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1、汽车是现代交通运输的主要工具之一。汽车运输具有机动、灵活、快速、换装少、货损少、效率高、效益高的特点。汽车与国民经济发展紧密相连、与人民日常生活密切相关。汽车工业是机械电子工业的一个重要组成部分，也是一个综合性的工业部门和技术密集行业。在一定程度上，一个国家的汽车工业代表了这个国家的工业发达水平。发动机是汽车的心脏， 发动机原理是交通运输（汽车运用工程）专业的必修课程。发动机原理以发动机性能为主要研究对象，把合理组织工作过程，提高整机性能作为主要内容，通过分析各工作过程中影响性能指标的诸多因素，从中找到提高汽车发动机性能指标的一般规律。本课程的任务是研究汽车发动机的工作过程及整机性能，使学生掌
2、握发动机实际工作过程的分析方法及性能指标与各工作过程的内在联系；掌握性能实验的基本方法以及数据处理与分析；了解影响整机性能的基本途径，为从事汽车发动机的管理、使用、维护与修理提供理论基础。 发动机：将某种形式的能量转化为机械（Engine）能的一种机器。组件式 GIS 技术 空间数据挖掘技术GIS 与数据挖掘集成技术发动机（狭义）：主要制用于可移动的交通工具或可移动的机械设备上的动力装置。如航空发动机、船舶、汽车、拖拉机 现代汽车发动机（Automotive Engine）多为往复式的内燃机。 内燃机：将燃料在气缸内燃烧，使其热能直接转化为机械能的机器。 往复活塞式发动机(Reciprocat
3、ing Piston Engine) ：活塞在气缸中作往复运动的发动机。蒸汽机和目前大多内燃机都是往复活塞式发动机。现代汽车发动机如果不加特别说明，一般都是往复活塞式发动机。现代汽车用发动机的燃料有汽油、柴油、酒精和液化石油气等。但目前广泛使用的还是汽油和柴油。 主要内容：汽车发动机的实际工作过程与性能指标；燃烧热化学与热计算；换气过程及燃烧过程的进行与使用因素的影响；发动机噪声及排放污染的形成机理与防止措施；主要特性（负荷特性、速度特性、万有特性）与制取方法及分析；车用发动机的废气涡轮增压等。基本要求： (1) 明确本课程的地位、性质、任务及主要研究对象；了解目前国内外研究水平及主要发展方向
4、;(2) 重点掌握发动机实际循环及指示指标、有效指标、机械效率的定义、计算与分析；明确实际循环的各项损失及减少损失的的基本途径; (3) 明确换气过程的进行；重点掌握充气系数的概念及影响因素与提高充气系数的措施；了解进排气管内的动力效应; (4) 熟悉汽油机及柴油机的混合气形成；掌握汽油机正常燃烧过程的特点与分期及不正常燃烧现象与形成机理；掌握柴油机燃烧过程的特点与分期；了解柴油不正常喷射发生的原因及消除措施；明确使用因素对燃烧过程的影响;(5) 掌握发动机噪声及排放污染形成机理、测定方法与防治措施；明确使用因素对发动机噪声及排气中有害气体浓度的影响。 (6) 明确发动机特性的定义、基本分析式
5、及研究意义；重点掌握负荷特性、速度特性、调速特性、万有特性曲线的制取方法与分析；掌握大气修正方法。了解车用发动机的废气涡轮增压技术;教学安排： 课堂教学 30 学时。课程成绩评定：平时成绩（作业、测验、课堂表现）占 30%，期末考试成绩占 70%。联系方式：13950316685 (手机)0599-8509588（办）QQ 417689541 E-mail:主要参考书发动机原理（林学东编著）机械工业出版社汽车发动机原理（徐兆坤主编） 清华大学出版社汽车发动机原理（张志沛主编） 人民交通出版社 汽车发动机原理（陈培陵主编） 人民交通出版社汽车拖拉机发动机（董敬、庄志） 中国农业机械出版社 工程热
