07第七章 内燃机燃料供给与调节

《内燃机原理》各章提纲及重点内容第一章绪论1、内燃机发展。

前期：1673~1680年荷兰物理学家柯.惠更斯(Christian Huygens)首先提出了真空活塞式火药燃烧的高温燃气在气缸中冷却后形成真空而带动活塞作功，在人类历史上第一次把燃气与活塞联系起来，实现了“内燃”1690年法国医生德.巴本(Deni Papin)，采用相当于真空原理用水蒸气作功质的活塞式发动机，成为近代蒸汽机的直接祖先。

1705~1711年英国人纽卡姆(New Comen)制成了矿井用直立气缸密封式活塞、缸|内水冷却的真空式蒸汽机，热效率不到1%。

| 1776年英国人瓦特(Watt) 改良了纽卡姆蒸汽机，发明了水汽分离冷凝器，大大完善了蒸汽机，热效率达3%，开始了蒸汽时代，掀起了第一次工业革命浪潮。

1794年英国人罗伯特.斯却里塔(RobertSteet)提出了燃用松节油或柏油的内燃机原理，首次提出燃料与空气混合的原理。

1799年法国化学家莱蓬(Lebon) 建议采用照明煤气作燃料并用电火花点火。

| 1820年英国人塞歇尔(W . Cecil) 用氢煤气作燃料,使内燃机以60+/ min转动起来。

1833年英国人莱特(WL. Weight)提出“爆发” 发动机，摆脱了真空发动机的影响，直接利用燃烧压力推动活塞作功。

1857年意大利恩.巴尔桑奇(Engenio Bersanti)和马特依西(Matteucci) 制成自由活塞发动机，第一次实现了爆发作功。

1860年法国人兰诺(Lenoir) 研制成功第一台实用的二冲程、无压缩、电火花点火的煤气机。

1862年法国工程师包.德.罗沙(Beau de Rochas)第一次提出了近代发动机等容燃烧的四冲程循环原理。

诞生：1876年Nikolaus August Otto发明了世界第一台四冲程煤气机。

1886年Benz和Daimlet按Otto的四冲程原理，造出第一台车用汽油机。

1886年Benz和Daimler将发明的汽油机用在车.上，发明了第一部汽车。

能源与动力工程专业《内燃机原理及构造》教学大纲课程编号：040403 英文名称：Principle and Structure of Internal-combustion Engine课程层面：专业基础课程性质：必修总学时：64 理论学时：64实验学时：0实践学时：0学分：4开课单位：机电工程学院——能源与动力工程教研室一、课程简介本课程是热能与动力工程专业的必修主干专业课程。

课程系统论述内燃机的一般工作过程、工作循环、内燃机的燃烧及控制；介绍内燃机的性能指标及其影响因素，以及提高性能的途径和措施。

讲解内燃机动力学分析，介绍内燃机典型零件的结构和设计方法。

学生学习本课程之后，掌握内燃机工作过程的基本原理，了解内燃机性能的影响因素和提高性能指标的途径及措施，了解内燃机典型零件的动力学特性和设计方法。

二、教学基本要求1.知识要求学习本课程之前，应系统地学完《工程热力学》、《传热学》、《流体力学》等专业基础课程，要求有扎实的基础理论知识。

本课程是热能动力工程专业的一门专业必修课，主要讲述发动机的性能指标、换气过程、废气涡轮增压、燃料与燃烧、内燃机的特性、排放和噪声等方面的原理和特点等内容。

2.素质和能力要求通过本课程的学习，使学生了解发动机的工作原理、工作特点和工作过程，初步具有利用发动机的基本原理解决实际问题的专业技术应用能力。

三、教学方法与手段针对内燃机学课程的特点，课程教学方法上采用了教师讲解、师生互动讨论等多种形式并举。

课堂教学中始终围绕内燃机学的基本概念讲解,重点包括：基本概念产生的背景、影响因素以及基本概念之间的细微区别；列举基本概念的应用实例，使学生了解基本概念的用途；指导学生阅读文献、自主设计实验，使学生进一步认识和掌握这些基本概念。

