内燃机绪论

1781年，在参加圆月学社活动过程中，受到天王星 年 在参加圆月学社活动过程中， 以及由此引出的行星绕日圆周运动，或钟表中齿 以及由此引出的行星绕日圆周运动， 轮的圆周运动的启发 想到把活塞往复直线运动变为旋转运动就 可以使动力传给任何工作机械。 可以使动力传给任何工作机械。
同年，研制出一套“太阳和行星”齿轮联动装置； 同年，研制出一套“太阳和行星”齿轮联动装置； 活塞的直线运动转变为齿轮的旋转运动； ⇒活塞的直线运动转变为齿轮的旋转运动； 为使轮轴圆周运动更加均匀，安装一个飞轮。 为使轮轴圆周运动更加均匀，安装一个飞轮。 这一机构的重大革新， 这一机构的重大革新，瓦特蒸汽机才真正成为动 力机械。 力机械。 1781年底，以发明带有齿轮和拉杆的机械联动装 年底， 年底 置获得第二个专利。 置获得第二个专利。 直线运动⇒ 直线运动⇒旋转运动
绪 论
主要试验
发动机负荷特性试验 发动机速度特性试验
前导课
汽车构造、工程热力学、 汽车构造、工程热力学、化学等
绪 论
教材
林学东.发动机原理.机械工业出版社.2008 林学东.发动机原理.机械工业出版社.2008 主要参考书 孙凤英等.汽车性能. 孙凤英等.汽车性能.东北林业大学出版 .2008年 社.2008年 陈家瑞主编.汽车构造. 陈家瑞主编.汽车构造.人民交通出版 社.2006 冯健璋.汽车发动机原理与汽车理论.北京： 冯健璋.汽车发动机原理与汽车理论.北京： 机械工业出版社，1999年 机械工业出版社，1999年
凡尔赛宫
赫更斯： 赫更斯：荷兰物理学家 负责庭院里的树木浇水 和喷水池的喷水 从塞纳河提水。 ⇒从塞纳河提水。
塞纳河
赫更斯的内燃机草图: 赫更斯的内燃机草图
自方案问世后， 年后的1685年， 自方案问世后，经12年后的 年后的 年 台直径12m的水车完成，并满 的水车完成， 用14台直径 台直径 的水车完成 足凡尔赛宫一天3000m3的用水要求。 足凡尔赛宫一天 的用水要求。
第一次技术创新：法国物理学家工程师巴本（ 第一次技术创新：法国物理学家工程师巴本（Denis Papin 1647-1712），最先应用蒸汽动力技术。 ），最先应用蒸汽动力技术 ），最先应用蒸汽动力技术。 从火药发动机演变到蒸汽机; 从火药发动机演变到蒸汽机 将当时欧洲炼铁场广泛使用的活塞式风箱⇒ 箱变为汽缸； 将当时欧洲炼铁场广泛使用的活塞式风箱⇒将箱变为汽缸； 把风箱中的活塞变为汽缸中的活塞。 把风箱中的活塞变为汽缸中的活塞。
其特点：冷凝器与汽缸间用一个调节阀相连 其特点：冷凝器与汽缸间用一个调节阀相连 调节阀 二者既能连通又能分开 既能连通又能分开。 ⇒ 二者既能连通又能分开。 这样，把做功后的蒸汽引入汽缸外的冷凝器， 这样，把做功后的蒸汽引入汽缸外的冷凝器，又可以使 缸内产生真空，避免汽缸在一冷一热过程中热量损耗。 缸内产生真空，避免汽缸在一冷一热过程中热量损耗。
