缸内直喷发动机教案

第一篇：缸内直喷发动机教案

缸内直喷发动机教案

一、传统汽油机燃烧系统的缺陷：

1、汽油机功率采用进气管节流的变量调节，无法达到变质调节的精确性。

2、喷油嘴离燃烧室有一定的距离，汽油与空气的混合情况受进气气流的影响较大，并且微小的汽油颗粒会吸附在管壁上而不能充分利用。

3、空燃比必须在着火界限内，热效率低，若稀混合气工作则热效率可提高，空燃比采用20与27较14.7时热效率相应提高8%与12%。

3、排气污染严重（HC,CO,NOX），一般汽油机的混合比范围正是排放较高的范围，空燃比达到23以上就可以实现低排放。

二、稀薄燃烧：

这就是稀薄燃烧是指将过量空气系数从λ＝1左右提高到且远超过1.1的水平，空然比可达25：1，甚至可达到40：1（如三菱GDI）可以降低发动机油耗并改善CO2排放。（过稀的混合气会给燃烧带来麻烦，主要的问题有点燃困难、燃烧不稳定、催化转化器的NOx转化效率下降等问题。）

稀薄燃烧只是在部分负荷工况范围实行稀薄燃烧，启动、怠速、加速和全负荷都不能实行稀薄燃烧。

三、实现稀薄燃烧的两个条件

1、稀薄燃烧技术需要很强的点火能量。可采用提高压缩比或采用多极火花塞或双火花塞结构

2、稀薄燃烧技术需要空气能跟汽油充分混合。如采用垂直进气道等结构

三、稀薄燃烧系统的形式

1、均质稀混合气燃烧：

这种燃烧方式主要是通过提高压缩比、改进点火系统以及加强混合气的紊流等来实现的。有代表性的几种均质稀混合气燃烧系统有梅型火球燃烧室、射流燃烧室等。

MAN燃烧系统 射流燃烧室

2、分层稀混合气燃烧：

这种燃烧方式主要是通过控制混合气的浓度分布来实现的，其在火花塞附近混合气比较浓，空燃比约 为12～13，保证可靠的点火，在其余大部分区域混合气较稀，空燃比在20以上。分层充气燃烧系统主要有三种： 1）直喷式分层燃烧系统：

如Texaco公司的TCCS、Ford公司的PROCO及日本Satoshi Kato等人提出的OSKA 2.）分隔式燃烧室分层燃烧系统：

如本田公司的CVCC 3.）轴向分层燃烧系统：

如美国M.R.Showalter首先提出充量轴向分层的概念，随后A.A.Quader等人对轴向分层充气发动机进行了进一步的研究。三菱公司则推出了基于这一概念的4气门滚流分层发动机。天津大学提出的在5气门发动机上采用进气道二次喷射亦很好地实现了该方式的稀燃，并取得了较好的效果。

TCCS燃烧系统 本田CVCC燃烧系统

3、混合燃烧：

混合燃烧方式是将发动机分为高负荷和低负荷区，在低负荷区使用分层燃烧，在高负荷区仍然利用常规燃烧。1995年三菱公司研制成功的GDI发动机首次实现了混合燃烧。三菱公司GDI发动机在低负荷区的空燃比达到30～40，高负荷区的空燃比为13～14。

三菱的GDI燃烧系统 丰田的GDI燃烧系统

GDI燃烧系统一、混合气生成的形式：

1、油束控制：

锥型油束直接将燃油送往火花塞，在油束控制的燃烧系统中，喷油器安置在气缸中央，火花塞必须布置在喷油器附近，油束的空气利用率依靠油束的穿透深度保证。油束和火花塞相距太近，可供混合气生成利用的时间太短，液态燃料会润湿火花塞，缩短火花塞寿命。该系统未能投入批量生产。

油束控制 壁面控制

2、壁面控制燃烧系统：

在壁面控制的燃烧系统中，喷油器和火花塞相隔较远，喷油器将油束喷到活 塞凹坑中，然后油气流将燃油送往火花塞。为了避免温度过高，喷油器不应布置在排气侧而应在进气侧，活塞凹坑的开口也指向进气侧。

3、气流控制燃烧系统：

在气流控制的燃烧系统中，利用轮廓分明的缸内气流与油束相互作用，在发 动机的大部分工况范围内都能实行恰当的充量分层。

4、依靠燃油喷雾的喷雾控制方式

第2、3种方式有可能行程壁面油膜，是造成HC排放高的主要原因。后一种方式则与喷雾特性和喷射时间关系密切，但控制起来比前两种要困难。

二、GDI结构原理：

1、使用垂直的进气管。

进气歧管改垂直式进入汽缸,这样的设计可改善进气增压的效果。

左边:GDI直立式进气歧管，反向回漩气流。

右边:传统汽油发动机机进气方式

2、高压的燃油喷射。

改用可以达到5Mpa的高压汽油压力，3、喷油嘴能形成高压.漩式的雾状。

4、活塞形状采用有凹凸的曲面。

活塞表面是呈凹凸的曲面，这些的改变使GDI发动机能使用超稀薄燃油(40:1)，且点火情况良好。燃油经高压后“呈现雾状”，且油汽运方式都有改善,克服稀薄燃烧的点火不易、发动机爆震与NOx过高的问题。(是由由于高压供油且汽流的卷动方式配合活塞顶端的凹凸曲面,在压缩形成后，使得被喷入汽缸內的燃料经微粒化后形成非扩散的喷雾状，然而在活塞顶部空间气化而這些混合气被回漩带到火花塞附近,使得稀薄油气在火花塞附近浓度足够,整个汽缸混合气 也可以足够到燃烧的比例。）

5、根据工况不同的需求，采用三种不同正时的供油模式。1）低于120km/h时：

在时速低于120km/h以下,使用40:1的超稀薄燃烧，由于供油正时接近在压缩行程的末期，空气密度极高，供给少量燃油即可，再配合GDI发动机的其他特殊构造，可以避免爆震或点火不易的问题，进而实现超稀薄燃烧。2）高于120km/h时：

高动力输出模式，使用进气行程供油，跟传统发动机相同，能输出较高的功率。燃油在进气行程时供油，可提供冷却气缸的作用。此模式的空燃比为30:1.3）起步或再加速时：

在转速突然升高时，由于GDI发动机的压缩比高达12.5:1，为防止发动机出现爆震，在此工况下采用辅助喷油和主喷油两段供油模式。A、辅助喷油：

在发动机运行进气行程时，发动机会进行一次喷油，喷油数量不大，空燃比为60:1这部分少量的汽油会气化挥发吸收热量，从而降低气缸内的温度，气缸内混合气密度增大，所以这次喷油的后果在给气缸降温的同时还可以提高进气密度，让更多的空气进入到气缸，而且能确保汽油跟空气均匀的混合。

B、主喷油：

当活塞到达压缩行程上止点，在火花塞点火之前，会有一定量的汽油再次被喷出，这次喷油为主喷射。此时火花塞附近有最浓的混合气，以便点火，空燃比为12:1.进而提高发动机的动力。

进气与压缩形程各喷油一次

GDI燃烧系统可以实现分层混合气燃烧和均质混合气燃烧，其中最核心的是分层燃烧。

FSI发动机

FSI－Fuel Stratified Injection，燃料分层喷射技术，就是“缸内直喷发动机”，“直喷式汽油发动机”

一、特点：

1、将燃油直接喷入燃烧室，不再需要节气门，降低了发动机的热损失，从而增大了输出功率并降低了燃油消耗。

2、最大地优化了进气混合效率，增加了火花塞点燃式发动机的扭矩和输出，同时增加了15%的经济性，为降低排放奠定了基础。

二、工况模式： 分层充气模式 均质稀混合气模式 均质混合气模式

三、控制原理：

1、分层充气模式

1）在低速或中速运转时节气门为半开状态，进气歧管翻板封住下进气道, 使空气运动就加速，吸入的空气呈旋转状进入气缸并撞击活塞顶部，由于活塞顶部制作成特殊的形状从而在火花塞附近形成期望中的涡流。

2）当压缩过程接近尾声时，少量的燃油由喷油器喷出，形成可燃气体。通常喷油开始于约上止点前60°，结束于约上止点前45°，燃油被喷射到燃油凹坑内喷油时刻对混合气的形成影响较大，混合气形成只发生在40°—50°曲轴角之间，如小于这个范围将无法点燃混合气，大于这个范围将成为均质充气模式。空气-燃油比λ=1.6-3 3）这种方式可充分提高发动机的经济性，因为在转速较低，负荷较小时除了火花塞周围需要形成浓度较高的油气混合物外，燃烧室气体地方只需要空气含量较高的混合气即可。在燃烧时只有混合好的气雾被点火燃烧，混合好的气雾周围的气体起隔离作用，缸壁热损耗小，使热效率提高。

4）节气门不能完全打开，因为总是得保持一定的真空（用于活性炭罐装置和废气再循环装置）发动机所产生的扭矩大小只取决于喷油量，在这里吸入的空气量和点火角并没有多大意义。

2、均质稀混合气模式

1）进气与分层充气相同，节气门打开，进气歧管翻板关闭。2）燃油约在点火上止点前300° 时喷入（吸气行程），混合气形成可用时间较长。 空气-燃油比约λ = 1,55 3）燃烧发生在整个燃烧室内，点火时刻可自由选择。

3、均质模式

1）节气门按照油门踏板的位置来打开，进气歧管翻板根据工作点来打开或关闭，在中等负荷和转速范围时为关闭状态。喷油、混合气形成和燃烧与均质稀混合气模式是一样的。

2）当发动机高速运转时，节气门完全开启，大量空气高速进入气缸形成较强涡流并与汽油均匀混合，从而促进燃油充分燃烧，提高发动机的动力输出。

电脑不断根据发动机的工作状况改变注油模式，始终保持在最适宜的供油方式，提高了燃油的利用效率和发动机的动力，同时改善了排放。

四、优点

1、分层充气模式和均质稀薄充气模式中的节气门脱开状态在此操作模式中，Lambda 值处于1,55和3 之间。这样节气门的开度更大并且吸入空气时遇到的阻力也较小。

2、稀薄模式在分层充气模式中发动机在Lambda 值在1,6 至3之间运行；在均质稀薄模式中发动机在Lambda 值约1,55 的状况下运行。

3、气缸壁热损耗较小，在分层充气模式中燃烧仅发生在火花塞的周围区域，所以气缸璧上的热量损耗较小并且热效率也提高了。

4、高废气再循环时的均质模式，在均质充气模式中由于存在强烈的充气运动，所以发动机废气再循环的兼容性最大可达到25%。为了在废气再循环率较低时能吸入相同容量的新鲜空气，节气门的开度变得更大。这时进气遇到的阻力较小，从而减少了在节气门上的损耗。

5、由于汽油被直接喷入气缸中，进气中的热量被吸收，从而得到了冷却。减小了发动机爆震的可能性并且提高了压缩率。较高的压缩率产生了较高的压缩最终压力并且提高了热效率。

6、扩展的超速断油，接通转速会下降，因为在接通时没有燃油沉积在燃烧室的壁上。大部分喷入的燃油能立刻转换成有用的能量。因此，发动机在较低的接通转速时也很平稳。

第二篇：发动机教案

《 汽车结构 》

《 汽车概论 》

教案

邹荣林

适用：2013级汽修班（1）（2）班

玉屏侗族自治县中等职业学校

汽车运用与维修专业

教案课时：1-2

课题：学习前的要求

课型：理论 教学目标：

1、安全教育。

2、操作基本要求。教学重点：

安全概念。

教学方式：

讲授。

教学过程：

一、纪律要求：

1、理论课要求：遵守课堂纪律，不玩手机，不打瞌睡，不说闲话，不吵闹，上课认真听，课后找资料复习。每个任务结束后，必须完成作业。

2、实训课要求：严格按照分组规定，服从老师安排，分组轮流操作练习，别人操作时，不操作的人按队形站好认真观看。不能动的设备坚决不动，不打闹，绝对不能用工具打闹。

二、安全要求：

1、人身安全：按规程操作，注意保护好自己和他人免受伤害。

2、设备安全：按规程操作，不野蛮操作，注意设备的安全。

三、正确操作规程：

1、对工具、设备的管理。

2、对工具的正确认识和使用，掌握使用工具的正确姿势。

3、螺栓拆松和拧紧的正确顺序。

四、5S：

整理

整顿

清洁

清扫

素养

教案课时：3-4

课题：学习要求、发动机概述

课型：理论

教学目标：

3、让学生对本模块的学习内容有一个清晰的概念。

4、对发动机的工作原理进行复习，使学生能从思想上进入到发动机内容的学习。教学重点：

发动机工作原理。

教学难点：

发动机工作原理。

教学方式：

讲授。

一、发动机的组成

曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系统、冷却系统、润滑系统、点火系统（汽油发动机）、起动系统。

