《汽车发动机原理与汽车理论》习题集共16页

《汽车发动机原理与

汽车理论》

习题集

（交通学院交通运输工程教研室）

第一章发动机的性能指标

问题

1、发动机的性能指标有哪些？理论循环的简化条件是什么？

2、四行程发动机实际循环的基本组成是什么？实际循环与理论循环的差异有哪些？

3、发动机的指示指标、有效指标和强化指标各如何定义的？

答案

一、主要有动力性能指标，经济性能指标及运转性能指标。简化条件如下：1）假设工质为理想气体，其比热容为定值。比热：使1克物质的温度升高1°c 所吸收的热量。

2）假设工质的压缩与膨胀为绝热等熵过程。熵：不能利用来作功的热量，用热量的变化量除以温度的商来表示。

3）假设工质是在闭口系统中作封闭循环。

4）假设工质燃烧为定压或定容加热，放热为定容放热。

5）假设循环过程为可逆循环。

二、四行程发动机实际循环由进气、压缩、作功和排气四个行程所组成。其

差别由以下几项损失引起。

（1）实际工质影响

理论循环中假设工质比热容是定值，而实际气体比热是随温度的增长而上

升，且燃烧后生成CO2、H2O等多原子气体，这些气体的比热容又大于空气，使循环的最高温度降低。由于实际循环还存在泄露，使工质数量减少，这意味着同

样的加热量，在实际循环中所引起的压力和温度的升高要比理论循环的低得多，

W所示。

其结果是循环热效率低，循环所作功减少，如图1-8中K

（2）换气损失

燃烧废气的排出和新鲜空气的吸入是使循环重复进行所必不可少的，由此而

W 消耗的功称为换气损失。由于进排气系统中的流动阻力而产生的损失如图中r

所示，换气过程中因排气门在下止点前必要的提前开启而产生的损失如图中面积

W所示。

（3）燃烧损失

1）实际循环中燃烧非瞬时完成，所以喷油或点火在上止点前，并且燃烧还会延

W所示。

续到膨胀行程，由此形成非瞬时燃烧损失和补燃损失，如图中z

2）实际循环中会有部分燃料由于缺氧产生不完全燃烧损失。

3）在高温下部分燃烧产物分解而吸热，即

2CO2+热量⇔2CO+O2

2H2O+热量⇔2 H2+O2

使循环的最高温度下降，由此产生燃烧损失。

（4）传热损失

实际循环中，气缸壁（包括气缸套、气缸盖、活塞、活塞环、气门、喷油器

W所示。

等）和工质间自始至终存在着热交换，由此造成损失如图中b

由于上述各项损失的存在，使实际循环热效率低于理论循环。

三、指示指标是以工质在气缸内对活塞作功为基础，用指示功、平均指示压

力和指示功率评定循环的动力性_____即作功能力。用循环热效率及燃油消耗率评

定循环经济性。表1-2简要说明了发动机指示指标的定义及计算方法。

有效指标是以曲轴对外输出的功率为基础，代表发动机的整机性能。表1-3列举有效指标定义及计算方法。

强化指标用以评定发动机的强化程度。表1-4列举了发动机强化指标的定义及计算方法。

第二章发动机的换气过程

问题

1、四行程发动机的换气过程包括哪几个时期？换气损失由哪两部分组

成？

2、影响充气效率的因素有哪些？对充气效率各有什么影响？

3、提高发动机充气效率的措施有哪些

答案

一、四行程发动机的换气过程包括从排气门开启到进气门关闭的全过程，约

占410°~ 480°曲轴转角（简称CA）。换气过程可分为自由排气、强制排气、进气和燃烧室扫气四个阶段。换气损失，是由排气损失和进气损失两部分组成。

二、影响因素有：进气状态、进气终了的气缸压力、温度、残余废气系数、压缩比及配气相位。

（1）、进气终了压力a p的影响：a p值越大，vη值越大。

（2）、进气终了温度a T的影响：a T越高，工质密度越小，vη越低。进气终了温度a T高于进气状态气体温度s T。转速n和负荷都对a T有影响，负荷不变，转速n 越高，工质被加热的时间越短，a T降低。n不变，负荷加大，缸壁温度升高，a T 提高。

（3）、残余废气系数γ的影响：汽油机在低负荷运转时，节气门开度小，γ高，燃烧恶化，工作不稳定。

（4）、配气相位的影响：主要是进气门迟闭角的变化，迟闭角增加，会使新鲜充量的容积减小，但是，a p却可能因为新鲜充气量的惯性进气而增加。应选择合适的配气定时，使a pξ具有最大值。

（5）、压缩比的影响：提高压缩比，使气缸余隙减小，从而提高v 。

三、提高发动机充气效率的措施：减少进气系统的流动损失、减小对新鲜充量的加热、减小排气系统的阻力、合理地选择配气相位。

第三章发动机废气涡轮增压

问题

1、根据驱动增压器所用能量的来源不同，增压方法有哪些？各有什么特点？

2、柴油机选配涡轮增压器的要求是什么？

答案

一、根据驱动增压器所用能量的来源不同，增压方法基本上可以分为四类：

1、机械增压系统

增压器由发动机的曲轴通过机械传动系统直接驱动的称为机械增压器。增压器可用离心式压气机或罗茨式压气机等。进气压力为160~170KPa。因为进气压力越高，机械效率越低，产生的噪声越大，燃油消耗率增加，所以机械增压器仅适用于小功率柴油机。

2、废气涡轮增压系统

增压器与发动机无任何机械联系，压气机由内燃机废气驱动的涡轮来带动。在增压压力较高时，为了降低增压空气进入发动机气缸的温度，需要增设空气中间冷却器。该系统应用广泛，一般增压压力可达180~200KPa，最高甚至达到300KPa。

3、复合增压系统

在某些发动机上废气涡轮增压与机械增压并用，这种增压系统称为复合增压系统。并用是为了保证二行程柴油机在起动和低速、低负荷时仍有必要的扫气压力、大功率柴油机上应用较多。

另一种复合增压系统，多用于增压度较高的发动机，这种增压系统排气能量除驱动涡轮增压器外，尚有多余能量用于驱动低压动力涡轮，通过变速箱，将多余能量回送给曲轴。

安装有复合式增压系统的发动机输出功率大，燃油消耗率低，噪声小，但结