 大气修正
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7 7 第七章 发动机台架试验
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7 9
§7-1 测量与计算参数
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79
§7-2 参数的测量
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7 9
§7-3 测取方法
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83
第八章 车用发动机的废气涡轮增压概述
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85 绪
论
能量转换：发动机－燃料的化学能热能机械能
机械能、电能等－高级能源；热能－低级能源 《发动机原理》课探讨：热能机械能 （转换效率：理论上小于 100%）
机械能热能 （转换效率：理论上可达 100%）
发动机：内燃机和外燃机
车用发动机：间歇工作式发动机
四个冲程中只有一个冲程做功，做功不连续。
燃气轮机：连续工作式发动机
一
分
类 （一）
种
类 1
往复活塞式 （普遍）
2
转子式－汪克尔式 （THE WANKEL ENGINE）
早在 19 世纪, 就有人设想过, 但泄漏问题是这种发动机开展的致命弱点。它构造紧凑，运转平稳，是高速车用发动机的开展方向之一。1956 年德国工程师汪克尔制造出样机。目前日本已用于小轿车上，时速 200 km/h 左右。但光泄漏损失就要占 30%以上。目前我国苏杭等地已经消费出了样机。与往复式比拟应特殊留意的一点是，往复式活塞在上下止点都稍有短暂的停留，与一般认为的观点相反，运动方向的这些变更并不影响它的效率；也就是说，在这个过程中，并没有什么固有的损失。旋转式比往复式的优越之处主要是几何形态上的紧凑性及由此而引起的一些优越之处，并非干脆在气体动力学和热力学方面有何优越之处。
3
摇摆活塞式 （ROCKING PISTON ENGINE）
1979 年日内瓦发动机展览会上，展出了瑞士索罗图恩的萨尔茨曼（W. Salemann ）设计部门的摇摆活塞式发动机。
4
斯特林 （THE STIRLING ENGINE）
1816 年由罗伯特·斯特林设想在气缸外部燃烧的一种热力发动机（外燃机），是现代发动机引人注目的一种。
5
自由活塞式 （FREE PISTON ENGINE）
只相当于涡轮发动机的燃气发生器。
（二）往复活塞式发动机的分类
我们这门课主要探讨目前汽车上广泛应用的往复式活塞发动机。
1
按用处分类 （1）
浇灌（抽水）用
点工况 （2）
电站用 n = const.
线工况
固定式柴油机或机组 （3）
船舶用 Ne = k n3（螺旋桨曲线）
线工况
大型、低速柴油机 （4）
汽车、拖拉机用
变工况-面工况
中小型、高速柴油机 （5）
发动机车
大型高速柴油机组 （6）
工程机械 （矿山机械、建筑、石油钻探）
多变型 （7）
坦克
V 型、多缸机 （8）
飞机
星型 （径向式）
已根本不用
2
按燃油种类分类
汽油机，柴油机
3
按点火方式分类
自行着火 （压燃式），外源点火 （点燃式）
4
按工作循环分类
四冲程，二冲程
5
按冷却方式分类
水冷，风冷
6
按汽缸排列分类
直列式，卧式，V 型，星型 （径向式）
7
按汽缸数目分类
单缸机，多缸机 （2，3，4，5，6，8，10，12，14，16 缸…）
8
按转速分类 （1）
低速: n < 500 r/min （2）
中速: 500 r/min < n < 1500 r/min （3）
高速: n > 1500 r/min
但没有明确的界限。
9
按增压分类
增压，非增压
10 按能源分类 （代用燃料）
压缩自然气，液化自然气，液化石油气，氢气，
甲醇，乙醇，二甲醚，植物油，
电瓶，太阳能
二 优缺点 （一）
优点 1 有效热效率高
蒸汽机 11～16%，蒸汽轮机 30%，
汽油机 30%，柴油机 40%，增压柴油机 46%以上 2 功率范围广
Ne = 0.6～35000 kw 3 比重量小，升功率大 （体积小、重量轻）
比重量: 柴油机 3.7 kg/kw，车用汽油机 1.37 kg/kw 4 起动性好
可很快到达全负荷
（二）
缺点 1 对燃料要求高
石油惊慌，汽油、柴油价格高；要求肯定的标号。
2 噪声、排污 3 构造较困难
三 现代发动机的开展