二、汽车发动机类型

1、汽油机——燃用汽油的发动机。

2、柴油机——燃用柴油的发动机。

3、液化气发动机——燃用液化气的发动机。

三、发动机缸体结构类型： 直列式、V式、对置式。

四、四冲程发动机工作原理

1、进气冲程——在曲轴的带动下，活塞从上止点向下止点运动，进气门打开，排气门关闭，新鲜的气体进入汽缸。

2、压缩冲程——在曲轴的带动下，活塞从下止点向上止点运动，进排气门都关闭，气体被压缩。活塞将要到达上止点，火花塞放出电火花，混合器体燃烧。

3、作功冲程——巨大的爆发压力推动活塞往下运动，通过曲轴把动力输出。

4、排气冲程——在曲轴带动下，活塞向上止点运动，排气门打开，废气排出汽缸。教案课时：5-6 课题：发动机配气机构的检测与修理（学习准备、汽缸盖的拆卸）

课型：理论 教学目的：

通过课堂上的讲授，使学生熟悉配气机构的结构，清晰对汽缸盖进行拆卸的要点。教学重点：

汽缸盖的拆卸要点。

教学难点：

配气机构的结构分析。

教学方式：

讲授。

发动机配气机构的检测与修理（学习准备、汽缸盖的拆卸）

一、配气机构的作用——根据发动机的工作情况让新鲜的气体进入汽缸，并让燃烧后的废气排出汽缸。

二、配气机构的结构类型——目前发动机采用的都是顶置式配气机构（气门在汽缸的上方）。配气机构的零件都安装汽缸盖上。

根据凸轮轴的安装位置，分别有上置凸轮轴式、中置凸轮轴式与下置凸轮轴式。

三、汽缸盖的拆卸

1、拆卸汽缸盖罩。

2、拆卸凸轮轴——对于剪式齿轮机构，要用维修螺钉固定进气凸轮轴齿轮上的副齿轮，以取消剪形弹簧的张力作用以便于拆卸凸轮轴。

3、拆卸汽缸盖螺栓——按照正确的顺序进行（从外到内）。

4、取出汽缸盖。

5、用专用工具拆卸气门组零件。

四、汽缸盖的耗损分析

1、汽缸盖底平面的磨损与变形——进行平面度的检测（利用刀形尺与塞规进行六个方向的检测）。

2、汽缸盖的裂纹。

3、汽缸盖导管孔的磨损。

4、气门座的烧蚀与磨损。

本课内容小结：

1）配气机构的作用。2）配气机构的结构类型。3）汽缸盖的拆卸过程。汽缸盖的耗损分析。

练习：

4）任务三：评价与反馈

教案课时：7-8 课题：发动机配气机构的检测与修理（配气机构零件的检测）

课型：理论 教学目的：

通过堂上的讲授，使学生学会对气门、气门弹簧、凸轮轴磨损、凸轮轴弯曲、凸轮轴轴向间隙进行检测的方法。教学重点：

各零件的检测方法。

教学难点：

各零件的检测方法。教学方式：

讲授。

发动机配气机构的检测与修理（配气机构零件的检测）

一、凸轮轴磨损与弯曲、轴向间隙的检测

1、凸轮轴磨损的检测——对凸轮轴轴颈进行圆度与圆柱度的检测，对凸轮进行凸轮高度的检测，以确定凸轮轴的磨损，各数据超与技术要求，凸轮轴需要更换。

2、凸轮轴弯曲的检测——用支架百分表对凸轮轴进行径向圆跳动的检测。

3、凸轮轴轴向间隙的检测——用支架百分表作用在凸轮轴前端进行检测。轴向间隙用于满足凸轮轴膨胀的需要，此间隙过小容易造成凸轮轴的弯曲变形，间隙过大，容易造成凸轮轴在工作当中发生轴向串动而造成零件的磨损。

二、挺杆磨损的检测——挺杆高度与直径的检测，挺杆高度的减少会改变气门间隙的大小，从而使发动机的配气相位发生变化。

三、气门弹簧的检测——进行弹簧自由长度的检测（确定弹簧张力的改变），弹簧垂直度的检查（确定弹簧的变形），弹簧的变形是无法保证气门的正确工作。

四、气门耗损的检测与气门密封的检测

1、气门长度的检测——用游标卡尺进行检测，气门长度减少使配气相位发生变化。

2、气门杆部直径的检测——用游标卡尺或外径千分尺，杆部磨损无法保证气门正确与气门座的密合，同时也会造成机油的泄漏，造成烧机油。

3、气门头部工作锥面的检测——用压印法或划线发与气门座配合进行密封的检测。

4、气门杆部变形的检测——用滑动试验法进行检测。本课内容小结：

1）凸轮轴磨损与弯曲、轴向间隙的检测。2）挺杆磨损的检测。3）气门弹簧的检测。

4）气门耗损的检测与气门密封的检测。

教案课时：9-10 课题：发动机配气机构的检测与修理（气门间隙的调整）

课型：理论 教学目的：

通过堂上的讲授，使学生学会对上置凸轮轴式与下置凸轮轴式配气机构气门间隙的调整方法。教学重点：

气门间隙的分步调整法与两次调整法。

教学难点：

气门间隙的两步调整法。

教学方式：

讲授。

发动机配气机构的检测与修理

（气门间隙的调整）

一、为什么要留有气门间隙——满足气门膨胀的需要。

1、若间隙过大——气门组零件在工作中会产生噪音，而且使气门打开的时刻推后，发动机的配气相位发生变化，2、若间隙过小——气门因温度的作用而发生变形。

二、如何检查气门间隙——在气门完全关闭时，用塞规作用在气门杆端与凸轮之间。（进气门间隙少与排气门间隙）。

1、逐缸检查——该缸处于压缩冲程结束时。进排气门的间隙都可进行检查。

2、分两步检查——在第一缸处于压缩冲程结束时可检查一半的气门间隙，其余气门间隙在末缸处于压缩冲程结束时可检查。

三、如何调整上置凸轮轴式的气门间隙——改变挺杆上方调整垫片的厚度，气门间隙便得到调整。

四、如何调整下置凸轮轴式的气门间隙——松开锁紧螺母，旋动调整螺钉，通过塞规确定气门间隙是否符合，从新把锁紧螺母上紧。本课内容小结：

1）为什么要留有气门间隙。2）如何检查气门间隙。

3）如何调整上置凸轮轴式的气门间隙。4）如何调整下置凸轮轴式的气门间隙。

教案课时：11-12 课题：发动机配气机构的拆装与检测

教学目的：

通过对发动机实体的操作

1）学生学会了配气机构零件的拆装方法。2）学生学会了配气机构零件耗损的检测方法。3）学生学会了对气门间隙的检查与调整的方法。教学重点：

配气机构的检测与气门间隙的调整。

教学难点：

配气机构的检测与气门间隙的调整。

教学方式：

边讲授边实操。

发动机配齐机构零件的检测实操课实操教学安排：

课型：实操

1、实操前的安全动员。

2、进行分组（分成八个小组）。实操教具：

每小组一台丰田5A发动机，仪量具（外径千分尺、游标卡尺、支架百分表）一套、工具一套。实操教学过程：

一、重新强调传动带、正时带的拆卸程序，要点、注意问题。

二、各小组进行拆卸操作。1.进行传动带与正时带的拆卸。

2.有各小组长安排同学分别进行对缸盖的拆卸。

三、检测凸轮轴的轴向间隙。

四、拆卸拆卸气门组件。

五、配气机构零件耗损的检测。1.凸轮轴磨损与变形的检测。

2.气门长度尺寸、杆部直径变形、头部磨损、与气门座的密封检测。3.气门弹簧的检测。4.挺杆的磨损检测。

六、安装配气机构零件。

七、气门间隙的检测。

八、对正时安装正时带和传动带。

九、由各小组长和老师进行检查安装质量。

十、各小组进行评价与反馈。本课内容小结：

1）传动带、正时带的拆卸。2）汽缸盖的拆卸。3）配气机构零件的拆卸。4）配气机构零件的检测。5）配气机构的安装。6）正时带的安装与对正时。教案课时：13-14 课题：发动机汽缸体的检测与修理

课型：理论 教学目的：

1、让学生知道汽缸体发生耗损的原因。

2、让学生学懂如何对汽缸进行检测的方法。

3、让学生学懂对汽缸修复的方法。教学重点：

缸体耗损分析，汽缸磨损的检测。

教学难点：

汽缸磨损的检测。

教学方式：

讲授。

发动机汽缸体的检测与修理

一、汽缸体发生耗损的原因及修复的方法

1、耗损原因——各种不正常的振动作用、发动机长时间的高温作用会导致缸体出现变形或裂纹。缸体发生变形会导致曲轴主轴承座轴线发生改变无法保证曲轴的正常工作。出现裂纹：会造成漏油或漏水。

2、修复方法——缸体发生变形只能更换缸体。缸体出现裂纹：如果裂纹出现在并不重要的位置可以进行修复（焊补或粘补）。

二、汽缸磨损的原因、检测方法及修复的方法

1、汽缸磨损的原因——汽缸上部：由于高温而且润滑差再加上气体流动冲刷的作用而造成汽缸上部磨损大。汽缸中部的磨损：由于活塞运动的换向，活塞在汽缸中部位置时，汽缸所受到的侧向力较大，因此造成汽缸中部的磨损。汽缸下部的磨损：汽缸下部由于受到润滑油飞溅的作用，如果润滑油较脏，机械的颗粒就会附在汽缸的下壁，在活塞运动时就形成了磨料磨损，所以造成汽缸下部的磨损。

2、汽缸磨损的检测——分别从汽缸上、中、下三个截面进行检测，在每个截面的轴线与推力方向检测直径，最后计算出圆度与圆柱度及最大的磨损量。汽缸的圆度与圆住度及最大的磨损量都不能超于技术要求。

3、修复方法——根据圆度与圆柱度及最大的磨损量确定出对汽缸的修理等级。对汽缸可进行镗削修复或更换缸套。如果所有汽缸的圆度与圆柱度及最大的磨损量无超于技术要求可通过更换活塞环开修复。

4、汽缸通过修复或更换了缸套必须根据缸套尺寸重新选配活塞与活塞环。本课内容小结：

1）汽缸体发生耗损的原因及修复的方法。2）汽缸磨损的原因、检测方法及修复的方法。

教案课时：15-16 课题：汽缸磨损的检测

课型：实操 教学目的：

通过实操让学生真正学会对汽缸的检测。

教学重点：

汽缸的检测。

教学难点：

汽缸的检测。

教学方式：

实操。

汽缸磨损的检测实操课

实操教学安排：

实操前的安全动员。进行分组（分成八个小组）。实操教具：

每小组分配5A发动机一台，量具一套（包括有：量缸表一套、外径千分尺一套、游标卡尺一套）。实操教学过程：

1.讲述量缸表的结构、使用方法。2.对汽缸进行检测的程序。

3.学生动手操作并记录所检测出的各项数据。4.检查学生检测的动作是否符合要求。5.各小组进行评价与反馈。

本课内容小结：

1.学习量缸表的使用方法及使用量缸表检测汽缸。2.对汽缸上中下三个截面进行检测。

教案课时：17-18 课题：汽缸盖、汽缸体平面的检测

课型：实操 教学目的：

通过实操让学生真正学会对汽缸盖与汽缸体平面变形的检测。

教学重点：

平面变形检测的要领。

教学难点：

平面变形检测的要领。

教学方式：

实操。

汽缸盖与汽缸体平面变形的检测实操课

实操教学安排：

1.实操前的安全动员。2.进行分组（分成八个小组）。实操教具：

每小组分配给四个发动机缸体，量具一套（包括有：刀形尺、塞规）。

实操教学过程：

1.讲述刀形尺的使用方法与注意问题。2.讲述塞规的使用方法与注意问题。3.如何对缸盖与缸体平面进行检测。4.学生动手操作（边操作边记录数据）。5.各小组进行评价与反馈。

