《发动机原理及汽车理论》课程教案.doc

授授 课课 教教 案案 1 课程名称：发动机原理与汽车理论 授课的方式：讲课 授课时间：90 分 钟 授课教师姓名： 职称： 授课的对象： 第 1 次课 授课题目：（章，节）第一章 第二章 （ 节） 基本教材：汽车发动机原理与汽车理论 （第二版） ，冯健璋，机械工业出版社， 2005 参考教材：1、 内燃机原理 ，西安交大，机械工业出版社 教学目的与要求： 了解内燃机发展历史和技术概况，掌握内燃机的分类和各种类型发动机的特点； 理解发动机的理论循环和实际循环及发动机的指标； 了解发动机的热平衡及发动机技术的现状与发展。 教学重点、难点： 重点：发动机的各种性能指标。 难点：发动机的理论循环和实际循环及发动机的指标； 发动机的热平衡及发动机技术的现状与发展。 教学大体内容与过程设计： 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 发动机原理课研究：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） 时间分配 5 分钟 早在 19 世纪, 就有人设想过, 但泄漏问题是这种发动机发展的致命弱点。 它结构紧凑，运转平稳，是高速车用发动机的发展方向之一。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生产出了样机。与 往复式比较应特别注意的一点是，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，运动方向的这些改变并不影响它的效率；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 之处主要是几何形状上的紧凑性及由此而引起的一些优越之处，并非直接 在气体动力学和热力学方面有何优越之处。 3 摆动活塞式 （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 ）设计部门的摆动活塞式发动机。 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 我们这门课主要研究目前汽车上广泛应用的往复式活塞发动机。 1 按用途分类 （1） 灌溉（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 n（螺旋桨曲线） 线工况 大型、低速柴油机 3 （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） 已基本不用 2 按燃油种类分类 汽油机，柴油机 30 分钟 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 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） 压缩天然气，液化天然气，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 1116%，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 = 0.635000 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 可很快达到全负荷 （二） 缺点 1 对燃料要求高 石油紧张，汽油、柴油价格高；要求一定的标号。 2 噪声、排污 3 结构较复杂 三 现代发动机的发展 60 年代以前: 动力性，可靠性，耐久性 7080 年代: 经济性，动力性 90 年代口号: 清洁，经济，安全 2新技术的介绍 柴油电控燃油喷射、汽油机电控燃油喷射技术、高能点火、多气门、 可变技术、排气净化新技术、发动机增压中冷与强化、灵活燃料、混合动 10 分钟 力用小排量发动机、稀燃与速燃、发动机综合控制、新型燃烧室、内燃机 的分类和各种类型发动机的特点。 1 相关学科日益增多，学科之间相互渗透 2 标准化，系列化，通用化 （三化） 3 新材料，新工艺，新产品 4 使用计算机设计、计算零部件及其配合，精密、准确、优化 5 设计、零部件生产商 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，其主要原因 是优化产品，节省开支，降低成本。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实用 四 本课程的研究对象和任务 （一） 对象 本课程以性能指标作为研究对象 深入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，研究提高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 （燃料和润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，还要考虑可靠性，耐久性，加工容易，操纵维修 方便，成本核算等，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 研究热力过程，热力循环，整机性能 明确基本概念，基本技能。