内燃机原理教案

1、 教学顺序绪教学顺序重庆科创职业学院课程授课方案（教案）课程名称内燃机原理年级教研室汽车制造装配任课教师职务教师职称重庆科创职业学院教务处制1授课时数2授课班级教具多媒体授课方法讲授教学目的.介绍内燃机原理这门课程的研究对象.介绍内燃机的发展历史.介绍这门课作为自考课程，学习的重要性教学重点和难点.内燃机原理课程的研究内容.引起学生对自考课程的重视提要教学内容、方法和过程课程内容阐述和分析了内燃机的工作过程和工作原理；指出了提高内燃机性能的方向和途径；提供了内燃机技术计算的方法和工具；是汽车类专业，特别是动力机械及工程专业的重要专业课，也是我们班级的自考课程。一、内燃机的过去、现在与未来1、内

2、燃机的孕育2、内燃机及汽车的诞生3、车用内燃机的发展：1)20世纪60年代内燃机技术上的重要标志2)20世纪70年代内燃机技术上的重要标志3)20世纪80年代、90年代初内燃机技术上的重要标志4、车用内燃机的未来1)高经济性2)低公害5、中国汽车、内燃机发展史二、内燃机的优缺点优点：1、热效率高2、功率覆盖面大、转速范围宽3、结构紧凑，比重量较小，便于移动4、起动迅速，操作简便，并能在起动后很快达到全负荷运行5、加速性能良好，转矩输出较大6、对后勤保障要求不高7、制造工艺要求并不十分高难8、使用的材料比较一般9、能适应不同配套机具的需要，且不受使用环境和场所的严格限制10、具有较长的使用寿命，

3、操作、维修技术比较简单，价格相对比较低廉11、在柴油机上略加改造，还可以使用多种燃料和劣质燃料缺点：1、对燃料要求比较高2、由于不能消除往复运动质量，因而振动较大，且转速难以进一步提高3、低速时转矩小，内燃机动力机械一般都需要配备变速装置4、内燃机在国民经济的各个领域中，产量和保有量极大，对环境的污染严重三、内燃机在国民经济中的应用四、内燃机面临能源与环境的严峻挑战1、能源短缺，有开发新能源的迫切要求2、环境污染严重地制约了经济的发展，是一个亟待解决的问题五、课堂总结课程绪论教学顺序1授课时数2授课班级教具多媒体授课方法讲授教学目的1.介绍内燃机的基础知识教学重点和难点.内燃机的基本结构和术语

4、；.内燃机的工作原理提要教学内容、方法和过程一、内燃机的分类热机一将燃料燃烧释放出来的热能转变为机械能的一种能量转换装置。外燃机一燃料燃烧释放出来的热能通过其他介质转变为机械能的能量转化装置。内燃机一燃料在机器气缸内部进行燃烧，工质被加热并膨胀作功，直接将所含的热能转变为机械能的能量转换装置。1）按所用燃料分类汽油机、柴油机、天然气发动机、液化石油气发动机、酒精发动机、双燃料发动机、灵活燃料发动机2）按着火方式分类压燃式、点燃式3）按冲程数分类四冲程内燃机、二冲程内燃机二、内燃机产品名称和型号编制规则三、内燃机的基本结构及术语四、内燃机的工作原理四冲程内燃机的工作原理：1）进气行程2）压缩行程

5、3）膨胀行程（作功行程）课程4）排气行程结论教学顺序二冲程内燃机的工作原理：单缸二冲程柴油机的工作原理单缸二冲程汽油机的工作原理五、练习柴油机6135的活塞行程S=140mm，气缸直径D=135mm，求该柴油机的曲柄半径R、气缸工作容积Vs和排量VL。六、课堂总结1授课时数2授课班级教具多媒体授课方法讲授教学目的.介绍内燃机原理这门课程的研究对象.介绍内燃机的发展历史.介绍这门课作为自考课程，学习的重要性教学重点和难点.内燃机原理课程的研究内容.引起学生对自考课程的重视提要教学内容、方法和过程课程内容阐述和分析了内燃机的工作过程和工作原理；指出了提高内燃机性能的方向和途径；提供了内燃机技术计算

