第1章 发动机的性能
发动机的性能指标自测题
第一章 发动机的性能指标一、填空题1. 发动机的性能指标主要包括（ ）、（ ）、（ ）、（ ）等指标。
2. 实际循环的简化理论分析中，把汽油机的燃烧过程简化为_____加热过程，把低速柴油机的燃烧过程简化为（ ）加热过程，把高速柴油机的燃烧过程简化为( )加热过程。
3．评价发动机实际循环的动力性指标有( )、（ ）和（ ）；经济性指标有（ ）、（ ）。
4．以发动机实际对外输出功率为基础的指标称为( )指标，其中动力性指标有( )、（ ）和（ ）等；经济性指标有（ ）和（ ）；强化指标有（ ）、（ ）和（ ）。
5. 发动机的机械损失主要包括（ ）、（ ）、（ ）等。
二、选择题1．发动机的有效热效率仅约（ ），其余热量大部分传给冷却水和由废气带走。
A ．20%~45% B. 55%~65% C. 85%~94%2. 汽油机的压缩比通常是（ ），自然吸气式柴油机的压缩比通常是（ ）。
A ．12~14，12~22 B. 6~11，12~22 C. 6~11，6~113. 汽油机的燃烧最高爆发压力约为（ ）MPa ，自然吸气式柴油机的燃烧最高爆发压力约为（ ）MPa 。
A ．3~5，6~9 B. 1~2, 3~5 C. 6~9, 9~134. 若压缩比相同，在相同的加热量时，（ ）的理论循环热效率最高。
A. 定压加热循环B. 定容加热循环C. 混合加热循环5．若最高爆发压力相同，在同样的加热量下，（ ）的理论循环热效率最高。
A. 定压加热循环B. 定容加热循环C. 混合加热循环三、绘图说明题1. 画出自然吸气式四冲程发动机的示功图，并说明其工作过程。
2. 画出四冲程增压发动机的示功图，并说明其工作过程。
四、计算题已知：某汽油机的气缸数目6=i ，冲程数4=τ，气缸直径100=D [mm]，冲程115=S [mm]，转速3000=n [r/min]，有效功率100=e p [kW]，每小时耗油量37=B [kg/h]，燃料低热值44100=u h [kJ/kg]，机械效率83.0=m η。
第一章 涡轮发动机分类及其性能指标
二. 双轴涡轮喷气发动机(two-spool turbojet)
与单轴涡喷发动机相比，其进气道、燃烧室和尾喷管是一样的，产生反作用 力的原理也完全相同。所不同的是：压气机分成低压压气机和高压压气机，涡轮 也分为高压涡轮和低压涡轮。高压压气机和高压涡轮由一根轴联接形成高压转子， 低压压气机机和低压涡轮由一根轴联接形成低压转子。 人们习惯将燃气轮机的高压转子部分称为核心机，核心机可作为燃气发生器。 在双轴燃气轮机中的核心机(高压转子)并不是它的燃气发生器，双轴燃气轮机 的燃气发生器部分还应该包括低压压气机和低压涡轮。因此，核心机与燃气发生 器是二个不同的概念。
单轴涡轮喷气发动机
压气机、燃烧室和涡轮的组合称为燃气发生器, 其作用是产生高温高压的燃气。 发动机工作时，外界空气流入进气道，在较大的飞行速度下气流经过进气道时速 度减小而压力提高；气流流过压气机时进一步增压，特别是在低速飞行时，压气机是 增压气流的主要部件；燃烧室利用燃油燃烧时放出的热量对气流加热；从燃烧室流出 的高温高压气流推动涡轮旋转，涡轮与压气机之间有轴联接，涡轮发出的功率提供给 压气机；涡轮出口的气流仍具有较高的压力和温度，流经尾喷管时压力减低而速度增 高。
吸气式发动机用途
亚燃冲压发动机及其组合动力主要用于：超音速导弹、无人 机的动力装置。 超燃冲压发动机及其组合动力主要用于：高超音速巡航导 弹; 高超音速飞机; 跨大气层飞行的空天飞机的动力装置， 目前尚处于研究阶段。 脉冲式发动机及其组合动力：主要用于导弹、无人机的动力 装置，目前尚处于研究阶段。
涡轮喷气发动机与活塞式发动机的比较
相同之处 （1） 均以空气和燃气作为工作介质。 （2）它们都是先把空气吸进发动机，经过压缩 增加空气的压力，经过燃烧增加气体的温度， 然后使燃气膨胀作功。燃气在膨胀过程中所作 的功要比空气在压缩过程中所消耗的功大得多。 这是因为燃气是在高温下膨胀的，于是就有一 部分富余的膨胀功可以被利用。 不同之处 （1）进入活塞式发动机的空气不是连续的；而 进入燃气轮机的空气是连续的。 （2） 活塞式发动机中喷油燃烧是在一个密闭 的固定空间里，称为等容燃烧，而燃气轮机则 在前后畅通的流动过程中喷油燃烧，若不计流 动损失，则燃烧前后压力不变，故称为等压燃 烧。
发动机原理复习题参考答案
第一章发动机的性能三、名词解释1. 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. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 有效燃油消耗率：发动机每发出h kW ⋅1的有效功所消耗的燃油量。
6. 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。
7. 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。
8.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9.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，也就是相同加热量下，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，部分燃料没有足够空气，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。