本课内容小结：

1.刀形尺、塞规的使用方法。2.对平面进行检测的要领与注意问题。

教案课时：19-20

课题：发动机传动带的检查与更换

课型：理论 教学目的：

1、通过堂上的讲授、分析使学生都清楚传动带安装在发动机什么位置，他的作用以及传动带的结构类型。

2、通过对传动带工作特点的分析，引导学生能判断传动带在工作中会产生哪些故障（损伤）。教学重点：

传动带的作用、类型及传动带产生故障的原因。教学难点：

传动带在工作中产生故障的原因。

教学方式：

讲授。

发动机传动带的检查与更换

理论讲授内容

一、传动带的作用

曲轴通过传动带带动各部件（液压助力泵、发电机、空调压缩机、水泵、空气压缩机等等）进行工作以保证发动机的正常工作。

二、传动带的结构类型

传动带由橡胶层与帘布层所构成，有V形传动带与多楔形传动带。

三、传动带在工作中所发生的故障

1、传动带调节过紧或过松。

过紧——容易造成传动带疲劳，使使用寿命缩短，同时也会造成所连接的部件负荷加大而变形。

过松——无法正常传递动力，部件不能正常工作。

2、安装不正确

由于安装不正确，所带动的部件也无法正常工作，同时产生噪音，传动带磨损加剧。

3、机械刮伤

大多是因为安装不正确引起。

4、被污染

被空气的粉尘、油污所污染。加剧老化，失去弹性，发生打滑，产生噪音，无法正常传递动力。

5、脱皮、起毛、裂纹

传动带质量有问题或长时间与高温接触，长时间超载荷工作。

四、传动带的拆卸与安装

1、传动带的拆卸——重复使用的传动带画上转向记号、按要求步骤进行操作。

2、传动带、张紧轮与拉紧弹簧的检查。

3、传动带的安装——安装的方法、传动带张紧度的调节。教案课时：21-24

课题：发动机传动带的拆卸与安装（丰田发动机）

课型：实操 教学目的：

通过学习学生能真正学会在实车上如何拆卸、检查与安装传动带。

教学重点：

传动带的正确拆卸与安装，传动带损伤的检查。

教学难点：

如何正确调节传动带的张紧度。

教学方式：

在学生实操中进行指导。

实操过程：

一、安全动员——全班进行。

二、小组长集中——分配实操设备、量具、工具。指导教师扼要讲述实操要点及过程。

三、各小组就位进行实操。

四、由老师对各小组的实操质量进行检查。

五、进行评价与反馈。实操内容：

1）熟悉传动带的安装要点。

2）传动带拆卸前的准备工作——画上转向记号。

3）拆卸传动带，对传动带、张紧轮、拉紧弹簧进行目视与检测。4）安装传动带并调节张紧度。5）检查安装质量。

发动机传动带的拆卸与安装实操课教学过程

实操前准备：

1.实操前的安全动员。2.进行分组（分成4个小组）。实操教具：

每小组丰田5A发动机一台，工具一套。

实操教学过程：

1、整体观察传动带的安装位置、传动带所带动的各部件的安装位置。

2、准备拆卸工具、在传动带上画上转向记号、进行拆卸。

3、安装传动带——由小组长安排分批进行轮换。

4、传动带张紧度的调节。

5、老师对各小组的实操质量进行检查。

6、工具、设备的摆放与收拾。

7、各小组进行评价与反馈。

教案课时：25-28 课题：发动机正时带的拆卸与安装（丰田发动机）

课型：实操 教学目的：

让学生进行实车操作，真正学会在汽车上如何拆卸与安装正时带。

教学重点：

正时带的拆卸与安装，正时带损伤的检查。

教学难点：

如何正确拆卸与安装。

教学方式：

边实操边讲授。

实操过程：

2、安全动员——在全班进行。

3、小组长集中——分配实操设备、工具。实操要点及过程。

4、各小组就位进行实操。

5、由老师对各小组的实操质量进行检查。

6、进行评价与反馈。实操内容：

1、熟悉正时带的安装要点。

2、对正时带进行拆卸。

3、对正时带进行目视检测。

4、对张紧机构进行检查。

5、安装正时带并调节张紧度。

6、检查安装质量。

发动机正时带的拆卸与安装实操课

实操教学安排：

1、实操前的安全动员。

2、进行分组（分成4个小组）。实操教具：

每小组丰田发动机一台，游标卡尺一套、工具一套。

实操教学过程：

1、整体观察正时带的安装位置、正时记号具体在什么位置。

2、进行拆卸。

3、对正时带、张紧轮、张紧弹簧进行检查——每个同学记录检查过程及检查中发现的问题。

4、安装正时带——由小组长安排分批进行轮换。

5、正时带安装前正时记号的检查。

6、正时带及张紧装置的安装。

7、转动曲轴进行正时带张紧度的调节。

8、老师对各小组的实操质量进行检查。

9、各小组进行评价与反馈。

教案课时：29-30 课题：活塞连杆组的检测与修理

课型：理论 教学目的：

1.让学生对活塞连杆组零件的结构更清晰。2.让学生清晰活塞连杆组各零件发生耗损的原因。3.让学生学懂活塞连杆组各零件的检测方法与修复的方法。

教学重点：

活塞、活塞环、连杆的检测与修复。

教学难点：

活塞、活塞环、连杆的修复方法。

教学方式：

讲授。

活塞连杆组的检测与修理

一、连杆的结构分析，发生耗损的原因、检测与修复的方法

1、连杆的结构分析——连杆由三部分组成（小头、杆身：杆身上面有供安装的标记、大头）。

2、发生耗损的原因——配合间隙不正确、润滑不正常、长时间高温的作用容易造成连杆各工作面的不正常磨损。连杆受到过载或不正常的冲击作用会导致连杆的变形。

3、连杆的检测——主要进行连杆扭曲与弯曲的检测（利用连杆检测仪进行检测）。

4、修复——发生弯曲不严重可进行校正（压校），发生扭曲一般更换。如果确实要进行校正，应先校扭曲再校弯曲。

二、活塞发生耗损的原因及检测与修复的方法

1、活塞的耗损——高温的作用以及润滑不良容易造成活塞的磨损。（群部尺寸及活塞销座孔尺寸的改变）

2、检测——利用外径千分尺检测活塞群部的直径，用内径卡检测销座孔直径。

3、修复——活塞发生耗损只能更换。

三、活塞环的检测方法

1、活塞环端口间隙的检测——活塞环置于汽缸中并保持垂直位置，此时开口处的间隙为端口间隙。

2、活塞环的侧隙检测——活塞环置于环槽中，环高与环槽的高度差为活塞环的侧隙。

本课内容小结：

2.连杆的结构分析，发生耗损的原因、检测与修复的方法。3.活塞发生耗损的原因及检测与修复的方法。4.活塞环的检测方法。

教案课时：31-32 课题：曲轴磨损、弯曲的检测

课型：实操 教学目的：

通过实操让学生学懂如何检测曲轴。

教学重点：

曲轴磨损、弯曲的检测要领。

教学难点：

曲轴磨损如何检测。

教学方式：

实操。

曲轴轴颈磨损、曲轴弯曲的检测实操课

实操教学安排：

1.实操前的安全动员。2.进行分组（分成八个小组）。实操教具：

每小组分配给一根曲轴，量具一套（包括有：外颈千分尺两套、支架百分表一套）。

实操教学过程：

1.讲述如何用外径千分尺对曲轴轴颈进行检测。

2.学生使用外颈千分尺对曲轴轴颈进行检测同时记录各数据。3.讲述如何用支架百分表对曲轴的弯曲进行检测。4.学生动手操作并记录弯曲的读数。5.各小组进行评价与反馈。

本课内容小结：

1.如何用外径千分尺检测曲轴轴颈的磨损。2.用支架百分表对曲轴弯曲进行检测。

教案课时：33-34 课题：活塞连杆组件的拆卸与检测

课型：实操 教学目的：

通过实操让学生真正学会活塞与缸壁之间间隙的检测，活塞环端隙、环槽间隙的检测。

教学重点：

活塞与缸壁之间间隙的检测，活塞环端隙、环槽间隙的检测。

教学难点：

活塞环端隙、环槽间隙的检测。

教学方式：

实操。

汽缸盖与汽缸体平面变形的检测实操课

实操教学安排：

1.实操前的安全动员。2.进行分组（分成八个小组）。实操教具：

每小组分配给5A发动机一台，工具、量具各一套。

实操教学过程：

1.讲述活塞连杆组件的拆卸要领。2.学生进行操作。

3.讲述活塞环端口间隙、环槽间隙的检测要领。4.学生动手操作（边操作边记录数据）。5.各小组进行评价与反馈。

本课内容小结：

1.活塞连杆组件的拆卸。2.活塞与缸壁之间间隙的检测。3.活塞环端隙、环槽间隙的检测。

教案课时：35-36 课题：发动机冷却系统的检测与修理

课型：理论 教学目的：

通过堂上的授课，让学生能学会对冷却系统进行故障分析。学生能对冷却系统主要部件进行检测与修理。教学重点：

冷却系统主要部件的检测与修理。

教学难点：

冷却系统主要部件的检测与修理。

教学方式：

讲授。

发动机冷却系统的检测与修理

一、冷却系统的组成、各主要部件的作用

1、冷却系统的组成——散热器、风扇、水泵、水套、节温器、水温传感器、水温表。

2、各部件的作用——散热器：存放冷却液、风扇：改变发动机的冷却强度、水泵：使发动机冷却液循环流动、水套：发动机存放冷却液的空间、节温器：控制冷却液的流动路线，从而改变冷却强度、水温传感器：把水温信息传给水温表、水温表；反映冷却液的具体温度。

二、冷却液的检查与更换——根据各种类型发动机的要求更换冷却液，如还没达到更换里程但冷却液已变质也应该更换。

三、风扇、节温器、散热器、水泵的检测与修理方法

1、风扇——一旦发生变形，运转时必定产生噪音、振动，所以要更换。

2、节温器——在工作中该打开时不打开，该关闭时不关闭必须要进行检测，经检测故障证实必须要更换，否则无法保证发动机正常的工作温度。

3、散热器——散热器应定期进行清洗，散热器出现裂纹可进行焊补。

4、水泵——水泵工作时有噪音可能是轴承损坏，水泵壳体的排泄口如有水蒸气冒出证明水泵内的机械密封装置已经失效，要对水泵进行更换。

本课内容小结：

2、冷却系统的组成、各主要部件的作用。

3、冷却液的检查与更换。

4、风扇、节温器、散热器、水泵的检测与修理方法。

教案课时：37-38 课题：冷却系统的的拆装与检测

课型：观摩、实操 教学目的：

1、让学生对冷却系统冷却液的循环路线有一个较清晰概念。

2、通过实操让学生对水泵、节温器的结构更清晰。

3、让学生学会如何检测水泵、节温器。教学重点：

如何检测水泵。

教学难点：

在发动机中冷却液大小循环的路线。

教学方式：

实操。

冷却系统的观摩、水泵、风扇、风扇离合器的拆装与的检测实操课

实操教学安排：

1、实操前的安全动员。

2、进行分组（分成八个小组）。

实操教具： 每小组分配5A发动机一台、工具一套。

实操教学过程：

1、由组长组织：要求每个同学都步熟悉发动机冷却液大小循环过程。

要求们个同学都能说出水泵与节温器在冷却系统中的作用。

2、学生进行操作。

3、各小组进行评价与反馈。

本课内容小结：

1、冷却系统的观摩。

2、在发动机中找出冷却液的大小循环路线。

3、水泵、节温器的拆装检测。

4、各小组进行评价与反馈。

教案课时：39-40 课题：发动机润滑系统的检测与修理

课型：理论 教学目的：

1.通过授课，让学生对润滑系统的作用、润滑油的流动过程更清晰。2.通过授课让学生能分析润滑系统故障发生的原因。3.通过授课学生学会对润滑系统主要另部件进行检测。教学重点：

机油泵的检测。

教学难点：

润滑系统的故障分析。教学方式：

讲授。

发动机润滑系统的检测与修理

一、润滑系统的组成、作用，润滑油的流动路线

1、润滑系统的组成——油底壳、机油泵、机油集滤器、机油滤清器、溢流阀、机油传感器、机油散热器、机油压力表、主油道、分油道。

2、主要部件的作用——油底壳：供机油的存放与散热。集滤器：过滤机油，保护机油泵。机油泵：吸油与压油并保证润滑油的循环流动。机油滤清器：过滤机油杂质。溢流阀：控制发动机主油道油压。机油传感器：把主油道油压信号传给油压表。机油散热器：降低机油温度。机油压力表：反映机油压力。