6、的方法和工具；是汽车类专业，特别是动力机械及工程专业的重要专业课，也是我们班级的自考课程。一、内燃机的过去、现在与未来1、内燃机的孕育2、内燃机及汽车的诞生3、车用内燃机的发展：1)20世纪60年代内燃机技术上的重要标志2)20世纪70年代内燃机技术上的重要标志3)20世纪80年代、90年代初内燃机技术上的重要标志4、车用内燃机的未来1)高经济性2)低公害5、中国汽车、内燃机发展史二、内燃机的优缺点优点：1、热效率高2、功率覆盖面大、转速范围宽3、结构紧凑，比重量较小，便于移动4、起动迅速，操作简便，并能在起动后很快达到全负荷运行5、加速性能良好，转矩输出较大6、对后勤保障要求不高7、制造工艺

7、要求并不十分高难8、使用的材料比较一般9、能适应不同配套机具的需要，且不受使用环境和场所的严格限制10、具有较长的使用寿命，操作、维修技术比较简单，价格相对比较低廉11、在柴油机上略加改造，还可以使用多种燃料和劣质燃料缺点：1、对燃料要求比较高2、由于不能消除往复运动质量，因而振动较大，且转速难以进一步提高3、低速时转矩小，内燃机动力机械一般都需要配备变速装置4、内燃机在国民经济的各个领域中，产量和保有量极大，对环境的污染严重三、内燃机在国民经济中的应用四、内燃机面临能源与环境的严峻挑战1、能源短缺，有开发新能源的迫切要求2、环境污染严重地制约了经济的发展，是一个亟待解决的问题五、课堂总结课程

8、第二章内燃机工作循环教学顺序1授课时数4授课班级教具多媒体授课方法讲授课程竹5又奶生临在课T王第二章内燃机工作循环教学目的1.介绍内燃机理想循环”教学重点和难点.内燃机理想循环的模型.内燃机实际循环与理想循环的对比提要教学内容、方法和过程21内燃机理想循环一、理想循环的简化假设(1)工质是一种理想气体，在整个循环中保持物理及化学性质不变，其状态参量的变化完全遵守气体状态方程PV=mRT。(2)不考虑实际存在的工质更换以及漏气损失，工质数量保持不变，循环是在定量工质下进行的。(3)把气缸内工质的压缩和膨胀看成是完全理想的绝热等熵过程，工质与外界不进行热交换，工质比热容为常数。(4)用假想的定容放

9、热和定容或定压加热来代替实际的换气和燃烧过程。二、非增压内燃机理想循环1、定容加热理想循环2、等压加热理想循环3、混合加热理想循环三、涡轮增压内燃机理想循环1、脉冲涡轮增压内燃机的理想循环2、定压涡轮增压内燃机的理想循环四、课堂总结1授课时数4授课班级教具多媒体授课方法讲授教学目的.介绍内燃机理想循环的热效率.介绍内燃机实际循环教学重点和难点.内燃机理想循环的热效率计算.内燃机实际循环与理想循环的对比提要教学内容、方法和过程2内燃机理想循环热效率一、热效率公式根据循环热效率的定义，导出内燃机理想循环热效率的通用表达式：r|=1-tY1kG-1尢k+Xpk-(k-l1T.-kck1兀)(兀Jcx

10、JX八k(2-7)k-1入一1+kA(p-1)0热效率、影响因素：1、空气冷却的影响2、废气能量利用的影响3、混合加热理想循环二、非增压内燃机理想循环1、定容加热理想循环2、等压加热理想循环3、混合加热理想循环23内燃机实际循环实际循环有较多的损失，热效率较低，作功也较少，具体表现在以下五个方面：1、工质不同2、气体流动阻力课程3、传热损第三章内燃机的工作指标与性能教学顺序4、燃烧不及时、后燃及不完全燃烧损失5、漏气损失一、压缩过程1、压缩过程的作用2、理想循环和实际循环压缩过程比较3、压缩比的选择4、多变指数的确定5、压缩终点的状态参数二、燃烧过程三、膨胀过程1、多变指数的确定2、膨胀终点的

