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1、“发动机机原理”课程电电子教案案一、课程程的性质质和任务务 1、研研究发动动机的工工作过程程和性能能指标，主主要包括括动力性性、经济济性、排排放性等等。 22、分析析影响发发动机性性能指标标的因素素。 33、找出出提高发发动机性性能指标标的途径径。二、课程程的地位位和作用用本课程是是一门专专业课，为为发动机机的使用用、维修修打基础础。本课课程在整整个课程程体系中中起承上上启下的的作用，对对今后的的实际工工作起指指导作用用。三、课程程主要内内容课程的主主要内容容分两大大部分，工工程热力力学基础础知识部部分的重重点是发发动机的的理想循循环，发发动机原原理部部分的重重点是内内燃机的的燃烧过过程和特特
2、性。主要内容容包括：工程热热力学基基础、发发动机示示功图和和性能指指标、燃燃料和燃燃烧、发发动机换换气、汽汽油机混混合气的的形成与与燃烧过过程、柴柴油机混混合气的的形成与与燃烧过过程、发发动机特特性、发发动机的的排放与与控制等等。四、课程程的特点点、要求求、学时时分配、考考核特点:本本课程理理论性较较强，无无多少实实物供参参照，课课堂上的的讲授以以理论分分析和推推导为主主。要求:要要求课上上集中精精力听讲讲，做好好笔记，课课下及时时复习。对对重点章章节要熟熟练掌握握。学时分配配：总学学时488，其中中实验88学时考核：本本课程为为考试课课，平时时10%；实验验10%；考试试80%。五、教材材汽
3、车发发动机原原理(第二版版)陈培陵陵主编人人民交通通出版社社 20003六、参考考书1内内燃机学学，周周龙保主主编，机机械工业业出版社社出版，119999年；2车辆内内燃机原原理(第一版版)秦有方方编北京理理工大学学出版社社199973汽车拖拖拉机发发动机（第三三版）董董敬 编编机机械工业业出版社社199994汽汽车发动动机原理理，张张志沛主主编，人人民交通通出版社社出版，220033年5内内燃机习习题集日竹内龙三主编中国农业机械出版社1991年6内内燃机燃燃烧与排排放学蒋德明主编西安交通大学出版社2001年第一章 工程程热力学学基础了解：热热力系统统、工质质、功、热热量、内内能和熵熵等概念念
4、，理想想气体和和卡诺循循环等。理解：热热力学第第一和第第二定律律，图和和图，理理想气体体的热力力过程和和发动机机的理想想循环。第一节 气体体的热力力性质一、热力力系统1、热力力系统：某一宏宏观尺寸寸范围内内所要研研究的对对象的总总称。2、外界界：与系系统有相相互作用用的以外外物质。3、热力力系统的的分类：闭口系统统：与外外界无质质量交换换的系统统；开口系统统：与外外界有质质量交换换的系统统；绝热系统统：与外外界无热热量交换换的系统统； 孤立立系统：与外界界即无质质量交换换，又无无热量交交换的系系统。二、工质质状态及及状态参参数 1、工质质：用以实实现热功功转换的的媒介物物质。2、工质质热力状状
5、态：工工质在热热力系统统中某一一瞬间所所处的宏宏观状况况。3、工质质状态参参数：用用来描述述工质状状态的物物理量。4、基本本状态参参数：能能够测量量并能代代表工质质基本特特征的参参数。（1） 压力（PP）、单位容积积面积上上的垂直直力。P=F/A N/mm=Pa（帕斯斯卡） 工程程气压：1kgg/cmm2=988.1kkPa物理气压压：766cmHg=1001.333 kkPa 绝绝对压力力：P状态参参数 表表压力 ：PPg 真真空度 ：PP 大大气压力力：P0 P=PP0+ Pg P=PP0- P（2）温温度（TT）表示物体体的冷热热程度。开氏温标标：T 单位位K 水的的三相点点为单一一固定