10. S/D （行程/缸径）这一参数对内燃机的转速、结构、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30sn m =ν若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m ν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。
1.发动机基本知识
4100Q表示四缸，四行程，缸径100mm 水冷车用， 100mm， 4100Q-4： 表示四缸，四行程，缸径100mm，水冷车用，第四种变型产品 TJ376Q： 表示三缸，四行程，缸径76mm 水冷车用，TJ表示系列符号 76mm， TJ376Q： 表示三缸，四行程，缸径76mm，水冷车用，TJ表示系列符号 CA488： CA488： 表示四缸，四行程，缸径88mm，水冷通用型，CA表示系列符号 表示四缸，四行程，缸径88mm，水冷通用型，CA表示系列符号 88mm
2012年3月11日1时27分
南京交通职业技术学院 汽车工程系 刘奕贯主讲
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二、 四行程发动机工作原理
1、进气行程 观 看 演 示 2、压缩行程 3、做功行程 4、排气行程
2012年3月11日1时27分
南京交通职业技术学院 汽车工程系 刘奕贯主讲
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四行程汽油机的工作原理 四行程汽油机的工作原理 汽油机
2012年3月11日1时27分
南京交通职业技术学院 汽车工程系 刘奕贯主讲
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汽油机、柴油机的工作相同点： 汽油机、柴油机的工作相同点 相同
每个工作循环曲轴转两周; 每个工作循环曲轴转两周; 只有做功行程产生动力。 只有做功行程产生动力。 每一行程曲轴转半周; 每一行程曲轴转半周;
汽油机、柴油机的工作不同点 汽油机、柴油机的工作不同点： 不同
2012年3月11日1时27分
南京交通职业技术学院 汽车工程系 刘奕贯主讲
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桑 塔 纳 发 动 机 的 配 气 机 构
2012年3月11日1时27分 南京交通职业技术学院 汽车工程系 刘奕贯主讲 25
桑塔纳轿车汽油供给系
2012年3月11日1时27分
南京交通职业技术学院 汽车工程系 刘奕贯主讲
内燃机原理课后习题与答案
第一章发动机的性能1.简述发动机的实际工作循环过程;1进气过程：为了使发动机连续运转,必须不断吸入新鲜工质,即是进气过程;此时进气门开启,排气门关闭,活塞由上止点向下止点移动;2压缩过程：此时进排气门关闭,活塞由下止点向上止点移动,缸内工质受到压缩、温度;压力不断上升,工质受压缩的程度用压缩比表示;3燃烧过程：期间进排气门关闭,活塞在上止点前后;作用是将燃料的化学能转化为热能,使工质的压力和温度升高,燃烧放热多,靠近上止点,热效率越高;4膨胀过程：此时,进排气门均关闭,高温高压的工质推动活塞,由上止点向下至点移动而膨胀做功,气体的压力、温度也随之迅速下降;5排气过程：当膨胀过程接近终了时,排气门打开,废气开始靠自身压力自由排气,膨胀过程结束时,活塞由下止点返回上止点,将气缸内废气移除;3.提高发动机实际工作循环热效率的基本途径是什么可采取哪些基本措施提高实际循环热效率的基本途径是：减小工质传热损失、燃烧损失、换气损失、不完全燃烧损失、工质流动损失、工质泄漏损失;提高工质的绝热指数κ可采取的基本措施是：⑴减小燃烧室面积,缩短后燃期能减小传热损失;⑵. 采用最佳的点火提前角和供油提前角能减小提前燃烧损失或后燃损失;⑶采用多气门、最佳配气相位和最优的进排气系统能减小换气损失;⑷加强燃烧室气流运动,改善混合气均匀性,优化混合气浓度能减少不完全燃烧损失;⑸优化燃烧室结构减少缸内流动损失;⑹采用合理的配缸间隙,提高各密封面的密封性减少工质泄漏损失;4.什么是发动机的指示指标主要有哪些答：以工质对活塞所作之功为计算基准的指标称为指示性能指标;它主要有：指示功和平均指示压力.指示功率.指示热效率和指示燃油消耗率;5.什么是发动机的有效指标主要有哪些答:以曲轴输出功为计算基准的指标称为有效性能指标;主要有：1发动机动力性指标,包括有效功和有效功率.有效转矩.平均有效压力.转速n和活塞平均速度；2发动机经济性指标,包括有效热效率.有效燃油消耗率；3发动机强化指标,包括升功率PL.比质量me;强化系数PmeCm.6.总结提高发动机动力性能和经济性能的基本途径;①增大气缸直径,增加气缸数②增压技术③合理组织燃烧过程④提高充量系数⑤提高转速⑥提高机械效率⑦用二冲程提高升功率;7.什么是发动机的平均有效压力、油耗率、有效热效率各有什么意义平均有效压力是指发动机单位气缸工作容积所作的有效功;平均有效压力是从最终发动机实际输出转矩的角度来评定气缸工作容积的利用率,是衡量发动机动力性能方面的一个很重要的指标;有效燃油消耗率是单位有效功的耗油量,通常以每千瓦小时有效功消耗的燃料量来表示; 有效热效率是实际循环有效功与所消耗的燃料热量之比值; 有效热效率和有效燃油消耗率是衡量发动机经济性的重要指标;8.发动机的机械损失主要包括哪些摩擦损失,驱动各种附件损失,带动机械增压器损失,泵气损失9.什么是机械效率受哪些因素影响有何意义机械效率是有效功率与指示功率的比值;影响因素：①转速和活塞平均速度②负荷③润滑油温度和冷却水温度,意义：比较机械损失所占比例的大小;10.