11、状态参数四、换气过程五、课后题思考题2、3、4六、课堂总结分析1授课时数4授课班级教具多媒体授课方法讲授教学目的.介绍内燃机的工作指标.介绍内燃机的指示参数教学重点和难点.示功图的作用.内燃机的工作指标和指示参数提要教学内容、方法和过程31内燃机的工作指标内燃机的主要工作指标：(1)动力性指标一功率、转矩、转速；(2)经济性指标一燃料与润滑油消耗率；(3)强化指标一升功率、活塞功率和强化系数；(4)运转性能指标一冷起动性能、噪声和排气品质；(5)耐久可靠性指标一大修或更换零件之间的最长运行时间与无故障长期工作能力。一、内燃机标定性能的主要指标标定性能指标、标定工况、标定功率、标定转速、标定油耗

12、率二、示功图通常利用示功器或数据采集系统来观察或记录相对于不同活塞位置或曲轴转角时气缸内工质压力的变化，所得结果即为p示功图或pv示功图。三、指示功指示功一内燃机完成个工作循环所得到的有用功Wi。四、空燃比和过量空气系数A/F质量质量课程第三章内燃机的燃作实与给能勺空气质量教学顺序一完全燃烧1必燃料所需要的理论空气质量32内燃机的指示参数指示参数是以工质在气缸内对活塞做功为基础的性能指标，用来评定工作循环进行的好坏。包括：平均指示压力口指示功率、指示热效率、指示油耗率gi、平均指示压力pi1、定义2、分析3、标定工况下的Pi值4、影响Pi的主要因素二、指示功率Ni1、定义2、影响Ni的主要因素

13、3、提高电的有效途径三、指示热效率、与指示油耗率gi1、指示热效率ni2、指示油耗率gi3、影响ni的主要因素四、课堂总结1授课时数4授课班级教具多媒体授课方法讲授教学目的.介绍内燃机的机械损失及机械效率.介绍内燃机的有效参数教学重点和难点.内燃机的机械损失及机械效率.内燃机的有效参数提要教学内容、方法和过程3-3内燃机的机械损失及机械效率一、机械损失功率Nm在内燃机工作过程中，不可避免地损失一部分功或功率，这些功或功率的总和称为机械损失功或机械损失功率。机械效率一内燃机提供的有效功率与指示功率之比，即NNN、N0n=e_im=1-m（327）mNNNiii（一）摩擦损失功率Nmf（二）泵气损

14、失功率Np（三）辅助机械损失功率Nau（四）流体的摩擦损失功率Nk（五）平均机械损失压力pm二、机械损失功率的测定目前常用的测量方法主要有倒拖法、灭缸法、油耗线和示功图法。三、影响机械损失功率及机械效率的因素1、增压2、转速及平均活塞速度3、负荷4、润滑油温度及冷却水温度5、气缸尺寸及数目6、工艺水平课程34内燃机的有效参数第四章内燃机的燃烧有效参数是以内燃机功率输出轴上得到的净教学顺序功率为基础的性能指标田|,，八,|,rj,7u*八11|J!J11|I,1-,UAJ1.八1,，：HLL4|-|,|_L|JLJJ,)IJ来评定整个内燃机性能的好坏。一、平均有效压力口0及有效功率Ne二、有效热

15、效率、,及有效油耗率ge35内燃机的强化指标与强化分析一、升功率NeL二、活塞功率Nek三、升功率和活塞功率另一种表达形式N=H1Q月月pn(kW/L)(3-53)eL30lZa，ms/0EN=H1&nnPnS(kW/m2)654)ek30lZaims/0E四、按升功率强化内燃机的分析五、采用增压强化内燃机的分析六、作业：思考题：4、七、课堂总结授课时数2授课班级教具多媒体授课方法讲授教学目的1.燃烧的基本理论2.内燃机缸内的空气运动1.内燃机缸内的空气运动教学内容、方法和过程41燃烧的基本理论燃烧一燃料与氧化剂进行剧烈放热的氧化反应过程。一、燃烧现象的分类预混合燃烧一着火前燃料气体或燃料蒸气