6、点点2733、166K。（冰冰点为2273、115K） 摄氏氏温标：t 单单位 T= t+2273、115 KK（3）比比容（vv） 单位位质量的的容积。v=V/m （m33/ kgg）三、理想想气体的的状态方方程1、 理想气体体：气体分分子本身身不占有有体积，分分子之间间无引力力的气体体。1升气体体有2.710222分子,挤在一一起仅00.4ccm3 占0.04%2、理想想气体状状态方程程：（1） 1千克气气体：PPv=RTT R为为气气体常数数（Kjj/kggK） 其其大小与与气体的的种类有有关（2）mm千克气气体 ：PV=mRTT V=mm（体积积）（3）11千摩尔尔气体： PPv=RT
7、 PPVm=RmTVm 11千摩尔尔容积 ；为1千千摩尔质质量;RRm为通用用气体常常数, Rm=8.31kkJ/kkmoll.K3、压容容图（PP-V图图）（1）平平衡状态态：当外界条条件不变变系统内内状态长长时间不不变，即即具有均均匀一致致的P、VV、T。（2）热热力过程程：系统从一一个平衡衡状态到到另一个个平衡状状态的变变化历程程称为一一个热力力过程。 为便于于分析，通通常将气气体的热热力过程程假设为为准平衡衡过程，即即从一个个平衡状状态经历历了一连连串的无无限接近近平衡状状态的中中间状态态，到另另一个平平衡状态态的变化化历程。（3）PP-V图图的意义义在P-VV图上的的一点表表示气体体
8、的一个个热力状状态；一一条曲线线表示一一个热力力过程；（曲线线下面所所包围的的面积表表示功量量）。四、工质质比热：单位质量量的工质质温度变变化1KK所吸收收或放出出的热量量。用cc表示。 C=q/dt1、比热热与度量量单位关关系质量比热热C：单单位kJJ/kggK摩尔比热热ckJ/kmool.KK容积比热热C1kJ/m3K2、比热热与加热热过程的的关系 常常见的加加热过程程是等压压过程和和等容过过程 等等压比热热cp 等等容比热热ccp c cp -c=R比热比：cp /c=k （绝绝热指数数）3、比热热与温度度的关系系真实比热热：每一一温度下下的气体体比热。实验证明明，多数数气体的的比热是是
9、随温度度的升高高而增大大 平均比比热：CCm 某一一温度范范围内的的比热平平均值（为为使计算算简便） 定比热热：实际际中不考考虑比热热随温度度的变化化，即采采用定比比热。第二节 热力力学第一一定律热力学第第一定律律是能量量转换与与守衡定定律在热热力系统统中的应应用。热量=其它它能量在工程热热力学中中它表达达工质吸吸热、作作膨胀功功和内能能储存的的三者关关系。一、 功、热量量和内能能（一）膨膨胀功 气体在在热力过过程中由由于体积积发生变变化所做做的功。即即系统与与外界宏宏观位移移而传递递的能量量1千克气气体功：w=FFdx=APddx=PPd w12=12Pdm 千克克气体功功：W 12=mww
10、=12mPdd=12PdVV在P-VV图上，曲曲线下面面所包围围的面积积。 规规定：系系统对外外界做功功（膨胀胀功）为为正，外外界对系系统做功功（压缩缩功）为为负。 功是过过程量，不不是状态态参数。（二）热热量系统与外外界之间间依靠温温差来传传递的能能量形式式，即系系统与外外界微观观而传递递的能量量。热量是过过程量，不不是状态态参数。 qq为1千千克气体体传递的的热量 kJJ/kgg QQ为千克克气体传传递的热热量 kJJ 规规定：传传入系统统的热量量即吸热热为正；传出系系统的热热量即放放热为负负。（三）内内能 工质内内部总能能量 即即工质内内部粒子子微观运运动和粒粒子位移移的总能能量，它它包
