十四章第一节热机 上课用

1、讨论这个实验中讨论这个实验中能量转化的情况。能量转化的情况。一、热机一、热机演示演示燃料燃烧时燃料燃烧时转化为转化为，传给水，传给水和水蒸气；水蒸气把和水蒸气；水蒸气把塞子冲出去，塞子冲出去，转转化为塞子的化为塞子的。利用内能做功的机器有很多，例如利用内能做功的机器有很多，例如蒸汽机蒸汽机、内燃内燃机机、汽轮机汽轮机、喷气发动机喷气发动机等。等。 蒸汽机车蒸汽机车 蒸汽机车蒸汽机车 喷气发动机喷气发动机 火箭发动机火箭发动机 火电站的汽轮机火电站的汽轮机2 2、内燃机分为、内燃机分为汽油机汽油机和和柴油机柴油机两大类两大类使用使用汽油汽油作为燃料的作为燃料的叫叫汽油机汽油机。使用柴油作为燃料的

2、使用柴油作为燃料的叫叫柴油机柴油机。1、燃料直接在、燃料直接在气缸内气缸内燃烧产生动力的热机叫内燃机燃烧产生动力的热机叫内燃机二、内燃机二、内燃机 2.1 2.1、汽油机：汽油机：构造：构造：火花塞火花塞汽缸汽缸进气门进气门活塞活塞连杆连杆排气门排气门曲轴曲轴吸气冲程吸气冲程汽油机的工作过程汽油机的工作过程压缩冲程压缩冲程 做功冲程做功冲程 排气冲程排气冲程开开机机关关机机吸气冲程吸气冲程 压缩冲程压缩冲程 做功冲程做功冲程排气冲程排气冲程吸气冲程吸气冲程 进气门打开进气门打开，排排气门关闭气门关闭，活塞活塞通通过连杆在曲轴的带过连杆在曲轴的带动下动下由上端向下运由上端向下运动动，此时，此时，

3、汽油和汽油和空气空气组成的燃料混组成的燃料混合物被吸入气缸合物被吸入气缸。压缩冲程 进气门和排气门进气门和排气门都关闭都关闭，活塞，活塞通过连通过连杆在曲轴的带动下杆在曲轴的带动下由由下向上运动，燃料混下向上运动，燃料混合物合物被压缩被压缩，混合气，混合气体的体的压强增大压强增大，温度温度升高升高。机械能转化为内能机械能转化为内能做功冲程进气门和排气门进气门和排气门都关闭都关闭，在压缩冲程末尾时，火花塞产生电火花，使燃料猛使燃料猛烈燃烧烈燃烧，产生高温高压的燃气，高温高压的燃气燃气推动活塞向下运动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。内能转化为机械能，该内能转化为机械能，该冲程使机械冲程使机械

4、获得动力。获得动力。排气冲程 进气门进气门关闭，关闭，排气门排气门打开，打开，活塞活塞由由下向上运动，把下向上运动，把废气废气排出气缸。排出气缸。活塞活塞通过通过连杆在曲轴的带动下连杆在曲轴的带动下又又向下运动向下运动，开始下，开始下一个工作循环。一个工作循环。第一冲程：第一冲程： 。进气门。进气门 ，排气门，排气门 ，活塞由汽缸最活塞由汽缸最 向向 运动，运动， 和和 的混合的混合物从物从 被吸入汽缸。当活塞运动到汽缸的最下端，被吸入汽缸。当活塞运动到汽缸的最下端， 关闭，关闭， 曲轴转动曲轴转动 圈。圈。第二冲程：第二冲程： 。进气门和排气门都。进气门和排气门都 ，活，活塞由汽缸最塞由汽缸