16、与氧化剂已经按一定比例形成混合气。扩散燃烧一着火前燃料与氧化剂是相互分开的，着火后燃料边蒸发边与空气混合边燃烧二、燃烧反应方程式(m)CH+n+O+3.76n+N=nCO+fm)HO+3.76n+N+三、燃烧所需空气量热（4一2）14.80卜8（空气）/kg（汽油）11.45山3（空气）/kg（汽油）14.36卜8（空气）/kg（柴油）11.11山3（空气）/kg（柴油）过量空气系数一充入气缸内的实际空气质量与进入气缸内的燃料完全燃烧所需的理论空气量的比值空燃比一充入气缸内的实际空气质量与进入气缸内的燃料量的质量比42内燃机缸内的空气运动课程一、涡流第四章内燃机的燃烧一、挤流教学顺序1三、滚流

17、四、湍流五、作业：思考题：4六、课堂总结授课时数4授课班级教具多媒体授课方法讲授教学目的点燃式内燃机的燃烧点燃式内燃机的燃烧室教学重点和难点点燃式内燃机的燃烧点燃式内燃机的燃烧室提要教学内容、方法和过程43点燃式内燃机的燃烧汽油机具有重量轻、尺寸小和低温起动性能好等优点，且工作柔和、运转平稳、制造成本低。一、汽油机的正常燃烧过程首先，在电火花附近形成了火焰中心；然后，火焰以平滑的球形表面高速地向燃烧室的各个方向传播，使未燃混合气燃烧。汽油机的正常燃烧过程一般分为三个阶段，即：1、滞燃期2、急燃期3、后燃期二、汽油机的非正常燃烧过程如果在正常火焰锋面到达前，其焰前反应已完成而发生自然，引起爆炸性

18、燃烧，称为非正常燃烧。（一）爆燃（二）早燃44点燃式内燃机的燃烧室一、对汽油机燃烧室的要求1、结构紧凑2、具有良好的充气性能3、火花塞位置安排适当4、燃烧室形状合理分布5、组织适当的气流运动6、防止爆燃和早燃二、汽油机典型燃烧室1、楔型燃烧室2、浴盆形燃烧室3、半球形燃烧室4、汽油机典型燃烧室的性能比较浴盆形楔形半球形火焰传播距长长短离稍受限制稍受限制限制大火花塞的布好特别好差置难以提高较易提高容易提高挤气效果限制大限制较小限制小压缩比大较小小气门面积大中等最小气道弯曲程低中等高度大中等小F/V值较简单较复杂最复杂充气系数小较小较大散热损失好较好差气门机构噪音维修性三、稀混燃烧及快燃系统梅氏火

19、球形燃烧室三、分层充气燃烧系统分层充气燃烧一在火花塞附近形成具有良好点火条件的较浓混合气，其空燃比为1213；而在其余部分区域混合气较稀，空燃比可达20以上。四、作业：思考题：4五、课堂总结课程第四章内燃机的燃烧教学顺序1授课时数4授课班级教具多媒体授课方法讲授教学目的压燃式内燃机的燃烧压燃式内燃机的燃烧室教学重点和难点压燃式内燃机的燃烧压燃式内燃机的燃烧室提要教学内容、方法和过程45压燃式内燃机的燃烧一、柴油机的可燃混合气形成1、柴油机中的混合气形成过程一般从活塞将空气压缩到接近上止点燃料被喷入气缸时开始，直到活塞经过上止点进入膨胀形成后的一段时间内仍在继续进行。2、现代柴油机所采用的混合气

20、形成方式a、燃油空间雾化混合方式（空间式）b、壁面油膜蒸发混合方式（油膜式）。、空间雾化一油膜混合方式（复合式）二、燃烧过程（一）燃烧阶段的划分1、着火延迟期2、急燃期3、缓燃期4、后燃期（二）对柴油机燃烧过程的要求（三）着火延迟与燃烧噪声46压燃式内燃机的燃烧室一、直接喷射式燃烧室直接喷射式燃烧室是由活塞顶面、气缸盖底及气缸套上部周壁之间组成的，中间没有明显分隔的燃烧室，燃烧室内的空气运动对混合气形成与燃烧有着十分重要的影响。1）直接喷射式燃烧室的优点：2）直接喷射式燃烧室的缺点：3）直接喷射式燃烧室的应用：（一）开式燃烧室（二）半开式燃烧室（三）球形油膜燃烧室二、分隔式燃烧室1、预燃室燃烧

