汽车发动机原理2(1)
现代汽车发动机原理第1_2 3_6章习题_参考答案
第一章习题 参考答案一、名词解释1.理论循环：将发动机的实际循环进行若干简化，使其既近似于所讨论的实际循环，而又简化了实际循环变化纷繁的物理、化学过程，从而提出一种便于作定量分析的假想循环。
2.示功图：记录相对于不同活塞位置或不同曲轴转角时气缸内工质压力的变化，有Vp -示功图或ϕ-p 示功图两种。
示功图是研究实际循环的依据，一般是由专门示功器在发动机运转条件下直接测出。
3.指示指标：指示指标是以工质对活塞做功为基础的性能指标，主要是衡量发动机工作过程的好坏。
4.有效指标：有效指标是以发动机输出轴上所得到的功率为基础的性能指标。
主要是考虑到发动机自身所消耗的机械能，用来综合评价发动机整机性能的。
5.指示热效率：是实际循环指示功和所消耗的燃料热量之比值。
6.有效热效率：是实际循环有效功和所消耗的燃料热量之比值。
7.升功率：在标定工况下，发动机单位气缸工作容积所发出的有效功率。
8.比质量：发动机的净质量m 和它所发出的额定功率e P 之比。
9.发动机强化系数：发动机平均有效压力me p 和活塞平均速度m v 的乘积称为强化系数，是评价发动机强化程度的指标。
10.机械效率：机械效率是有效功率和指示功率的比值。
是为了比较各种不同的发动机机械损失所占比例的大小，引入机械效率的概念。
11.发动机热平衡：发动机的热平衡，就是给出燃料的总发热量转换为有效功和其他各项热损失的分配比例。
从这些热量分配中，可以了解到热损失的情况，以作为判断发动机零件的热负荷和设计冷却系统的依据，并为改善发动机的性能指标指明了方向。
二、填空题1．示功2. 提高率3. 工质的影响 换气损失 传热损失 时间损失 燃烧损失 （涡流和节流损失、泄漏损失）4. 实际5. 发动机输出轴上所得到的6. 实际循环指示7. 实际循环有效8．9550/n T P tq e =9．平均有效压力me p 活塞平均速度m v10．下降11. 可靠润滑12. 有效功 其他各项热损失三、思考题1．什么是发动机的理论循环？什么是发动机的实际循环？答题要点发动机的理论循环是将发动机的实际循环进行若干简化，使其既近似于所讨论的实际 循环，而又简化了实际循环变化纷繁的物理、化学过程，从而提出一种便于作定量分析的假想循环。
汽车发动机的工作原理
汽车发动机的工作原理
汽车发动机是汽车动力系统的核心部件，它通过燃烧燃料产生动力，驱动汽车前进。
汽车发动机的工作原理主要包括吸气、压缩、燃烧和排气四个过程。
首先是吸气过程。
汽车发动机通过进气门，引入空气和燃料混合物。
进气门打开时，汽缸内的活塞向下运动，汽缸容积增大，此时会产生一个负压，使进气门自动打开，吸入空气和燃料混合物。
接着是压缩过程。
活塞开始向上运动，将进气门关闭，汽缸容积逐渐缩小。
在此过程中，汽缸内的空气和燃料混合物被压缩，使其温度和压力显著上升，形成一个高压高温的混合气体。
然后是燃烧过程。
当活塞接近上死点时，由于汽缸内的混合气体已被压缩到一定程度，点火系统发出火花，引燃混合气体。
燃烧过程产生的高温和高压气体使活塞向下突进，驱动曲轴旋转，从而转化为机械能。
最后是排气过程。
随着活塞向上运动再次接近上死点，排气门打开，高温废气通过排气门排出汽缸，同时新的吸气过程开始进行。
整个工作过程中，发动机通过连续不断的吸气、压缩、燃烧和排气循环，实现能量的转化，产生连续的动力输出。
同时，发动机还需要润滑系统、冷却系统、点火系统等辅助系统的配合，确保发动机的正常运行和提供稳定的动力输出。