5、最 向向 运动，燃料的混合物被运动，燃料的混合物被 ，汽缸内温度汽缸内温度 ，气压，气压 。曲轴转动。曲轴转动 圈。在此圈。在此过程中，过程中， 转化转化 。吸气冲程吸气冲程打开打开关闭关闭上端上端下下汽油汽油空气空气进气门进气门进气门进气门半半关闭关闭下端下端上上压缩压缩升高升高增大增大半半机械能机械能 内能内能压缩冲程压缩冲程第三冲程：第三冲程： 。在压缩冲程末，火花塞产生。在压缩冲程末，火花塞产生电火花（电火花（点燃式点燃式），燃料混合物剧烈燃烧，产生），燃料混合物剧烈燃烧，产生 的燃气，推动活塞由汽缸向的燃气，推动活塞由汽缸向 运动，并运动，并通过连杆驱使曲轴转动，通过连杆驱使曲轴转动

6、， 曲轴转动曲轴转动 圈。在此冲程圈。在此冲程中，中， 转化转化 。第四冲程：第四冲程： 。进气门。进气门 ，排气门，排气门 ，活塞由汽缸最活塞由汽缸最 向向 运动，把废气排出汽缸。运动，把废气排出汽缸。当活塞运动到汽缸的最上端，当活塞运动到汽缸的最上端， 关闭，曲轴转关闭，曲轴转动动 圈圈。做功冲程做功冲程高温高压高温高压下下半半内能内能机械能机械能排气冲程排气冲程关闭关闭打开打开下端下端上上排气门排气门半半1在四个冲程中，哪些冲程发生了能量的转化？在四个冲程中，哪些冲程发生了能量的转化？2哪个冲程使汽车获得动力？哪个冲程使汽车获得动力？3哪个冲程排出了汽车的尾气？哪个冲程排出了汽车的尾气？

7、4老式摩托在启动时，需踏动启动杆，这是为什么？老式摩托在启动时，需踏动启动杆，这是为什么？5现代汽车里的现代汽车里的“马达马达”起什么作用？起什么作用？想想议议想想议议压缩冲程和做功冲程压缩冲程和做功冲程做功冲程做功冲程排气冲程排气冲程通过外力使通过外力使曲轴转动曲轴转动使汽车获得动力使汽车获得动力小结：例：一台四冲程内燃机的飞轮转速为例：一台四冲程内燃机的飞轮转速为1800r/min,则一秒钟有则一秒钟有 个工作循环，对外做功个工作循环，对外做功 次，次，活塞往返运动活塞往返运动 ,有有 个冲程。个冲程。15153060柴油机结构和汽油机相似，它们的主要区别柴油机结构和汽油机相似，它们的主要

8、区别是：是：柴油机通过压缩空气直接点燃柴油柴油机通过压缩空气直接点燃柴油。柴油机柴油机的汽缸顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴的汽缸顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴。吸入吸入物质也只有空气物质也只有空气，在压缩冲程结束时，压缩空气，在压缩冲程结束时，压缩空气的温度已经超过柴油的燃点，此时从喷油嘴喷出的温度已经超过柴油的燃点，此时从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气就立刻燃烧起来。的雾状柴油遇到热空气就立刻燃烧起来。喷油嘴喷油嘴2.2、柴油机、柴油机想想议议：想想议议： 汽油机和柴油机的工作过程汽油机和柴油机的工作过程有什么相同点，有什么不同点？有什么相同点，有什么不同点？1基本构造和主要部件的作用相似。

9、基本构造和主要部件的作用相似。2 每个工件循环都经历四个冲程：吸气冲每个工件循环都经历四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。3 四个冲程中，只有做功冲程对外做功，四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其余三个冲程靠飞轮惯性完成。其余三个冲程靠飞轮惯性完成。4 一个工作冲程中，活塞往复两次，飞轮一个工作冲程中，活塞往复两次，飞轮转动两周，做功一次。转动两周，做功一次。相同点相同点不同点不同点1构造不同：汽油机气缸顶有火花塞，而柴构造不同：汽油机气缸顶有火花塞，而柴油机气缸顶部有喷油嘴。油机气缸顶部有喷油嘴。2 燃料不同：汽油机的燃料是汽油，而柴燃料不同：