21、室2、涡流室燃烧室3、涡流预燃室燃烧室三、作业：思考题：4四、课堂总结课程第五章内燃机的燃料与燃料供给教学顺序1授课时数4授课班级教具多媒体授课方法讲授教学目的内燃机的燃料柴油机喷射系统教学重点和难点.内燃机的燃料要求.柴油机喷射系统提要教学内容、方法和过程51内燃机的燃料一、石油燃料及其特征石油基本上是烷族烃、环烷族烃和芳香族烃等组成的化合物：1、烷族烃包括烷烃和烯烃正构烷适合做柴油机的燃料；异构烷适合做汽油机的燃料。烯烃只适合作汽油机的燃料。2、环烷族烃适合做汽油机的燃料3、芳香族烃适合做汽油机燃料二、柴油和汽油的物理化学性质1、柴油的物理化学性质1）自然温度2）馏程3）粘度4）浊点5）凝

22、点6）含硫量7）化学成分及发热量8）柴油的规格2、汽油的物理化学性质1、挥发性2、抗爆性3、汽油的规格三、气体燃料和代用燃料（一）天然气和液化石油气（二）氢（三）沼气（四）代用燃料1、醇类燃料2、植物油燃料3、二甲醚52柴油机燃油喷射系统一、柴油机燃油喷射系统的组成主要部件有：喷油泵、喷油器和调速器等。辅助装置有：柴油箱、输油泵、油水分离器、柴油滤清器、喷油提前器和高、低压油管等。二、柴油机燃油喷射系统的分类三、柴油机对喷油系统的基本要求1、喷油量2、喷油时刻3、喷油质量四、作业：思考题：4五、课堂总结课程第五章内燃机的燃料与燃料供给教学顺序1授课时数4授课班级教具多媒体授课方法讲授教学目的1

23、.柴油机的喷射过程教学重点和难点1.柴油机的喷射过程提要教学内容、方法和过程53柴油机的燃油喷射过程及其影响因素一、燃油喷射过程及燃油雾化1、柴油喷射过程第一阶段，喷油滞后阶段第二阶段，主喷射阶段第三阶段，自由膨胀阶段2、燃油雾化(1)分裂过程(2)喷射质量的评定(3)喷雾粒度和均匀度的评定3、影响雾化的因素影响燃油油束雾化的因素很多，主要是喷孔出口的燃油流速，燃油密度、粘度和表面张力，缸内空气密度和粘度，以及喷孔的直径、长度和二者的比值等。二、喷油规律及其测量1、几何供油规律和喷油规律2、油管压力波动的分析3、喷油规律的测量三、喷油系统与柴油机的匹配四、柴油机的异常喷射1、二次喷射2、断续喷

24、射和间歇喷射3、穴蚀五、作业：思考题：2六、课堂总结课程第六章内燃机的换气过程教学顺序1授课时数4授课班级教具多媒体授课方法讲授教学目的介绍四冲程内燃机的换气过程提高充气效率的措施教学重点和难点介绍四冲程内燃机的换气过程提高充气效率的措施提要教学内容、方法和过程61四冲程内燃机的换气过程一、换气过程分析（一）自由排气阶段自由排气阶段一自排气门在b,点开启时至缸内压力p和排气管内压力pr相等时止，其特点是利用缸内和排气管内的压差排气。（二）强制排气阶段强制排气阶段一自缸内气体压力和排气管内气体压力相等时起至排气门关闭的点r止，其特点试依靠活塞强制推挤将燃气排除气缸。（三）进气阶段进气阶段一自进气