汽车发动机原理学习讲解
(1) 曲柄连杆机构
曲柄连杆机构曲柄连杆机构是发动机实现 工作循环，完成能量转换的主要运动零件。 它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组 成。在作功行程中，活塞承受燃气压力在气 缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋 转运动，并从曲轴对外输出动力。而在进气、 压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴 的旋转运动转化成活塞的直线运动。
• 但压缩比太高，容易引起爆燃。所谓爆燃就是由于 气体压力和温度过高，可燃混合气在没有点燃的情 况下自行燃烧，且火焰以高于正常燃烧数倍的速度 向外传播，造成尖锐的敲缸声。会使发动机过热， 功率下降，汽油消耗量增加以及机件损坏。轻微爆 燃是允许的，但强烈爆燃对发动机是很有害的，汽 油机的压缩比一般为ε＝6～10。
节气门位置传感器故障 7、喷油器堵塞或雾化不良 8、废气再循环装置工作不良 9、排气受阻，在发动机加载时，进气歧管真空度明显偏低
• 燃油经济性：
1.发动机与油耗的关系
说到发动机与油耗的关系,有的人往往把油耗的大小与发动机的排量联系在一起,认为大排量的发动机的油 耗会大于小排量的发动机。实事不尽然,大车和小车相比油耗相对较大主要是整车质量上的问题而不是发 动机的原因。 发动机的工作过程中影响油耗的两个最根本因素是空燃比和发动机负荷,这两个值都有一个 理论上的最佳值,在实际工作过程中,空燃比和发动机负荷的实际值越接近理论值,汽车就越省油。发动机在 负荷为90%、空燃比为1.05:1时燃烧效率最高
3)作功行程
• 作功行程包括燃烧过程和膨胀过程，在这 一行程中，进气门和排气门仍然保持关闭。 当活塞位于压缩行程接近上止点(即点火提 前角)位置时，火花塞产生电火花点燃可燃 混合气，可燃混合气燃烧后放出大量的热 使气缸内气体温度和压力急剧升高，最高 压力可达3～5MPa，最高温度可达2200～ 2800K，高温高压气体膨胀，推动活塞从上 止点向下止点运动，通过连杆使曲轴旋转 并输出机械功，除了用于维持发动机本身 继续运转外，其余用于对外作功。随着活 塞向下运动，气缸内容积增加，气体压力 和温度降低，当活塞运动到下止点时，作 功行程结束，气体压力降低到0.3～0.5MPa， 气体温度降低到1300～1600K。
(完整版)汽车发动机原理课后习题答案
第二章发动机的性能指标1.研究理论循环的目的是什么？理论循环与实际循环相比，主要作了哪些简化？答:目的：1.用简单的公式来阐明内燃机工作过程中各基本热力参数间的关系，明确提高以理论循环热效率为代表的经济性和以平均有效压力为代表的动力性的基本途径2.确定循环热效率的理论极限，以判断实际内燃机经济性和工作过程进行的完善程度以及改进潜力3.有利于分析比较发动机不同循环方式的经济性和动力性简化：1.以空气为工质，并视为理想气体，在整个循环中工质的比热容等物理参数为常数，均不随压力、温度等状态参数而变化2.将燃烧过程简化为由外界无数个高温热源向工质进行的等容、等压或混合加热过程，将排气过程即工质的放热视为等容放热过程3.把压缩和膨胀过程简化成理想的绝热等熵过程，忽略工质与外界的热交换及其泄露等的影响4.换气过程简化为在上、下止点瞬间开和关，无节流损失，缸内压力不变的流入流出过程。