10、汽油机的燃料是汽油，而柴油机的燃料是柴油。油机的燃料是柴油。3 吸气不同：汽油机吸进汽油和空气的混吸气不同：汽油机吸进汽油和空气的混合气体，柴油机只吸进空气。合气体，柴油机只吸进空气。4 点火不同：汽油机属点燃式点火，柴油点火不同：汽油机属点燃式点火，柴油机属压燃式点火。机属压燃式点火。柴油机比较笨重，主要用于载重汽车、拖拉机、柴油机比较笨重，主要用于载重汽车、拖拉机、火车轮船上。火车轮船上。 汽油机转速高，结构简单，质量轻，造价低汽油机转速高，结构简单，质量轻，造价低廉，运转平稳，使用维修方便。汽油机在汽车上，廉，运转平稳，使用维修方便。汽油机在汽车上，特别是小型汽车上大量使用，至今不衰。特

11、别是小型汽车上大量使用，至今不衰。 柴油发动机与汽油发动机相比热效率高柴油发动机与汽油发动机相比热效率高30%30%，因而从节约能源、降低燃料成本角度上讲，柴油因而从节约能源、降低燃料成本角度上讲，柴油发动机轿车的推广使用具有重大意义。发动机轿车的推广使用具有重大意义。汽油机和柴油机的优缺点汽油机和柴油机的优缺点1 1、内燃机压缩冲程中、内燃机压缩冲程中 能转化为能转化为 ；在做功冲程中在做功冲程中 能转化为能转化为 能。能。机械机械内能内能机械机械内内练一练练一练2 2、汽油机在压缩冲程中燃料混合物被压缩，汽、汽油机在压缩冲程中燃料混合物被压缩，汽缸中的（缸中的（ ） A A压强增大，温度降

12、低压强增大，温度降低 B B压强减小，温度升高压强减小，温度升高 C C压强增大，温度升高压强增大，温度升高 D D压强减小，温度降低压强减小，温度降低C3 3不依靠飞轮惯性完成的冲程是（不依靠飞轮惯性完成的冲程是（ ）AADBC4 4、下图中，甲为四冲程内燃机吸气冲程的示意图，图中、下图中，甲为四冲程内燃机吸气冲程的示意图，图中画出了吸气冲程中的活塞和曲轴的位置和进气门、排气门画出了吸气冲程中的活塞和曲轴的位置和进气门、排气门的开闭情况。请在图乙、丙、丁中，分别画出压缩、做功、的开闭情况。请在图乙、丙、丁中，分别画出压缩、做功、排气冲程中排气冲程中活塞和曲轴的位置和进气门、排气门的开闭情活塞

13、和曲轴的位置和进气门、排气门的开闭情况。况。甲吸气甲吸气乙压缩乙压缩丙做功丙做功丁排气丁排气5 5、一台单缸、一台单缸4 4冲程柴油机，飞轮转速为冲程柴油机，飞轮转速为36003600转分，该柴油机活塞转分，该柴油机活塞1 1秒内对外做功秒内对外做功次，完成个冲程，个循环。次，完成个冲程，个循环。30301201203030课堂小结课堂小结一、内能做功一、内能做功燃料（化学能）燃料（化学能）- -水（内能）水（内能）- -橡皮塞（机械能）橡皮塞（机械能）二、热机二、热机1 1、定义：将燃料的内能转化为机械能。、定义：将燃料的内能转化为机械能。2 2、种类：蒸汽机、汽轮机、内燃机、喷气发动机、种类：蒸汽机、汽轮机、内燃机、喷气发动机3 3、特点：燃料（化学能）、特点：燃料（化学能）- -燃气（内能）燃气（内能）- -机器（机械能）机器（机械能）三、内燃机三、内燃机1 1、分类：汽油机和柴油机、分类：汽油机和柴油机2 2、汽油机、汽油机（1 1）构造）构造: :汽缸、活塞、火花塞、进汽缸、活