3、润滑油流动路线——

二、润滑系统的故障分析

1、油压过低——机油量不足、机油泵磨损、机油滤清器堵塞、机油溢流阀失效、发动机零件严重磨损，配合间隙过大。

2、油压过高——机油量过多、主油道堵塞、发动机工作温度过高、溢流阀失效、零件的配合间隙过小。

三、机油泵的检测方法及修复的方法

1、机油泵的检测——传动齿轮磨损的检测。

2、修复——磨损超于技术要求必须更换。本课内容小结：

2、润滑系统的组成、作用，润滑油的流动路线。

3、润滑系统的故障分析。

4、机油泵的检测方法及修复的方法。

教案课时：41-42 课题：发动机润滑系统的拆装、机油泵的拆卸与检测

课型：实操 教学目的：

通过实操让学生对发动机整个润滑系统、齿轮式与转子式机油泵的结构有个更清晰的了解，并学懂如何检测机油泵。

教学重点：

润滑油的流动过程、机油泵的结构。

教学难点：

润滑油在发动机中的流动过程。

教学方式：

实操。

机油泵的检测实操课

实操教学安排：

1、认识齿轮式与转子式机油泵的结构区别。

2、进行分组（分成4个小组）实操。

实操教具：

每小组分配给5A发动机一台、转子式机油泵，工具一套。

实操教学过程：

1、由各组长进行组织：要求每个同学都能在发动机中准确的找出润滑油流动经过的各个位置。

2、讲述齿轮式机油泵与转子式机油泵结构上的区别。

3、讲述如何对机油泵进行检测。

4、学生动手操作。

5、各小组进行评价与反馈。

本课内容小结：1、2、3、4、拆卸发动机润滑系统。熟悉润滑油的流动路线。

对齿轮式与转子式机油泵进行拆卸，清楚其结构与原理。对机油泵进行检测的。

发动机机械模块总复习

1、发动机传动带与正时带的区别、拆装程序与检查方法？

2、发动机四个冲程活塞的运动方向与进排气门的开闭状况？

3、齿轮式机油泵与转子式机油泵的结构区别？

4、连杆的检测项目？

5、气门什么情况下有间隙、间隙在什么位置、气门间隙的逐缸调整法与两次调整法？

6、冷却系统冷却液的大小循环过程？

7、曲轴磨损检测的项目？圆度与圆柱度如何求？

8、活塞环扩张器的作用？

9、外径千分尺、游标卡尺的作用？

10、如何检测凸轮轴的弯曲、轴向间隙、油膜间隙、凸轮与轴颈的磨损？

11、用什么方法检测发动机缸体与缸盖的泄漏？

12、汽缸与汽缸套的区别？

13、量缸表（内径百分表）的组成与作用、如何使用？

14、节温器的作用与工作原理？

15、如何检测活塞的油膜间隙、活塞环的端口间隙与环槽（侧隙）间隙？

16、如何检测机油的量与质量？如何检测机油压力？

17、如何检测汽缸压力（汽缸压力检测的步骤）？

18、如何冲洗散热器？

19、如何进行气门密封的检测？ 20、发动机润滑油的流动路线。

21、如何进行汽缸磨损的检测？如何求汽缸的圆度与圆柱度？

22、如何使用气门弹簧压缩器正确拆卸气门组件？

23、用什么量具检测曲轴的弯曲？用什么量具检测曲轴轴颈的磨损？

24、如何检测缸体与缸盖的密封面（平面变形的检测）？

25、凸轮轴的组成。

26、有哪些因素会造成汽缸的磨损？

27、如何对节温器进行检测？

28、如何检测曲轴与凸轮轴轴颈的油膜间隙？

29、如何检测冷却液的量与质量？ 30、水泵的作用与泵水原理。

31、支架百分表的作用。

32、刀形尺的作用？厚薄规（塞规）的作用？

33、缸盖、缸体、油底壳分别在发动机什么位置？

34、气门的检测有哪些项目？

35、气门弹簧的检测有哪些项目？

36、什么叫发动机的配气相位？

37、如何测量活塞的直径（检测活塞的什么位置）？

38、发动机总成更换前先做什么工作？

39、曲轴的结构（组成、各部位的连接关系）。

第三篇：汽油直喷

燃油从油箱里抽到发动机内燃烧，看似一个很简单的过程，但事实上却是个机构庞杂、步骤繁多的过程，其中非常重要的一环，则是喷油嘴如何把燃油喷射到发动机内实现燃烧。随着时间的推移，科技的发展，燃油喷射系统也曾经历了多次变革，现在主要有缸外喷射系统缸内喷射系统。

缸外喷射系统

由于成本和技术问题，以前所使用的廉价电控发动机多为单点喷射式发动机（SPI）。这类发动机多把喷油嘴布置在化油器后方，所有气缸共用一个喷油嘴，可以显著降低制造和研发成本，但由于单点喷射式先天存在喷油精度不高，每个气缸的喷油量不均等问题，并直接降低了车辆在燃油经济性和排放等方面的性能表现，因此，这项技术随着日益严格的环保法规而很快被替代。在单点喷射式技术之后，另一种缸外喷射技术多点喷射（MPI）很快出现了。MPI的最大特点就是每个气缸都有一个独自享用的喷油嘴，由ECU电脑芯片单独对每一个气缸的供油量进行控制，从而可以对每个喷油嘴的喷油量都进行精确控制。

那么，多点式顺序喷射技术具体是怎样工作的呢？这里以四缸发动机为例简单说明。目前发动机每个气缸的工作是按照次序依次进行的，工作顺序多为1-3-4-2，喷油也按照气缸工作顺序进行喷油，喷油器多位于进气门附近，燃油从喷油嘴喷出后利用进气气流，使得燃油首次与空气混合形成混合气，同时把燃油带入到气缸内燃烧。由于每次喷油量控制精确，因此，采用这类技术的发动机排放物更清洁、更容易受到控制，燃油效率也更高。

缸内喷射系统

看过缸外直喷的工作原理之后，相信很多人会说，为什么不把燃油直接喷入气缸里呢，那不是最直接，也最省事的方法吗？由于现代的汽车通常都用上四个或者五个气门，把喷油器安装在气缸顶部容易使得气门与喷油嘴之间的间隙过小而造成材料的强度难以抵抗燃烧所带来的冲击力，而且喷油嘴喷射的角度问题和喷油嘴在高压缩比的气缸内难以喷射等多项技术问题，因此，在新材料和新技术出现之前，缸内喷射难以实现。

很显然，即便是再艰难的问题，对于追求进步的人们来说都只是前进的动力，随着技术的进步和新材料的不断出现，汽油发动机缸内直喷技术逐渐浮出水面，最早的如三菱汽车的GDI技术，让人们看到了“汽油直喷”美梦能够成真，尽管由于油品和技术成熟度等原因迫使三菱汽车终止了GDI技术的发展，但随后陆续出现的大众FSI、凯迪拉克SIDI、保时捷DFI等直喷技术，真正将这一技术推向了成熟，而随后的数据也证明这种类似柴油机的喷油方式具有魔术般的神奇效果，能够是发动机的动力性、燃油经济性和排放等都得到长足进步。

目前来看，这类技术的发动机主要采用两种不同的喷射模式，即分层喷油和均匀喷油。油门半开的情况下，在压缩行程末期，按照从稀到浓的混合气进行喷射，最稀的混合气达到40：1，由于空燃比超稀薄，因此进排气的泵气损失少，因而吸温的冷却效果好，冷却损失少，从而发动机能稳定、节油地运转。而油门全开的情况，进气行程开始喷射燃料，整个燃烧室为均匀混合，形成理论空燃比，因此吸温冷却效果和空气密度增加，提高容积效率，发动机输出较高。

虽然缸内直喷已经变得很成熟且优势明显，但碍于制造成本，以及国内的油品质量问题，我们有理由相信，在今后相当长的一段时间里，缸内和缸外喷射技术将并行发展，谁都无法完全替代对方

对于一台汽油发动机来说，将汽油送入汽缸，并与空气混合，再使油气混合物充分燃烧才能获得强大的动力，因此油气混合技术也是发动机的关键之一。在经历了化油器、单点电喷、多点电喷技术阶段之后，油气混合技术终于进入了直喷时代，越来越多的车型开始采用直喷发动机，那么直喷发动机的技术关键点都有哪些呢？下面就为大家逐一解析。

高压喷油系统可以说是直喷发动机最关键的系统，与以前油气在进气歧管内混合，然后被负压吸入发动机不同，直喷发动机是用高压喷油嘴将燃油喷入汽缸，由于汽缸内压力已经很大，因此需要喷油系统具备更大的压力。

『组成高压喷油系统的四个主要部分』

高压喷油系统主要可以分为发动机控制模块（ECM）、高压油轨、高压油泵和喷油嘴四部分，其中ECM主要采集发动机数据，按照预定程序控制喷油时机和喷油量，从而实现最高燃烧效率；而高压油泵则主要负责燃油的加压，高压油轨主要起均衡各喷油嘴喷射压力的作用，而最终的喷油任务则由喷油嘴来执行。此外，还有多个传感器提供燃油压力等信息，确保整个系统的高效率。

『一汽展示的动力总成上的ECM（右侧）』

ECM（或称ECU）不仅是直喷发动机的关键部分，也是所有技术较新的内燃机的重要组成部分，这个部分涉及到芯片、执行器、软件等多个环节，其中任何一个环节缺失都无法实现量产装车。目前ECM技术还是为国外企业所把持，在技术上已经比较成熟。部分自主品牌虽然也初步具备了ECM的制造能力，但是在软件的匹配、执行器的可靠性等环节还有不少问题尚待解决，不过就跟变速器技术一样，这样的关键技术一旦取得突破，自主品牌厂商将受益匪浅。

『通用Ecotec系列2.0直喷发动机上所用的高压油泵，制造商为博世』

高压油泵则是燃油加压的关键环节，在低压油泵将燃油送到高压油泵之后，高压油泵可以将汽油加压到十余兆帕的压力（这是普通汽油泵压力的三四十倍），并将其送入油轨。高压油泵通常是由凸轮轴带动，内部则有双头或者三头凸轮加压（如福特ECOBOOST系列发动机的“9号凸轮”）。在高压油泵上还集成了电子油轨压力调节器（FRP），它是一个由ECM控制的电磁阀，ECM以脉冲宽度调制的方式控制油压调节器，油压调节器控制着高压燃油泵的进口阀，从而控制燃油压力，当驱动线路失效时，高压油泵进入低压模式，发动机仍可应急运行。

『瑞麒G5采用的2.0TGDI发动机同样使用博世的高压油泵』

高压油泵和油轨这样的部件对工作环境和制造精度要求很高，一些传统的柴油高压设备制造商如博世在这方面具有丰富的经验，因此即便是通用的直喷发动机，其高压油泵也是由博世提供，而作为自主品牌推向市场的第一款直喷汽油机，瑞麒G5上的2.0TGDI发动机同样使用了博世的高压油泵。

『高压油轨基本结构图』

『通用Ecotec系列2.0直喷发动机上所用的高压油轨和喷嘴』

『高压喷油嘴结构示意图：①高分子密封圈 ②喷嘴针阀 ③衔铁 ④电磁线圈 ⑤细滤器』经过油泵加压之后，汽油进入高压油轨，在高压油轨稳定压力后，由于油轨和燃烧室之间存在压力差，高压油泵动作之后汽油即喷入汽缸内。喷嘴内部还有电磁阀，可以实现对喷油量和时机的控制，其控制精度要求很高，同时由于喷嘴的位置从进气歧管移到了汽缸内，工作环境和温度都发生了很大变化，对其可靠性的要求也大大提高。

第四篇：发动机原理—教案

【发动机原理】教案

教材: 《汽车发动机原理》

张志沛 主编

大连海运学院出版社

长安大学

汽车学院机电与动力研究所

目 录

绪 论----------------------------

第一章 发动机工作循环及性能指标--------------------------

§1-1 发动机理想循环概述---------------------------

5§1-2 发动机实际循环热量

这部分热量虽然在膨胀过程中还可能会释放出来，但由于活塞已接近下止

点，做功效果变差，热效率下降。二 传热、流动损失

（一）传热损失

理论上: 压缩、膨胀过程为绝热过程。

实际上: 大量热量通过汽缸壁传给冷却水或空气。

传热损失是发动机中的最大损失，占总损失量的30%以上。因此，许多研

究者致力于开发绝热发动机。

（二）流动损失

理论上: 闭口系统，没有气体流动损失。

实际上: 进、排气节流沿程损失，缸内进气、挤压、燃烧涡流损失。三 换气损失

理论上: 忽略进、排气过程。

实际上: 进、排气门提前开启，迟后关闭。而且有流动阻力。

换气损失中逆向循环所包围的面积为泵气损失。泵气损失包含在换气损失

之中。四 时间损失

理论上: 定容加热瞬间完成，定压加热速度与活塞运行速度密切配合。

实际上: 燃烧需要时间。五 补燃损失

理论上: 加热瞬间停止，膨胀过程无加热。

实际上: 虽然大部分（80%以上）燃料在燃烧过程中燃烧掉，但仍有小部分燃

料会拖到膨胀线上才燃烧，做功效果变差，热效率下降。六 泄漏损失

理论上: 闭口系统，无泄漏。

实际上: 活塞气环不会100%严密密封，总会有些气体窜到曲轴箱中，造

成损失。

§1-3 热平衡

总热量: QT = GT hu 分别转化为 一 有效功的热量 QE

Qe36.103Ne [ kJ/h ]（1 kw/h = 36.103 kJ）

只有这部分热量做了功，是有用的，所以希望越大越好。一般

柴油机: 30～40% ； 汽油机: 20～30%。

Qe令 qeQT二 传递给冷却介质的热量 QS

QSGScS(t2t1)其中Gs－发动机冷却介质的每小时流量 [ kg/h ] cs－冷却介质比热 [ kJ/kg·℃ ] t1，t2 －冷却介质的进、出口温度 [℃]

三 废气带走的热量QR

QSqsQT

QR(GrGk)(cprt2cpt1)其中Gr－燃料量 [ kg/h ] Gk－空气量 [ kg/h ] cpr－废气比热 [ kJ/kg·℃ ] cp－空气比热 [ kJ/kg·℃ ] t1，t2 －进、排气温度 [℃]

四 燃料不完全燃烧的热损失QB QRqrQE

QBQT(1r)其中r－燃料效率

五 其它热量损失QL

QB qbQTQLQT(QEQSQRQB)

发动机热平衡方程式: qe

§1-4 指示指标

qlqt(qeqsqrqb)

qsqrqbql1

p-V图 p-φ图

发动机性能指标: 指示指标，有效指标

指示指标: 以工质在汽缸内对活塞做功为基础，评价工作循环的质量。有效指标: 以曲轴上得到的净功率为基础，评价整机性能。

示功图: 发动机缸内压力p随汽缸容积V（p-V图）或曲轴转角（p-图）变化的图示。

一 指示功和平均指示压力

（一）指示功Wi

一个循环工质对活塞所做的有用功。

应该：非增压：FiF1F2 增压：FiF1F2 因为: F2不容易测量, 实际将F2归到机械损失中考虑。所以: FiF1

WiFiab 其中 a,b － 横、纵座标比例尺

指示功大，说明 ○汽缸工作容积大 ○热功转换有效程度大。为突出后

者，比较不同大小发动机的热功转换有效程度，引入平均有效压力的概念。

（二）平均指示压力pi

单位汽缸工作容积所做的指示功。

Wi pi（假想参数）

Vh 其中Vh－每缸工作容积。

pi,柴 pi,汽686～981 [ kpa ] 784～1180 [ kpa ]

