1.2 本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）

1.2.1 本课题要解决或研究的问题

（1）数学模型的建立：研究四冲程缸外喷射火花汽油机的工作过程，主要建立发动机活塞往 复运动的数学模型，燃烧放热过程的数学模型；热力学过程的数学模型。

（2）熟悉发动机工作过程中曲柄连杆机构的运动规律，建立曲柄连杆机构的动力学模型。论文网

（3）仿真程序的编写与调试：编写四冲程缸外喷射火花点火汽油机转矩波动的仿真程序并进 行调试。

（4）借助仿真程序对发动机的转矩波动进行进一步分析，观察图像寻找规律。

（5）通过更改发动机部分原始数据的参数（进气压力，压缩比，活塞质量等）观察对发动机 曲轴上转矩波动的影响。

1.2.2 拟采用的研究手段

（1）通过查阅书籍对工程热力学知识进行学习和对韦伯燃烧放热函数的了解构建出发动机 工作循环中的数学模型。

（2）熟悉发动机曲柄连杆机构的运动规律以及受力分析，通过查阅文献学习曲柄连杆机构的 简化方法，建立出曲柄连杆机构的动力学数学模型。

（3）根据已经建立好的曲柄连杆动力学数学模型，推导出发动机转矩输出的计算公式。

（4）根据之前建立好的数学模型以及推导出的数学计算公式，需要运用 MATLAB 编程软件对

本科毕业设计说明书 第 5 页 发动机转矩波动进行相关程序的编写并不断调试出现问题的代码，直至程序相对完善。运行 该程序得到发动机转矩波动的仿真结果并对该结果进行分析。

（5）适当的去改变进气压力，压缩比以及活塞质量等相关参数，通过对比参照的试验方法观 察发动机曲轴上转矩波动所受到的影响，试着去寻找规律，研究发动机转矩的参数化影响。

第 6  页 本科毕业设计说明书

2 工程热力学分析及数学模型的建立

2.1 热力学基础知识

2.1.1 基本热力过程

通过我们对工程热力学相关知识的学习，当热机设备实际过程中的条件不同时，我们应 该分成两大类来进行讨论，包括开系和闭系。在实际过程当中主要存在以下四大类热力过程： 定容过程，定压过程，定温过程和绝热过程。它们具有非常鲜明的特征，非常典型，被称为 基本热力过程[17]，下面我们进行简单的介绍。

1.定容过程

图 2.1 定容过程 P-V 图 在这个状态过程中气体的容积保持不变，理想气体的压力与绝对温度成正比。 2.定压过程

图 2.2 定压过程 P-V 图

在此状态过程中压力保持不变，理想气体的比容与绝对温度成正比，定压过程可在开系和闭 系实施。

3.定温过程

本科毕业设计说明书 第 7 页

在此状态过程中温度保持不变，理想气体的压力与比容成反比。 4.绝热过程

图 2.4 绝热过程 P-V 图

在此状态过程中的任何时刻工质和外界之间没有热量交换。在工程中，我们可以将很多设备 中工质压缩的过程以及膨胀的过程近似看作绝热过程处理。

2.1.2 发动机的工作原理

当我们需要定量对内燃机的实际工作过程进行分析时，我们可以其中的一个循环的实际 过程抽象的看做由许多个可逆过程组成，这样的话，就可以得到了一个理想的闭合循环，根 据该循环我们可以总结得出发动机运行时的四个基本行程。