如何测定机械效率适用于汽油机的是哪种方法为什么通过发动机试验测定,常用方法有示功图法、倒拖法、灭缸法、油耗线法;倒拖法适用于汽油机;11.简述汽油机和柴油机工作循环的区别汽油机和柴油机的工作循环同样有进气,压缩,燃烧工作,排气四个过程;它们的不同的点；1汽油机在进气道,进入汽缸内的气体是有一定比例的汽油和空气称做可燃混合气；柴油机在进气道,进入汽缸内的气体是纯净的空气;2在压缩的过程;汽油机与柴油机是没有区别的,只是被压缩的气体,成分不同;3燃烧过程,汽油机与柴油机的区别较大;汽油本身物质燃点较低,经压缩后给一个高压的电火花就将其点燃了,而且燃烧的速度比柴油快；柴油本身物质密度较大,要在高温和高压的条件下才能自行燃烧,经压缩后的纯净空气正好满足了这个条件,这时即刻向汽缸喷入高压油使其燃烧;柴油的热值比汽油高产生的动力比汽油机大;4排气过程基本是一样的;废弃物都是二氧化碳和水,但是由于汽油的燃烧速度太快需要加入抗爆剂,因此排放不如柴油机清洁13.为什么柴油机的热效率要显著高于汽油机1.柴油机的压缩比高,作功时膨胀得更厉害;2.柴油机油气混合时空燃比远大于1,是富氧燃烧,燃料可以充分燃烧;汽油机燃烧的空燃比在1左右,因为没有足够的氧气,汽油不能完全燃烧;14.柴油机工作循环为什么不采用等容加热循环定容加热理想循环又称奥托循环,基于这种循环而制造的煤气机和汽油机是最早的活塞式内燃机;由于煤气机、汽油机和柴油机燃料性质不同,机器的构造也不同,其燃烧过程接近于定容过程,不再有边燃烧边膨胀接近于定压的过程,故而在热力学分析中,奥托循环可以看作不存在定压加热过程的混合加热理想循环;定容加热循环被压缩的是燃料和空气的混合物,要受混合气体自燃温度的限制,存在“爆燃”的问题,效率不会太高;定压加热循环压缩的仅仅是空气,不存在“爆燃”的问题,效率高,所以柴油机采用的是后者而不是前者第二章发动机的换气过程1.为什么发动机进气门迟后关闭、排气门提前开启;提前与迟后的角度与哪些因素有关答：1进气门迟后关闭是为了充分利用高速气流的动能,实现在下止点后继续充气,增加进气量;排气门提前开启是由于配气机构惯性力的限制,若是活塞在下至点时才打开排气门,则在气门开启的初期,开度极小,废气不能通畅流出,缸内压力来不及下降,在活塞向上回行时形成较大的反压力,增加排气行程所消耗的功2提前与迟后的角度与哪些因素有关配气相位的合理选择要从哪几个方面衡量：①充气效率的变化是否符合动力性要求;②换气损失尽可能的小;③能否保证必要的燃烧室扫气作用;④排放指标好;2. 四冲程发动机换气过程包括哪几个阶段,这几个阶段时如何界定的答：1自由排气阶段：从排气门打开到气缸压力接近于排气管内压力的这个时期;强制排气阶段：废气是由活塞上行强制推出的这个时期; 进气过程：进气门开启到关闭这段时期;气门重叠和燃烧室扫气：由于排气门迟后关闭和进气门提前开启,所以进.排气门同时打开这段时期;3 影响充量系数的主要因素有哪些答：1.进气门关闭时缸内的压力; 2.进气门关闭时缸内气体温度; 3.残余废气量; 4.进排气相位角; 5.发动机压缩比; 6.进气状态;第三章发动机废气涡轮增压3为什么增压后需要采用进气中冷技术答：对增压器出口空气进行冷却,一方面可以进一步提高发动机进气管内空气密度,提高发动机的功率输出,另一方面可以降低发动机压缩始点的温度和整个循环的平均温度,从而降低发动机的排气温度、热负荷和NOx的排放;5 车用发动机采用增压时应注意哪些问题答：1适当降低压缩比,加大过量空气系数;2对供油系统进行结构改造,增加每循环供油率;3合理改进配齐相位;4进排气系统设计要与增压系统的要求一致;5对增压器出口空气进行冷却;7 汽油机增压的技术难点有哪些限制汽油机增压的主要技术障碍时：爆燃、混合气的控制、热负荷和增压器的特殊要求等; 第四章燃料与燃烧化学1 我国的汽油和轻柴油时分别根据哪个指标来确定牌号的答：汽油根据辛烷值来确定牌号；轻柴油按凝点来确定牌号;2 蒸发性不好和太好的汽油,在使用中各有什么缺点和可能产生的问题答：蒸发性过强的汽油在炎热夏季以及大气压力较低的高原和高山地区使用时,容易使发动机的供油系统产生“气阻”,甚至发生供油中断;另外,在储存和运输过程中的蒸发损失也会增加；蒸发性若的汽油,难以形成良好的混合气,这样不仅会造成发动机启动困难,加速缓慢,而且未气化的悬浮油粒还会使发动机工作不稳定,油耗上升;如果未燃尽的油粒附着在气缸壁上,还会破坏润滑油膜,甚至窜入曲轴箱稀释润滑油,从而使发动机润滑遭破坏,造成机件磨损增大;3 试述汽油辛烷值和柴油十六烷值的意义;答：辛烷值用来表示汽油的抗爆性,抗爆性时指汽油在发动机气缸内燃烧时抵抗爆燃的能力;辛烷值是代表点燃式发动机燃料抗爆性的一个约定数值;在规定条件下的标准发动机试验中通过和标准燃料进行比较来测定;采用和被测定燃料具有相同的抗爆性的标准燃料中异辛烷的体积百分比来表示;柴油十六烷值时用来评定柴油的自燃性;将十六烷值规定为100的正十六烷和规定十六烷值为0的α-甲基萘按不同比列混合得出不同十六烷值的标准燃料,其十六烷值为该混合气中正十六烷的体积百分比;如果某种柴油与某标准燃料的自燃性相同,则该标准燃料的十六烷值即为该柴油的十六烷值;4什么是过量空气系数它与混合气浓度有什么关系答：发动机工作过程中,燃烧1kg燃油实际共给的空气量与理论空气量之比,称为过量空气系数;过量空气系数大于1称为稀混合气,等于1称为标准混合气,小于1称为浓混合气;8 发动机采用代用燃料的意义是什么答：减缓石油消耗速度,改善发动机的动力性和燃油经济性,降低有害物质排放;第五章柴油机混合气的形成与燃烧1.