60 年头以前: 动力性，牢靠性，耐久性
70～80 年头: 经济性，动力性
90 年头口号: 清洁，经济，平安 1 相关学科日益增多，学科之间互相浸透 2 标准化，系列化，通用化 （三化）
3 新材料，新工艺，新产品 4 运用计算机设计、计算零部件及其协作，精细、准确、优化 5 设计、零部件消费商 分散集中分散
由分散的小公司到集中的大型脱拉斯，如今又分散到小公司，其主要缘由是优
化产品，节约开支，降低本钱。甚至象丰田、宝马这样的超级企业有时也需合
作开发新产品。
6 电控应用日益增多，混合气制备更加完善 7 检测设备与手段先进 8 低排放的代用燃料发动机正在普及，零排放的正在开发并进入好用
四 本课程的探讨对象和任务 （一）
对象
本课程以性能指标作为探讨对象
深化到工作过程的各个阶段，分析影响性能指标的各种因素，找出规律，探讨进步性能指标的措施与途径。
（二）
性能指标 1 动力性指标
（功率、扭矩、转速）
2 经济性指标 （燃料和光滑油的消耗量及消耗率）
3 运转性指标 （冷起动性、噪声和排气品质）
衡量发动机的质量，还要考虑牢靠性，耐久性，加工简洁，操纵修理便利，本钱核算等，全面综合评定。
（三）
工作过程
发动机冲程 （四个）: 吸气 压缩 做功 排气
热力过程 （五个）: 吸气 压缩 燃烧 膨胀 排气
燃烧 膨胀 为能量转换过程
（四）
任务
探讨热力过程，热力循环，整机性能
明确根本概念，根本技能。培育综合分析问题的实力。
（五）
单位制
我国的法定计量单位
第一章
发动机工作循环及性能指标
§1-1 发动机志向循环概述 一 实际循环向志向循环的简化 （一）
实际循环 （以车用柴油机为例）
1 进气过程: 0～1 （ p > p0 p < p 0
）
2 压缩过程: 1～2 （ p，T ）
初期: 工质吸热；后期: 工质放热。
3 燃烧过程: 2～3～4 （ p，T ）
4 膨胀过程: 4～5 （ p，T ）
初期: 工质放热；后期: 工质吸热。
5 排气过程: 5～0 （ p > p0
）
（二）
实际循环的简化 1 忽视进、排气过程 2 压缩、膨胀过程 （困难的多变过程）
简化为绝热过程 3 燃烧过程简化为定容加热过程 （2～3）
和定压加热过程 （3～4）
4 排气放热简化为定容放热过程 5 假定工质为定比热的志向气体
二 志向循环及其分析比拟 （一）
混合加热循环
－车用柴油机的志向循环 1 循环特征参数 （1）
压缩比
vv12 （2）
压力上升比
pp32 （3）
预胀比
vv43 2 热效率
tvv pwqqqqq q 012121 11 1
计算得: tkkk 11 11 11( ) ( ) 3 分析 （1）
为定值
t ； t 。 = 1 t = const. （汽油机，定容加热循环）
（2）
t ；当 = 20 左右时， t 不大
柴油机 = 12～22
（二）
定容加热循环 （奥托 OTTO 循环）
－ 汽油机的志向循环 1 热效率
因为: 预胀比 vv431
所以: 热效率 tk 111 2 分析
= 1 t = const.
t ；当 = 10 左右时， t 不大
且汽油机简洁爆燃，因此，汽油机 = 6～10
（三）
定压加热循环 （狄赛尔 DIESEL 循环）
－船舶用大型低速柴油机的志向循环 1 热效率
因为: 压力上升比 pp321
所以: 热效率 tkkk 11 111( )
2 分析 （1）
为定值 t
（2）
为定值 t
（四）
三种志向循环热效率的比拟 1 初态 1 一样，压缩比一样，加热量 q1 一样
t v t m t p , , ,
2 初态 1 一样，最高压力 p max 、最高温度 T max 一样，放热量 q2 一样
t v t m t p , , ,
§1-2 发动机实际循环
发动机志向循环加上各项损失后， 即可分析发动机的实际循环。
一 工质变更损失 （一）
工质性质
理论上: 志向气体，双原子气体。
事实上: 燃烧前: 燃料+空气；
燃烧后: 燃烧产物。
（二）
比热
理论上: 定比热
事实上: 温度 T 比热 C
（三）
高温分解
例
C + O CO +
热量 [ + O ]
CO2
+ 热量
其中 CO 为中间产物，CO2 为最终产物。若遇高温，则会发生复分解反
应，即高温分解:
CO2 CO + O
- 热量
这部分热量虽然在膨胀过程中还可能会释放出来，但由于活塞已接近下止
点，做成效果变差，热效率下降。
二 传热、流淌损失 （一）
传热损失
理论上: 压缩、膨胀过程为绝热过程。
事实上: 大量热量通过汽缸壁传给冷却水或空气。
传热损失是发动机中的最大损失，占总损失量的 30%...