第三次技术革新：托马斯 纽可门 纽可门（ 第三次技术革新：托马斯·纽可门（Thomas Newcomen）针 ） 对赛维利蒸汽泵两大缺点改进: 对赛维利蒸汽泵两大缺点改进 缺点一：热效率太低。 缺点一：热效率太低。 改进措施：冷却水不直接进入汽缸， 改进措施：冷却水不直接进入汽缸，而是通过一个细小龙 头向汽缸内喷水冷却。 头向汽缸内喷水冷却。 缺点二：只是一种抽水泵，不输出动力。 缺点二：只是一种抽水泵，不输出动力。 改进措施：引入活塞装置。靠蒸汽压力、 改进措施：引入活塞装置。靠蒸汽压力、大气压力和真空 度的相互作用推动活塞作往复式机械运动⇒对外输出功⇒ 度的相互作用推动活塞作往复式机械运动⇒对外输出功⇒ 蒸汽机。 蒸汽机。 1712年纽可门蒸汽机问世。 年纽可门蒸汽机问世。 年纽可门蒸汽机问世
结论： 结论： 利用蒸汽压力、大气压力、真空的相互作用，可以推动 利用蒸汽压力、大气压力、真空的相互作用， 汽缸内活塞作往返直线运动。 汽缸内活塞作往返直线运动。 这种运动所产生的机械动力可以带动其他机械运动。 这种运动所产生的机械动力可以带动其他机械运动。
发明带有活塞的蒸汽泵后， 发明带有活塞的蒸汽泵后，考虑到蒸汽压力大 可能会使汽缸爆炸， 年发明了安全阀。 可能会使汽缸爆炸，于1680年发明了安全阀。 年发明了安全阀 ⇒第一台可以把热能转变为机械能的实验型蒸 汽泵， 年在英国试验成功。 汽泵，于1680年在英国试验成功。 年在英国试验成功
绪 论
考核方式
20%
笔试 出勤及试验
80%
第一章 绪论 —内燃机的发展史 内燃机的发展史
从内燃机草图⇒蒸汽机发明⇒汽车的发展⇒ 从内燃机草图⇒蒸汽机发明⇒汽车的发展⇒内燃机 一、内燃机概念的形成——赫更斯的草图 内燃机概念的形成 赫更斯的草图 产生于1673年，赫更斯在凡尔赛宫用水过程中借助动力来 产生于 年 代替体力劳动过程中的构想。 代替体力劳动过程中的构想。
第三项专利： 第三项专利：
针对蒸汽机效率不高的原因：蒸汽单项运动； 针对蒸汽机效率不高的原因：蒸汽单项运动； 即从一端进入、另一端出来。 即从一端进入、另一端出来。
方案措施：让蒸汽从两端进入和排出， 方案措施：让蒸汽从两端进入和排出，就可以让蒸汽 既能推动活塞向上运动又能推动活塞向下运动 ⇒效率就可以提高一倍。 效率就可以提高一倍。 1782年，试制出一种带有双 年 向装置的新汽缸⇒ 向装置的新汽缸⇒ 获得第三项专利。 获得第三项专利。
解决措施：利用蒸汽具有“弹性” 特点， 解决措施：利用蒸汽具有“弹性” 特点，把汽缸和 另一个容器相连接，让蒸汽接入其中， 另一个容器相连接，让蒸汽接入其中，就不需要 一再冷却汽缸，而浪费许多热量。 一再冷却汽缸，而浪费许多热量。 同年设计一个与汽缸分离的冷凝器， 同年设计一个与汽缸分离的冷凝器，并在汽缸外面 加绝热套⇒汽缸保持在高温工作状态。 加绝热套⇒汽缸保持在高温工作状态。
蒸汽革命——蒸汽汽车时代 三、蒸汽革命 蒸汽汽车时代
詹姆斯·瓦特： 詹姆斯 瓦特： 瓦特 瓦特掌管格拉斯哥大学实验教具的机械员。 瓦特掌管格拉斯哥大学实验教具的机械员。 1764年受命格拉斯哥大学教学用纽可门 年受命格拉斯哥大学教学用纽可门 蒸汽机的修理工作。 蒸汽机的修理工作。
故障诊断
在修理纽可门蒸汽机中，发现其两大缺点： 在修理纽可门蒸汽机中，发现其两大缺点： 燃料消耗量大而效率低 只能作往复直线运动。 只能作往复直线运动。 因此，除了用于矿井抽水之外，无其他用途， 因此，除了用于矿井抽水之外，无其他用途，浪费 蒸气达八成以上。 蒸气达八成以上。
内燃机原理
发动机原理
授课教师：郭秀丽
绪 论