2.简述发动机的实际工作循环过程。
四冲程发动机的实际循环由进气、压缩、燃烧、膨胀、排气组成3.排气终了温度偏高的原因可能是什么？有流动阻力，排气压力>大气压力，克服阻力做功，阻力增大排气压力增大,废气温度升高。
负荷增大Tr增大；n升高Tr增大，∈+，膨胀比增大，Tr减小。
4.发动机的实际循环与理论循环相比存在哪些损失？试述各种损失形成的原因。
答：1.传热损失，实际循环中缸套内壁面、活塞顶面、气缸盖底面以及活塞环、气门、喷油器等与缸内工质直接接触的表面始终与工质发生着热交换2.换气损失，实际循环中，排气门在膨胀行程接近下止点前提前开启造成自由排气损失、强制排气的活塞推出功损失和自然吸气行程的吸气功损失3.燃烧损失，实际循环中着火燃烧总要持续一段时间，不存在理想等容燃烧，造成时间损失，同时由于供油不及时、混合气准备不充分、燃烧后期氧不足造成后燃损失以及不完全燃烧损失4.涡流和节流损失实际循环中活塞的高速运动使工质在气缸产生涡流造成压力损失。
发动机工作原理
第一章发动机工作原理发动机是将其他形式的能量转变为机械能的一种机械装置。
内燃机是燃料在发动机内部燃烧,内燃机每实现一次热功转换，都要经历一系列连续的工作过程，构成一个工作循环，否则，就不能实现热功的转换。
第一节发动机总体结构及基本原理现代汽车发动机根据所用燃料的不同可分为:1.汽油发动机(简称汽油机)1). 化油器式汽油机: 汽油和空气在化油器内混合成可燃混合气,在输入气缸加以压缩，然后用电火花点火使之燃烧而发热作功。
2). 汽油喷射式发动机: 将汽油直接喷人进气管或气缸内，与空气混合形成可燃混合气，再用电火花点燃。
2.柴油发动机(简称柴油机)：汽车用柴油机使用的燃料一般是轻柴油，它是通过喷油泵和喷油器将柴油直接喷人气缸，与气缸内经过压缩的空气混合，使之在高温下自燃作功。
一．发动机总体构造发动机基本由以下机构和系统组成：曲柄连杆机构、配气机构、供给系、润滑系、冷却系、点火系和起动系。
1．曲柄连杆机构：它的功用是将燃料燃烧时产生的热量转变为活塞往复运动的机械能，再通过连杆将活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动而对外输出动力。
2．配气机构：它的功用是使可燃混合气及时充人气缸并及时从气缸排出废气。
3．供给系：它的功用是把汽油和空气混合成合适的可燃混合气供人气缸，以供燃烧，并将燃烧生成的废气排出发动机。
4．润滑系：它的功用是将润滑油供给作相对运动的零件以减少它们之间的摩擦阻力，减轻机件的磨损，并部分地冷却摩擦零件5．冷却系：它的功用是把受热机件的热量散到大气中去，以保证发动机正常工作。
6．点火系：它的功用是保证按规定时刻及时点燃气缸中被压缩的混合气。
7．起动系：它的功用是用以使静止的发动机起动并转入自行运转。
汽油机一般都由上述两个机构和五个系统组成。
对于汽车用柴油机，由于其混合气是自行着火燃烧的，所以柴油机没有点火系。
因此柴油机由两个机构和四个系统组成。
二．四冲程发动机工作原理（一）汽车发动机的基本名词术语1．活塞行程与止点上止点：活塞顶距离曲轴旋转中心最远的位置称为上止点。
汽车发动机启动原理
汽车发动机启动原理
汽车发动机的启动原理是通过同时引入燃料和空气混合物，并通过电火花点燃混合物，从而产生爆炸燃烧的动力。
具体而言，汽车发动机的启动过程可以分为四个步骤：
1. 空气进入：当驾驶员转动钥匙启动车辆时，电瓶会为启动电机提供电力。
启动电机通过齿轮将输出扭矩传递给发动机的飞轮。
