汽车发动机原理习题与答案

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。

答：由混合加热循环热效率公式：

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构强度、机械效率和燃烧条件的限制。

1ε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

2ε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

3ε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。（见书第9页 图1-2）

[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)1()1(1111

-+--⋅-=-ρλλρλεηk k k t

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。

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↓，平均指示压力↓；而由于转速不变，平均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 ，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↓↓

-=i

m m p p 1ηi m i m i e i e m p

p N N p p N N -=-===11η

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=G T/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=G T/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