11、括内内动能和和内位能能。内位位能与分分子间的的距离、吸吸引力有有关，是是比容的的函数；内动能能包括移移动动能能、转动动动能和和振动动动能，是是温度的的单值函函数。对对于理想想气体，不不考虑分分子间的的位能，故故内能只只是分子子的内动动能，仅仅与温度度有关，是温度的单值函数，即也是工质状态参数。内能用uu表示，单单位kJJ。气体内能能变量的的计算u=UU2-U1 在在等容过过程中，加加热量全全部用于于增加内内能q=cc(T2-T1) =u 即u= c(T2-T1)因为内能能是一状状态量，与与热力过过程无关关，故上上述公式式适用于于任何热热力过程程。二、闭口口系统能能量方程程 内燃机的的燃烧、作作
12、功过程程可看作作闭口系系统。进入系统统的能量量离开系系统的能能量=系系统内部部储存能能量的变变化量 q-ww=u q=u+ww（1千千克）Q=UU+W （m千克） 对对于微元元过程Q=ddU+W 以以上各项项均为代代数值，可可正可负负，三、开口口系统的的能量方方程（略略）四、熵和和温熵图图（T-S图） 功和热热量都是是工质在在状态变变化过程程中与外外界进行行能量交交换的度度量。功是系统统与外界界之间存存在压差差P而作作功。 w=PPd （使使d变化） d0，ddw00膨胀，系系统对外外界做功功； d0，ddw0，q0，吸热； dss0，q0；左左方q0；左左方u 0；左方ww 00。第四节 热
13、力学学第二定定律能量传递递过程的的方向、条条件和限限度问题题，要由由热力学学第二定定律来回回答。一、热力力循环系统从某某一状态态出发，经经历一系系列的中中间状态态，又回回到初始始状态，1、正向向循环（热热机循环环） 11-a-2-b-1：顺时针针进行的的热力过过程，过过程曲线线所围成成的面积积为正，称称为正循循环； 1-aa-2工工质从高高温热源源吸热qq1而膨胀胀;2-b-1工质质向低温温热源放放热q2而压缩缩。w0为循循环净功功，w0=q1-q22、热效效率 循环净功功与从高高温热源源吸收热热量的比比值T=ww/q1=(q1-q2)/q1=1-q2/q1二、热力力学第二二定律的的表述1、从
14、热热功转换换角度不可能制制成只从从单热源源吸热作作功而不不向冷源源放热的的热机。即即单热源源热机是是不存在在的。指出热转转换是有有条件的的。2、从热热量传递递角度 热热不可能能自发的的、不付付任何代代价的由由一个低低温物体体传至高高温物体体。指出热量量传递是是有方向向的。热力学第第二定律律的实质质：一切切自发的的过程都都是不可可逆的。三、 卡诺循环环与卡诺诺定理（一）卡卡诺循环环1、卡诺诺循环的的组成。ab等温温吸热qq1=RTT1Lnvb/vaq1= TT1（s2- s1）bc绝热热膨胀TT1 T2cd等温温放热qq2=RTT2LnvC/vd q2= TT2（s2- s1）da绝热热压缩TT
15、2 T12、卡诺诺循环的的热效率率：Tc=1-qq2/q1=1-T2s34/ T1s12=11-T22/T13、结论论分析： （1）T1T2Tc （2）T1T20 Tct混合合t等压压但在实际际上，柴汽t柴t汽 这这个结论论是符合合实际的的，汽油油机，其其热效率率为300%，现现代柴油油机，其其热效率率为355%。 现现代发动动机一是是要提高高，二是是要柴油油机化。压力常用用U形管管测量（图图）压力之间间的关系系（教材图图）摩尔711年144届国际计计量大会会（P-VV图）（膨胀功功图）（T-SS图）定容过程程P-V图图T-S图图定压过程程P-V图图T-S图图定温过程程P-V图图T-S图图绝热过程程P-V图图T-S图图多变过程程P-V图图T-S图图正向循环环P-V图图T-S图图卡诺循环环P-V图图T-S图图混合加热热循环P-V图图T-S图图等容加热热循环P-V图图T-S图图等压加热热循环P-V图图T-S图图两种等容容加热循循环T-S图和对对T的影响响T-SS图Q1和相同三三种循环环的比较较T-SS图 21