课程性质：专业基础课 课程性质 适应专业：车辆工程 适应专业 教学目的和任务： 教学目的和任务 比较系统地掌握现代车用发动机的基 本工作原理和工作过程，理解发动机的主 要性能指标及评价，掌握发动机工作过程 的分析方法及性能指标与各工作过程的内 在联系；了解影响整机性能的使用因素及 提高性能的基本途径。
年受他人赞助制出第一台样机。 从1766年~1769年受他人赞助制出第一台样机。 年 年受他人赞助制出第一台样机 同年， 同年，瓦特因发明冷凝器而获得在革新纽可门蒸 汽机过程中的第Βιβλιοθήκη 项专利。 汽机过程中的第一项专利。
第一个专利的问题
带冷凝器的蒸汽机虽试制成功，但相对纽可门蒸汽机， 带冷凝器的蒸汽机虽试制成功，但相对纽可门蒸汽机，除了 热效率显著提高外，还是无法作为真正的动力机械。 热效率显著提高外，还是无法作为真正的动力机械。 致命缺陷：活塞只能作往复直线运动。 致命缺陷：活塞只能作往复直线运动。
绪 论
学时：32 学时：
讲课学时： 讲课学时：28 实验学时： 实验学时：4
学分： 学分：2
1. 绪论 2. 内燃机循环及性能指标 3. 发动机的换气过程 4. 内燃机的燃料与燃烧 5. 汽油机混合气形成和燃烧 6. 柴油机混合气形成和燃烧 7. 发动机的特性 8. 发动机与整车性能的匹配
绪 论
三大实验的作用： 三大实验的作用： 人们开始认识蒸汽、大气和真空的相互作用。 人们开始认识蒸汽、大气和真空的相互作用。 这些重大的实验成果为早期蒸汽 早期蒸汽动力技术的 ⇒ 这些重大的实验成果为早期蒸汽动力技术的 开发奠定了牢固的科学实验基础 科学实验基础。 开发奠定了牢固的科学实验基础。
蒸汽机发明——三次技术革新 二、蒸汽机发明
课程教学基本内容及要求
本课程主要讲述汽车的基础理论知识， 本课程主要讲述汽车的基础理论知识 ， 汽车使 用性能和实验方法。 用性能和实验方法。 了解发动机的发展概况； 了解发动机的发展概况； 熟练掌握发动机理论循环的特点及实际循环对其 的修正、发动机性能指标； 的修正、发动机性能指标； 掌握四冲程发动机的换气过程； 掌握四冲程发动机的换气过程； 熟练掌握发动机的燃烧过程； 熟练掌握发动机的燃烧过程； 熟练掌握发动机的特性； 熟练掌握发动机的特性； 懂得发动机所用燃料的基本原理； 懂得发动机所用燃料的基本原理； 了解发动机与整车的匹配
实验：先将汽缸底部注入少量水，加热。 实验：先将汽缸底部注入少量水，加热。当汽缸内 的水沸腾后，蒸汽推动活塞慢慢上升；然后， 的水沸腾后，蒸汽推动活塞慢慢上升；然后，从汽 缸底部抽掉火，汽缸内蒸汽慢慢冷凝⇒ 缸底部抽掉火，汽缸内蒸汽慢慢冷凝⇒汽缸内产生 真空，在大气压力推动下，活塞慢慢下降。 真空，在大气压力推动下，活塞慢慢下降。
纽可门蒸汽机原型： 纽可门蒸汽机原型： 将气缸和活塞置于锅上部； 将气缸和活塞置于锅上部； 加热锅产生的蒸汽导入汽缸， 加热锅产生的蒸汽导入汽缸，推 动活塞上升； 动活塞上升； 关闭阀门，向气缸喷水， 关闭阀门，向气缸喷水，缸内蒸 汽被冷却变成水，产生真空， 汽被冷却变成水，产生真空，活 塞下降，抽水泵抽水。 塞下降，抽水泵抽水。
第二次技术突破：英国机械工程师赛维利（ 第二次技术突破：英国机械工程师赛维利（T.Savery 赛维利 1650-1715）。 ）。 设计依据：基于包尔塔的蒸汽力原理， 设计依据：基于包尔塔的蒸汽力原理，其蒸汽泵主要由 汽缸与锅炉组成。 汽缸与锅炉组成。