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发动机原理 习题
第一章 发动机工作循环及性能指标
[1]说明提高压缩比可以提高发动机热效率和功率的原因。
1??k?1答：由混合加热循环热效率公式： ?t?1?k?1??(??1)?k?(??1)
知提高压缩比可以提高发动机热效率。
[2] 为什么汽油机的压缩比不宜过高？
答：汽油机压缩比的增加受到结够强度、机械效率和燃烧条件的限制。
1、增高将Pz使急剧上升，对承载零件的强度要求更高，增加发动机的质量，降低发动机的使用寿命和可靠性
2、增高导致运动摩擦副之间的摩擦力增加，及运动件惯性力的增大，从而导致机械效率下降
3、增高导致压缩终点的压力和温度升高，易使汽油机产生不正常燃烧即爆震 [3]做出四冲程非增压柴油机理想循环和实际循环p-V图，并标明各项损失。 [4]何为指示指标？何为有效指标？
答：指示指标：以工质在气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。 [5] 发动机机械损失有哪几部分组成？
答： 发动机机械损由摩擦损失、驱动附件损失、泵气损失组成。 [6] 写出机械效率的定义式，并分析影响机械效率的因素。
?m?NepeNp??1?m?1?mNipiNipi影响机械效率的因素：
1、转速ηm与n 似呈二次方关系，随n增大而迅速下降；
2、负荷 负荷?时，发动机燃烧剧烈程度pm?，平均指示压力?；而由于转速不变，平均
?m?1?机械损失压力基本保持不变。则由 ，机械效率下降 当发动机怠速运转时 ，pi机械效率=0；
3、润滑油品质和冷却水温度 冷却水、润滑油温度通过润滑油粘度间接影响润滑效果。 [7] 试述机械损失的测定方法。
机械损失的测试方法只有通过实际内燃机的试验来测定。 常用的方法有：倒拖法灭缸法、油耗线法和示功图法。
（1）倒拖法
步骤：1.让内燃机在给定工况下稳定运转，是冷却水和机油温度达到给定值；
2.切断燃油供应或停止点火，同时将电力测功器转换为电动机，以原给定速度倒拖内
燃机空转，并尽可能使冷却水、机油温度保持不变。此方法规定优先采用，且不能用于增压发动机。
（2）灭缸法
此方法仅适用于多缸内燃机（非增压柴油机）
步骤：1.将内燃机调整到给定工矿稳定运转，测出其有效功率Pe。 2.停止向一个气缸供油（或点火)
3.同理，依次使各缸熄火，测得熄火后内燃机的有效功率Pe2，Pe3……，由此可得整机的指示功率为： Pi=Pi1+Pi2+…=iPe-[Pe(1)+Pe(2)+…] （3）油耗线法：
保证内燃机转速不变，逐渐改变柴油机供油齿条的位置，测出每小时耗油量GT随负荷Pe变化的关系，绘制成曲线，称为负荷特性曲线，由此测得机械损失，此方法只是用于柴油机。
（4）示功图法：根据示功图测算出机械损失。
[8] 试述过量空气系数、空燃比和分子变更系数的定义。
过量空气系数：燃烧1Kg燃料实际提供的空气量L与理论上所需要的空气量Lo之比称为过量空气系数。
空燃比A/F：与过量空气系数相似，也用空气量与燃料量的比值来描述混合气的浓度，成为空燃比。
分子变更系数：理论分子变更系数：燃烧后工质摩尔数M2与燃烧前工质的摩尔数M1之比。实际分子变更系数:考虑残余废气后，燃烧后的工质摩尔数M2’与燃烧前工质摩尔数M1’之比。
[9] 简述汽油机和柴油机的着火和燃烧方式。
汽油机：
分两个阶段:火焰核心的形成和火焰的传播。气着火浓度范围为：（阿尔法）α=0.5～1.3，火花塞跳火之后，靠火花塞提供能量，不仅是局部混合气温度进一步升高，而且引起火花塞附近的混合气电离，形成火化中心，促使支链反应加速，形成火焰核心。火焰核心形成之后，燃烧过程实质上就是火焰在预混气体中传播过程。
柴油机：
依靠喷射的方法，将燃油直接是喷入压缩升温后的工质，在缸内形成可燃性气体，依靠压缩后的高温自燃点火，柴油机的燃烧属于喷雾双相燃烧，也有微油滴群的油滴扩散燃烧。 [10] 已知：某汽油机的气缸数目i = 6，冲程数t = 4，气缸直径D = 100 [mm]，冲程S = 115 [mm]，转速n = 3000 [r/min]，有效功率Ne = 100 [kW]，每小时耗油量Gt = 37 [kg/h]，燃料