二 指示功率Ni

单位时间所做的指示功。

若: 缸数i，每缸工作容积Vh [ m ]，冲程数 ，平均指示压力 pi[ pa ]，转速 n [ r/min ]。则

3n2piVhin NiWii [ w ] 6030piVhin 103 [ kw ]

30 若: 每缸工作容积Vh [ L ]，平均指示压力 pi[ bar ]。则

piVhin Ni [ kw ]

300

三 指示比油耗和指示热效率

（一）指示比油耗gi

单位指示功率的耗油量。

GT gi103 [ g/kw·h ]

Ni GT－每小时耗油量 [ kg/h ]

（二）指示热效率i

Wi i

Qi Qi－做Wi指示功所消耗的热量。

36.106 i

gihu hu－燃料的低热值。

i,柴0.43～0.50 gi,柴=170～200 [ g/kw·h ] i,汽0.25～0.40 gi,汽=230～340 [ g/kw·h ]

§1-5 有效指标

一 有效功率和机械损失功率

（一）有效功率Ne

单位时间所做的有效功。

peVhin Ne103 [ kw ]

30 其中 pe－平均有效压力。

（二）机械损失功率Nm

发动机内部损耗的功率。

机械损失包括: 发动机内部摩擦损失；驱动附件损耗，如: 机油泵、燃油泵、扫气泵、冷却水泵、风扇、配气机构；和泵气损失等。

pmVhin Nm103 [ kw ]

30 NeNiNm

其中 pm－平均机械损失压力。

二 有效扭矩Me

功率输出轴输出的扭矩。

2n NeMe [ w ]

602n Me [ kw ]

36010Men  [ kw ] 9550

三平均有效压力pe

单位汽缸工作容积所做的有效功。

peVhin 由于 Ne103 [ kw ]

30piVhin Ni103 [ kw ]

30peNe 所以

pepipm piNi

Me pe314 [ kpa ].Vhi peMe

pe,柴588～883 [ kpa ] pe,汽588～981 [ kpa ]

四 升功率和比重量

（一）升功率Nl

单位汽缸工作容积所发出的功率。

Ne Nl

iVhpen 103 [ kw/l ] 30

（二）比重量Ge

发动机净重量G与所发出有效功率Ne的比值。

G Ge [ kg/kw ]

Ne Nl，Ge  发动机强化程度高。

Nl,车柴11～26 [ kw/l ] Ge,车柴4～9 [ kg/kw ] Nl,拖柴9～15 [ kw/l ] Ge,拖柴5.5～16 [ kg/kw ] Nl,汽22～55 [kw/l ] Ge,汽1.35～4 [ kg/kw ] 可见，汽油机的强化程度要比柴油机的高。

五 有效比油耗和有效热效率

（一）有效比油耗ge

单位有效功率的耗油量。

GT ge103 [ g/kw·h ]

Ne GT－每小时耗油量 [ kg/h ]

（二）有效热效率e

We e

Qe Qe－做We有效功所消耗的热量。

3.6106 e

gehu e,柴 e,汽0.30～0.40 ge,柴=218～285 [ g/kw·h ] 0.20～0.30 ge,汽=285～380 [ g/kw·h ] 由此可见，柴油机的热效率比汽油机的高，经济性比汽油机好。

§1-6 机械损失 一 机械效率m

对于不同类型的发动机，绝对损失大的，其相对损失却不一定也大。必须有

一个衡量标准，故引进机械效率的概念。

有效功率与指示功率的比值。

NepeNmpm m 11NipiNipi NeNim 性能好，所以应尽量提高m。

m,柴0.7～0.85 m,汽0.7～0.9

二 机械损失的测定

（一）倒拖法－只能在电力测功机上试验

在压缩比不很高的汽油机上得到广泛应用。

发动机与电力测功机相连。起动发动机，冷却水温度、机油温度达正常值。然后使发动机在给定工况下稳定运转。切断发动机的供油（Ni0,pi0）。

将电力测功机转换为电动机使用，在给定转速下倒拖发动机，并维持冷却水温度和机油温度不变。由于此时NmNe，因此从电力测功机上所测得的倒拖功率Ne即为发动机在该工况下的机械损失功率Nm。

（二）灭缸法－仅适用于多缸机

当发动机调整到以给定工况稳定运转后，先测出整个发动机的有效功率Ne。之后，在柴油机油门拉杆或齿条位置、或汽油机节气门开度固定不动的情况下，停止向某一汽缸供油或点火。调整测功机，使发动机恢复到原来的转速，重新测定有效功率Ne,1（其余五个汽缸的有效功率），Ne,1必然小于Ne（一缸熄火），两者之差即为灭掉缸的指示功率Ni,1NeNe,1。因为Ni,1NiNi,x1(NeNm)(Ne,1Nm,1)NeNe,1。逐次灭缸，则整台发动机的指示功率为Nii1 如果各缸负荷均匀，则仅测一个缸，即灭火一次即可，Ni 其它还有示功图法，油耗线法等。

三 影响机械效率的因素

(NeNe,i)x，其中x为总缸数。

xx(NeNe,1)。这样，整个发动机的机械损失功率为NmNiNe，机械效率为mNe/Ni。(一)转速

其中cm－活塞平均运行速度。

pm与cm几乎呈直线关系。m与n似呈二次方关系。n  □ 惯性力  活塞对缸壁的侧压力  轴承负荷

□ 各摩擦副相对速度  摩擦损失

□ 泵气损失，驱动附件损耗

 pm  m

若要提高转速来强化发动机，则m将成为主要障碍之一。

（二）负荷

发动机的负荷 □ 柴油机: 油门拉杆或齿条位置

□ 汽油机: 节气门开度

转速n一定，负荷 时，发动机燃烧剧烈程度，平均指示压力pi；而由于转速不变，pm平均机械损失压力pm基本保持不变。则m1，机械效率下降。

pi 当发动机怠速运转时，有效功率Ne0，指示功率Ni全部用来克服机械损失功率Nm。即NiNm，因此，m0。

由于车用柴油机普遍在高转速、较低负荷下工作，机械效率下降严重。因此，机械效率对于车用柴油机尤为重要。

（三）润滑油品质和冷却水温度

润滑油粘度影响润滑效果

润滑油温度影响润滑油粘度

冷却水温度影响润滑油温度

即冷却水、润滑油温度通过润滑油粘度间接影响润滑效果。润滑油粘度（牌号）；冷却水温度  润滑油温度  润滑油粘度

 润滑效果  摩擦  Nm,pm  m 润滑油粘度（牌号）；冷却水温度  润滑油温度  润滑油粘度

油膜破裂趋势  摩擦  Nm,pm  m 润滑油中杂质  摩擦  Nm,pm  m

要求: 定期保养、清洗机油滤清器，5000～10000公里换机油。

§1-7 燃烧热化学 一 燃料的完全燃烧

（一）理论空气量L0 目的: 1 kg燃料完全燃烧所需要的空气量L0

汽油: gC2 已知条件: 1 kg燃料中所含gC kg 碳，gH kg 氢气，gO kg氧气

0855.[ kg/kg ]，gH0145.[ kg/kg ]，gO0 [ kg/kg ] 柴油: gC087 [ kg/kg ].[ kg/kg ]，gH0126.[ kgkg ]，gO0004.3 化学反应方程式

CO2CO2 H2O2H2O 需要总的O2量

CO2CO2 H21O22H2O 1 kmol 1 kmol 1 kmol 1 kmol kmol 1 kmol

21111 1 kg kmol kmol 1 kg kmol kmol 121242

gHgHgCgC gC kg kmol kmol gH kg kmol

4212125 燃料中所含的O2量

gO gO [ kg ] = [ kmol ]

326 所需空气中的O2量 = 总的O2量－燃料中所含的O2量 所需空气量（目的）（1）kmol 空气中氧气成分约占21%，所以

kmol 1gCgHgO()[ kmol/kg ] L00.2112432（2）kg 空气的折合分子量为28.95，即 1 kmol 空气 = 28.95 kg 空气，所以

28.95gCgHgO()[ kg/kg ] L00.21124323（3）m 1 kmol 空气 = 22.4 m 空气，所以

22.4gCgHgO()[m3/kg ] L00.2112432

（二）过量空气系数和空燃比 1 过量空气系数 

L 

L0燃烧1kg燃料实际供给的空气量 

完全燃烧1kg燃料理论上所需要的空气量 表示混合气的浓稀程度。 大  混合气稀； 小  混合气浓

一般，柴油机:  > 1；汽油机:   1。2 空燃比 A/F A/FL0

空气量 

燃料量 表示混合气的浓稀程度。A/F 大  混合气稀；A/F 小  混合气浓

（三）分子变更系数 1 理论分子变更系数 0

M2 0

M1燃烧后工质的摩尔数 

燃烧前工质的摩尔数 0  容积变化大  膨胀做功好  t（1）完全燃烧: gHgO432 01L0（2）不完全燃烧:

gHgO0.21(1)L0432 01L02 实际分子变更系数 

M2Mr0r  M1Mr1r 其中Mr－1 kg 燃料燃烧后残余废气的摩尔数。rMr/L0－残余废气系数。

二 燃料的不完全燃烧第五章 发动机噪声及排放污染

噪声: 汽车的主要噪声源 — 发动机。

汽油机的主要噪声源 — 风扇噪声和配气机构噪声。

柴油机的主要噪声源 — 燃烧噪声。

柴油机的噪声比汽油机的大。

排放: 汽油机的CO、NOx和HC排放比柴油机的多，柴油机的炭粒排放比汽油机的多。

§5-1 发动机噪声污染及防治

GB规定: 城市噪声声压级白天 — Lp  42 [ dB ]，夜间 — Lp  37 [ dB ]。一 噪声的评价指标

（一）噪声的物理参数 1 声压 p 声波通过介质时，波峰处的压力升高量 [ pa ]。2 声压级 Lp — 无因次参数

p Lp20lg [ dB ]

p0其中p0 — 1000 [ Hz ]时的基准声压，即听阀声压，p052105 [ pa ]。

人耳能听到的听阀声压210 [ pa ]，产生疼痛的痛阀声压 = 20 [ pa ]。相差100万倍左右。3 声强 I 单位时间、单位面积上通过的声能 [ W/m ]。4 声强级 LI — 无因次参数

2I LI10lg [ dB ]

I0其中I0 — 1000 [ Hz ]时的基准声强，L01012 [ W/m2 ]。声功率 W 声源在单位时间内所辐射的总能量 [ W ]。WsInds

其中S — 包围声源的封闭面面积；In — 声强在微元面积ds法线方向的分量。

（1）在自由场中，声波球面辐射，则 I球W4r2W [ W/m ]

2（2）在开阔地面上，声波半球面辐射，则 I半球2r2 [ W/m ] 声功率级 Lw — 无因次参数

W Lw10lg [ dB ]

W01012 [ W ]。

声压级 Lp，声强级 LI和声功率级 Lw的范围均为 0～120 [ dB ]。其中W0 — 基准声功率，W07 频率与频带

人耳能听到的声音频率范围为20～20,000 [ Hz ]。

将其分为若干个频率段 — 频带或频程。

常用倍频程和1/3频程。

倍频程的中心频率 — 31.5，63，125，250，500，1000，2000，4000，8000，16000„

中心频率f中，上限频率f上和下限频率f下的关系为

1f中； f上2f下。

f上2f中； f下2 频谱图 — 横坐标: 频率（频带），纵坐标: 声压级 Lp，声强级 LI或声功率级 Lw。

（二）主观评价 — 响度级

即使声压级相同，而频率不同，人耳所感受到的声音响度就会不同，主观评价参数 — 响度级 [ 方 ]（[ phon ]）。

以1000 [ Hz ] 的纯音为基准声音，当某噪声的响度与某声压级的纯音响度相同时，则该纯音的声压级 [ dB ] 即为该噪声的响度级 [ phon ]。

如图的ISO等响曲线由大量试验得出 100 Hz以下的噪声，虽然声压级 [ dB ] 较高，但响度级 [ phon ]却低，人耳不敏感。

低频、低声压级 [ dB ] 的噪声，人耳听不到。同一声压级 [ dB ]下，人耳对频率为3000～4000 Hz的噪声（波谷）最为敏感，其响度级 [ phon ] 最高。声压级高于100 [ dB ] 时，等响曲线平缓，响度级 [ phon ] 仅与声压级 [ dB ] 有关，而与频率 [ Hz ] 几乎无关。说明对于高 [ dB ] 的噪声，人耳已分辨不