25、门在点r,开启时起至点g关闭时止，其特点是下行的活塞把充量吸入气缸。（四）气门重叠和燃烧室扫气活塞在上止点附近时进排气门同时开启，称为“气门重叠”，进气提前角和排气延迟角的和称为气门重叠角。缸内形成的空间就是活塞在上止点附近形成的燃烧室空间，也称为燃烧室扫气。二、换气过程的损失和泵气功（一）换气损失1、排气损失2、进气损失（二）泵气功三、换气过程的评价参数1、残余燃气系数Yr2、补充进气比自3、充气效率nv4、扫气系数”s5、平均进气马赫数Maim62提高充气效率的措施本艮据公式“二己pg_T1ypT8-11+ysgr可知：一、降低进气系统流通阻力二、降低排气系统流通阻力三、减少对进气充量的加

26、热四、合理利用换气过程中的动态效应（一）进排气管中的动态效应（二）可变进、排气系统（三）谐振充气系统（四）可变配气定时控制机构五、作业：思考题：2六、课堂总结课程第六章内燃机的换气过程教学顺序1授课时数4授课班级教具多媒体授课方法讲授教学目的介绍二冲程内燃机的换气过程二冲程内燃机换气过程品质评定教学重点和难点介绍二冲程内燃机的换气过程二冲程内燃机换气过程品质评定提要教学内容、方法和过程一、二冲程与四冲程内燃机换气过程的比较二冲程内燃机的工作循环是由换气一压缩和膨胀一换气行程来完成的。在整个换气过程中，几乎不存在活塞的吸排作用。利用废气能量排气，并以曲轴箱或单独的扫气泵将新鲜充量压入气缸，扫除残

27、余燃气。二、换气系统的基本类型横横流扫气弯流扫气，回流扫气I半回流扫气气气口气门直流扫气直流扫气Y1气口气口直流扫气三、换气过程根据气流运动情况，通常把二冲程内燃机的换气过程分为三个阶段：1、自由排气阶段2、扫气与强制排气阶段3、额外充气或额外排气阶段四、二冲程内燃机换气质量的评价指标1、扫气效率ns2、残余燃气系数Yr3、给气效率nu4、扫气过量空气系数0和5、充气系数nv6、总过量空气系数a工7、结论1)nu、0和匕、匕、。工都是从不同的方面来评价扫气过程所消耗的新鲜空气量的参数。2)ns、nv、Yr是评价换气过程的质量指标。五、作业：思考题：3六、课堂总结课程第七章内燃机增压教学顺序1授

28、课时数4授课班级教具多媒体授课方法讲授教学目的介绍增压技术和增压方式介绍废气涡轮增压系统汽油机增压技术教学重点和难点介绍增压技术和增压方式介绍废气涡轮增压系统汽油机增压技术提要教学内容、方法和过程7-1增压技术和增压方式一、增压技术所谓内燃机增压就是利用增压器将空气或可燃混合气进行预压缩，再送入气缸的过程。二、增压方式（一）机械增压（二）涡轮增压（三）复合增压1、机械增压和涡轮增压组成的复合增压2、涡轮增压和谐振系统组成的复合增压（四）气波增压7-2废气涡轮增压系统一、涡轮增压系统的基本类型1、定压涡轮增压系统2、脉冲涡轮增压系统二、定压式和脉冲式涡轮增压系统的比较和选择1、排气能量利用的效果

29、2、对柴油机性能的影响3、增压系统的结构7-3汽油机增压技术一、汽油机涡轮增压的特点1）汽油机增压的增压度受限于爆燃和热负荷，故增压度较低；2）汽油机压缩比较低，过量空气系数范围也较窄，燃料经济性较差;3）汽油机不能用加大扫气量来冷却受热零件，故增压后热负荷偏高;4）汽油机排温较高，对废气涡轮的耐热强度要求更高；5）汽油机的速度和功率范围较宽，工况变化频繁，转矩储备较大，致使涡轮增压器与汽油机的匹配相当困难。二、汽油机涡轮增压的方式汽油机进行废气涡轮增压时，按照增压器和化油器的相互位置，可分为：1、前置方式2、后置方式3、混合布置方式4、直接喷射式汽油机涡轮增压方式五、作业：思考题：3六、课堂总结三