汽车发动机原理课后作业计算题

/ h)
由气体状态方程可得r = P0 = 105 = 1.17(kg / m3 ) RT0 287 ´ 298
实际充气量V ' = m' = 770 = 658.12(m3 / h) r 1.17
hv
=
V' V
=
658.12 729.54
=
90.21%
6. 一台压缩比e=5 的低速发动机，在 288K、0.1MPa 的大气状态下运转，排温为
pS
12p
\ D = 10.56 = 0.88 S 12
2）为使缸径行程比为 1:1.2，缸径与行程取多大？
Q D : S = 1 :1.2
\ S = 1.2D
\Vs
=
pD 2 4
S
=
pD 2 4
×1.2D
=
0.3pD 3
\ D = 3 Vs = 3 1050 = 10.37(cm) 0.3p 0.3p
-
0.1 ) 553
= 86.44%
7. 有一常规的四缸四冲程汽油机，在发动机台架上做实验，燃用优质汽油。下
面是测得的数据：
排量Vst
2.0
dm3
消耗400cm3燃油和3.38m3空气的时间 53.0
s
发动机转速n
4800 r/min
平均有效压力pme 环境温度T0 环境压力p0
残余废气系数γ
0.951 MPa
QS :D =1 \ S = D = 135(mm) = 13.5(cm)
Vs
=
pD 2 4
S
=
p
´ 13.5 2 4
´13.5 = 1932.37(cm3 )
= 1.93(L)
\ 理论充气量V
=
Vs i n ´ 60 1000 2
= 0.03inVs
=
0.03´ 6 ´ 2100´1.93 = 729.54(m3
3） 当 ηit、φc、φa 均未变，ηm 由 0.75 提高到 0.8，求此时 РL、Рe 和 be 的值。
Qh
、
it
j
、
c
φa均未 变
\ 指示功率 Pi不变
Qhm
=
Pe Pi
\ Pe = h m Pi = 0.8 ´ 205.33 = 164.2（6 kW）
PL
=
Pe Vsi
=
164.26 2´6
\ A / F = m = 1.89 = 13.22 m f 0.143
(3) 充量系数hv；
V0 = 1.59 ´10-3 m3 = 1.59dm3
\hv
= V0 Vst
= 1.59 2
= 79.5%
(4) 残余废气质量 mr；
Q 残余废气系数g
=
mr mr +
m
\ mr
= gm 1-g
= 5% ´1.89 = 0.0995g 1 - 5%
(5) 混合气热值 Hum；
L = 13.22 , L0 = 14.5 \过量空气系数a = L = 13.22 = 0.91
L0 14.5 汽油的相对分子质量为114
\ Hum
=
hm M1
=
aL0
hm +1
M rT
=
42000
0.91´14.5 + 1
= 3180.91 kJ / kmol
114
(6) 有效效率he。
293
K
0.1
MPa
5
％
假设：假设气门重叠很小，它对换气循环的影响可以忽略不计。
摩尔重量 (kg / kmol)
密度（15°C）
3
(kg / dm )
低热值 (kJ / kg)
完全燃烧所需空气量
优质汽油
98
0.76
42000
14.5
计算：(1) 每循环气缸新鲜充量 m；
空气的气体常数 R = 287J /(kg × K )
pme = p mi - p mm = 0.85 - 0.15 = 0.7 (MPa)
Q Pe
=
pmeVs
n 30t
i
\ Vs
=
30Pet p me in
=
30 ´ 73.5 ´ 4 0.7 ´ 6 ´ 2000
= 1.0（5 L）= 105（0 cm 3）
Q Vs
=
pD 2 4
S
\ D = 4Vs = 4 ´1050 = 10.56(cm)
4
4
Q Pe
=
n pmeVs 30t
i
\ pme
=
30Pet Vsin
=
30 ´154 ´ 4 2 ´ 6 ´ 2200
= 0.7(MPa)
又 Q Pe
=
Ttq ´ n 9550