飞轮开始旋转时，活塞就会开始移动，从而引入空气。
2. 燃料喷射：同时，汽车的燃料系统会向气缸内喷射燃油，燃油会与进入气缸的空气混合在一起。
3. 点火：在进入气缸的混合物达到适当的比例后，发动机控制单元会通过一个或多个火花塞产生高电压电火花，点燃混合物。
该火花塞位于每个气缸的顶部，并通过电瓶供电，产生足够的能量点燃空燃比合适的混合物。
4. 燃烧和冲压：当混合物被点燃时，燃烧产生的高温高压气体会推动活塞，将动力传递到曲轴。
曲轴的旋转运动将通过连杆传递给驱动轮，从而推动汽车前进。
整个启动过程中，发动机需要燃油和电力的供应，并且各个组件的配合工作以确保顺利启动。
启动成功后，发动机会继续通过正常的四冲程循环工作，不再依赖外部的启动装置。
汽车发动机的工作原理总结5篇
汽车发动机的工作原理总结5篇第1篇示例：汽车发动机是汽车最重要的部件之一，它是汽车的心脏，是驱动汽车行驶的动力源。
汽车发动机的工作原理可以简单概括为燃油与空气在气缸内的混合燃烧过程，通过这个过程来产生燃烧产生的热能转换为机械能，从而驱动汽车前进。
下面就让我们来详细了解一下汽车发动机的工作原理。
汽车发动机的工作原理是通过四冲程循环来完成的。
四冲程循环是指气缸在工作时，活塞上下往复运动共经历四个过程，包括进气、压缩、爆燃和排气四个过程。
这四个过程依次进行，将燃油燃烧产生的能量转化为机械能。
在进气冲程中，汽缸进气门打开，活塞向下运动，汽缸内部空气因此而被吸入。
在压缩冲程中，活塞向上运动，气缸的气门全部关闭，汽缸内的空气被压缩，温度和压力提高。
在压缩末端阶段，点火塞发出高压电火花，点燃气体混合物，完成爆燃工作。
在爆燃冲程中，点火塞点燃空气和燃油混合气，燃烧产生高温高压气体推动活塞下行。
在排气冲程中，活塞再次向上运动，推出燃烧产物，气缸内部完成一个完整的工作循环。
汽车发动机的工作与性能受很多因素影响，如点火正时、燃油混合比、气缸压缩比、气缸结构等。
油气混合比的偏差会导致燃烧不充分和排放增加；点火正时的不准确会降低燃烧效率；气缸的压缩比不合理会影响动力输出等。
汽车发动机需要精准的控制和优化设计才能实现最高效的工作。
现代汽车发动机逐渐向高速、高效、低排放的方向发展。
为了提高发动机功率和燃油效率，汽车制造商在工作原理上进行了许多创新。
采用了涡轮增压技术、缸内直喷技术、可变气门正时技术等，使得发动机工作更加高效。
汽车发动机的工作原理是通过燃油与空气混合燃烧产生的热能转换为机械能，从而驱动汽车前进。
人们对发动机性能的需求不断提高，汽车工程技术也在不断迭代更新。
我们相信，在不久的将来，汽车发动机将会更加高效、环保和安全。
第2篇示例：汽车发动机是汽车的心脏，是汽车最重要的动力装置。
它通过燃烧燃料产生动力，驱动汽车前进。
汽车发动机的工作原理图解
活塞
排气门关闭
作功终了：温度 1500~1700 K， 压 力300~500 kPa
4·排气行程
作用：
进气门关闭
排出膨胀做功后的废气
过程：
排气门开启，进气门仍然
关闭，活塞从下止点向上 止点运动，曲轴转动 180°。排气门开启时， 燃烧后的废气一方面在汽 缸内外压差作用下向缸外 排出，另一方面通过活塞 的排挤作用向缸外排气
3·作功行程
作用：
进气门关闭
燃烧高温高压气体膨胀做功
过程：
当活塞接近上止点时，由
火花塞点燃可燃混合气， 混合气燃烧释放出大量的 热能，使汽缸内气体的压 力和温度迅速提高高温高 压的燃气推动活塞从上止 点向下止点运动，并通过 曲柄连杆机构对外输出机 械能。