将启发式教学贯穿于教学中。

注重启发、引导学生积极主动思维，循序渐进，将教师的传授与学生的参与相结合，以达到最佳的教学效果。

充分利用教具、模型、实物、实验及多媒体课件等教学手段,注重培养学生的动手能力和分析问题解决问题的能力。

《内燃机构造与原理》练习与思考-部分参考答案教 材：内燃机构造与原理 全国交通运输职业教育教学指导委员会规划教材主 编：刘善平出 版 社：大连海事大学出版社出版时间：2013 年 8月书 号：ISBN 978­7­5632­2876­6第一章 内燃机基本知识一、填空题1．热力发动机按燃料燃烧的位置可分为外燃机和 内燃机 两种。

2．内燃机根据其热能转换为机械能的机构的型式及其运动方式主要构件的，可分为 往复活塞式和回转式两大类。

3．四冲程发动机的工作循环包括四个活塞冲程，即进气行程、压缩行程、做功行程和 排气行程。

4．二冲程发动机每完成一个工作循环，曲轴旋转 1 周，进、排气门各开启 1 次，活塞 在气缸内由下止点向上止点运行时，完成扫气—压缩冲程，由上止点向下止点运行时，完成 做功—扫气行程。

5．四冲程汽油机与四冲程柴油机着火方式不同。

汽油机利用电火花在压缩冲程末期点 燃可燃混合气属于点燃式， 柴油机则是通过喷油器将高压燃油在压缩冲程末期喷入缸内高温 高压的空气中，自行着火燃烧属于 压燃式。

6．内燃机的动力性指标包括有效转矩、平均有效压力、转速 和有效功率等。

7．内燃机的经济性指标主要是指有效热效率和有效燃油消耗率。

8．内燃机曲轴对外输出的转矩称为有效转矩；内燃机在单位时间内输出的有效功称为 有效功率；内燃机实际循环的有效功与所消耗的燃料热量的比值称为有效热效率；内燃机每 输出 1 KW﹒h的有效功所消耗的燃油量称为有效燃油消耗率；内燃机在标定工况下，单位 内燃机排量所输出的有效功率称为升功率。