出高、低频了。

二 发动机噪声分析

（一）车辆噪声源 与发动机转速n有关的噪声源

进、排气噪声；旋转件噪声 — 风扇，空气压缩机，发电机和空调等。2 与车速有关的噪声源

传动噪声 — 变速器，传动轴等；空气动力噪声 — 轮胎噪声，车体噪声等。

（二）发动机噪声源 — 主要噪声源 1 直接传向大气的噪声源

进、排气噪声和风扇噪声等 — 属于空气动力噪声。2 发动机表面辐射噪声源

由发动机零部件的机械振动引起。p（1）燃烧噪声 — ，pmax，还与发动机零部件的强度、刚度有关。

（2）机械噪声 — 发动机零部件之间的间隙撞击和零部件弹性变形，导致零部

件振动引起。

三 发动机噪声的防治

（一）降低燃烧噪声

p1 采用油膜蒸发型混合气形成方式 — M过程  ，pmax。

p2 尽量使喷油先缓后急 — 推迟喷油开始时刻  ，pmax。

3 使用十六烷值高的燃料  i。

（二）加强结构强度

加固主轴承，多加和加固加强筋。

（三）采用隔声罩壳

材料: 钢板、玻璃纤维和其它消声材料。

部位: 曲轴箱侧壁和排气总管。

（四）采用排气消声器

排气消声器 — 声滤波器，随频率变化。阻性消声器 — 主要用于小轿车

声学性能主要取决于声吸收构造和材料的流动阻力。降低噪声的频带较广。2 抗性消声器 — 主要用于载货汽车

声学性能主要取决于消声器的几何形状，造成排气声能阻抗失配。阻抗失配使部分声能在消声器内来回反射震阻碍向外辐射。3 阻抗复合式消声器 — 用于各种汽车

以抗性消声器为基础，同时采用吸声材料，可使排气噪声大幅度降低。

（五）低噪声发动机设计

在满足基本性能的前提下，按降声原理设计结构参数。

§5-2 发动机排放污染及防治 一 发动机的污染源

（一）排气污染 — 占发动机总污染量的65～85% 1 一氧化碳 CO 2 氮氧化合物 NOx 碳氢化合物 HC 4 燃料液滴和炭粒 5 各类铅、硫化合物

（二）曲轴箱通风污染 — 占发动机总污染量的20%左右

主要是碳氢化合物 HC。

（三）汽油箱通风污染 — 占发动机总污染量的5%左右

主要是碳氢化合物 HC。

（四）化油器浮子室及油泵接头处的泄漏污染 — 占发动机总污染量的 5～10% 主要是碳氢化合物 HC。

（五）含铅、磷汽油所形成的铅、磷污染

本课程只讨论第一项 — 发动机的排气污染。

二 发动机排放污染物的形成、危害和防治

（一）一氧化碳 CO 1 形成

C + O  CO [ + O ]  CO2 [ 中间产物 ] 产生的原因是缺氧。

汽油机上 —  < 1 的浓混合气；

柴油机上 —  > 1，但局部过浓的混合气。2 危害

煤气中毒 — 人体血液中的血红素对CO的亲和力比对O2的高，引起含CO的血红素所占比例增高，造成人体缺氧窒息。3 防治

（1）稀薄燃烧与高能点火

使混合气的 ，而又能够正常燃烧。（2）缩小燃烧室的激冷区

激冷区 — 燃烧室中由两个以上冷表面构成的狭窄空间，如挤气间隙。

激冷效应 — 靠近激冷区的可燃混合气，热损失过多而不能着火。

缩小燃烧室的激冷区  燃烧易于完全  CO。

（二）氮氧化合物 NOx 1 形成

（1）燃烧温度高（2）高温持续时间长

（3）火焰前锋面中氧气的浓度高

产生的原因是高温。2 危害

（1）与肺中的水蒸汽粘合而形成稀硝酸，引起肺水肿和肺气流阻力明显上升。（2）与HC反应生成光化学过氧化物，是光化学烟雾的主要成分。3 防治

（1）降低压缩比   缸内温度  NOx。（2）减小点火提前角   缸内温度  NOx。（3）废气再循环，缸内喷水，采用乳化油， 或   缸内温度  NOx。（4）分层燃烧  降低混合气的均匀性  缸内温度  NOx。

（5）加强燃烧室内气流运动混合气混合、燃烧迅速高温持续时间NOx。

（三）碳氢化合物 HC 1 形成

（1）局部混合气过浓或过稀使氧化反应减慢，热损失相对增加，不能着火。（2）某微小单元的混合气面容比大，热损失大，不能着火。（3）激冷效应。2 危害

（1）3.4苯并芘 — 致癌物质。

（2）苯甲醛和丙烯醛 — 强烈刺激眼睛和呼吸器官。（3）光化学烟雾的主要成分。3 防治

（1）降低压缩比   膨胀冲程中燃烧室壁面温度和排气温度  HC。（2）改善燃烧室形状，降低面容比  散热损失  HC。（3）稀薄燃烧与高能点火  燃烧完全程度  HC。

（4）减小点火提前角   HC在膨胀和排气冲程中燃烧掉。（5）缩小燃烧室的激冷区  燃烧易于完全  HC。

（6）加强燃烧室内气流运动  混合气混合、燃烧完全  HC。

（7）曲轴箱强制通风

HC — 空气滤清器  进气管  缸内再燃烧。

（四）燃料液滴和炭粒 1 燃料液滴

柴油机冷起动或低负荷运行时冒蓝、白烟。蓝、白烟之间没有严格的成分差异，均为燃料液滴或水蒸汽，只是微粒的直径不同而对光线的反射不同而已。2 炭粒

柴油机高负荷运行时冒黑烟。

（1）形成

缺氧，致使燃烧中间产物C-C，H-C裂化，再聚合成炭粒。

柴油机缓燃期中形成最多。（2）危害

A 燃烧不完全  经济性，动力性。B 污染大气。

C 炭粒沉积在活塞、燃烧室和排气门等零件表面，使运动件摩擦损失增大，甚

至卡死。（3）防治

A 稀薄燃烧与高能点火  燃烧完全程度  炭粒。B 改善雾化质量  混合气混合、燃烧完全  炭粒。C 加强燃烧室内气流运动  混合气混合、燃烧完全  炭粒。D 改进发动机的结构和使用，加速混合气形成，提高燃烧速率。

E 采用乳化油  缸内温度  中间产物的热裂反应明显减少。F 加入消烟添加剂 — 钡盐，但有毒。G 后期处理

小颗粒的炭粒经过静电、过饱和水蒸汽、超声波而聚合成较大颗粒的炭粒，再通过除尘过滤器予以净化。

（一）  1－汽油机 假设燃料中的C 燃烧全部生成了CO和CO2。其中CO是中间产物，即不完

全燃烧产物。CO2是最终产物，即完全燃烧产物。

gC2 化学反应方程式

gCOgCO2 CO2CO

CO2 H23 需要总的O2量

CO2

1O2H2O 21O2CO CO2CO

2C2gCO2gCO2gCOgCO kmol kmol gCO kg kmol gCO kg

224121212gCgCO2gCO kmol kmol gCO kg

1224 H2 kmol 1O22H2O

kmol gH kmol 24 燃料中所含的O2量 gHgH kg 4gO gO [ kg ] = [ kmol ]

325 空气中的O2量 = 总的O2量－燃料中所含的O2量

gCO2gHgO1 0.21L0(gCgCO2)2412432gCgHgOgCgCO2 0.21L0()124322424gCgCO21gCgHgO 0.21L0[L0()]

24240.2112432所以 gCO24021.L0(1)

gCOgC240.21L0(1)gCgCOgCO 分析

（1）当LL0时， = 1，A/FL0

gCO2gC

gCO0,gCO2gC（2）  gCO0,（3）  使gCgCO时

gCO0，C全部生成CO。此时的过量空气系数称为临界值。记为cr。

gC 所以 cr1

240.21L0（4）  cr

此时理论上gCgCO，析出炭粒。

一般柴油机的cr0.6～0.72。

（二） > 1－柴油机

混合气混合不均匀，局部过浓或过稀，造成燃烧不完全。缸内情况十分复杂。

三 燃料和可燃混合气的热值

（一）燃料的热值

kg 燃料完全燃烧所产生的热量 [ kJ ]。

加入水的汽化潜热的热值－高热值

不加入水的汽化潜热的热值－低热值 hu

发动机缸内高温，水只能以气态存在，故应取不加入水的汽化潜热的热值，即低热值。

汽油: hu44100 [ kJ/kg ]；柴油: hu42500 [ kJ/kg ]

（二）可燃混合气的热值

hu Hu [ kJ/kmol ]

M1

§1-8 发动机混合气的着火和燃烧方式 P 一 混合气的着火

（一）柴油机－低温多级自燃 1 t1阶段－混合阶段

在压缩过程终了时，燃料喷入汽缸内形成 可燃混合气。燃料遇到温度较高的空气，开始 氧化，但速度缓慢，示功图上的压缩线没有明 显的变化。混合阶段，为着火做准备。2 t2阶段－第一级反应

燃烧的实质是燃料的氧化反应，当反应速 度很快时，火焰就会出现。经过t1时间后，反

应加剧，出现冷火焰，缸内压力超过压缩压力。在这一阶段，反应生成醛类、过氧化物和一氧化碳等中间产物。要求混合气较浓， = 0.4～0.5。3 t3阶段－第二级反应

温度、压力升高较大，产生许多化学反应的活性中心，出现蓝火焰。混合气稀得多，略小于1。t1t2t3时间后－第三级反应

活性中心剧增，化学反应加速，热积累剧烈，发生爆炸，出现热火焰。混合气更稀，  1。

t1t2t3－着火延迟期

（二）汽油机－高温单级点燃 压缩的是燃料与空气的混合气体, 在此过程中, 已经进行了一些化学反应。火花点火, 局部温度高达20000℃以上, 该处燃料分子直接分裂成大量的自由原子与自由基, 迅速反应出现热火焰, 瞬间扩大到整个燃烧室内。所以, 汽油机着火过程：

压缩混合气  点火（经短暂着火延迟期） 热火焰

三 燃烧方式

（一）同时爆炸燃烧

取某一部分为系统, 着火前后整个系统各个部分的相完全均匀一致。即相只随 t（时间）座标变化, 而不随 x（位移）座标变化, 为单相系, 均匀系。

柴油机上, 由于混合气分配不是十分均匀, 总有某一部分混合气最先着火（一般在喷油嘴附近）, 取这一部分为系统, 则系统内实现的就是同时爆炸燃烧。

汽油机上, 由于火焰有传播速度（虽然很快, 但相对同时爆炸燃烧却很小）, 传播逐次进行, 故显然不是同时爆炸燃烧。但火花塞间隙处的少量混合气在电火花作用下, 可实现同时爆炸燃烧，从而形成火焰中心。

（二）逐渐爆炸燃烧 汽油机－火焰传播。两相系－混合气相（未燃区），燃烧产物相（已燃区）。

加热从火花塞开始，紧靠火花塞的那一部分混合气首先被加热, 使氧化或活性中心增多, 发生燃烧。燃烧又加热下一层„„, 一层一层传播。燃烧主要在火焰前锋面内进行。火焰前锋面前方的未燃区中是混合气，火焰前锋面后方的已燃区中为燃烧产物和一小部分在火焰前锋面中没有燃烧掉的燃料继续燃烧。

（三）扩散燃烧

柴油机的燃烧方式, 三相－燃料相, 空气相, 燃烧产物相。

柴油燃点比汽油低, 但在日常生活中汽油却比柴油易燃, 原因就在于汽油的挥发性好, 油与空气形成混合气较快, 物理准备过程已经就绪, 一点即燃。柴油机中燃烧的快慢却主要取决于物理准备过程进行的快慢。油滴遇热蒸发形成燃料蒸汽, 然后才能燃烧, 并非油滴与空气接触就可燃烧。为防止燃烧产物将油滴与空气隔开, 将组织空气相对于油滴的气流运动, 将燃烧产物抛在后面。

发动机的换气过程

燃烧是做功之本。

燃烧需要空气与燃料。重量比 容积比

燃料 1 1 液态

空气 15 1000 气态

燃料受机械控制，容易加入。而汽缸容积就那么大，要想多加空气就要困难得多。因此，对发动机换气过程的研究就显得尤为重要了。

§2-1 四冲程发动机的换气过程 一 配气定时

与工程热力学中介绍的不同, 进排 气门的开启、关闭也需要时间, 故

在下止点前排气－排气提前角40～80 在上止点后关闭－排气迟闭角10～35 在上止点前吸气－进气提前角 0～40 在下止点后关闭－进气迟闭角40～80 进气提前角+排气迟闭角－气门叠开角

二 换气过程

（一）排气过程 1 自由排气阶段 A 排开 p >>p’  p = p’ 靠缸内压力将气体挤出气缸，其中 p－缸内压力, p’－排气管内压力。2 强制排气阶段 B p = p’  p  p’

靠活塞上行将废气挤出气缸。3 超临界排气 C 排开  p = 1.9 p’

在气阀最小截面处, 气体流速等于该地音速

akRT m/s。其流量与压差（pp’）。

（二）进气过程和气门叠开角

由于节流作用, 缸内产生负压；（p0p）使新鲜介质进入缸内。

气阀叠开角：非增压：20～60 CA。

太大（引起） 废气回流进气道。

太小  扫气作用不明显。

增压：110～140 CA。

进气管p, 扫气明显, 气阀叠开角可以增大很多。如6135 型高柴：非增压：40, 增压：124。扫气的作用： 清除废气, 增加气缸内的新鲜充量。2 降低排气温度。3 降低热负荷最严重处（如气阀、活塞等）的温度。