以柱塞式喷油泵为例简述柴油机燃料喷射过程柱塞式喷油泵一般由柴油机曲轴的定时齿轮驱动,固定在喷油泵体上的活塞式输油泵由喷油泵的凸轮轴驱动,当柴油机工作时,输油泵从油箱洗出柴油,经油水分离器除去柴油中的水分,再经燃油滤清器,滤清柴油中的杂质,然后送入喷油泵,在喷油泵内,柴油经过增压和计量之后,经高压油管供入喷油器,最后通过喷油器将柴油喷入燃烧室;喷油泵前端装有喷油提前角调节器,后端与调速器组成一体,输油泵供给的多余柴油及喷油器顶部的回油均流回油管返回油箱3 什么时供油提前角和喷油提前角解释两者的关系以及对柴油机性能的影响;答：供油系统的理论供油始点到上止点为止,曲轴转过的角度叫供油提前角;喷油器的针阀开始升起也就是喷油始点到上止点间曲轴转过的角度叫喷油提前角;供油提前角的大小决定了喷油提前角,供油提前角越大,喷油提前角约到;但两者并不同步增大,两者之差称为喷油延迟角;影响：发动机转速越高,高压油管越长,喷油延迟角越大,它越大,在着火期间喷入的油越多,低压油喷入气缸的量增多,燃油雾化变差,燃烧不充分,易产生积碳堵塞喷油孔的现象,降低柴油机的性能;5 柴油机有哪些异常喷射现象和他们可能出现的工况简述二次喷射产生的原因和危害及消除方法;答：柴油机有二次喷射、断续喷射、不规则喷射、隔次喷射和滴油这几种异常喷射现象;二次喷射易发生在高速、大负荷工况下；断续喷射常发生于某一瞬间喷油泵的供油量小于喷油器喷出的油量和填充针阀上升空出空间的油量之和;不规则喷射和隔次喷射易发生在柴油机怠速工况下;二次喷射是在压力波动影响下针阀落座后再次升起造成的;由于二次喷射是在燃油压力较低的情况下喷射的,导致这部分燃油雾化不良,燃烧不完全,碳烟增多,并易引起喷孔积炭堵塞;此外,二次喷射还使整个喷射持续时间拉长,则燃烧过程不能及时进行,造成经济性下降,零部件过热等不良后果; 为避免出现不正常喷射现象,应尽可能地缩短高压油管的长度,减小高压容积,以降低压力波动,减小其影响;并合理选择喷射系统的参数;7.试述柴油机燃烧过程,说明压力升高率的大小对柴油机性能的影响柴油机燃烧过程：着火延迟期、速燃期、缓燃期和补燃期影响：过大的压力升高率会使柴油机工作粗暴,噪声明显增加,运动零部件受到过大冲击载荷,寿命缩短；过急的压力升高会导致温度明显升高,使氮氧化物生成量明显增加8.燃烧放热规律三要素是什么什么是柴油机合理的燃烧放热规律答：一般将燃烧放热始点相位、放热持续期和放热率曲线的形状称为放热规律三要素; 合理的放热规律是：燃烧要先缓后急;在初期的燃烧放热要缓慢以降低NOx的排放,在中期要保持快速燃烧放热以提高动力性和经济性能,在后期要尽可能缩短燃烧以便降低烟度和颗粒的排放;9.简述柴油机的混合气形成的特点和方式柴油机在进气过程中进入燃烧室的是纯空气,在压缩过程接近终了时才被喷入,经一定准备后既自行着火燃烧;由于柴油机的混合气形成的时间比汽油机短促得多,而且柴油的蒸发性和流动性都较汽油差,使得柴油难以在燃烧前彻底雾化蒸发并与空气均匀混合,因而柴油机可燃混合气的品质较汽油机差;因此柴油机不得不采用较大的过量空气系数,使喷入燃烧室内的柴油能够燃烧得比较完全柴油机混合气形成方式从原理上来分,有空间雾化混合和油膜蒸发混合两种10.简述直喷式燃烧室柴油机的性能特点,并与分隔式燃烧室柴油机进行比对;直喷式燃烧室柴油机的性能特点：1燃烧迅速,所以经济性好,燃油消耗率低,但工作粗暴,压升率高,燃烧噪声大2燃烧室结构简单,表面积与体积的比小,散热损失小,没有主副燃烧室的流动损失,冷启动性能好,经济性好3对喷射系统要求较高4NOx排放量较分隔式燃烧室高特别在高负荷区；微粒排放量较低5对转速变化较为敏感分隔式燃烧室柴油机的性能特点：1主要靠强烈的空气运动来保证较好的混合气质量,空气利用率较高α=1.22随转速的提高,空气运动强度增大,高速下性能较好3对喷射系统要求较低4结构复杂,表面积与体积的比大,散热损失和流动损失大,比直喷式燃烧室柴油机效率低,经济性差5由于散热损失大使起动性能变差6先在副燃烧室着火,主燃烧室压力上升缓慢,工作平稳,燃烧噪声小,但对经济性不利7对燃油不太敏感,有较强的适应性8除低负荷下的碳烟排放量大外,其余由于直喷式11柴油机燃烧过程优化的基本原则是什么答：1油-气-燃烧室的最佳配合;2控制着火落后其内混合气生成量;3合理组织燃烧室内的涡流和湍流运动;4紧凑的燃烧室形状;5加强燃烧期间和燃烧后期的扰流;6优化运转参数;12 什么是柴油机合理的喷油规律答：喷射开始时段的喷油率不能太高,以便控制着火落后期内形成的可燃混合气量,降低初期放热率,防止工作粗暴;在燃烧开始后,应有较高的喷油率以期缩短喷油持续期,加快燃烧速率,同时尽可能减少喷油系统中的燃油压力波动,以防止不正常喷射现象;第六章汽油机混合气的形成与燃烧1.说明汽油机燃烧过程各阶段的主要特点,以及对它们的要求燃烧过程：1着火落后期：它对每一循环都可能有变动,有时最大值是最小值的数倍;要求：为了提高效率,希望尽量缩短着火落后期,为了发动机稳定运行,希望着火落后期保持稳定2明显燃烧期：压力升高很快,压力升高率在0.2-0.4MPa/°;希望压力升高率合适3后燃期：湍流火焰前锋后面没有完全燃烧掉的燃料,以及附在气缸壁面上的混合气层继续燃烧;希望后燃期尽可能的短;2.爆燃燃烧产生的原因是什么它会带来什么不良后果答：燃烧室边缘区域混合气也就是末端混合气燃烧前化学反应过于迅速,以至在火焰锋面到达之前即以低温多阶段方式开始自然,引发爆燃; 爆燃会给柴油机带来很多危害,发生爆燃时,最高燃烧压力和压力升高率都急剧增大,因而相关零部件所受应力大幅增加,机械负荷增大；爆燃时压力冲击波冲击缸壁破坏了油膜层,导致活塞、气缸、活塞环磨损加剧,爆燃时剧烈无序的放热还使气缸内温度明显升高,热负荷及散热损失增加,这种不正常燃烧还使动力性和经济性恶化;3.