培养综合分析问题的能力。 （五） 单位制 我国的法定计量单位 10 分钟 25 分钟 10 分钟 5 分钟 教学手段：多媒体辅助教学 教学方法：课堂讲授、现场提问等方式。 作业：（思考题） 主要参考书： 内燃机原理主编：刘永长 出版社：华中理工大学出版社，1992 内燃机原理主编：蒋德明 出版社：机械工业出版社，1988 汽车发动机原理主编：陈培陵 人民交通出版社 汽车拖拉机发动机主编.董敬（第三版）机械工业出版社；19993 汽车发动机原理教程刘峥、王建昕编著，清华大学出版社 2001 年 火花点火发动机的燃烧西安交通大学出版社，1992 年，蒋德明主编。 汽车新能源技术人民交通出版社，2003 年，边耀璋主编。 内燃机习题集中国农业机械出版社，1991 年，日竹内龙三主编。 教研室意见 ： 授授 课课 教教 案案 课程名称：发动机原理与汽车理论 授课的方式：讲课 授课时间：90 分 钟 授课教师姓名：* 职称：* 授课的对象：* 第 2 次课 授课题目：（章，节）第一章 第二章 （ 节） 基本教材：汽车发动机原理与汽车理论 （第二版） ，冯健璋，机械工业出版社， 2005 参考教材：1、 汽车理论第五版，余志生主编，机械工业出版社，2009 2、 内燃机原理 ，西安交大，机械工业出版社 教学目的与要求： 学会示功图表示方法，掌握性能指标与影响因素，机械损失与效率，内燃机的热平衡，提 高内燃机动力性与经济性的途径 教学重点、难点： 重点：功图表示方法，性能指标与影响因素，提高内燃机动力性与经济性的途径 难点：性能指标与影响因素 教学大体内容与过程设计： 包括复习旧课、引入新课、重点难点讲授、作业和习题布置、问题讨论、 归纳总结及课后辅导等内容的时间分配(100 分钟或 150 分钟) 1示功图表示方法与制取 2示功图与指示性指标 3发动机有效性能指标 4机械损失与机械效率 5提高汽车发动机动力性能与经济性能的途径 重点介绍：指示指标和有效指标及机械损失概念及个指标的计算方法， 时间分配 5 分钟 30 分钟 10 分钟 10 分钟 25 分钟 10 分钟 5 分钟 提高发动机动力性能与经济性能的主要途径。 教学手段：多媒体辅助教学 教学方法：课堂讲授、现场提问等方式。 作业：（思考题） 主要参考书： 内燃机学作者：周龙保 出版社：机械工业出版社 2000 年 内燃机原理主编：刘永长 出版社：华中理工大学出版社，1992 内燃机原理主编：蒋德明 出版社：机械工业出版社，1988 汽车发动机原理主编：陈培陵 人民交通出版社 汽车拖拉机发动机主编.董敬（第三版）机械工业出版社；19993 汽车发动机原理教程刘峥、王建昕编著，清华大学出版社 2001 年 火花点火发动机的燃烧西安交通大学出版社，1992 年，蒋德明主编。 汽车新能源技术人民交通出版社，2003 年，边耀璋主编。 内燃机习题集中国农业机械出版社，1991 年，日竹内龙三主编。 教研室意见 ： 授授 课课 教教 案案 课程名称：发动机原理与汽车理论 授课的方式：讲课 授课时间：90 分 钟 授课教师姓名： 职称：* 授课的对象： 第 3 次课 授课题目：（章，节）第三章 （ 节） 基本教材：汽车发动机原理与汽车理论 （第二版） ，冯健璋，机械工业出版社， 2005 教学目的与要求： 掌握四冲程内燃机换气过程特点，学会分析换气损失、泵气损失及其影响因素 教学重点、难点： 重点：1.四冲程内燃机进排气过程；2.内燃机增压技术；3.二冲程内燃机换气过程。 难点：四冲程内燃机换气过程；换气损失、泵气损失及其影响因素，充气效率及其 影响因素。 教学大体内容与过程设计： 包括复习旧课、引入新课、重点难点讲授、作业和习题布置、问题讨论、 归纳总结及课后辅导等内容的时间分配(80 分钟或 90 分钟) 1四冲程发动机的换气过程 2换气损失、泵气损失及其影响因素，充气效率及其影响因 素1； 3提高发动机空气效率的措施(介绍相关新技术) 4二冲程发动机换气过程；二冲程发动机实际压缩比、几何 压缩比及冲程损失系数的概念，换气方式的分类与应用，换气质 量评价。 时间分配 (分钟) 30 15 30 15 教学手段：多媒体辅助教学，电子教案 教学方法：课堂讲授、现场提问等方式。 作业：（思考题） 主要参考书： 内燃机学作者：周龙保 出版社：机械工业出版社 2000 年 内燃机原理主编：刘永长 出版社：华中理工大学出版社，1992 内燃机原理主编：蒋德明 出版社：机械工业出版社，1988 汽车发动机原理主编：陈培陵 人民交通出版社 汽车拖拉机发动机主编.董敬（第三版）机械工业出版社；19993 汽车发动机原理教程刘峥、王建昕编著，清华大学出版社 2001 年 火花点火发动机的燃烧西安交通大学出版社，1992 年，蒋德明主编。 