瞬时最高：温度 2200~2800 K， 压 力3~5MPa
排气门
吸气行程
压缩行程 作功行程
排气行程
瞬时：温度 1800~2200K压力
喷油泵
5~10 MPa
二·二冲程汽油机的工作原理
火花塞 换气孔
压缩混合 气
排气孔
点火燃烧
曲轴箱
进气孔
进气
排气
压缩
进气
燃烧
排气
过程： 活塞向上运动，将三排孔都关闭，活塞上部开始压缩，当活塞
继续上时，活塞下方打开了进气孔，可燃混合气进入曲轴箱，活塞接 近上止点时，火花塞点燃混合气，气体燃烧膨胀，推动活塞向下运动 ，进气孔关闭，曲轴箱内的混合气受到压缩，当活塞接近下止点时， 排气孔打开，排出废气，活塞再向下运动，换气孔打开，受到压缩的 混合气便从曲轴箱经进气孔流入气缸内，并扫除废气。
排气门打开
活塞
残余废气
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
H
C16H34
a－甲基萘 a Methylnaphtalene C11H10
HH
HH
C C ....... C C H
HH
HH
H
CHale Waihona Puke 3CCHC
C
CH
HC
C
CH
C
C
H
H
Cetane numbe CN = 100
第三篇 运行特性与性能调控
第10章 发动机运行特性与整车匹配 第11章 柴油机调速特性
1. 燃料及其理化特性 2. 汽油机与柴油机工作模式的差 3. 工质及其热力特性 4. 燃烧热化学
发动机燃料的分类
发动机燃料分类: • 常规燃料——石油制品的液体燃料，即汽油和柴油。 • 代用燃料——烃（碳氢）类、醇类、醚类、酯类 Alternative Fue 目的：替代能源、环保要求 1）按物态分类： 液体：甲醇CH3OH、乙醇C2H5OH 二甲醚CH3-O-CH3、生物柴油（甲脂） 气体：液化石油气LPG（丙烷、丁烯）、天然气CNG、LNG（甲烷 H2、沼气（CH4）、煤气（CO） 固体：煤粉、水煤浆 2）按成份分类： 烃燃料（除汽油、柴油外）和含氧燃料（含氧生物燃料）
二次能源（能源载体）
Diesel（柴油） Gasoline（汽油） LPG（液化石油气） Natural gas (CNG)（天然气）
Methanol（甲醇） Ethanol（乙醇） RME（菜籽油） Hydrogen（氢气）
碳氢（Hydrocarbon）燃料的分类
Alkanes or Paraffins- single bonds between carbons - CnH2n+2, e.g. CH4, C2H
汽车发动机原理2(1)
2020/8/13
讲课内容
第一篇 动力输出与能量利用
第1章 动力经济性能指标与影响因素 第2章 燃料与工质 第3章 循环分析与能量利用 第4章 换气过程与循环充量
第二篇 燃烧与排放
第5章 燃烧的基础知识 第6章 燃烧过程及混合气形成 第7章 特殊燃烧问题的机理与对策 第8章 有害排放物的生成与控制 第9章 燃烧室与调节参数的优化
醇
甲醇
乙醇
烃燃料的分子结构与物化特性
◎ 烃燃料的分子式CnHm （碳氢化合物也称为烃） ◎ C、H占97%~98%，其余是S、O、N
而煤中的 “灰分+水” ＞17~60% ◎ 烃燃料的分类，主要掌握 以下几点：
C原子数—C越多，化学稳定性越差，物理稳定性好，不易蒸发。（因为 越多则链越长，越易断，但是一个很大的分子不易蒸发） 分子结构： （1）“链”与“环”— 环化学稳定性好，不易自燃 （2）“直链”与“支链”（或正烷与异烷）—支链（异烷）的化学稳定性好 爆好（如正庚烷C7H16，异辛烷C8H18，辛烷值分别为0和100） （3）“饱和”与“不饱和”—不饱和则不稳定，贮存中易氧化结胶（如烯烃 （4）“双键”和“单键”—单键的化学稳定性差