三 换气损失

理论循环换气功与实际循环换气功之差。

如图：换气损失功－X+（Y+W）, 其中（W+Y）

为排气损失功，X为进气损失功。

（一）排气损失功Y

W是因排气门提前开启而损失的膨胀功, 称为自由排气损失。Y是活塞作用在废气上的推出功, 称为强制排气损失功。

排气提前角  W，Y。

综合效果, 要求（Y+W）, 故（W+Y）有一个最佳值（W+Y）min。对应排气提前角亦有一个最佳值, n （W+Y）min。

（二）进气损失功X

进气损失功小于排气损失功，即X < Y

（三）泵气损失功（X+Y-D）

在实际示功图中, 把（W+d）归到指示功中考虑。而把泵气损失功（X+Y-d）归到机械损失中考虑。

§2-2 四冲程发动机的充气效率

一 充气效率

（一）定义

为比较不同大小、不同类型发动机的充气品质和换气过程的完善程度, 不受气缸工作容积Vh 的影响, 引入充气效率v的概念。

由于有进气阻力等因素的影响, 实际进入气缸中的新鲜充量必然小于理论上进气状态下充满工作容积的新鲜充量。二者之比称为充气效率v, 即

实际进入汽缸的新鲜充量 v

进气状态下充满汽缸工作容积的新鲜充量GmV1 v

G0m0Vh 其中：G,m,V1－实际充量的重量，质量和体积；

G0,m0,V1－理论充量的重量，质量和体积；

进气状态：非增压：空气滤清器后进气管内的气体状态, 通常取为当地的大气

状态。

增 压：增压器出口状态。

严格地说，充气效率应为

实际进入汽缸的新鲜充量 v

以标准大气状态充满汽缸工作容积的新鲜充量更合理。这样，在后面将要讲到的大气修正中，不同的压力和温度下进气量的比值就等于其充气效率之比。否则，按照前头的定义式，大气温度越高，充气效率反而会越高，讲起来似乎无法接受。而且也不具备可比性。

（二）实际测量 vV1'Vh'

'实际流量

理论流量3 其中：V1－实际测量 [ m/h ] ' VhVh[L]ni600.03Vhin[m3/h]

10002 充气效率是衡量换气过程进行得完善程度的重要指标。

柴油机 0.75～0.90 汽油机 0.70～0.85

二 充气效率的分析式

充入汽缸的新鲜充量 = 缸内气体的总质量－缸内残余废气质量

（一）进气门关闭时缸内气体的总质量

ma(VcVh')a

' 其中Vc－余隙容积；Vh－进气门关闭时缸内工作容积；

a－进气终了缸内气体密度。

（二）排气门关闭时缸内残余废气的质量

mrVrr

（三）充入汽缸的新鲜充量

vVh0

（四）充气效率的分析式 其中0－大气状态下气体密度。其中Vr－排气门关闭时缸内容积；r－排气门关闭时缸内残余废气密度。

(VcVh')aVrr

m(VcVh')aVrr vVh0m0

VcVh'VrarVcVc Vh0Vc

Vh'Vhe－有效压缩比；VrVc。

其中1－压缩比；1VcVc 一般e(08.)。若假设e，有.～09ar v

(1)0 带入理想气体状态方程式，得

1T0papr

v1p0TaTr 其中p0,T0－大气压力和温度；pa,Ta－进气终了时缸内的压力和温度；

pr,Tr－排气终了时残余废气的压力和温度。

pa,Ta v的分析式为定性分析v的影响因素提供了依据。

§2-3 影响充气效率的各种因素 一 进气终了压力pa

（一）进气阻力pa

pav；pr,Trv。

pa  pa  v

p0pa

pa对pa的影响最大。进气系统的沿程阻力和局部阻力均会使pa增大。

（二）转速

n   pa  pa  v

（三）负荷

汽油机：负荷   节气们开度 （质调节） pa  pa  v

柴油机：负荷   循环供油量 （量调节）（与pa无关） 热负荷  Ta  v（不大）

二 进气终了温度Ta

Ta

（一）转速

负荷一定：n Tavav



综合pa、Ta的影响，n   v。

（二）负荷

转速一定：负荷   热负荷  Ta  v

柴油机：进、排气管分置。

避免排气管对进气管加热，使Ta  v

汽油机：进、排气管同置。

虽然Ta  v，但燃油受热增发快，可以改善混合气形成。

三 排气终了压力pr

pr  残余废气量 v

pr  排气门处的阻力  n，所以 n  pr  v（影响较小）四 排气终了温度Tr

Tr  v 五 压缩比

  v

v公式仅为定性分析用的，是粗略的。还有许多因素未予考虑。如：压力升高比，绝热指数k，进气马赫数Ma，热传输和过量空气系数等。

§2-4 提高充气效率的措施

减小进气系统阻力。

沿程阻力，局部阻力（节流阻力）。

汽油机：空气滤清器  化油器  进气管  进气道  进气门

柴油机：空气滤清器  进气管  进气道  进气门

一 减小流动阻力

（一）进气门 1 进气门直径d进

进气门流通面积0.20～0.25 活塞顶面积 d进  pa  v（影响大）

d排  pr  v（影响小）

一般：d进 > d排 一般: 2 四气门

流通面积f1 40%左右。但结构复杂，造价较高。

f1  v  Ne（可达30%），ge 3 气门升程h h，时面值  v 4 阀顶过渡圆角R R  f1  v

R  流动阻力  v

R应适中。

（二）进气管 表面光洁度和流通面积

表面光洁度，流通面积  沿程阻力  v 2 转弯和节流阻力

转弯半径R，截面突变  v 3 截面形状

考虑汽油机的雾化，蒸发，则

管壁面积  沉积  蒸发  混合气分配不均匀

截面形状 圆形 矩形 D形

流动阻力 小 大 中

底部蒸发 小 中 大

柴油机不存在底部蒸发问题，故多采用流动阻力小的圆形进气管。

（三）进气道

转弯半径R，表面光洁度，各管口与垫片孔口对中  流动阻力  v

设计时还要考虑组织进气涡流。

（四）空气滤清器

通道面积，除尘效果  流动阻力  v

经常清洗，更换纸芯。

（五）化油器

喉口截面积  流动阻力  v，但雾化效果。

解决这对矛盾，采用双喉口。小喉口：雾化；大喉口：进气。

二 合理选择配气定时

（一）配气定时的综合评定 良好的充气效率以保证发动机的动力性能。2 合适的充气效率以适应发动机的扭矩特性。3 较小的换气损失以适应发动机的经济性能。必要的燃烧室扫气以保证高温零件的热负荷得以适当降低，达到可靠运行。5 合适的排气温度。

调整：1，2－进气迟闭角；3－排气提前角；4，5－气门叠开角

（二）进气迟闭角i n  气流惯性   缸内气体易倒流进气管  v n  一部分气体来不及进入汽缸  v 3 i  对应v,max的n 1 转速n一定时，总有一个进气迟闭角i使得充气效率v为最大。

所以，高速发动机转速大，要获得好的充气效率和动力性，进气迟闭角应大

一些。n  i,最佳

（三）排气提前角o

V1 o    v， 其中－后期膨胀比。

V4 考虑经济性，在排气损失最小的前提下，尽量减小排气提前角。

（四）气门叠开角i,o

i,o  缸内气体易倒流进气管；i,o  pr，Ta v

增压发动机气门叠开角应大一些。

§2-5 进气管内的动态效应 一 现 象

195柴油机：进气管长度L = 300 mm L = 1140 mm 气体在进排气管中有压力波动现象，有效组织、利用压力波动，可以提高充

气效率。

进气门开闭时：pi  pa  v

排气门开闭时：po   pr  v

动态效应与进排气管的长度和直径有关。

二 波的动态机理 ''

闭口端：进：压缩波  反射: 压缩波 －同型波

进：膨胀波  反射: 膨胀波 －同型波

开口端：进：压缩波  反射: 膨胀波 －异型波

进：膨胀波  反射: 压缩波 －异型波

三 进气动态效应

（一）惯性效应

阶段：进气门开  进气门闭

 膨胀波

 压缩波（进气门闭）

（二）波动效应

阶段：进气门闭  下一循环进气门开

 压缩波

 膨胀波

 膨胀波

 压缩波（进气门开）

压力波动是周期性的。

a 压力波固有频率：f1 [ 1/s ] 其中a－进气管内声速。

4Lnn 发动机吸气频率：f2 [ 1/s ]

602120f130a 令：q f2nL 当q = 1，2，3„ 时，进气门开，则pa  v。

当q = 1,2,3„ 时，进气门开，则pa  v。

222

四 结 论 惯性效应（本循环），振幅大，衰减小。

波动效应（两循环），振幅小，衰减大。高速发动机，进气管短；低速发动机，进气管长。3 进气管直径  流动阻力  压力波强度

进气管直径  压力波振幅  压力波强度 4 多缸机上，进气管应分支，且等长。避免急转弯，则压力波振幅不会衰减太大。排气管需要膨胀波，则pr  扫气作用  v

§2-6 单位时间充气量与循环充气量

单位时间充气量 G [ kg/h ]，循环充气量 G [ kg ]，则

n GGi60 [ kg/h ] 2 n  G，但n  pa  G

G  单位时间供油量g  与功率Ne有关。

G  循环供油量g  与扭矩Me有关。

图中虚线为不考虑进气损失的G和G曲线；

实际的G和G曲线如图中实线所示。

第三章 柴油机混合气形成和燃烧

§3-1 柴油机混合气形成 一 两种基本形式

（一）空间雾化

将燃料喷在燃烧室空间使之成为雾状，再利用空气运动达到充分混合。

特点: 1 对燃料喷雾要求高（采用多孔喷嘴） 燃烧易于完全，经济性好。2 对空气运动要求不高  后期燃料易被早期燃烧产物包围，高温裂解

 排气冒烟。

p3 但初期空间分布燃料多，燃烧迅速  ，pmax  工作粗暴。



（二）油膜蒸发（M过程）

空间雾化型混合气蒸发方式要求将燃料尽量喷在燃烧室空间，而油膜蒸发型混合气蒸发方式则有意将燃料喷在燃烧室壁面上，使之成为薄薄的一层油膜附着在燃烧室壁面上，只有一小部分燃料分布在燃烧室空间。经燃烧室壁面和燃烧加热，边蒸发，边混合，边燃烧。初期蒸发、燃烧慢，后期蒸发、燃烧迅速（先缓后急）。

特点: 1 对燃料喷雾要求不高（采用单、双孔喷嘴），对空气运动要求高。

p2 放热先缓后急  ，pmax  工作柔和，噪声小，经济性较好。

3 但低速性能不好，冷起动困难。对进气道、燃料供给系统和燃烧室结构参数

之间的配合要求很高，制造工艺要求严格。

二 燃料的喷雾

（一）喷雾的作用

只有当燃料与空气充分接触，形成可燃混合气时，才有可能燃烧。接触面积越大，可燃混合气越多，燃烧越完善。

ml 油滴: 1 个，d = 9.7 mm，S = 245 mm

雾化: 2.9910个，d = 40 m，S = 15.10 mm

面积增大 5090 倍，燃烧反应机会大大增加。

（二）喷雾的形成 1 油束

燃油喷射 － 高压、高速。

一级雾化－汽缸中空气的动力作用将油束撕

裂成片、带、泡或大颗粒的油滴。

二级雾化－空气动力作用将片、带、泡或大

颗粒的油滴再粉碎成细小的油滴。

油束中央速度高，但浓度也高，油滴集中，颗粒大。边上油滴松散，颗粒小。但也有说法正 好相反，中央油滴速度高，颗粒小，边上颗粒大。2 着火条件

浓度、温度为着火的必要条件

中间油粒大, 浓度偏高。

外侧混合气形成快，物理准备快，但初期温度不 高，化学准备没有跟上。等温度适合于着火了，油粒 又过分发散，也不会着火。要控制好浓度与温度的进

2762程，使之正好配合，方可着火。

（三）喷雾特性 油束射程L

并不一定越大越好，这要根据混合气形成的机理与燃烧室形状具体分析。

L   燃料喷到壁面上多  空间混合气太稀。

L   燃料集中  混合气分布不均匀，空气利用。2 喷雾锥角

反映油束的紧密程度。

孔式喷嘴 —   油束松散，粒细。

轴针式喷嘴 —   油束紧密，粒粗。3 雾化质量（雾化特性）

细微度 — 油滴平均直径

细：雾化好

均匀度 — 油滴最大直径-油滴平均直径 匀：雾化好

粒细均匀度好，粒粗均匀度差。

（四）喷油规律

单位时间（或曲轴转角）的喷油量随时间（或曲轴转角）的变化规律。

喷油规律影响放热规律，放热规律影响动力性、经济性和排放。1 喷油延迟角

喷油提前角 — 开始喷油  上止点的曲轴转角。

’ — 上止点  停止喷油的曲轴转角。

喷油延迟角’ — 开始喷油  停止喷油的曲轴转角。2 喷油延迟角对性能的影响

’  喷油持续时间长, 工作柔和，但油耗增大, 排放变差。

’  喷油持续时间短, 油耗下降, 排放好，但工作粗暴。喷油延迟角的比较

a.’  油耗, 排放好，但工作粗暴。b.先急后缓

  工作粗暴。

’  油耗 , 排放差。

c.先缓后急

  工作柔和。

’  油耗 , 排放好, 尽量采用，但很难做到。

（五）喷油嘴 1 孔式喷嘴

主要用于直喷式燃烧室中。

孔数: 1～5个， = 0.25～0.8 mm。

雾化好，但易阻塞。孔数越少，雾化越好，但也易阻塞。2 轴针式喷嘴

主要用于分隔式燃烧室中。

 = 1～3 mm，通道间隙  = 0.025～0.05 mm。

雾化差，但有自洁作用，不易阻塞。三 气流运动对混合气形成的影响

（一）气流运动的作用

（二）气流运动

组织气流运动，加速混合气形成。1 进气涡流

使进气气流相对于汽缸中心产生一个力，形成涡流。（1）切向气道

特点: 气道母线与汽缸相切。

优点: 结构简单，气流阻力小  v

缺点: 涡流强度对进气口位置敏感。（2）螺旋气道

特点: 进气道呈螺旋型。

优点: 能产生强烈的进气涡流。

缺点: 工艺要求高，制造、调试难度较高 2 挤气涡流

活塞上行: 将活塞顶隙的气体挤出流向燃烧室中，形成挤气涡流。

活塞下行: 燃烧室中的气体流向活塞顶隙处，形成反涡流。

挤气间隙  挤气涡流强度

挤气面积  挤气涡流强度

挤气涡流虽然不如进气涡流强，但它的形成正好处于压缩冲程终了，此时进气涡流已经衰减得很弱，所以挤气涡流就显得相当重要了。3 燃烧涡流

燃烧在燃烧室中产生压力差，形成燃烧涡流。

尤其是分隔式的涡流室型燃烧室，汽缸盖内的 副燃烧室中的燃料燃烧后，高压混合气流和火焰高 速喷向活塞顶部的主燃烧室中，由于主燃烧室的导 向作用，形成燃烧涡流，或称二次涡流。