汽车新能源技术人民交通出版社，2003 年，边耀璋主编。 内燃机习题集中国农业机械出版社，1991 年，日竹内龙三主编。 教研室意见 ： 授授 课课 教教 案案 课程名称：发动机原理与汽车理论 授课的方式：讲课 授课时间：90 分钟 授课教师姓名： 职称： 授课的对象： 第 4 次课 授课题目：（章，节） 第三章 发动机换气过程（ 节）（1 学时） 第四章 发动机废气涡轮增压（1 学时） 基本教材：汽车发动机原理与汽车理论 （第二版） ，冯健璋，机械工业出版社， 2005 教学目的与要求： 理解提高发动机空气效率的措施； 了解发动机废气涡轮增压的结构及工作原理； 掌握废气能量的利用及涡轮增压器与柴油机的匹配。 教学重点、难点： 重点：提高内燃机动力性与经济性的途径； 难点：性能指标与影响因素 教学大体内容与过程设计： 包括复习旧课、引入新课、重点难点讲授、作业和习题布置、问题讨论、 归纳总结及课后辅导等内容的时间分配(100 分钟或 150 分钟) 第三章 发动机换气过程 2提高发动机空气效率的措施 第四章 发动机废气涡轮增压 1发动机废气涡轮增压的结构及工作原理 2废气能量的利用及涡轮增压器与柴油机的匹配 小结 时间分配 (分钟) 45 25 15 5 教学手段：多媒体辅助教学 教学方法：课堂讲授、现场提问等方式。 作业：（思考题） 主要参考书： 内燃机学作者：周龙保 出版社：机械工业出版社 2000 年 内燃机原理主编：刘永长 出版社：华中理工大学出版社，1992 内燃机原理主编：蒋德明 出版社：机械工业出版社，1988 汽车发动机原理主编：陈培陵 人民交通出版社 汽车拖拉机发动机主编.董敬（第三版）机械工业出版社；19993 汽车发动机原理教程刘峥、王建昕编著，清华大学出版社 2001 年 火花点火发动机的燃烧西安交通大学出版社，1992 年，蒋德明主编。 汽车新能源技术人民交通出版社，2003 年，边耀璋主编。 内燃机习题集中国农业机械出版社，1991 年，日竹内龙三主编。 教研室意见 ： 授授 课课 教教 案案 课程名称：发动机原理与汽车理论 授课的方式：讲课 授课时间：90 分钟 授课教师姓名： 职称：* 授课的对象： 第 5 次课 授课题目：（章，节）第五章 燃料与燃烧热化学（ 节） （3 学时） 基本教材：汽车发动机原理与汽车理论 （第二版） ，冯健璋，机械工业出版社， 2005 教学目的与要求： 基本要求：了解发动机的燃料及使用性能；掌握发动机的燃烧热化学。汽油柴油燃料特性对发 动机的影响，学会理论空气量和化学计量空燃比计算； 教学重点、难点： 重点：汽油与柴油燃料的特性，汽油柴油燃料特性对发动机的影响，理论空气量及 其计算。 难点：汽油与柴油燃料的特性，汽油柴油燃料特性对发动机的影响。 教学大体内容与过程设计： 1.发动机能源概述； 目前世界汽车能源状况介绍3，碳氢燃料分类 2.燃料及其热化学性质； 汽油与柴油燃料的特性，汽油柴油燃料特性对发动机的影响 3.燃料燃烧化学分析。 理论空气量和化学计量空燃比计算； 残余废气系数的概念及影响因素。 时间分配 10 分钟 45 35 分钟 教学手段：多媒体辅助教学，电子教案 教学方法：课堂讲授、现场提问等方式。 作业：（思考题） 主要参考书： 内燃机学作者：周龙保 出版社：机械工业出版社 2000 年 内燃机原理主编：刘永长 出版社：华中理工大学出版社，1992 内燃机原理主编：蒋德明 出版社：机械工业出版社，1988 汽车发动机原理主编：陈培陵 人民交通出版社 汽车拖拉机发动机主编.董敬（第三版）机械工业出版社；19993 汽车发动机原理教程刘峥、王建昕编著，清华大学出版社 2001 年 火花点火发动机的燃烧西安交通大学出版社，1992 年，蒋德明主编。 汽车新能源技术人民交通出版社，2003 年，边耀璋主编。 内燃机习题集中国农业机械出版社，1991 年，日竹内龙三主编。 教研室意见 ： 授授 课课 教教 案案 课程名称：发动机原理与汽车理论 授课的方式：讲课 授课时间：90 分钟 授课教师姓名：* 职称：* 授课的对象：* 第 6 次课 授课题目：（章，节）7. 汽油机混合气的形成与燃烧（第 2-7 节） 基本教材：汽车发动机原理与汽车理论 （第二版） ，冯健璋，机械工业出版社， 2005 教学目的与要求： 了解汽油机混合的工作原理，掌握汽油机的燃烧过程及汽油机的燃烧室。 教学重点、难点： 重点：汽油机混合气形成的工作原理； 难点：汽油机的燃烧过程 教学大体内容与过程设计： 包括复习旧课、引入新课、重点难点讲授、作业和习题布置、问题讨论、 归纳总结及课后辅导等内容的时间分配(100 分钟或 150 分钟) 第二节汽油机电控汽油喷射系统概述（简介） 第三节电控汽油喷射空气供给系统（简介） 第四节燃油供给系统（简介） 第五节电子控制系统（简介） 第六节燃油喷射控制（简介） 第七节 汽油机的燃烧室（含稀燃技术） （重点） 为什么燃烧室这么重要？