《汽車發(fā)動機原理（第5版）》 教案 第一章 發(fā)動機性能

《汽車發(fā)動機原理》教案章節(jié)第一章發(fā)動機性能理論授課時間6學時本單元的教學目標1.掌握發(fā)動機的三種基本理論循環(huán)及熱效率的計算方法、影響因素及比較；2.掌握發(fā)動機的指示性能指標和有效性能指標；3.掌握機械效率的概念、機械損失的四種測定方法、影響機械效率的因素。本單元教學內容1、動機理論循環(huán)與實際循環(huán)的分析；2、發(fā)動機指示性能指標和有效性能指標；3、發(fā)動機機械效率的測定方法與影響因素;4、指示性能指標和有效性能指標的分析；5、提高發(fā)動機動力性和經濟性的技術措施；6、發(fā)動機機械效率的測定方法；7、影響發(fā)動機機械效率的因素。本單元的教學方式（手段）課堂講授，多媒體教學；對相關公式的推導采用板書演算。本單元師生活動設計講授為主，配合重點內容提問本單元的講課提綱、板書設計(一)導入新課我們經常聽說某某車發(fā)動機動力強勁，馬力大，加速性能好，這是如何評價出來的呢？以及如何界定的呢？這就是我們本章需要學習的內容。(二)新課教學1．發(fā)動機理論循環(huán)（1）三種基本循環(huán)發(fā)動機有三種基本空氣標準循環(huán)，即定容加熱循環(huán)、定壓加熱循環(huán)和混合加熱循環(huán)。（2）循環(huán)熱效率ηt①隨著壓縮比的增大，三種循環(huán)的ηt提高。因為可以提高循環(huán)平均吸熱溫度，降低循環(huán)平均放熱溫度，擴大循環(huán)溫差，增大膨脹比。②等熵指數(shù)k對ηt的影響如圖所示。隨k值增大，ηt將提高。k值取決于工質的性質，雙原子氣體k=1.4，多原子氣體k=1.33。（3）循環(huán)平均壓力PtPt隨進氣終點壓力Pde、壓縮比εc、壓力升高比λp、初始膨脹比ρ0、等熵指數(shù)k和循環(huán)熱效率ηt的增加而增加。（4）三種基本循環(huán)的比較欲提高混合加熱循環(huán)熱效率，應增加定容部分的加熱量（即增大λp）。對于高增壓柴油機，因受零部件強度的限制，必須限制其最高循環(huán)壓力。因而為了得到較高的熱效率，宜按定壓加熱循環(huán)工作。2.四沖程發(fā)動機的實際循環(huán)（1）進氣過程為了使發(fā)動機連續(xù)運轉，必須不斷吸入新鮮工質，即是進氣過程。此時進氣門開啟，排氣門關閉，活塞由上止點向下止點移動。因為氣流受到發(fā)動機高溫零件及殘余廢氣的加熱，進氣終點的溫度也總是高于大氣溫度或增壓器出口溫度。（2）壓縮過程發(fā)動機進行壓縮過程時，進排氣門均關閉，活塞由下止點向上止點移動，缸內工質受到壓縮，溫度、壓力不斷上升，工質受壓縮的程度用壓縮比εc表示。（3）燃燒過程燃燒過程的是作用是將燃料的化學能轉變?yōu)闊崮?，使工質的壓力、溫度升高。放出的熱量越多，放熱時越靠近上止點，熱效率越高。（4）膨脹過程進排氣門均關閉，高溫、高壓的工作介質推動活塞，由上止點向下止點移動而膨脹做功，氣體的壓力、溫度也隨即迅速降低。（5）排氣過程膨脹接近終了，排氣門打開，廢氣開始靠自身壓力自由排氣；膨脹過程結束時，活塞移動由下止點返回上止點，將氣缸內的廢氣排除。3.發(fā)動機指示性能指標（1）指示功Wi和平均指示壓力pmi指示功是指氣缸內完成一個工作循環(huán)所得到的有用功Wi。