二、判断题（正确打√、错误打×）1．往复式内燃机的活塞从上止点运动到下止点，其顶面所扫过的气缸容积称为气缸总 容积。

（×） 2．一般往复式内燃机在进气冲程中，进气门在活塞到达上止点就立即开启；活塞越过 下止点后立即关闭。

3．在进气行程中，柴油机吸入的是柴油和空气的混合物。

内燃机原理内燃机的燃料与燃料供给内燃机是一种将燃料和氧气混合燃烧，通过爆发力来推动活塞运动以达到动力输出的装置。

内燃机的燃料通常指的是化石燃料，如汽油、柴油和天然气等。

燃料供给是指将燃料送入内燃机燃烧室的过程。

内燃机的工作原理可以简述为四个基本过程：进气、压缩、爆发和排气。

进气过程：在内燃机的进气冲程中，活塞向下运动，从进气阀门打开的进气门进入燃烧室。

进气门打开时，汽缸内的压力比大气压力低，使新鲜的燃料通过进气阀门进入气缸。

压缩过程：在进气阀门关闭之后，活塞向上运动，压缩燃料和空气混合物。

此时，进气门和排气门都是关闭的，活塞向上移动，将燃料和空气混合物压缩到非常高的压力和温度。

爆发过程：当活塞向上运动到顶点时，点火系统会引发火花，使燃料和空气混合物点燃。

燃料燃烧产生的高温高压气体使汽缸内压力急剧上升，推动活塞向下运动。

这个过程称为爆发过程，也是内燃机输出动力的关键过程。

排气过程：当活塞向下运动到底部时，排气门打开，燃烧产生的废气通过排气阀门排出。

然后，进气门再次打开，开始下一次进气过程。

排气过程也被称为废气冲程。

内燃机的燃料供给有两种主要方式：化油器供油和燃油喷射系统供油。

化油器供油：在化油器供油系统中，混合燃料通过化油器中的喷孔喷入空气流中，形成可燃气体混合物。

这个混合物在进气阀门打开时被吸入气缸。

化油器的工作原理是基于液体的汽化和气化的原理，其主要部件包括浮子室、喷嘴、油泵和节气门等。

化油器供油的主要缺点是供油精确度相对较低，容易受到环境条件和负荷变化的影响。

燃油喷射系统供油：燃油喷射系统供油是现代内燃机常用的供油方式。

燃油喷射系统通过高压泵和喷油嘴将燃料直接喷射到气缸中。

这种方式可以更精确地控制燃料的供给量和喷射时间，以提高燃烧效率和动力输出。

燃油喷射系统还可以根据发动机速度和负荷要求来动态调整喷油量，以实现更好的燃烧效果。

总结起来，内燃机的工作原理是通过进气、压缩、爆发和排气四个基本过程将燃料和氧气混合燃烧，从而产生推动力。

2-4 平均有效压力和升功率在作为评定发动机的动力性能方面有何区别？答平均有效压力是一个假想不变的压力，其作用在活塞顶上使活塞移动一个行程所做的功等于每循环所做的有效功，升功率是在标定的工况下，发动机每升气缸工作容积所发出的有效功率。

区别：前者只反应输出转矩的大小，后者是从发动机有效功率的角度对其气缸容积的利用率作出的总评价，它与 Pme 和 n 的乘积成正比。

（Pl=Pme·n/30T）2-6提升途径：1）采用增压技术，2）合理组织燃烧过程，提高循环指示效率，3）改善换气过程，提高气缸的充量系数，4）提高发动机的转速，5）提高内燃机的机械效率，6)采用二冲程提高升功率，7）增加排量2-9 内燃机的机械损失由哪些部分组成？详细分析内燃机机械损失的测定方法，其优缺点及适用场合。

答（1）机械损失组成：1 活塞与活塞环的摩擦损失。

2 轴承与气门机构的摩擦损失。

3.驱动附属机构的功率消耗。

4 风阻损失。

5 驱动扫气泵及增压器的损失。

（2）机械损失的测定：1 示功图法：由示功图测出指示功率 Pi，从测功器和转速计读数中测出有效功率 Pe，从而求得 Pm,pm 及ηm 的值。

优：在发动机真实工作情况下进行，理论上完全符合机械损失定义。

缺：示功图上活塞上止点位置不易正确确定，多缸发动机中各缸存在一定的不均匀性。

应用：上止点位置能精确标定的场合。

2 倒拖法：发动机以给定工况稳定运行到冷却水，机油温度达正常值时，切断对发动机供油，将电力测功器转换为电动机，以给定转速倒拖发动机，并且维持冷却水和机油温度不变。

这样测得的倒拖功率即为发动机在该工况下的机械损失功率。

缺点：1 倒拖工况与实际运行情况相比有差别 2 求出的摩擦功率中含有不该有的 Pp 这一项。

3 在膨胀，压缩行程中，p-v 图上膨胀线与压缩线不重合。

4 上述因素导致测量值偏高。

应用：汽油机机械损失的测定。

3 灭缸法：在内燃机给定工况下测出有效功率 Pe，然后逐个停止向某一缸供油或点火，并用减少制动力矩的办法恢复其转速。

《工程热力学及内燃机原理》教学大纲开课单位：汽车工程系课程代号：学分：4 总学时：64 H课程类别：限选考核方式：考试基本面向：车辆工程专业一、本课程的目的、性质及任务本课程为车辆工程专业的一门专业课。

通过本课程的学习，学生掌握热力学的基本概念和内燃机基本原理，能对内燃机的性能进行全面的、系统的分析，具备一定的热力学过程和内燃机主要参数的计算能力，并为以后学习机械方面的专业课程打好基础。

二、本课程的基本要求掌握热力学的基本概念和内燃机基本原理，掌握热力学第一定律和热力学第二定律；了解各种常用工质的热力性质；能根据热力学基本定律，结合工质的热力性质，分析计算实现热能和机械能相互转换的各种热力过程和热力循环；了解提高热效率的正确途径和措施。