为什么燃烧室这么重要？ 直接影响到充量系数、火焰传播速度、放热率、传热损失及直接影响到充量系数、火焰传播速度、放热率、传热损失及 爆燃倾向。爆燃倾向。 时间分配 （分钟） 5 5 5 5 15 55 一、对燃烧室设计的一般要求一、对燃烧室设计的一般要求 （1）燃料经济性高）燃料经济性高 （2）燃烧过程等容度高）燃烧过程等容度高 （3）生成污染物少）生成污染物少 （4）动力性高）动力性高 （5）不出现爆燃与表面点火等不正常燃烧）不出现爆燃与表面点火等不正常燃烧 （6）燃烧循环变动小）燃烧循环变动小 （7）工作柔和，燃烧噪声小）工作柔和，燃烧噪声小 （8）燃烧迅速）燃烧迅速 （9）稀燃能力强）稀燃能力强 （10）起动性好）起动性好 （11）瞬态特性好）瞬态特性好 （12）EGR 的承受能力强的承受能力强 二、燃烧室设计要点二、燃烧室设计要点 1压缩比压缩比 提高压缩比可以提高汽油机的功率与经济性，尤其对经济性起着特别提高压缩比可以提高汽油机的功率与经济性，尤其对经济性起着特别 显著的作用。但提高压缩比受爆燃的限制，因此提高抗爆性就成为提高压显著的作用。但提高压缩比受爆燃的限制，因此提高抗爆性就成为提高压 缩比的关键。缩比的关键。 2燃烧室面容比燃烧室面容比 FV FV 表示燃烧室的紧凑性，它与燃烧室形状以及汽油机的主要结表示燃烧室的紧凑性，它与燃烧室形状以及汽油机的主要结 构参数有关。侧置气门燃烧室的构参数有关。侧置气门燃烧室的 FV 大，顶置气门燃烧室的大，顶置气门燃烧室的 FV 要小要小 得多，即使是顶置气门中，不同形状燃烧室的得多，即使是顶置气门中，不同形状燃烧室的 FV 值也是有差别的。一值也是有差别的。一 般来说，般来说，FV 大，火焰传播距离长，容易爆燃，大，火焰传播距离长，容易爆燃，HC 排放高相对散热面排放高相对散热面 积大，热损失大。积大，热损失大。 3火花塞位置及其性能火花塞位置及其性能 火花塞的位置直接影响火焰传播距离的长短，从而影响抗爆性，也影火花塞的位置直接影响火焰传播距离的长短，从而影响抗爆性，也影 响火焰面积扩展速率和燃烧速率。试验结果表明，圆锥形底部点火时，开响火焰面积扩展速率和燃烧速率。试验结果表明，圆锥形底部点火时，开 始燃烧速率大，后期缓慢；圆锥形顶部点火时正好相反，开始缓慢，后期始燃烧速率大，后期缓慢；圆锥形顶部点火时正好相反，开始缓慢，后期 快速燃烧；圆柱形介于两者之间。快速燃烧；圆柱形介于两者之间。 三、传统发动机常见的几种燃烧室三、传统发动机常见的几种燃烧室 1、锲形燃烧室、锲形燃烧室 2、浴盆形燃烧室、浴盆形燃烧室 3、半球形燃烧室、半球形燃烧室 四、稀薄燃烧及缸内直接喷射汽油机四、稀薄燃烧及缸内直接喷射汽油机 教学手段：多媒体辅助教学 教学方法：课堂讲授、现场提问等方式。 作业：（思考题） 主要参考书： 内燃机学作者：周龙保 出版社：机械工业出版社 2000 年 内燃机原理主编：刘永长 出版社：华中理工大学出版社，1992 内燃机原理主编：蒋德明 出版社：机械工业出版社，1988 汽车发动机原理主编：陈培陵 人民交通出版社 汽车拖拉机发动机主编.董敬（第三版）机械工业出版社；19993 汽车发动机原理教程刘峥、王建昕编著，清华大学出版社 2001 年 火花点火发动机的燃烧西安交通大学出版社，1992 年，蒋德明主编。 汽车新能源技术人民交通出版社，2003 年，边耀璋主编。 内燃机习题集中国农业机械出版社，1991 年，日竹内龙三主编。 教研室意见 ： 授授 课课 教教 案案 课程名称：发动机原理与汽车理论 授课的方式：讲课 授课时间：180 分钟 授课教师姓名： 职称： 授课的对象： 第 7,8 次课 授课题目：（章，节）第八章第八章 发动机的特性发动机的特性（4 学时） 基本教材：汽车发动机原理与汽车理论 （第二版） ，冯健璋，机械工业出版社， 2005 教学目的与要求： 发动机原理中重要的的一章，熟悉掌握发动机的负载特性、速度特性、调速和万用特性。 教学重点、难点： 重点：负载特性、速度特性、调速和万用特性 难点：各曲线的实验方法和数据处理方法 教学大体内容与过程设计： 包括复习旧课、引入新课、重点难点讲授、作业和习题布置、问题讨论、归纳总结 及课后辅导等内容的时间分配(180 分钟) 第第一一节节 发发动动机机的的特特性性概概述述 汽汽车车行行驶驶时时，由由于于车车速速与与行行驶驶阻阻力力不不断断变变化化，则则发发动动机机的的转转速速和和负负荷荷亦亦相相应应变变化化，以以适适应应 汽汽车车的的需需要要。随随着着转转速速和和负负荷荷的的改改变变，发发动动机机工工作作过过程程也也会会发发生生变变化化。因因此此，发发动动机机在在不不 同同使使用用条条件件下下具具有有不不同同的的动动力力性性与与经经济济性性。 一一、发发动动机机工工况况 发发动动机机的的运运行行情情况况，简简称称工工况况。工工况况以以功功率率 P Pe e和和转转速速n n来来表表示示，此此功功率率、转转速速应应 该该与与发发动动机机所所带带动动的的工工作作机机械械要要求求的的功功率率、转转速速相相适适应应。 