发动机原理复习题答案.doc

第一章发动机的性能一、选择1.C2.B3.A4.C5.B6.B7.B8.D9.A10.A11.C12.A13.A14.C15.A二、填空16.加大17.不变18.小19.机械摩擦损失20.加大21.减小22.混合加热循环23.大24.降低25.高26.等容加热循环27.等压加热循环28.降低29.驱动附件损失30.定容加热31.动力性能指标三、名词解释32. 平均有效压力：单位气缸工作容积所做的循环有效功称为平均有效压力33. 升功率：在标定工况下，每升发动机工作容积发出的有效功率称为升功率34. 活塞平均运动速度：发动机在标定转速下工作时，活塞往复运动速度的平均值称为活塞平均运动速度35. 机械效率：指示功减去机械损失功后，转为有效输出功的百分比称为机械效率36. 有效燃油消耗率：发动机每发出的有效功所消耗的燃油量37. 燃烧效率：燃料化学能通过燃烧转为热能的百分比称为燃烧效率38. 平均指示压力：单位气缸工作容积所做的循环指示功称为平均指示压力39. 工质定压比热容：单位质量工质在定压过程中温度升高１℃所需的热量称为工质的定压比热容四、简答40. 简述工质改变对发动机实际循环的影响。

答案要点：1) 工质比热容变化的影响：比热容Cp、Cv加大，k值减小，也就是一样加热量下，温升值会相对降低，使得热效率也相对下降2) 高温热分解：这一效应使燃烧放热的总时间拉长，实质上是降低了循环的等容度而使热效率ηt有所下降3) 工质分子变化系数的影响：一般情况下μ＞1时，分子数增多，输出功率和热效率会上升，反之μ＜l时，会下降4) 可燃混合气过量空气系数的影响：当过量空气系数φa<1时，局部燃料没有足够空气，或排出缸外，或生成CO，都会使ηt下降而φa>1时，ηt值将随φa上升而有增大41. S/D〔行程/缸径〕这一参数对燃机的转速、构造、气缸散热量以及与整车配套的主要影响有哪些？答案要点：活塞平均运动速度假设S／D小于1，称为短行程发动机，旋转半径减小，曲柄连杆机构的旋转运动质量的惯性力减小；在保证活塞平均运动速度不变的情况下，发动机转速n增加，有利于与汽车底盘传动系统的匹配，发动机高度较小，有利于在汽车发动机仓的布置；S／D值较小，相对散热面积较大，散热损失增加，燃烧室扁平，不利于合理组织燃烧等反之假设S／D值较大，当保持不变时，发动机转速n将降低S／D较大，发动机高度将增加，相对散热面积减少，散热损失减少等。

42. 燃机的机械损失包括哪几局部？常用哪几种方法测量燃机的机械损失？答案要点：机械损失由活塞与活塞环的摩擦损失、轴承与气门机构的摩擦损失、驱动附属机构的功率消耗、流体节流和摩擦损失、驱动扫气泵及增压器的损失等组成测定方法有：示功图法、倒拖法、灭缸法、油耗线法等43. 简述单缸柴油机机械损失测定方法优缺点答案要点：测量单缸柴油机机械损失的方法有：示功图法，油耗线法，倒拖法等用示功图法测量机械损失一般在发动机转速不是很高，或是上止点位置得到准确校正时才能取得较满意的结果在条件较好的实验室里，这种方法可以提供最可信的测定结果油耗线法仅适用干柴油机此法简单方便，甚至还可以用于实际使用中的柴油机上但用这种方法求得的也是近似的，其可信程度取决于值随负荷变化的恒定程度和曲线在空载附近的直线性倒拖法在具有电力测功器的条件下可以简便而迅速地进展此法用于柴油机上时，由于一些原因，往往测得的结果要高于实际的机械损失值对于废气涡轮增压柴油机，不能应用倒拖法，而只能应用示功图法和油耗线法44. 燃机的强化指标有哪些？答案要点：升功率——在标定工况下，每升发动机工作容积所做有效功，即〔kW/L〕比质量——发动机的干质量与标定功率之比，强化系数——即平均有效压力与活塞平均速度乘积，45. 在一定假设条件下，可以把四冲程汽油机的实际工作过程简化为如题31图所示的理想循环的温—摘〔T—S〕图。