爆燃和早燃有什么区别答：早然是指在火花塞点火之前,炽热表面点燃混合气的现象;爆燃是指末端混合气在火焰锋面到达之前即以低温多阶段方式开始自然的现象;早燃会诱发爆燃,爆燃又会让更多的炽热表面温度升高,促使更加剧烈的表面点火;两者相互促进,危害更大;另外,与爆燃不同的时,表面点火即早燃一般是在正常火焰烧到之前由炽热物点燃混合气所致,没有压力冲击波,敲缸声比较沉闷,主要是由活塞、连杆、曲轴等运动件受到冲击负荷产生震动而造成;4.爆燃的机理是什么如何避免发动机出现爆燃答：爆燃着火方式类似于柴油机,同时在较大面积上多点着火,所以放热速率极快,局部区域的温度压力急剧增加,这种类似阶越的压力变化,形成燃烧室内往复传播的激波,猛烈撞击燃烧室壁面,使壁面产生振动,发出高频振音即敲缸声; 避免方法：适当提高燃料的辛烷值；适当降低压缩比,控制末端混合气的压力和温度；调整燃烧室形状,缩短火焰前锋传播到末端混合气的时间,如提高火焰传播速度、缩短火焰传播距离;5.何谓汽油机表面点火防止表面点火有什么主要措施答：在汽油机中,凡是不靠电火花点火而由燃烧室内炽热表面点燃混合气的现象,统称为表面点火;防止措施：1适当降低压缩比;2选用沸点低的汽油和成焦性小的润滑油;3要避免长时间的低负荷运行和汽车频繁加减速行驶;4应用磷化合物为燃油添加剂使沉积物中的铅化物成为磷酸铅从而使碳的着火温度提高到560℃且氧化缓慢,放出热量少,从而减少表面点火的产生;6.何谓汽油机燃烧循环变动燃烧循环变动对汽油机性能有何影响如何减少燃烧循环变动答：燃烧循环变动是点燃式发动机燃烧过程的一大特征,是指发动机以某一工况稳定运转时,这一循环和下一循环燃烧过程的进行情况不断变化,具体表现在压力曲线、火焰传播情况及发动机功率输出均不相同; 影响：由于存在燃烧循环变动,对于每一循环,点火提前角和空燃比等参数都不可能调整到最佳,因而使发动机油耗上升、功率下降,性能指标得不到充分优化;随着循环变动加剧,燃烧不正常甚至失火的循环次数逐渐增多,碳氢化合物等不完全燃烧产物增多,动力性、经济性下降;同时,由于燃烧过程不稳定,也使振动和噪声增大,零部件寿命下降,当采用稀薄燃烧时,这种循环变动情况加剧; 减少措施：1尽可能使фa=0.8～1.0,此时的循环变动最小;2适当提高气流运动速度和湍流程度可改善混合气的均匀性,进而改善循环变动;3改善排气过程,降低残余废气系数γ;4避免发动机工作在低负荷、低转速工况下;5多点点火有利于减少循环变动;6提高点火能量,优化放电方式,采用大的火花塞间隙;7 提高汽油机压缩比对提高性能有何意义如何保证在汽油机上使用较高的压缩比提高压缩比可以提高汽油机的功率和经济性,特别是对经济性有显著的作用;但压缩比过高,会导致汽油机爆燃,所以应该合理的设计燃烧室,缩短火焰传播行程,合理选用火花塞位置;适当利用湍流,降低终燃混合气温度等11 在汽油机上燃烧均质稀混合气有什么优点它所面临的主要困难时什么目前解决的途径有哪些答：优点：混合气均匀,燃烧较完全;对燃油共给及喷射系统没特别高的要求; 困难：1为防止爆燃采用较低压缩比导致热效率较低;2浓混合气的比热容比低导致热效率低;3只能用进气管节流方式对混合气量进行调节即所谓量调节使得泵气损失较大;4在化学剂量比附近燃烧,导致有害排放特别是NOx排放较高;5用三元催化转换器的汽油机,它的过量空气系数фa 必须控制在1左右,从而限制其性能进一步提高;解决途径：采用稀薄燃烧汽油机;一类是非直喷式稀燃汽油机,包括均质稀燃和分层稀燃式汽油机,另一类是缸内直喷式稀燃汽油机;12.分析过量空气系数和点或提前交对燃烧过程的影响答：当a=0.8-0.9时,由于燃烧温度最高,火焰传播速度最大,Pe达最大值,但爆燃倾向增大;当a=1.03-1.1时,由于燃烧完全,有效燃油消耗率最低,使用a<1的浓混合气工作,由于必然会产生不完全燃烧,所以CO排放量明显上升,当a<0.8或a>1.2时,火焰速度缓慢,部分燃料可能来不及完全燃烧,因而经济性差,HC排放量增多且工作不稳定; 点火过迟,则燃烧延长到膨胀过程,燃烧最高压力和温度下降,传热损失增多,排气温度升高,热效率降低,但爆燃倾向减小,NOx升高,功率、排放量降低;点火提前角对汽油机的经济性影响较大;据统计,如果点火提前角偏离最佳位置5°曲轴转角热效率下降1%；偏离转角10°曲轴转角,热效率下降5%；偏离20°曲轴转角,热效率下降16%;13 何谓稀燃、层燃系统稀燃、层燃对汽油机有何益处答：稀燃系统就是均质预混合气燃烧,通过采用改进燃烧室、高湍流、高能点火等技术使汽油机的稳定燃烧界限超过α=17的系统；分层燃烧系统就是在α更大的情况下,均质混合气难以点燃,为了提高稀燃界限,通过不同的气流运动和供油方法,在火花塞附近形成具有良好着火条件的较浓的可燃混合气,而周边是较稀混合气和空气,分层燃烧低汽油机可稳定工作在α=20～25范围内; 好处：使燃油消耗率降低,且提高排放性能;14 电控汽油喷射系统与化油器相比有何优点答：1可以对混合气空燃比进行精确控制,使发动机在任何公开下都处于最佳工作状态,特别。
清华大学发动机原理课件第1章性能指标与影响因素
Automotive Engine Fundamentals
帅石金
清华大学 汽车工程系
Email: sjshuai@ Phone: 010-62772515-13
点燃式和压燃式内燃机 工作过程、燃烧理论、性能分析及参数调控
发动机分类
Department of Automotive Engineering
Crankshaft of a 2-stroke marine diesel engine Sulzer RTA 84
Department of Automotive Engineering