只只有有当当发发动动机机发发出出的的扭扭矩矩与与工工作作机机械械消消耗耗的的扭扭矩矩相相等等时时，两两者者才才能能在在一一定定转转速速下下按按 一一定定功功率率稳稳定定工工作作。 二二、发发动动机机的的功功率率标标定定 制制造造企企业业根根据据发发动动机机的的用用途途、寿寿命命、可可靠靠性性、维维修修与与使使用用条条件件等等要要求求，人人为为地地规规定定 该该产产品品在在标标准准大大气气条条件件下下输输出出的的有有效效功功率率以以及及对对应应的的转转速速，即即标标定定功功率率与与标标定定转转 速速。 G GB B/ /T T1 11 10 05 5. .1 1- -1 19 98 87 7 内内燃燃机机台台架架性性能能试试验验方方法法 ，我我国国发发动动机机功功率率按按允允许许连连续续运运 转转 时时间间的的最最大大有有效效功功率率可可以以分分为为四四级级： 1 15 5分分钟钟标标定定功功率率：轿轿车车、中中小小型型载载货货汽汽车车、快快艇艇等等用用途途发发动动机机 时间分配 （分钟） 20 1 1小小时时标标定定功功率率：工工程程机机械械、船船舶舶主主机机、大大型型载载货货汽汽车车和和机机车车等等用用途途发发动动 机机 1 12 2小小时时标标定定功功率率：拖拖拉拉机机、移移动动式式发发电电机机组组、铁铁道道牵牵引引等等用用途途发发动动机机 持持续续功功率率：长长期期连连续续运运转转的的固固定定动动力力、排排灌灌、电电站站、船船舶舶等等用用途途发发动动机机 第第二二节节 发发动动机机的的负负荷荷特特性性 负负荷荷特特性性：转转速速不不变变 ，其其性性能能指指标标（ b be e、烟烟度度、噪噪声声等等）随随负负荷荷（可可用用功功率率 P Pe e、 扭扭矩矩T Tt tq q或或平平均均有有效效压压力力P Pm me e表表示示）的的变变化化关关系系。 应应用用： 驱驱动动发发电电机机、压压缩缩机机、风风机机、水水泵泵等等动动力力装装置置就就是是按按负负荷荷特特性性运运行行。 当当汽汽车车以以（某某一一档档位位）一一定定的的速速度度沿沿阻阻力力变变化化的的道道路路行行驶驶 第第 三三节节 发发动动机机的的速速度度特特性性 发发动动机机的的速速度度特特性性：是是指指油油量量调调节节机机构构（油油量量调调节节齿齿杆杆、齿齿条条或或节节气气门门开开度度）保保持持 不不变变情情况况下下发发动动机机性性能能指指标标随随转转速速变变化化的的关关系系。 外外特特性性：当当油油量量控控制制机机构构在在最最大大位位置置时时，测测得得的的特特性性称称为为全全负负荷荷速速度度特特性性（简简称称外外 特特性性） 。外外特特性性反反映映了了发发动动机机所所能能达达到到的的最最高高性性能能，确确定定了了最最大大功功率率、最最大大转转矩矩以以 及及对对应应的的转转速速。所所有有发发动动机机出出厂厂时时都都必必须须提提供供该该特特性性。 部部分分负负荷荷特特性性：油油量量低低于于最最大大位位置置时时的的速速度度特特性性。 25 45 第四节第四节 发动机的转矩适应性发动机的转矩适应性 要求：发动机的扭矩随转速的降低而增加。要求：发动机的扭矩随转速的降低而增加。 例如：当汽车上坡时，若油量调节拉杆已达最大位置，但所发出的扭矩仍例如：当汽车上坡时，若油量调节拉杆已达最大位置，但所发出的扭矩仍 感不足，车速就要降低，此时需要发动机随车速降低而发出更大扭矩，以感不足，车速就要降低，此时需要发动机随车速降低而发出更大扭矩，以 克服爬坡阻力。因此，为表明发动机的性能，引入扭距储备系数和转速储克服爬坡阻力。因此，为表明发动机的性能，引入扭距储备系数和转速储 备系数的概念。备系数的概念。 第五节第五节 发动机的万有特性发动机的万有特性 万有特性是以转速万有特性是以转速 n n 为横坐标，以扭矩为横坐标，以扭矩 TtqTtq 或平均有效压力或平均有效压力 PmePme 为纵坐标，在为纵坐标，在 图上画出许多等耗油率曲线和等功率曲线，组成发动机万有特性。图上画出许多等耗油率曲线和等功率曲线，组成发动机万有特性。 （一）等燃油消耗率曲线（一）等燃油消耗率曲线 1.1. 将不同转速的负荷特性转换为以平均有效压力将不同转速的负荷特性转换为以平均有效压力 PmePme 或或 TtqTtq 为横坐标、为横坐标、 燃油消耗率燃油消耗率 b b 为纵坐标的负荷特性，并逆时针旋转为纵坐标的负荷特性，并逆时针旋转 9090。 2.2. 在万有特性图的横坐标上，以一定比例标出转速数值。纵坐标在万有特性图的横坐标上，以一定比例标出转速数值。纵坐标 PmePme 的比例应与负荷特性的比例应与负荷特性 PmePme 的比例相同。的比例相同。 30 60 （二）等功率曲线（二）等功率曲线 （三）边界线（三）边界线 将外特性中的将外特性中的 TtqnTtqn 画在万有特性上，构成边界线。画在万有特性上，构成边界线。 二、万有特性的应用分析二、万有特性的应用分析 1.1.