《汽車發(fā)動機(jī)原理（第5版）》 教案 第一章 發(fā)動機(jī)性能

《汽車發(fā)動機(jī)原理》教案章節(jié)第一章發(fā)動機(jī)性能理論授課時間6學(xué)時本單元的教學(xué)目標(biāo)1.掌握發(fā)動機(jī)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(jī)的指示性能指標(biāo)和有效性能指標(biāo)；3.掌握機(jī)械效率的概念、機(jī)械損失的四種測定方法、影響機(jī)械效率的因素。本單元教學(xué)內(nèi)容1、動機(jī)理論循環(huán)與實際循環(huán)的分析；2、發(fā)動機(jī)指示性能指標(biāo)和有效性能指標(biāo)；3、發(fā)動機(jī)機(jī)械效率的測定方法與影響因素;4、指示性能指標(biāo)和有效性能指標(biāo)的分析；5、提高發(fā)動機(jī)動力性和經(jīng)濟(jì)性的技術(shù)措施；6、發(fā)動機(jī)機(jī)械效率的測定方法；7、影響發(fā)動機(jī)機(jī)械效率的因素。本單元的教學(xué)方式（手段）課堂講授，多媒體教學(xué)；對相關(guān)公式的推導(dǎo)采用板書演算。本單元師生活動設(shè)計講授為主，配合重點內(nèi)容提問本單元的講課提綱、板書設(shè)計(一)導(dǎo)入新課我們經(jīng)常聽說某某車發(fā)動機(jī)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(xué)習(xí)的內(nèi)容。(二)新課教學(xué)1．發(fā)動機(jī)理論循環(huán)（1）三種基本循環(huán)發(fā)動機(jī)有三種基本空氣標(biāo)準(zhǔn)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(kuò)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(zhì)的性質(zhì)，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(jìn)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(yīng)增加定容部分的加熱量（即增大λp）。對于高增壓柴油機(jī)，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(jī)的實際循環(huán)（1）進(jìn)氣過程為了使發(fā)動機(jī)連續(xù)運轉(zhuǎn)，必須不斷吸入新鮮工質(zhì)，即是進(jìn)氣過程。此時進(jìn)氣門開啟，排氣門關(guān)閉，活塞由上止點向下止點移動。因為氣流受到發(fā)動機(jī)高溫零件及殘余廢氣的加熱，進(jìn)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(jī)進(jìn)行壓縮過程時，進(jìn)排氣門均關(guān)閉，活塞由下止點向上止點移動，缸內(nèi)工質(zhì)受到壓縮，溫度、壓力不斷上升，工質(zhì)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(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使工質(zhì)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(jìn)排氣門均關(guān)閉，高溫、高壓的工作介質(zhì)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(jié)束時，活塞移動由下止點返回上止點，將氣缸內(nèi)的廢氣排除。3.發(fā)動機(jī)指示性能指標(biāo)（1）指示功Wi和平均指示壓力pmi指示功是指氣缸內(nèi)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(jī)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(jī)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(jī)有效性能指標(biāo)（1）動力性指標(biāo)①有效功率Pe單位時間發(fā)動機(jī)曲軸對外輸出的有效功。②有效轉(zhuǎn)矩Ttq發(fā)動機(jī)工作時，由功率輸出軸輸出的轉(zhuǎn)矩。③平均有效壓力pme發(fā)動機(jī)單位氣缸工作容積輸出的有效功。④轉(zhuǎn)速n和活塞平均速度Cm（2）經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)①有效熱效率ηet發(fā)動機(jī)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(jī)強化指標(biāo)①升功率PL發(fā)動機(jī)每升工作容積所發(fā)出的有效功率。②比質(zhì)量me發(fā)動機(jī)的干質(zhì)量與標(biāo)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(jī)械損失與機(jī)械效率（1）機(jī)械效率=有效功率/指示功率。（2）機(jī)械損失的測定①示功圖法。在真實工況下進(jìn)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(jìn)行。③滅缸法。只停止一缸的燃燒不致引起進(jìn)排氣系統(tǒng)的異常變化。④油耗線法。在低負(fù)荷附近，油耗線為直線相當(dāng)可靠。6.熱平衡（1）發(fā)動機(jī)所耗燃油的熱量QT（2)轉(zhuǎn)化為有效功的熱量QE（3）傳遞給冷卻介質(zhì)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(jī)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(jī)的指示性能指標(biāo)和有效性能指標(biāo)；3.發(fā)動機(jī)機(jī)械效率的測定方法與影響因素；4.指示性能指標(biāo)和有效性能指標(biāo)的分析；5.提高發(fā)動機(jī)動力性和經(jīng)濟(jì)性的技術(shù)措施；6.影響發(fā)動機(jī)機(jī)械效率的因素；7.發(fā)動機(jī)機(jī)械效率的測定方法。本單元的補充內(nèi)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(yīng)將實際循環(huán)與理論循環(huán)進(jìn)行比較。這里用的理論循環(huán)是最簡單的空氣標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(xiàn)1.《內(nèi)燃機(jī)學(xué)》(第三版)，主編：周龍保出版社：機(jī)械工業(yè)出版社，出版或修訂時間：2012年2.《工程熱力學(xué)》，主編：朱明善，出版社：清華大學(xué)出版社，出版或修訂時間：2011年3.《燃燒學(xué)導(dǎo)論：概念與應(yīng)用》（第二版），主編：StephenR.Turns，姚強，李水清，王宇譯，出版社：清華大學(xué)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(jī)有哪三種基本空氣標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)？2、四沖程發(fā)動機(jī)的實際循環(huán)包含哪幾個過程？3、發(fā)動機(jī)的指示性能指標(biāo)包含哪幾個指標(biāo)？4、發(fā)動機(jī)有效性能指標(biāo)包含哪幾個指標(biāo)？5、發(fā)動機(jī)動力性指標(biāo)包含哪幾個指標(biāo)