Tsinghua University
Sulzer Super Longstroke - longitudinal coolant flow - turbocharged - s = 2.4 m, d = 0.84 m - V H = 1.33 m³ - P rated = 3820 kW/Cyl. - n rated = 100 rpm (rated speed)
循环功： W =
pdV
自然吸气(Natural Aspirated)发动机作功分析
进气压力pd 大气压力p0 排气压力pe 大气压力p0
Department of Automotive Engineering
Tsinghua University
与泵气有关的功：
理论泵气功
忽略流动阻力, 进、排气冲程压力 所作功之代数和。自然吸气发动 机进、排气压力相同（等于大气 压力），即理论泵气功为零
BDC(下止点) p pz
p pz
TDC(上止点)
示功图
Indicator Diagram
第一章 发动机的性能(二)
1
第一章
发动机的性能
第三节 发动机的指示性能指标 指示指标:以工质对活塞所作之功为计算 指示指标 以工质对活塞所作之功为计算 基准的指标。 基准的指标。 作用:直接反映由燃烧到热功转换的工作 作用 直接反映由燃烧到热功转换的工作 循环进行的好坏。 循环进行的好坏。
2
从示功图可观察到发动机工作循环的不同阶段（压缩、 示功图可观察到发动机工作循环的不同阶段（压缩、 可观察到发动机工作循环的不同阶段 燃烧、膨胀）以及进气、排气行程中的压力变化。 燃烧、膨胀）以及进气、排气行程中的压力变化。
6
2、平均指示压力Pmi 、平均指示压力
是指单位气缸容积一个循环所作的指示功。 是指单位气缸容积一个循环所作的指示功。
式中，Pmi是平均指示压力（Pa）； i为发动 ）；W 式中， 是平均指示压力（ ）； 机一个工作循环的指示功（ ）； 为发动机气缸 ）；V 机一个工作循环的指示功（J）； s为发动机气缸 工作容积（ ）。 也经常用L为单位 为单位， 工作容积（m³）。 Vs也经常用 为单位，Wi用kJ 为单位， 单位为MPa。 为单位，则Pmi单位为 。
13
3、指示燃油消耗率bi 、 是指单位指示功的耗油量。 是指单位指示功的耗油量。 通常以单位指示千瓦小时的耗油量［ ／（ ／（kw·h）］ 通常以单位指示千瓦小时的耗油量［g／（ ）］ 来表示。 来表示。
4、表示实际循环的经济性能指标ηit 与bi之间关系 、表示实际循环的经济性能指标η
14
第四节 发动机的有效性能指标
PL是从发动机有效功率的角度对其气缸工作容积 的利用率作总的评价。 的利用率作总的评价。 pme↑、 n ↑ → PL ↑ →强化↑、轻巧↑ 、紧凑↑ 。 强化↑ 轻巧↑ 紧凑↑ PL是评定一台发动机整机动力性能和强化程度的 重要指标之一。 重要指标之一。
第1章内燃机性能指标及实际循环热计算绪论 (2)解读
汽油机：点火后传播燃烧且无论负荷大小，火焰传 播距离不变。当负荷下降时，燃烧速度降低，燃烧
时间加长。这相当于λ下降而 上升，则ηt降低。
发动机工作循环
第二节内燃机的实际循环
1、进气过程 图a） 2、压缩过程 图b） 3、燃烧过程 图c） 4、膨胀过程 图c） 5、排气过程 图d）
发动机工作循环
每缸每循环所做的指示功：Wi
piVh
pi
D2
4
S 103
性能指标及热计算
指示功率为：
Pi
Wi
n 60
发动机工作循环
多变指数和平均多变压缩指数： 实际计算中n1取代n1’ ，试验测定n1大致范围是：
压缩终点的压力和温度的数值范围：
发动机工作循环
（3）燃烧过程 作用：将燃料的化学能转变为热能，使工质温度 、压力升高，为膨胀创造条件 汽油机：在上止点点燃，容积变化小，燃烧快， 温度压力上升快，接近等容燃烧。 柴油机：燃烧开始接近等容燃烧，随后燃烧速率 放慢，气缸容积增大，压力升高减缓，接近等压 燃烧
好坏，是从示功图测量计算得出的。
动力性指标：指示功、指示功率、平均指示压力。 经济性指标：指示热效率、指示燃油消耗率
发动机性能指标：动力性能指标（功率、转矩、转 速），经济性能指标（燃料和润滑油的消耗）， 运转性能指标（冷起动性能、噪声、排气品质）
性能指标及热计算
一、 指示功和平均指示压力 指示功是指气缸内完成一个工作循环所得到的有用
排气温度常用作检查发动机工作状态的技术指 标。其值偏高，说明热功转换效率低工作过程不 良，及时检修。
发动机工作循环
三、引起实际循环热损失 的因素
1、工质的影响
汽车发动机原理课后简答题答案
第一章1.内燃机动力性能和经济性能指标为什么要分为指示指标和有效指标两大类？表示动力性能的指标有哪些？它们的物理意义是什么？它们之间的关系是什么？表示经济性能的指标有哪些？它们的物理意义是什么？它们之间的关系是什么？答：指示指标是以工质对活塞所做的功为基础的，它不考虑动力输出过程中机械摩擦和附件消耗等外来因的影响，可以直接反映由燃烧到热工转换的工作循环进行的好坏：有效指标是以曲轴对外输出的功率为基础，代表了发动机整机的性能。
表示动力性能的指标：平均指示压力p mi是发动机单位气缸工作容积的指示功平均指示功率P i发动机单位时间所做的指示功，P i=p mi V s in30τ平均有效压力p me发动机单位气缸工作容积输出的有效功有效功率P e发动机指示功率减去机械损失功率对外输出的功率，P e=P i−P m有效扭矩发动机工作时，由功率输出轴输出的扭矩转速n和活塞平均速度C m：提高发动机转速，即增加单位时间内做工的次数，从而使发动机体积小、重量轻和功率增加。
转速增加活塞平均速度也增加，他们之间的关系：C m=Sn30表示经济性能的指标：指示热效率ηi是实际循环指示功与所消耗的燃料热量之比。