由万有特性可以方便地查到发动机在任何点（由万有特性可以方便地查到发动机在任何点（TtqTtq、n n）工作时的）工作时的 PePe、b b、PmePme，发动机在任何点（，发动机在任何点（PePe、n n）工作时的）工作时的 TtqTtq、b b、PmePme 以及发动机最经济以及发动机最经济 负荷和转速。负荷和转速。 2.2. 等燃油消耗率曲线的形状及分布情况对发动机使用经济性有很大影响。等燃油消耗率曲线的形状及分布情况对发动机使用经济性有很大影响。 （1 1）等燃油消耗率曲线最内层为最经济区，曲线越向外，经济性越差。）等燃油消耗率曲线最内层为最经济区，曲线越向外，经济性越差。 （2 2）如果等燃油消耗率曲线横向较长，表示发动机在负荷变化不大而转速变）如果等燃油消耗率曲线横向较长，表示发动机在负荷变化不大而转速变 化较大的情况下油耗较小。常用中等负荷，中等转速工况的车用发动机，希望其最化较大的情况下油耗较小。常用中等负荷，中等转速工况的车用发动机，希望其最 经济区处于万有特性中部，等燃油消耗率曲线曲线横向较长。经济区处于万有特性中部，等燃油消耗率曲线曲线横向较长。 （3 3）等燃油消耗率曲线纵向较长，则发动机在负荷变化较大而转速变化较小）等燃油消耗率曲线纵向较长，则发动机在负荷变化较大而转速变化较小 的情况下的燃油消耗率较小。工程机械用发动机，希望最经济区在标定转速附近，的情况下的燃油消耗率较小。工程机械用发动机，希望最经济区在标定转速附近， 等燃油消耗率曲线纵向较长些。等燃油消耗率曲线纵向较长些。 教学手段：多媒体辅助教学 教学方法：课堂讲授、现场提问等方式。 作业：（思考题） 主要参考书： 内燃机学作者：周龙保 出版社：机械工业出版社 2000 年 内燃机原理主编：刘永长 出版社：华中理工大学出版社，1992 内燃机原理主编：蒋德明 出版社：机械工业出版社，1988 汽车发动机原理主编：陈培陵 人民交通出版社 汽车拖拉机发动机主编.董敬（第三版）机械工业出版社；19993 汽车发动机原理教程刘峥、王建昕编著，清华大学出版社 2001 年 火花点火发动机的燃烧西安交通大学出版社，1992 年，蒋德明主编。 汽车新能源技术人民交通出版社，2003 年，边耀璋主编。 内燃机习题集中国农业机械出版社，1991 年，日竹内龙三主编。 教研室意见 ： 授授 课课 教教 案案 课程名称：发动机原理与汽车理论 授课的方式：讲课 授课时间：135 分钟 授课教师姓名：* 职称：* 授课的对象：* 第 910 次课 授课题目：（章，节）第九章. 发动机的排放与噪声（3 学时） 基本教材：汽车发动机原理与汽车理论 （第二版） ，冯健璋，机械工业出版社， 2005 教学目的与要求： 了解汽车发动机的重要排放成分；掌握汽车发动机排放，机内、外处理。 教学重点、难点： 重点：排放成份和处理措施 难点：机内，机外处理的机理 教学大体内容与过程设计： 包括复习旧课、引入新课、重点难点讲授、作业和习题布置、问题讨论、 归纳总结及课后辅导等内容的时间分配(100 分钟或 150 分钟) 1汽车发动机排气的重要成分 2汽车发动机排放 3汽车发动机机内、外处理 时间分配 （分钟） 30 60 45 教学手段：多媒体辅助教学 教学方法：课堂讲授、现场提问等方式。 作业：（思考题） 主要参考书： 内燃机学作者：周龙保 出版社：机械工业出版社 2000 年 内燃机原理主编：刘永长 出版社：华中理工大学出版社，1992 内燃机原理主编：蒋德明 出版社：机械工业出版社，1988 汽车发动机原理主编：陈培陵 人民交通出版社 汽车拖拉机发动机主编.董敬（第三版）机械工业出版社；19993 汽车发动机原理教程刘峥、王建昕编著，清华大学出版社 2001 年 火花点火发动机的燃烧西安交通大学出版社，1992 年，蒋德明主编。 汽车新能源技术人民交通出版社，2003 年，边耀璋主编。 内燃机习题集中国农业机械出版社，1991 年，日竹内龙三主编。 教研室意见 ： 授授 课课 教教 案案 课程名称：发动机原理与汽车理论 授课的方式：讲课 授课时间：135 分 钟 授课教师姓名：* 职称：* 授课的对象：* 第 11 次课 授课题目：（章，节）第十章 汽车发动机新技术（3 学时） 基本教材：汽车发动机原理与汽车理论 （第二版） ，冯健璋，机械工业出版社， 2005 教学目的与要求： 了解电控、点火系统、 （汽油机）和柴油机的电子控制。 教学重点、难点： 重点：电子点火系统，汽油机柴油机电子控制 难点：电子控制原理 教学大体内容与过程设计： 包括复习旧课、引入新课、重点难点讲授、作业和习题布置、问题讨论、 归纳总结及课后辅导等内容的时间分配(100 分钟150 分钟) 1电控汽油机 博世汽油机管理系统选讲 2柴油机的电子控制 以大众 TDI，奔驰 CDI，宝马 Bluetec 为例讲解柴油机电子控制 时间分配 （分钟） 80 55 教学手段：多媒体辅助教学 教学方法：课堂讲授、现场提问等方式。 