6、力学（庞麓鸣） 工程热力学（曾丹玲） 工程热力学（沈维道） 汽车构造（各种版本）一、气体的热力状态及其基本状态参数内燃机：燃料在机器内部燃烧的发动机（热能机械能） 。 内燃机中，热能向机械能的转换是通过气体状态的变化来实现的。在气缸中，气体不断经历压缩、吸热、膨胀、放热等热力过程，气体的热力状态在不断发生变化。气态工质： 气体远离液态，不易液化的气态蒸气刚由液态过渡过来或比较容易液化的气态内燃机的工质是气体（包括空气、燃气和烟气） 。(一) 气体的热力状态气体在任何一个瞬刻的状态就是它在该瞬刻所处的物理条件。(二) 状态参数 标志气体热力状态的物理量。每一个状态参数都是从某一方面来描写气体所处
7、的状态。工程热力学中常用的状态参数有 6 个：压力 P 比容 V 温度 T 内能 U 熵 S 焓 H 基本状态参数（可直接测量、应用最多） 温度 T：Temperature 温度表示气体的冷热程度。也就是气体分子热运动的强弱程度。与大量分子平均移动能的大小成正比。其中： 比例系数m 分子的质量分子直线运动的均方根速度是国际单位制 SI中基本单位温度是用以确定一个系统是否与另一个系统处于热平衡的一个热力学状态参数。 压力 P： 单位面积上所受的垂直作用力称为压力。根据分子运动论，气体的压力是大量分子向容器壁面撞击的平均结果。 （统计量）单位：在国际单位制（SI）中，压力单位是“帕斯卡” ，代号
8、Pa（N/m2）成正比。1KPa=103Pa 1MPa=106Pa(千帕) （兆帕） 在工程实际中，使用的压力单位有“标准大气压” ，代号 atm；及“巴” ，代号 bar；“工程大气压” ， 代号 at(kgf/cm2)。1atm=101325 Pa=101.325 KPa 1bar=105 Pa1 个工程大气压 1at(kgf/cm2)=98.067kPa压力的测量：气体的压力通常使用压力计或真空计测量。因为压力计读数是气体的真实压力与大气压力的差值，称为“表压力” ，用 P 表（Pg ）表示。气体的真实压力称“绝对压力” ，用 P 绝（P）表示，大气压力用 P0 表示。当 P 绝P0 时
9、 P 绝=P0+P 表（P=P0+Pg）当 P 绝 ， 与 关系式可由第一定律解析式导出。(四) 比热与加热时工质的状态关系(与温度和压力关系) 实验证明：气体的比热是温度、压力的函数。 如果以比热为纵坐标，温度为横坐标，则得 的关系曲线。可见不同的温度对应不同的比热。工质在每一温度下所对应的比热称为工质的“真实比热” 。 =面积 1、2、 、因比热随 T 不同而变化，使计算复杂，为使计算方便，取平均比热 。平均比热：在一定温差范围内单位量物质所吸收或放出的热量和温度差之比值。=面积 1、2、 、=面积 ABCD = AC 矩形高 AC 表示在 至 范围内的平均比热=工程上将平均比热制成表，可
10、直接查取。此表的温度是从 0（因若 、 温度都变化，使制表困难） 12 =面积 OE2DO-面积 C0E1C (五)理想混合气体及其比热内燃机的工质通常是由各种气体组成的混合气体，燃气由 CO2、O2、N2 及少量SO2、H2o、CO 等组成。在高温时，燃气内部存在极复杂的化学反应，高温分解，低温还原，研究十分困难，但高温时间极短，一般在 1400以下时，分解、分离现象相对次要。所以，我们常将混合气体视为理想气体研究。 （不存在化学反应）有关理想气体的公式和定律对理想混合气体也都适用。 ：理想混合气体的平均摩尔质量 ：理想混合气体的平均摩尔质量 式中： 组成气体的质量组成气体的摩尔数理想混合气