指示燃油消耗率b i单位指示功的耗油量，与指示热效率之间的关系：b i=3.6×106ηi×Hμ有效热效率ηe发动机有效功与所消耗燃料热量的比值有效燃油消耗率b e与P e的关系：b e=BP e ×106，与ηe的关系ηe=3.6×106b e×Hμ2.怎样求取发动机的指示功率、有效功率、平均指示压力和平均有效压力？指示功率P i=p mi V s in30τb i=BP i×106 P i=P e+P m有效功率P e=P i−P m P e=T tq n9550P e=p me V s in30τb e=BP e×106平均指示压力p mi=W iV s P i=p mi V s in30τ平均有效压力p me=30P eτV s in p me=0.1047T tqτiV s×30×10−33.机械效率的定义是什么？机械效率是有效功率和指示功率的比值，ηm=P eP i =p mep mi=1−P mP i=1−p mmp mi4.压缩比的定义是什么？压缩比等于气缸总容积与燃烧室容积的比值。
教学课件 《汽车发动机原理(第4版)》颜伏伍
压缩比相同 最高燃烧压力相同
理论循环分析的意义：
（1）指出了改善发动机动力性、经济性的基 本原则和方向
– 在允许的条件下，尽可能提高压缩比ε； – 合理组织燃烧，提高循环加热等容度（减少初
始膨胀比ρ和合理选择燃烧始点）； – 保证工质具有较高的绝热指数k；
（2）提供了发动机之间进行动力性、经济性
aczb—定容加热循环 acˊzˊbˊ—定压加热循环 ac〞z〞b〞—混合加热循环
a）压缩比相同 由图a可知：Q2p>Q2m>Q2v → ηtv >ηtm>ηtp 因此，要提高混合加热循环热效率，应增加 定容部分的加热量（即增大λp）
b)最高燃烧压力相同 由图b可知：Q2v>Q2m>Q2p → ηtp >ηtm>ηtv 因此，对于高增压这类受机件强度限制，其 循环最高压力不得过大的情况下，宜按定压 加热循环工作。
汽车发动机原理
2021/3/3
课程简介
《汽车发动机原理》---本课程讲述的内容 主要包括：汽车发动机性能评定的指标， 发动机的工作过程，发动机的特性、增压、 排放与噪声控制，并对未来汽车新型动力 装置的原理进行了介绍。
专业核心课程 动力机械及工程专业考研课程
2
目录
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章
• 发动机的主要性能指标有：动力性能指标 (功率、转矩、转速)、经济性能指标(燃料 与润滑油消耗率)、运转性能指标(冷起动 性能、噪声和排气品质)和耐久可靠性指标 (大修或更换零件之间的最长运行时间与无 故障长期工作能力)等。
4
主要内容
第一节 发动机理论循环 第二节 四冲程发动机的实际循环 第三节 实际循环的评定——指示指标 第四节 发动机动力性和经济性评定——有
发动机原理复习提纲!!!!!概要
第一章发动机的性能一.主要内容1.理论循环的定义，理论循环的评定参数。
2.发动机实际循环的定义。
3.示功图的概念。
4.指示指标与有效指标。
5.机械效率的定义，机械损失的测定，影响发动机机械损失的因素。
6.热平衡的基本概念。
二.重点1.对发动机理论循环与实际循环的分析2.发动机的指示指标与有效指标3.发动机的机械损失组成、影响因素三.难点1.理论循环的比较2.循环热效率及其影响因素3.有效指标的分析与提高发动机动力性和经济性的4.汽车发动机机械效率的测定方法5.热平衡（实际循环热平衡、发动机热平衡）1.理论循环的定义，理论循环的评定参数。
答：理论循环定义：发动机的理论循环是将非常复杂的实际工作过程加以抽象简化，忽略一些因素，所得出的简化循环。
理论循环评定参数：循环热效率ηt:指热力循环所获得的理论功W t与为获得理论功所加入的总的热量Q1之比,即ηt=W t/Q1=1-Q2/Q1循环热效率是用来评价动力机械设备在能量转换过程中所遵循的理论循环的经济性。
循环平均压力P t：指单位气缸工作容积所做的循环功，即P t=W t/V s=ηt·Q1/ V s循环平均压力是用来评价循环的做功能力。
1.发动机实际循环的定义。
答：发动机实际循环的定义：发动机的实际循环是由进气行程、压缩行程、做功行程以及排气行程4个行程5个过程组成的工作循环。
发动机的热平衡:是指发动机实际工作过程中所加入气缸内的燃料完成燃烧时所能放出的热量的具体分配情况。
发动机理论循环的定义发动机的机械损失组成、影响因素————刘忠俊答：发动机的机械损失组成包括：①发动机内部相对运动件的摩擦损失；②驱动附件的损失；③换气过程中的泵气损失。
影响因素：⑴气缸内最高燃烧压力（凡是导致最高燃烧压力上升的因素都将加大摩擦损失，导致机械损失加大）；⑵转速——转速N上升，机械损失功率增加，机械效率下降；⑶负荷——随负荷减少，机械效率ηm下降，直到空转时，有效功率Pe=0；⑷润滑条件和冷却水温度；⑸发动机技术状况。
第一章 发动机热力循环及性能指标
（3）假设工质的压缩与膨胀过程均为绝热过程，不考虑缸壁 的传热、漏气等热损失和补燃损失。
（4）假设工质的燃烧过程为对工质进行的定容或定压加热过 程，排出的废气带走热量用定容放热过程代替。
ηtm
1
1 ε K 1
λρK 1 ( λ 1) Kλ( ρ - 1)
式中
ρ
λ
ε 发动机的压缩比 ε Va /Vc (Vh Vc )/Vc
预膨胀比 后膨胀比 压力升高比
K 绝热指数
ρ Vz /Vz' ε/δ
δ Vb /Vz
λ pz /pc
P3 (P3 V 3 T3)
Q1P 4
(P4 V 4 T4)
(λ 1)
ηtp
1
1 ε K1