试求：1．对应的压—容〔P—V〕图，并标出各热力过程的性质；2．循环的加热量和放热量在T—S图上用哪些面积表示？题31图答案要点：〔1〕定容加热循环的P—V图如下图其中1—2为绝热等熵压缩过程，2—3为等容加热过程，3—4为绝热等熵膨胀过程，4—1为等容放热过程〔2〕循环加热量用T—S图上面积6123456表示循环放热量用 T—S图上面程61456表示46. 理论混合加热循环中，假设压缩比，循环加热量Q1一定时，用T-S图说明压力升高比入增加，循环热效率如何变化答案要点：根据题意，ε、k及Q1值均不变，混合加热循环中压力升高比增加就意味着等容加热的比例增加，在图上分别作出混合加热循环、两种循环的T—S图两种模式的压缩线一样，均为，且混合加热循环比混合加热循环的等容加热比例大，那么混合加热循环的等压加热线一定比混合加热循环的等压加热线高，也就是等熵膨胀线一定在的左边，等容放热线下包围的面积所代表的等容放热量一定大于等容放热线下包围的面积所代表的等容放热量由此，理论混合加热循环中，假设压缩比，循环加热量一定时，压力升高比增加，循环热效率增大提高理论循环加热的"等容度〞将使循环热效率增大47. 为便于分析，常将复杂的燃机热力循环过程简化为理想工质的理想循环过程〔理论循环〕，该模型的根本假定有哪些？答案要点：模型的根本假定〔1〕关于理想工质①认为工质由单一的理想气体〔单、双原子气体〕即空气组成，忽略废气、燃油蒸气及燃烧中间产物的影响。

②认为工质〔即空气〕的比热容等热物性参数〔、、〕为常数，不随压力、温度等状态参数变化〔２〕关于理想循环①将发动机实际动力过程的开式〔开口〕系统简化为热力循环的闭式〔闭口〕系统〔与外界无物质交换〕②燃烧放热当作由外界热源向系统加热排气热当作系统向外界等容放热，并回到压缩始点压缩过程、膨胀过程看成是绝热等熵压缩〔工质与汽缸壁面无热交换〕③忽略进排气流动损失，假定气门在上、下止点瞬间开闭〔对增压和非增压机均只考虑动力过程功〕48. 简述真实循环特性对发动机实际循环热效率的影响 答案要点：〔1〕散热损失真实循环并非绝热过程，通过汽缸壁面、缸盖底面、活塞顶面向外散热〔2〕时间损失实际循环时，燃烧及向工质加热不可能瞬间完成，因此：存在点火〔喷油〕提前角，产生燃烧提前的时间损失；由于高温热分解，产生后燃损失〔3〕换气损失存在排气门早开的自由排气损失和进排气过程的泵气损失〔4〕不完全燃烧损失燃料、空气混合不良，燃烧组织不善而引起的燃料热值不能完全释放的损失〔5〕缸流动损失压缩及燃烧、膨胀过程中，由于缸气流〔涡流和湍流〕所形成的损失〔６〕工质泄漏的损失工作过程中，工质通过活塞外向外泄漏是不可防止的由此产生泄漏损失。