作业：（思考题） 主要参考书： 内燃机学作者：周龙保 出版社：机械工业出版社 2000 年 内燃机原理主编：刘永长 出版社：华中理工大学出版社，1992 内燃机原理主编：蒋德明 出版社：机械工业出版社，1988 汽车发动机原理主编：陈培陵 人民交通出版社 汽车拖拉机发动机主编.董敬（第三版）机械工业出版社；19993 汽车发动机原理教程刘峥、王建昕编著，清华大学出版社 2001 年 火花点火发动机的燃烧西安交通大学出版社，1992 年，蒋德明主编。 汽车新能源技术人民交通出版社，2003 年，边耀璋主编。 内燃机习题集中国农业机械出版社，1991 年，日竹内龙三主编。 教研室意见 ： 授授 课课 教教 案案 课程名称：发动机原理和汽车理论 授课的方式：讲课 授课时间： 分钟 授课教师姓名：* 职称：* 授课的对象：* 第 次课 授课题目：（章，节）第一章 汽车动力性 基本教材： 1、发动机原理和汽车理论，冯健璋，机械工业出版社，2006 教学目的与要求： 1.了解汽车使用性能以及主要组成 2. 了解汽车动力性评价指标 3. 掌握汽车驱动力的计算过程 教学重点、难点： 重点：驱动力的计算、驱动力图 难点：驱动力、滚动阻力和质量换算系数的实质 教学大体内容与过程设计： 汽车理论是车辆工程专业必修的主干课程之一，是汽车设计 、 汽车实验学 、 汽车系统动力学等课程的前修课程。主要分析汽 车的各种使用性能及影响因素，为汽车设计、试验、使用、维修提供必 备的理论依据。 汽车理论课程研究内容的介绍，汽车的动力性的定义。汽车的动力性的定义。 汽车运用工程 I 的研究内容 汽车的主要使用性能及评价 （最高车速、加速时间、最大爬坡度） 汽车动力性 汽车驱动力 发动机转速特性 传动系效率 时间分配 （分钟） 5 20 车轮半径以及三种半径之间的关系 驱动力图 汽车行驶总阻力 第一节 汽车的动力性指标 1、从获得尽可能高的平均行驶速度的观点出发，汽车的动力性主要可由 三方面的指标来评定，即： （1）汽车的最高车速最高车速 uamax,单位为 km/h; （2）汽车的加速时间加速时间 t，单位为 s； （3）汽车能爬上的最大坡度 imax, 单位为（）或（%） 。 实例介绍。 第二节 汽车的驱动力与行驶阻力 1. 汽车的行驶方程式 2. 汽车的驱动力汽车的驱动力 （1）发动机的转速特性 （2）传动系的机械效率 （3）车轮的半径 （4）汽车的驱动力图 3、汽车的行驶阻力、汽车的行驶阻力 (1)滚动阻力以符号 Ff 表示； (2)空气阻力以符号 Fw 表示； (3)坡度阻力以符号 Fi 表示； (4)加速阻力以符号 Fj 表示。 三、小结 本堂课介绍了汽车使用性能、汽车动力性评价指标以及汽车驱动力和汽 车行驶总阻力。应着重理解驱动力的概念与实际驱动汽车前进的力的区 别，能够用发动机外特性曲线和传动系参数制作驱动图。 10 25 25 5 教学手段：多媒体辅助教学 教学方法：课堂讲授、现场提问等方式。 作业：（思考题） 布置课外阅读 主要参考书： 1、 汽车理论 ，余志生主编，机械工业出版社，2009 2、 汽车理论 ，吴光强主编，人民交通出版社，2006 教研室意见 ： 授授 课课 教教 案案 课程名称：发动机原理和汽车理论 授课的方式：讲课 授课时间： 分 钟 授课教师姓名：* 职称：* 授课的对象：* 第 次课 授课题目：（章，节）第一章 汽车动力性 基本教材： 1、发动机原理和汽车理论，冯健璋，机械工业出版社，2006 教学目的与要求： 1.了解各种行驶阻力的计算 2.明确牵引力与切向力之间的关系 3.了解空气阻力的组成 4.了解坡道阻力的实质 5.理解汽车质量换算系数的概念 教学重点、难点： 重点：迟滞损失现象、滚动阻力偶、汽车质量换算系数 难点：滚动阻力、汽车质量换算系数的理解 教学大体内容与过程设计： 汽车行驶阻力 滚动阻力 滚动阻力偶 弹性元件的迟滞损失 滚动阻力系数 滚动阻力系数的确定 滚动阻力系数的影响因素 空气阻力 空气阻力的组成 时间分配 （分钟） 5 20 空气阻力系数 车身外形及趋势 坡道阻力 坡道阻力定义 坡度 道路阻力系数 加速阻力 汽车质量换算系数 汽车行驶方程式 汽车质量换算系数的推导 三、小结 本堂课介绍了汽车行驶阻力的各个分量。应着重理解滚动阻力偶、汽车 质量换算系数，掌握汽车行驶方程式，明确汽车行驶方程式的结构和使 用参数。 10 25 25 5 教学手段：多媒体辅助教学 教学方法：课堂讲授、现场提问等方式。 作业：（思考题） 布置课外阅读 主要参考书： 1、 汽车理论 ，余志生主编，机械工业出版社，2009 2、 汽车理论 ，吴光强主编，人民交通出版社，2006 教研室意见 ： 授授 课课 教教 案案 课程名称：发动机原理和汽车理论 授课的方式：讲课 授课时间： 分钟 授课教师姓名：* 职称：* 授课的对象：* 第 次课 授课题目：（章，节）第一章 汽车动力性 基本教材： 1、发动机原理和汽车理论，冯健璋，机械工业出版社，2006 教学目的与要求： 1.理解汽车驱动附着条件 2.附着的概念 3.