低热值hu = 44100 [kJ/kg]，机械效率hm = 0.83。求：平均有效压力，有效扭矩，有效燃料消耗率，有效热效率，升功率，机械损失功率，平均机械损失压力，指示功率，平均指示压力，指示燃料消耗率，指示热效率。
解：平均有效压力：Pe=30Ne*t/（Vn*i*10-3）=738kPa
有效扭矩： Me=9550*Ne*103/n=318.4N·m 有效燃油消耗率：ge=GT/Ne*103=370 g/（KN·h）
有效热效率：ηe=We/Q1=Wi*hm/Q1=3.6/（ge*hu）*106=0.22 升功率：P1=Ne/(Vn*i)=pe*n/（30t）*10-3=18.45Kw/L 机械损失功率Pm=Ni—Ne，hm=Ne/Ni Pm=20.48Kw 平均机械损失压力pm=pi—pe=151.2kPa 指示功率：Pi=Ne/hm=120.48Kw
平均指示压力：pi=30tPi/(Vn*i*n)*103=889.14kPa 指示燃油消耗率：gi=GT/Pi*103=307.1g/(KN·h) 指示热效率：ηi=3.6/（gi*hu）*106=0.27
第二章 发动机的换气过程
[1]什么是充气效率？怎样确定一台发动机的充气效率？
答：如果把每循环吸入汽缸的工质换算成进口状态（Pa、Ta）下的体积V1,则V1值一定比活塞排量Vh小，两者的比值定义为充气效率，即：ηv=G1/Gsh=M1/Msh=V1/Vh
充气效率是评价内燃机实际换气过程完善程度的重要参数，充气效率ηv值高，说明每循环进入一定汽缸容积的充气量越多，内燃机的功率和转矩大，动力性好。
实际内燃机充气效率可用实验方法直接测定。对于非增压内燃机，可视燃烧室没有扫气，用流量计来实测内燃机吸入的总充气量V（m3/h）。而理论充气量Vsh可由下式算出： Vsh=0.03inVh
由此可得实验测定的充气效率值为ηv=V/Vsh
[2]试根据充气效率的分析式，说明提高充气效率的措施。
答：由式?v??高充气效率。
[3]影响充气效率的因素有哪些？是如何影响的？
答：1.进气终了压力Pa：Pa值越大，ηv越大； 2.进气终了温度Ta：Ta上升，ηv下降；
3.压缩比ε与残余废气系数γ：ε增加，ηv略有上升，γ增加，ηv下降； 4.配气定时：合理的配气定时可使ηv增大；
?T0pa1??1p0Ta1?r知提高进气终了压力pa，适当减少进气终了温度Ta可提
5.进气状态：进气温度Ts升高，ηv增加，进气压力Ps下降，Pa随之下降，且Pa/Ps的比值基本不变，对ηv影响不大。
[4]汽车由平原行驶高原地区，发动机的功率下降是不是由于充气效率下降所致？为什么？
答：不是，进气压力Ps下降，Pa随之下降，且Pa/Ps的比值基本不变，对ηv影响不大。原因是高原地区空气稀薄，进气量减少使发动机的功率下降。 [5]柴油机和汽油机的进气管应如何布置？
答：柴油机的进气管应与排气管分置两侧，避免排气管给进气管加热
化油器式汽油机进气管应与排气管同置一侧，这样可以改善混合气形成，但是会使充气效率下降
电喷汽油机的进气管应与排气管分置两侧，避免排气管给进气管加热 [6]如何利用进气惯性效应和波动效应增大进气量？
答：惯性效应：
转速升高，气流惯性增大，进气迟闭角应增大。 ----可变气门正时技术（VVT-i,VTEC) 波动效应：
转速升高，发动机吸气频率增大，应缩短进气管。
----可变进气管长度技术
[7]什么是换气损失，它由哪些部分组成？并作图说明。
答：换气损失就是理论循环换气功与实际循环换气功之差 。
换气损失由排气损失和进气损失两部分组成。
换气损失功 = X+（Y+W ）排气损失功Y+W 进气损失功X 泵气损失功（X+Y-d）
图中X，Y中间有一条水平虚线，曲线最右边有一条竖直虚线（也就是将W，d都封闭起来）
第三章 车用发动机的废气涡轮增压
[1]试述增压比、增压度、压气机喘振、涡轮机阻塞的定义。
答：增压比：增压比Πκ是指增压后气体压力Pκ与增压前气体压力Po之比。 增压度：增压度Ψκ是指发动机在增压后的功率与增压前的功率之比。
压气机踹振：在一定转速下，当空气流量减少到低于一定数值时，压气机的工作便开始不稳定，气流发生强烈的脉动，引起整台压气机剧烈振动，甚至导致损坏，同时发