（三）热混合作用 1 刚性涡流

涡流中心质点速度为零，越向边缘速度越大。2 势涡流

涡流中心质点速度最大，压力最小。越向边缘速度越小，压力越大，壁面处速度为零。

一般认为涡流为势涡流。热混合作用（主要在涡流室型燃烧室的涡流室中产生）

涡流中的质点受两个力作用，离心力使质点向外运动，压差力使质点向中心运动。

若 ’ — 质点密度， — 空气密度。

当 ’ =  时，— 质点作圆周运动。

当 ’ >  时，— 离心力为主，质点呈螺旋形向外运动。

当 ’ <  时，— 压差力为主，质点呈螺旋形向中心运动。

液体油、燃油蒸汽: ’ > 400 ，向外运动。

燃烧产物: ’ < 0.3 ，向中心运动。

燃烧产物将新鲜空气挤向外围与燃油混合，并使混合气与燃烧产物分开，火焰呈螺旋形向中心运动，这就是热混合作用。

§3-2 柴油机的燃烧过程

一 燃烧过程的特点和柴油机燃烧的主要研究方向

（一）燃烧过程的特点 高压喷油在汽缸内部形成可燃混合气。2 压缩自燃。

（二）柴油机燃烧的主要研究方向 1 喷油雾化 2 喷油规律 3 气流运动 4 燃烧室结构

配合要好。

二 燃烧过程

p－ 示功图曲线下的面积表示有用功的大小。

（一）着火延迟期i 或称滞燃期 1－2（着火延迟角i）— 喷油嘴针阀打开向缸高压喷油。

此时，缸内温度虽已远远超过柴油的自燃温度（可达 400～800 ℃），但 并不马上着火。

燃烧需要: 物理准备 — 雾化、吸热、蒸发、扩散、混合 化学准备 — 分解、氧化（焰前反应）2 — 缸内压力脱离压缩线开始急骤增高。

一般: i = 0.0007～0.003 [s]；对应的曲轴转角称为着火延迟角i。分重要。

（二）速燃期 2－3 2 点开始着火，压力急骤增高，接近等容燃烧。持续喷油，即随喷随燃。3 — 最高压力点。p3pmax。

为表示2－3阶段压力升高的急骤程度，引入概念 尽管着火延迟期i很短，但却对燃烧过程、尤其是柴油机的燃烧过程影响很大，因此十pp3p2 压力升高率: [ kpa/degCA ] 32p ，pmax  冲击载荷，工作粗暴，柴油机寿命

 44 p ，pmax  做功不利，柴油机性能



（三）缓燃期 3－4 4 — 最高温度点。T4Tmax 1700～2000 ℃。放热量达70～80%。

喷油在这一阶段停止。

V，p，接近等压燃烧。废气量，氧气、燃油量  燃烧。

（四）补燃期 4－5 5 — 放热量达95～97%。

补燃期在膨胀过程中。

补燃期  t，ge，动力性，冷却水温度，排气温度，排放差。

所以，应尽量减少补燃。柴油机由于随喷随燃，混合时间短，补燃要比汽油机严重。

三 影响着火延迟期i的因素

（一）压缩温度Tc和压力pc — 直接影响因素

pc，Tc  i

lni  i

（二）压缩比

  pc，Tc  i

（三）喷油提前角 — 影响最大的因素

  虽然喷油时的压力较高，但着火时刻推迟，使燃烧

 pc，Tc  i

  pc，Tc  i

高速时: mini 低速时: mini 所以，有一个使i为最小的。

10～15 [ degCA ] 5～10 [ degCA ] 一 般:  = 5～10 [ degCA ]

（四）转速n n  漏气、散热损失  pc，Tc；

喷油压力  雾化；气流运动  蒸发

 混合气形成好转  i。

但n  着火延迟角i

（五）十六烷值

十六烷值  柴油的自然性 

缸内p，T大时，影响不大；

缸内p，T小时  i。

（六）增压

增压  pc，Tc  i

四 着火延迟期i对柴油机性能的影响

i  i期间喷入缸内的燃料量  着火前可燃混合气量

p  ，pmax。

p i  ，pmax  冲击载荷，工作粗暴，柴油机寿命。

 i  混合气形成欠佳  柴油机性能

五 放热规律

燃烧放热率Q/随曲轴转角  变化的关系。

由喷油规律和实测示功图，经计算机计算而得。

（一）放热规律

 阶段 — 在速燃期内，约占3 degCA。Q/。

 阶段 — 放热量约80%，约占40 degCA。Q/。

 阶段 — 在膨胀过程内，放热量约20%。

（二）燃烧过程三要素 1 放热开始时刻 2 放热规律 放热持续时间

（三）希望 — 先缓后急

工作柔和，经济性、动力性好，排放少，补燃少。上止点

§3-3 柴油机供油系统的工作特性及其对燃烧过程的影响 一 燃油喷射

（一）供油系统的组成

油箱  输油泵  滤油器  低压油管  喷油泵  高压油管  喷油器（喷油嘴）

（二）喷油过程

普遍采用柱塞式喷油泵。

柱塞上行，使喷油泵内压力升高，当压力升高 到一定值时，克服喷油泵上方出油阀弹簧预紧力和

高压油管内的残余油压，顶开出油阀，通过高压油 管向喷油器供油。

上行2点过了4点之后，打开回油口，使泵内 油压下降。当泵内油压小于出油阀弹簧预紧力和高 压油管内的残余油压力时，出油阀落座，喷油停止。

下行2点过了4点之后，回油停止，重新进油。

（三）喷油延迟时间

从喷油泵内燃油顶开出油阀进入高压油管至油压压开喷油嘴针阀的时间。

原因 — 高压油管中燃油压缩 + 节流作用

（四）几何供油规律

从几何关系求出的油泵凸轮每转一度（或每秒）喷油泵供入高压油管的燃油量 [ ml/degPA或ml/s ]随曲轴转角 （或时间 t）的变化关系。dgpdtdgpfpwp [ ml/s ] fpwp [ ml/degPA ]

d2其中fp — 柱塞面积 [ mm ]；

wp — 柱塞速度 [ ml/degPA ]。

几何供油规律与喷油规律不同。

二 喷油泵速度特性及其校正

（一）节流作用 理论上（不存在节流）

上行—当3点与5点重合时，才开始供油。

当2点与4点重合时，既开始回油，停止供油。实际上（存在节流）

上行—当3点不到5点时，由于通道小，节流，已经开始供油。

关闭进油口时 — 供油提前。

当2点过了4点以后，通道小，节流，才开始回油，停止供油。

开启回油口时 — 供油持续。

所以，实际供油比理论供油时间长，供油量大。

（二）喷油泵速度特性

每循环供油量随转速n的变化关系。n  节流作用  循环供油时间

 循环供油量 g

（三）车用的适应性

车用 — 希望n  g  Me

（例如: 低速大负荷工况）

喷油泵速度特性 — n  g  Me

因此，喷油泵速度特性不适合于车用，必须进行校正。

（四）校正 1 出油阀校正

可变减压容积和可变减压作用。n  节流作用  g  Me

可使循环供油量曲线变得较平坦，但若要适合于车用，还需进行调速器 校正。调速器校正

n  g  Me

在第六章发动机特性中介绍。

三 不正常喷射现象

（一）二次喷射

高压油管内压力波引起。

喷射时间  雾化不良，燃烧不完全，补燃严重，排污，炭烟，零件过热。

（二）断续喷射

进入喷油嘴燃油量不稳定，压力波动引起。

喷油时间正常，但针阀运动次数，喷油嘴易磨损。

（三）隔次喷射

低速、尤其是怠速时，油压不足，压不开针阀。下一循环时油压聚足，压开针阀喷射。

怠速运转不稳定。

§3-4 柴油机的燃烧室 一 燃烧室的分类

（一）直喷式 开式 — 中、大型，中、低速船舶、发电用柴油机

不组织进气涡流，空间雾化型混合气蒸发方式。

2 半开式 — 中、小型，中、高速车用柴油机（1） 型

（2）球型

（3）复合式（U型）

（二）分隔式 涡流室型 — 小型高速车用柴油机 预燃室型 — 小、中、大型，中、高速车用柴油机

二 直喷半开式燃烧室

（一） 型 应用: 黄河JN151，6135Q柴油机；日野ED100，6128柴油机等。2 混合气形成方式: 空间雾化。3 主要结构参数

dk0.4～0.6（1）D 其中dk — 燃烧室喉口直径；D — 汽缸直径。

dk ，油束射程  燃油喷在燃烧室局部空间，空气利用率。

Ddk ，油束射程，气流运动  燃油喷在燃烧室壁面上，雾化差。

DVk（2）0.75～0.85 Vc 其中Vk — 燃烧室容积；Vc — 活塞位于上止点时的压缩容积。

Vk   空气利用率，散热面积  燃烧好。

VcVk 所以，希望尽可能大。

Vc4 主要特点

（1）长型多孔（3～5 个）喷嘴，孔径 d = 0.25～0.4 [ mm ]。

针阀开启压力 19.6 [ Mpa ]，喷雾夹角 140～160。（2）i  工作粗暴。

（3） > 1.3， 大  空气利用率

 空气停留时间  NOx（4）结构简单，散热面积，冷起动性好，经济性好。

（二）的改进型 1 四角型

日本五十铃公司研制。

主要特点:

第五篇：发动机类型教案

曲柄连杆机构

教

案

南阳工业学校机电系

教师：王世红

2012年11月9日

曲柄连杆机构教案

授课时间： 月 日 授课班级：12级学生； 教学目标：

1、能够识别发动机曲柄连杆机构的每个零部件名称；

2、能够识别发动机曲柄连杆机构每个零部件所属的机构或系统；

3、能够根据发动机曲柄连杆机构的零部件名称在发动机上指出其安装位置；

4、能够快速的从不同系统的备件中找出所需的发动机曲柄连杆机构零件。

教学重点：识别发动机曲柄连杆机构的每个零部件名称；

教学难点：发动机曲柄连杆机构的零部件名称在发动机上指出其安装位置 教学方法：多媒体展示法、实物教学法 课前准备：

1、根据课堂需要，学生自觉分组，并选出小组长。

2、每组学员共用一个模型或发动机台架。

3、认真听讲，在听课过程中观察本小组发动机台架所属类型。

4、配合小组组长完成老师布置的任务，并按要求将任务内容填入项目单

5、工具、设备：机工具、发动机拆装台架、工作台、油材料、材料、资料：派工单、PDI检查表、车辆使用手册、安全操作规程、车间管理制度等

工作要求：

1、穿工作服；

2、严格按照流程操作；

3、服从老师安排，未经允许不得擅自操作各种设备；

4、保证场地、工具、设备整洁，做到“三不落地”；

5、安全第一！

时间安排：

1、导入课题提出学习目标(共2—3分钟)案例教学

2、结合资源库和部分实物，启发式讲解课件展示讲解系统结构,学生根据重难点进行认知（曲轴飞轮组30分钟）

3、讨论，巩固（认识组成零件)（8分钟）

4、教师答疑(2分钟)第一节课结束

5、提问引题(2分钟)

6、结合部分实物、资源库让学生对活塞连杆组认知(25分钟)

7、检查目标(10分钟)说出活塞环的功用，列举组成部分的部分零件，看谁说得更多，更准确。小组互评。

8、小结(4分钟)针对学习中发现的问题提出下节课要注意到的问题。

9、作业结束语(4分钟)表扬为主。