发动机原理复习题参考答案

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1、发动机原理复习题参考答案 - 第一章发动机的性能 一、选择 1. C 2. B 9. A 10. A 3. A 11. C 4. C 12. A 5. B 13. A 6. B 14. C 7. B 15. A 8. D 二、填空 16. 加大 17. 不 变 18. 小 24. 降低 机械摩擦19. 损失 等压加热27. 循环 20. 加 大 21. 减 小 混合加22. 大 23. 高 25. 26. 等容加热循 环 热循环 驱动附30. 定容加31. 动力性28. 降 低 29. 件损失 热 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。

2、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1kW?h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

3、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。 高温热分解：这一效应使燃烧放热的总时间拉长，本质上是降低了循环的等容度而使热效率t有所下降。 工质分子变化系数的影响：一般情况下1时，分子数增多，输出功率和热效率会上升，反之l时，会下降。 可燃混合气过量空气系数的影响：当过量空气系数a1时，t值将随a上升而有增大。 2) 3) 4) 41. S/D行程/缸径这一参数对内燃机的转速、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?m?sn30 假设SD小于1，称为短

4、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?m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；SD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SD值较大，当保持?m不变时，发动机转速n将降低。SD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. 内燃机的机械损失包括哪几局部？常用哪几种方法测量内燃机的机械损失？ 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

5、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。 1 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获得较满意的结果。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Pm也是近似的，其可信程度取决于Pm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

6、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. 内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PL?比质量发动机的干质量与标定功率之比，me?m PePekW/L iVs强化系数即平均有效压力与活塞平均速度乘积，pe?Cm 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TS图。 试求：1对应的压容PV图，并标出各热力过程的性质； 2循环的加热量和放热量在TS图上用哪些面积表示？ 题31图 答案要点： 1定

7、容加热循环的PV图如下图 其中12为绝热等熵压缩过程，23为等容加热过程，34为绝热等熵膨胀过程，41为等容放热过程。 2循环加热量用TS图上面积6123456表示 循环放热量用 TS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，、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acz2z2b2a、acz1z1b1a两种循环的TS图。 两种形式的压缩线一样，均为ac，且混合加热循环acz1z1b1a比混合加热循环acz2z2

8、b2a的等容加热比例大，那么混合加热循环acz1z1b1a的等压加热线一定比混合加热循环acz2z2b2a的等压加2 热线高，也就是等熵膨胀线z1b1一定在z2b2的左边，等容放热线b2a下包围的面积所代表的等容放热量一定大于等容放热线b1a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Q1一定时，压力升高比增加，循环热效率增大。进步理论循环加热的“等容度”将使循环热效率增大。 47. 为便于分析p ，常将复杂的内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 认为工质由单一的理想气体

9、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。 认为工质即空气的比热容等热物性参数cp、cv、?为常数，不随压力、温度等状态参数变化。 关于理想循环 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。 燃烧放热当作由外界热向系统加热。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。 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t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

10、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：存在点火喷油提早角，产生燃烧提早的时间损失；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缸内流动损失 压缩及燃烧、膨胀过程中，由于缸内气流涡流和湍流所形成的损失。 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TS温熵图。 题31图 相应的TS温熵图如右： 3 50. 内燃机、k、循环加热量、燃烧效

11、率c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t大小。 答案要点： ?、?及Q1值均不变，分别作出等容加热循环acz1b1a、混合加热循环acz2z2b2a和等压加热循环acz3b3a三种循环的Ts图。 三种形式的压缩线一样，均为ac。由于等容线的斜率比等压线大，一样Q1加热量下，从左到右依次是z1b1、z2b2和z3b3线。因此放热量Q2必然是等压循环最大而等容循环最小。于是有，等容循环?TV混合循环?TM等压循环?TP。这一结论就是进步循环加热“等容度”的详细表达。 五、阐述 51. 如今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

12、要采用“可变技术”，常用的还有哪些？ 答案要点： 米勒循环的本质是膨胀比?e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afrea表示。假如能加大节气门开度，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a?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?et值将得到进步。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a?关闭后，活塞继续下行，绝热膨胀到点a，再进展常规的动力过程，膨胀到点b后进展排气。这样的循环就是米勒循环。因为，由点a?决定

13、的实际压缩比已小于由点b确定的膨胀比。 米勒循环之所以可以实现，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，不仅可以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，为进步?et改善综合性能，开拓了一条新的道路。 包括：可变压缩比、可变配气相位与气门升程、可变缸内旋流、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

14、.5kw，耗油量为20.3kg/h。 试计算： 指示功率、指示热效率、指示燃油消耗率； 有效热效率、有效燃油消耗率 解： 指示功率：由?m?PeP88.5，得Pi?e-110.625(kW) Pi?m0.8有效燃油消耗率：be?有效效率： ?e? B20.3-1000?229.4(g/kW?h) Pe88.53.63.6?106-106?0.356 beH?229.4?440004 指示燃油消耗率：bi?指示效率：?i?B20.3-1000?(183.5g/kW?h) Pi110.6253.63.6?106-106?0.445 biH?183.6?4410053. 设计一台四冲程六缸柴油机，标

15、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m 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 m=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 vm?2s?n?10?260 2s?30vm?102n?30?10?103000?10cm 2pme?pmi?pmm?0.9?0.2?0.7Mpa p?Vs?i?nPe?me?120

16、D?pme-D24120s?i?n 480?Pe480?66.8-0.90dm?9cm 0.7?1?6?3000?3.1412600?3.14p0.2?1?0.22222?0.778 3 ?m?1?mm?1?pmi0.9?11m-m-c-t-mHU?c-t-?m-0.778?0.5mHUm4-?55.6 110.5?c-t-mHU?m可能进步55.6 54. 六缸四行程柴油机D?s=135*140mm，在2200r/min发动机的有效功率Pe=154Kw，有效燃油消耗率be=217g/Kw.h，机械效率?m =0.75，求该工况下的指示功率Pi，平均有效压力pme，有效扭矩Ttq和有效效率?e柴油机热值。 H?=42500 kJ/Kg解： 指示功率：由?m?PeP154，得Pi?e-205.33(kW) Pi?m0.753.14?1352气缸工作容积：Vs-s?10-140?10?6?2(L) 44120Pe120?154-0.7(MPa) 平均有效压力：pme?Vs?i?n2?6?2200?3?D2 5 第 13 页 共 13 页