了解不同驱动形式的附着条件 教学重点、难点： 重点：汽车的驱动附着条件 难点：附着利用率 教学大体内容与过程设计： 汽车行驶的驱动附着条件与汽车的附着力 汽车行驶的驱动附着条件 驱动条件 附着条件 附着力 驱动附着条件 汽车附着力 不同驱动形式与车轮地面法向力的关系 附着利用率 三、小结 本堂课介绍了汽车行驶的驱动附着条件与汽车的附着力，重点介绍了 不同驱动形式与车轮地面法向力的关系。 时间分配 （分钟） 55 25 10 教学手段：多媒体辅助教学 教学方法：课堂讲授、现场提问等方式。 作业：（思考题） 布置课外阅读 主要参考书： 1、 汽车理论 ，余志生主编，机械工业出版社，2009 2、 汽车理论 ，吴光强主编，人民交通出版社，2006 教研室意见 ： 授授 课课 教教 案案 课程名称：发动机原理和汽车理论 授课的方式：讲课 授课时间： 分钟 授课教师姓名：* 职称：* 授课的对象：* 第 次课 授课题目：（章，节）第一章 汽车动力性 基本教材： 1、发动机原理和汽车理论，冯健璋，机械工业出版社，2006 教学目的与要求： 1.掌握汽车驱动力与行驶阻力平衡图的制作方法 2.掌握动力特性图的制作方法 教学重点、难点： 重点：驱动力行驶阻力平衡原理、动力特性原理 难点：三项性能的数值算法推导过程 教学大体内容与过程设计： 汽车驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图 汽车驱动力行驶阻力平衡图及作用 加速时间的推导 加速距离的推导 最大爬坡度的推导 直接档最大爬坡度 动力特性图 动力因数 动力特性图 动力特性图的应用 附着利用率 三、小结 本堂课介绍了汽车驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图的推导过程， 时间分配 （分钟） 55 25 10 要求掌握利用它们对汽车动力性进行评价。 教学手段：多媒体辅助教学 教学方法：课堂讲授、现场提问等方式。 作业：（思考题） 布置课外阅读 主要参考书： 1、 汽车理论 ，余志生主编，机械工业出版社，2009 2、 汽车理论 ，吴光强主编，人民交通出版社，2006 教研室意见 ： 授授 课课 教教 案案 课程名称：发动机原理和汽车理论 授课的方式：讲课 授课时间： 分钟 授课教师姓名：* 职称：* 授课的对象：* 第 次课 授课题目：（章，节）第一章 汽车动力学 基本教材： 1、发动机原理和汽车理论，冯健璋，机械工业出版社，2006 教学目的与要求： 1. 掌握汽车功率平衡的原理 2.了解汽车功率平衡图的应用 教学重点、难点： 重点：汽车功率平衡原理 难点：后备功率 教学大体内容与过程设计： 汽车功率的平衡 汽车功率平衡方程式 功率平衡图 利用功率平衡图分析汽车的功率利用情况 功率平衡图的应用 后备功率 三、小结 本堂课介绍了汽车功率平衡图以及应用，读者应重点理解后备功率的 概念，掌握汽车功率平衡方程式以及应用范围。 时间分配 （分钟） 55 25 10 教学手段：多媒体辅助教学 教学方法：课堂讲授、现场提问等方式。 作业：（思考题） 布置课外阅读 主要参考书： 1、 汽车理论 ，余志生主编，机械工业出版社，2009 2、 汽车理论 ，吴光强主编，人民交通出版社，2006 教研室意见 ： 授授 课课 教教 案案 课程名称：发动机原理和汽车理论 授课的方式：讲课 授课时间： 分钟 授课教师姓名：* 职称：* 授课的对象：* 第 次课 授课题目：（章，节）第 章 汽车燃油经济性 基本教材： 1、发动机原理和汽车理论，冯健璋，机械工业出版社，2006 教学目的与要求： 1. 了解汽车燃料经济性的评价指标 2. 掌握等速汽车燃料经济性的计算方法 3.了解影响汽车燃料经济性的因素 教学重点、难点： 重点：汽车燃料经济性计算 难点：计算过程的工程与国际单位换算 教学大体内容与过程设计： 汽车燃料经济性 汽车燃料经济性评价指标 世界各国汽车燃料经济性评价方法 等速百公里油耗 综合性评价指标 汽车燃料经济性的计算 计算方法 功率的确定 燃料消耗率的确定 参数换算 油耗累加 时间分配 （分钟） 55 25 三、小结 本堂课重点介绍了汽车燃料经济性的计算方法，难点是计算过程的国 际单位和工程单位的换算及利用。 要求学生掌握汽车燃料经济性的计算（等速）。 10 教学手段：多媒体辅助教学 教学方法：课堂讲授、现场提问等方式。 作业：（思考题） 布置课外阅读 主要参考书： 1、 汽车理论 ，余志生主编，机械工业出版社，2009 2、 汽车理论 ，吴光强主编，人民交通出版社，2006 教研室意见 ： 授授 课课 教教 案案 课程名称：发动机原理和汽车理论 授课的方式：讲课 授课时间： 分钟 授课教师姓名：* 职称：* 授课的对象：* 第 次课 授课题目：（章，节）第 章 汽车燃油经济性 基本教材： 1、发动机原理和汽车理论，冯健璋，机械工业出版社，2006 教学目的与要求： 1. 了解影响汽车燃料经济性的因素 2.掌握最小燃油消耗特性的确定 教学重点