◎ 油品对燃烧和排放有重要影响，是发 足严格排放法规的关键环节之一。
讲课内容
第一篇 动力输出与能量利用
第1章 动力经济性能指标与影响因素 第2章 燃料与工质 第3章 循环分析与能量利用 第4章 换气过程与循环充量
第二篇 燃烧与排放
第5章 燃烧的基础知识 第6章 燃烧过程及混合气形成 第7章 特殊燃烧问题的机理与对策 第8章 有害排放物的生成与控制 第9章 燃烧室与调节参数的优化
烷烃
甲烷
乙烷
异辛烷
Alkenes or Olefins - one or more double bonds between carbons - CnH2n
稀烃
乙烯
丙稀
丁二烯
Alkynes or Acetylenes - one or more triple bonds between carbons - CnH2n-2
汽油Hu（ 44000）> 柴油Hu （42500） ◎但就单位质量来看，H燃烧所需要O（空气）多（约是C的3倍），因而
理论混合气热值：汽油=柴油
◎若实际中考虑，汽油在a =1，柴油在 a ≥1.2工作 则有可能混合气热值：汽油 > 柴油
排放特性
C/H高，则排放特性差，
C—CO、CO2 有害
H—H2O
燃料碳原子数和分子结构对抗爆性的影响
燃料抗爆性比较： 1）环烷烃 正烷烃 2）异烷烃 正烷烃 3）烯烃 正烷烃 4）芳香烃 烷烃和烯烃
燃料碳原子数和分子结构对自燃性的影响
烷烃
十
六
环烷烃
烷
值
稀烃
芳烃 甲基萘
碳原子数
燃料C/H比与热值和排放特性的关系
热值（能量密度）
◎燃料的热值由C/H比决定, 由于H比C的热值高（约3.7:1）, 柴油C/H > 汽油
趋势：汽车燃料多元化（Diversification）
“狼”来了？！
2020
没有石油内燃机还能转吗？
一次能源
Fossil
Fuels 化石 燃料
Crude oil 石油 Natural gas 天然气 Coal 煤炭
Bio mass 生物能源 Nuclear energy 核能 Solar energy 太阳能
reactive, higher heating value than alkanes or alkenes
炔烃
乙炔
碳氢（Hydrocarbon）燃料的分类
Aromatics - one or more ring structures －CnH2n-6/12
芳烃
苯
甲苯
萘
Alcohols - contain one or more OH groups
无害
天然气（NG）、LPG的H含量高（0.25和0.182），所以其CO、黑烟、微
粒、CO2低于汽、柴油
发动机燃料的主要技术指标
1）自燃性：可燃混合气在一定温度、压力条件下自行着火燃烧的能力
自燃性对柴油尤其重要，自燃性差，则起动性差，工作粗暴 十六烷值是评价柴油自燃性好坏的指标
十六烷值
Cetane
第三篇 运行特性与性能调控
第10章 发动机运行特性与整车匹配 第11章 柴油机调速特性
◎ 燃料的理化特性决定了内燃机混合气 着火方式，是造成内燃机不同工作方式 因素。
◎ 燃料的热值（尤其是混合气热值）， 燃机原理的基础之一，也是影响动力性 性“量”环节的主要因素之一。
◎ 工质的热力参数对循环热效率有巨大 ，是决定内燃机动力性、经济性“质” 重要因素。