49. 画出与题31图相应的T—S〔温—熵〕图题31图相应的T—S〔温—熵〕图如右：50. 燃机ε、k、循环加热量、燃烧效率ηc一样时，画出理想工质与理想循环相结合的三种根本热力循环的T-S图，并比照三者的ηt大小答案要点：、及值均不变，分别作出等容加热循环、混合加热循环和等压加热循环三种循环的—图三种模式的压缩线一样，均为由于等容线的斜率比等压线大，一样加热量下，从左到右依次是、和线因此放热量必然是等压循环最大而等容循环最小于是有，等容循环＞混合循环＞等压循环这一结论就是提高循环加热"等容度〞的具体表达五、论述51. 现在某些新型发动机经常采用"可变技术〞，以汽油机米勒循环为例说明为什么要采用"可变技术〞，常用的还有哪些？答案要点：米勒循环的实质是膨胀比大于压缩比汽油机应用米勒循环时主要是改善中、低负荷的经济性能如自然吸气机型低负荷时的示功图所示，原机型泵气损失功由实线所示的封闭面积表示如果能加大节气门开度，甚至取消节气门，而又维持原工况进气量不变的话，那么进气门只需开到点即可此时的泵气功将减少为图上剖面线所示的封闭面积，而工况的值将得到提高因为节气门开大和进气时间缩短双重因素都使进气损失大为下降。

进气门在点关闭后，活塞继续下行，绝热膨胀到点，再进展常规的动力过程，膨胀到点后进展排气这样的循环就是米勒循环因为，由点决定的实际压缩比已小于由点确定的膨胀比米勒循环之所以能够实现，一个很重要的原因是由于有了电控技术的缘故这反过来说明，电控技术的出现，不仅能够进展各种参数的最正确匹配，到达全工况性能的综合优化，而且也使过去原理正已证实、但难于实现的很多可变技术成为现实电控与可变技术的结合，为提高改善综合性能，开辟了一条新的道路包括：可变压缩比、可变配气相位与气门升程、可变缸旋流、可变进气管长度以及可变增压涡轮喷嘴截面等等六、计算52. 一四行程柴油发动机，缸数为6，单缸气缸工作容积为2L，燃料燃烧热值为44000kJ/kg，发动机转速为1500r/min，机械效率为0.8，有效功率为88.5kw，耗油量为20.3kg/h试计算：①指示功率、指示热效率、指示燃油消耗率； ②有效热效率、有效燃油消耗率解：指示功率：由有效燃油消耗率：有效效率： 指示燃油消耗率：指示效率：53. 设计一台四冲程六缸柴油机，标定工况转速3000r/min，标定功率66.8KW，活塞平均速度vm=10m/s，平均指示压力pmi=0.9Mpa，平均机械损失压力pmm=0.2Mpa。

试确定：〔1〕活塞行程s〔2〕气缸直径〔3〕标定工况下的机械效率ηm〔4〕设活塞组摩擦损失占全部机械损失的40%；标定工况转速3000r/min时减小负荷，机械效率下降，当ηm=0.5时，通过研究，活塞组摩擦损失可能降低25%，试问有效燃油消耗率be怎样变化？解：〔1〕〔2〕〔3〕 〔4〕可能提高54. 六缸四行程柴油机=135*140mm，在2200r/min发动机的有效功率=154Kw，有效燃油消耗率=217g/Kw.h，机械效率 =0.75，求该工况下的指示功率，平均有效压力，有效扭矩和有效效率〔柴油机热值=42500 kJ/Kg〕解：指示功率：由气缸工作容积：平均有效压力：有效扭矩：有效效率： 55. 设计一台四缸四冲程高速汽油机，设平均指示压力=0.95Mpa,平均机械损失压力=0.15Mpa，设标定转速为5000r/min时能发出27.13kw的功率1)为使活塞平均速度控制在12m/s，缸径冲程各为多少？(取整)(2)假设缸径冲程比为1:1.09，那么缸径、冲程取多大？(取整)解：〔1〕平均有效压力：气缸工作容积：活塞行程：气缸直径：〔2〕气缸直径：活塞行程：56. 设有一台单缸四冲程柴油机，其局部参数为：气缸直径，活塞行程，标定转速，摩擦功率，机械效率，每小时耗油量，柴油的低热值，试求该柴油机的平均有效压力、有效燃油消耗率及有效效率。

解：由公式得指示功率：有效功率：指示效率：有效效率：气缸排量：平均有效压力：有效燃油消耗率：57. 一台四冲程柴油机的标定功率为，单缸功率，平均有效压力，设冲程缸径比，活塞平均运动速度，试确定这台柴油机的缸径和转速〔取整〕解：58. 设某四冲程六缸柴油机，在额定工况时。