平均指示壓力pmi（MPa）是發(fā)動機單位氣缸工作容積一個循環(huán)所做的指示功。（2）指示功率Pi發(fā)動機單位時間所做的指示功，稱為指示功率Pi。（3）指示熱效率ηit和指示燃料消耗率bi指示熱效率ηit是實際循環(huán)指示功與所消耗的燃料熱量之比值。指示燃料消耗率bi（簡稱指示比油耗）是指單位指示功率的耗油量，通常以每千瓦小時的耗油量表示。4.發(fā)動機有效性能指標（1）動力性指標①有效功率Pe單位時間發(fā)動機曲軸對外輸出的有效功。②有效轉矩Ttq發(fā)動機工作時，由功率輸出軸輸出的轉矩。③平均有效壓力pme發(fā)動機單位氣缸工作容積輸出的有效功。④轉速n和活塞平均速度Cm（2）經濟性指標①有效熱效率ηet發(fā)動機的有效功與所消耗的燃料熱量之比值。②有效燃料消耗率be單位有效功率的耗油量（簡稱耗油率），通常以每千瓦小時的耗油量表示。（3）發(fā)動機強化指標①升功率PL發(fā)動機每升工作容積所發(fā)出的有效功率。②比質量me發(fā)動機的干質量與標定功率之比。③強化系數(shù)pmeCm平均有效壓力與活塞平均速度的乘積。5.機械損失與機械效率（1）機械效率=有效功率/指示功率。（2）機械損失的測定①示功圖法。在真實工況下進行的，只測錄一個氣缸作為代表。②倒拖法。在測功試驗臺上進行。③滅缸法。只停止一缸的燃燒不致引起進排氣系統(tǒng)的異常變化。④油耗線法。在低負荷附近，油耗線為直線相當可靠。6.熱平衡（1）發(fā)動機所耗燃油的熱量QT（2)轉化為有效功的熱量QE（3）傳遞給冷卻介質的熱量Qs（4）廢氣帶走的熱量QR（5）燃料不完全燃燒熱損失QB（6）其他熱量損失QL本單元的重點和難點1.發(fā)動機的三種基本理論循環(huán)及熱效率的計算方法、影響因素及比較；2.發(fā)動機的指示性能指標和有效性能指標；3.發(fā)動機機械效率的測定方法與影響因素；4.指示性能指標和有效性能指標的分析；5.提高發(fā)動機動力性和經濟性的技術措施；6.影響發(fā)動機機械效率的因素；7.發(fā)動機機械效率的測定方法。本單元的補充內容為了了解實際循環(huán)的熱量分配情況，尋找它的損失所在，應將實際循環(huán)與理論循環(huán)進行比較。這里用的理論循環(huán)是最簡單的空氣標準循環(huán)，它除了不可避免地向冷源放熱外，沒有其他損失。研究實際循環(huán)與空氣標準循環(huán)的差異，就可找出熱量損失所在。分析差異的原因，找到提高熱量有效利用的途徑。本單元需查詢的文獻1.《內燃機學》(第三版)，主編：周龍保出版社：機械工業(yè)出版社，出版或修訂時間：2012年2.《工程熱力學》，主編：朱明善，出版社：清華大學出版社，出版或修訂時間：2011年3.《燃燒學導論：概念與應用》（第二版），主編：StephenR.Turns，姚強，李水清，王宇譯，出版社：清華大學出版社，出版或修訂時間2009年下本單元的作業(yè)布置1、發(fā)動機有哪三種基本空氣標準循環(huán)？2、四沖程發(fā)動機的實際循環(huán)包含哪幾個過程？3、發(fā)動機的指示性能指標包含哪幾個指標？4、發(fā)動機有效性能指標包含哪幾個指標？5、發(fā)動機動力性指標包含哪幾個指標