11、体的比热：其比热取决于各组成气体的比热和其相对成分。 第种组成气体的相对重量成分 （ ）一、几个基本概念1、功 work平常工程热力学说的简单系统只有一种形式的功膨胀功（亦称容积功） 。 容积功：作用在系统边界的力使系统边界发生位移，并使容积发生变化而作功。设一千克工质在气缸中进行膨胀，经历一个可逆过程 是可逆过程 式中： 活塞移动 时工质作的微量功 膨胀过程中工质在某瞬间的压力 整个过程 1-2 中所作的功应为 m 千克工质所作的功，则为 （ ）以上两式为工质在可逆过程中对外界（包括活塞）所作膨胀功的数学表达式，如已知在状态变化过程中 与 的变化规律，即过程方程式 ，即可求得功量。工质在可逆
12、过程中所作得功可以用 图上过程曲线下的面积表示。所以，压容图亦称示功图。 从示功图可知，膨胀功的数值不仅决定于工质初态和终态，而且和过程经过的途径有关，即与过程的性质有关。所以，膨胀功不是状态参数，而是过程的函数。规定：膨胀功为正，压缩功为负2、热量、熵 热量（hert ） ：依靠温差而传递的能量称为传热量或称热量。功与热的比较 规定：系统吸收热量为正，放热为负 熵和温熵图（示二、热力学第一定律 热力学第一定律是能量转换和守恒定律在热力学上的应用。能量转换定律（The Lew of Conservation Energy）是 1843 年英国业余物理学家 Joule 通过大量实验找出热功当量，
13、实际上是德国一个医生 Mayer 在 1842 年已发现，但他的论文未被采纳。能量转换及守恒定律：自然界一切物质都具有能量，能量有各种不同的形式，它能够从一种形式转换为另一种形式，在转换中能量保持不变。 热力学第一定律：“在任何发生能量转换的热力过程中，转换前后的总能量维持恒定。 ”或：“第一类永动机是不可能造成。 ” 五、闭口系统能量平衡方程 以气缸中定量工质为例：工质与外界并无质量的交换，只有能量的传递（传热与作功） ，这就是前面介绍的封闭热力系或定质量热力系（闭口系统） 。工质从外界吸收热量 Q，从状态 1 变到状态 2（膨胀） ，并对外界作膨胀功 W，由于讨论是闭口系统，不存在工质流进
14、流出的问题，所以 和 可不予考虑。则在此过程中工质储存能量的变化为：热力学第一定律解析式： 以上三式仅从热一律原则直接推导得，没有附加条件，因此可适用于任何工质、任何过程（可逆和不可逆的一切变化过程） 若工质经历的是可逆过程，则上式可写成：热力系储存能量的变化为： 此外，系统在过程中从外界吸热 Q，并对外输出轴功（控制体积功，除了轴功外，还可能有容积变形、膨胀功、拉伸功、电磁功等，在此假定除外，其余没有） 。 为使截面前的 千克工质流入热力系，外界必须用力，克服阻力把它推入热力系，此时外界对工质作功焦。同理， 千克工质由热力系截面流出时，也必须克服外界阻力 ，对外界作功 焦。上述 乃是千 克工质在流动时所作的功，称为流动功（或推动功、压缩功、压力势能） 将 、 、 代入能量平衡方程 引用焓，在闭口系统有时很方便，如：一个闭口系统，定压膨胀，可逆过程：可见：在闭口系统定压过程，系统所吸收的热量等于系统焓的增量。 三、定温过程定温过程气体绝热压力与比容成反比膨胀功热量 在 、 图上的表示 一、热力学第二定律的几种表述 热力学第二定律是人们根据无数经验总结出来的有关热现象的第二个经验定律，并被大量经验和事实说明