了解内燃机排污、噪声、振动的知识，掌握内燃机台架试验的基本知识和基本技能。

三、本课程与其他课程的关系学习本课程前，应先修“高等数学”、“大学物理学”、“机械原理”、“汽车构造”等课程。

只有在学好上述课程的基础上才能更好的学习本课程。

四、本课程的教学内容第一部分工程热力学部分绪论（一）热能及其利用（二）热力学发展简史（三）工程热力学的主要内容及研究方法第一章基本概念（一）热能在热机中转变成机械能的过程（二）热力系统（三）工质的热力学状态及其基本状态参数（四）平衡状态，状态方程式，坐标图（五）工质的状态变化过程（六）过程功和热量（七）热力循环第二章热力学第一定律（一）热力学第一定律的实质（二）热力学能和总能（三）能量的传递和转化（四）焓（五）热力学第一定律的基本能量方程式（六）开口系统能量方程式（七）能量方程式的应用第三章理想气体的性质（一）理想气体的概念（二）理想气体状态方程式（三）理想气体比热容（四）理想气体的热力学能、焓和熵（五）理想气体混合物第四章理想气体的热力过程（一）研究热力过程的目的及一般方法（二）定容过程（三）定压过程（四）定温过程（五）绝热过程（六）多变过程第五章热力学第二定律（一）热力学第二定律（二）可逆循环分析及其热效率（三）卡诺定理（四）熵参数、热过程方向的判据（五）熵增原理（六）熵方程第六章气体的流动（一）稳定流动基本方程（二）促进速度变化的条件（三）喷管的计算（四）定熵滞止参数第七章压气机的热力过程（一）单级活塞式压气机的工作原理和理论耗功量（二）余隙容积的影响（三）多级压缩和级间冷却（四）叶轮式压气机的工作原理第八章气体动力循环（一）活塞式内燃机动力循环（二）活塞式内燃机各种理想循环的比较（三）斯特林循环（四）燃气轮机装置循环（五）燃气轮机装置的定压加热实际循环（六）提高燃气轮机装置循环热效率的措施第二部分内燃机原理部分第一章绪论（一）20世纪的内燃机（二）内燃机面临能源与环境的严峻挑战（三）内燃机当前的发展水平（四）面向21世纪的内燃机第二章内燃机的工作循环（一）内燃机理想循环（二）涡轮增压内燃机理想循环（三）内燃机理想循环热效率（四）内燃机实际循环（五）内燃机工作循环举例第三章内燃机的工作指标与性能分析（一）内燃机的工作指标（二）内燃机的指示参数（三）内燃机的机械损失及机械效率（四）内燃机的有效参数（五）内燃机的强化指标与强化分析（六）内燃机的热平衡（七）内燃机的热计算第四章内燃机的燃烧（一）内燃机燃烧热化学（二）内燃机缸内的空气运动（三）点燃式内燃机的燃烧（四）点燃式内燃机的燃烧室（五）压燃式内燃机的燃烧（六）压燃式内燃机的燃烧室第五章内燃机的燃料与燃料供给（一）内燃机燃料（二）柴油机的燃油喷射系统（三）柴油机电控喷油系统（四）汽油机的燃油供给系统（五）电控汽油喷射系统（六）气体燃料内燃机的燃料供给第六章内燃机的换气过程（一）四冲程内燃机的换气过程（二）提高充气系数的措施（三）二冲程内燃机的换气过程及其品质评定（四）内燃机的换气可用能与缸盖气道稳流试验第七章内燃机增压（一）增压技术和增压方式（二）涡轮增压系统（三）高压比、超高压比涡轮增压系统（四）涡轮增压器与内燃机的配合（五）车用发动机增压（六）特殊工况下发动机的涡轮增压第八章内燃机的排放与控制（一）内燃机排放与环境污染（二）内燃机中的有害气相排放物（三）内燃机的颗粒物排放（四）光化学反应（五）内燃机的排气净化第九章内燃机工作过程数值计算（一）内燃机的工质及热力系统的划分（二）内燃机气缸内的热力过程（三）内燃机进排气系统内的热力过程（四）内燃机缸内过程计算的边界条件（五）内燃机与涡轮增压器的匹配计算第十章内燃机的运行特性（一）内燃机的运行工况和调节（二）内燃机的基本运行特性（三）内燃机的实用运行特性（四）内燃机功率及燃油消耗率的修正五、本课程重点、难点1、工程热力学部分：重点：热力学第一定律、理想气体的性质、热力学第二定律、理想气体的热力过程、气体动力循环、气体的流动难点：热力学第二定律、气体的流动。