\ Ttq
= 9550Pe n
= 9550 ´154 2200
= 668.（5 N × m）
查书P53表3 - 7得hm = 42500(kJ / m3 )
发动机转速 n=5900 r/min,有效转矩 Ttq =107.1 Nm,平均指示压力 pmi =1.19 MPa
计算：1）循环指示功 Wi；
Vs = pD2 S = 82p ´ 7.65 = 384.（5 cm3）= 0.38(L)
4
4
Q pmi
=
Wi Vs
\Wi = pmiVs = 1.19 ´ 0.38 = 0.4（5 J )
\h et
=
3.6 be hm
´ 10 6
=
3.6 ´106 217 ´ 42500
=
0.39
2） 当 ηm=0.75 时，试求 bi、ηit、Рi 和 Рm 的值。
Q be
=
B Pe
´ 1000
\ B = be Pe = 217 ´154 = 33.42(kg / h) 1000 1000
Qhm
2）指示功率 Pi 和有效功率 Pe；
Pi
= Wi
6n0τ2 i
=
0.45 ´ 5900 60
´
2´4 4
= 88.（5 kW）
Pe
=
Ttq n 9550
=
107.1´ 5900 9500
=
66.51(kW )
3）平均有效压力 pme；
Q Pe
=
pmeVs ni 30t
\ pme
=
30tPe Vs ni
´ 10 6
=
3.6 271.42 ´ 42000
´106
=
0.316
(he
=
pmeVst m f hm
= 0.951´106 ´ 2 ´10-3 0.143´ 42000
= 0.317)
8. 1kg 汽油和 1kg 轻柴油完全燃烧所需的理论空气量是多少?
(汽油：gc=0.855；gH=0.145；不含氧轻柴油：gc=0.87；gH=0.126；go=0.004)
hv
=
1 e -1
Ts ps
(xe
pa Ta
-j
pr Tr
)
其中x = Vc + Vs ' , j = Vr
Vc + Vs
Vc
忽略进、排气门迟闭角的影响，则x = 1 , j = 1
\hv
=
e
1 -1
Ts ps
(e
pa Ta
-
pr Tr
)
=
1´ 5 -1
288 ´ (5 ´ 0.1
0.092 333
\该额定转速工况时的空气消耗量为每小时 768.21kg
5. 一台 6 缸四冲程柴油机，气缸直径为 135mm，行程缸径比为 1。已知外
界大气条件为 P0=105pa、T0=298K，空气的气体常数 R=287J/kg.K。若在标定 转速为 2100r/min 时测得的发动机空气流量为 m& =770 kg/h，试求发动机标定 转速时的充气效率 ηv
=
30 ´ 4 ´ 66.51 0.38 ´ 5900 ´ 4
= 0.89(MPa)
4）机械效率hm；
hm
=
Pe Pi
=
66.51 88.5
=
0.75
5）机械损失功率 Pm 和平均机械损失压力 pmm。
Pm = Pi - Pe = 88.5 - 66.51 = 21.99(MPa)
Q Pm
=
p mmVs in 30t
´ 10 6
=
214.34(g
/ kW
× h -1 )
5） 通过以上计算，你可以得出那些结论？
机械效率提高时，有效功率增加，燃油消耗率下降，升功率增高；
充量系数提高时，指示功率增加，燃油消耗率下降，升功率下降。
3. 一台四冲程 4 缸火花点火发动机（缸径 D＝80mm，冲程 s＝76.5mm）节气门 全开时在台架上的测量结果如下：
m f = r f V f = 0.76 ´1.89 ´10-4 = 1.43´10-4 kg = 0.143g
\ m = m0 + m f = 1.89 + 0.143 = 2.033g (2) 空燃比 A/F；
400
Vf =
53 40
= 0.189cm3 = 1.89 ´10-4 dm3
Q m f = 0.143g
汽油: L0 ' =
18 0.23 (3 gc
+ 8gH
-
g
o
)
=
1 0.23
´
(8 3