ρK 1 K (ρ 1)
2、循环平均压力 pt
单位气缸工作容积所做的循环功，用以评定发动机
的循环做功能力。
W pt Vh
1）混合加热循环的平均压力为
ptm
εK ε 1
pa λ 1
K 1
Kλρ 1ηt
式中 pa 进气终了压力（KPa）
2）定容加热循环（ ρ 1 ），循环平均压力
（5）假设循环过程为可逆过程，不考虑实际循环中存在的摩
2．发动机理论循环的评定指标
发动机的性能主要决定于两方面： （1）由燃烧一定量的燃料能够得到尽可能多的功； （2）由一定的气缸工作容积能够得到尽可能多的功。 发动机的理论循环是用循环热效率和循环平均压力来衡量和评定的。理论循环 热力分析的重点是研究循环热效率。
2.1 循环热效率：工质所做循环净功与循环加热量之比，说明每循环工质对热量的利用
第一章汽车发动机性能的评价
(4)进气晚关角β 进气门晚于活塞到达下止点而关闭的角度称为进
气晚关角。
(5)气门重叠角α+δ 排气门晚关和进气门早开必然形成气门开启重
叠，其重叠开启的角度称为气门重叠角。
二、充气效率及其对发动机性能的影响
1.充气效率
2.影响充气效率的因素
(1)进气终了压力pa′ pa′对ην有重要影响，pa′越高，ην值越大。
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•图1-4 发动机机械效率随负荷变化的 关系曲线
第一章汽车发动机性能的评价
•第一节 发动机动力能和经济性能的评价指标
•(3)润滑油品质 在机械损失中，摩擦损失占了很大的百分比，因此 改善相对运动面上的润滑条件可以显著提高ηm。
•表1-7 常用发动机润滑油的粘度等级及使用环境温度范围
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第一章汽车发动机性能的评价
•第二节 发动机的换气过程
•1)增大进气门直径，即增大进气门处的有效流通截面面积，选择合 适的排气门直径。 2)为了进一步增大进气门流通截面，提高充气量，现代发动机采用 了3～5个(每缸个进气门，1～2个排气门)的多气门结构。
•表1-8 几种典型的多气门与2气门轿车发动机动力性能比较
1_第一章汽车发动机性 能的评价
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2023/5/7
第一章汽车发动机性能的评价
•第一章 汽车发动机性能的评价
１)动力性能指标：有效功率、有效转矩、发动机转速、活塞平均 速度等。 ２)经济性能指标：有效热效率、有效燃油消耗率等。 ３)强化指标：升功率、强化系数等。 ４)有害物质排放指标：CO、HC、NOx和微粒等。 ５)其他运行性能指标：噪声和冷起动等。 ６)使用性能指标：可靠性、耐久性、维修方便性。 第一节 发动机动力性能和经济性能的评价指标 第二节 发动机的换气过程 第三节 燃料的特性及其对发动机的影响 第四节 柴油机混合气的形成与燃烧
清华大学_汽车发动机原理_第1章_性能指标与影响因素
点燃式和压燃式内燃机工作过程、燃烧理论、性能分析及参数调控Email: sjshuai@Phone: 010-********-14帅石金清华大学汽车工程系汽车发动机原理Automotive Engine FundamentalsTsinghua University第一部分：动力输出与能量利用第1章性能指标与影响因素第2章燃料、工质与热化学第3章工作循环与能量利用第4章换气过程与进气充量第5章运行特性与整车匹配第二部分：燃烧与排放第6章燃烧的基础知识第7章柴油机混合气形成与燃烧第8章汽油机混合气形成与燃烧第9章有害排放物的生成与控制第10章新燃烧方式与替代燃料动力1.动力的获取和输出；能量的消耗和利用2.燃料能量转换的“质”环节；加入整机能量总量的“量”环节Tsinghua University1.工质对活塞所作功及示功图2.发动机的性能指标3.影响动力经济性指标的环节与因素第一部分：动力输出与能量利用第1章性能指标与影响因素第2章燃料、工质与热化学第3章工作循环与能量利用第4章换气过程与进气充量第5章运行特性与整车匹配第二部分：燃烧与排放第6章燃烧的基础知识第7章柴油机混合气形成与燃烧第8章汽油机混合气形成与燃烧第9章有害排放物的生成与控制第10章新燃烧方式与替代燃料动力p-ϕ图示功图（四冲程）p-V 图EIIETDC TDC TDC BDC BDCw/o combustion180360540720︒CA p p zp 0IVCEVO EVCIVOTDC(上止点)BDC(下止点)p p zp 0V sV cVpAd sTDC -Top Dead Center BDC -Bottom Dead Center IVO -Intake Valve Open IVC -Intake Valve Close EVO -Exhaust Valve Open EVC -Exhaust Valve Close示功图Indicator Diagram压力图/展开示功图ϕ要求会识图和画图！正负功确定原则：⏹压力方向与活塞运动方向一致，工质对活塞作正功⏹压力方向与活塞运动方向相反，工质对活塞作负功工质对活塞所作功Compression 压缩过程W < 0 Power 作功过程W > 0Intake 进气过程W > 0Exhaust排气过程W < 0W p d V=循环功：⏹动力过程功：压缩与燃烧膨胀冲程所作功之代数和⏹泵气过程功：进气与排气冲程所作功之代数和(总)指示功＝动力过程功＋理论泵气功(不考虑泵气损失)净指示功＝动力过程功＋泵气过程功(考虑泵气损失)进气压力p d <大气压力p 0排气压力p e >大气压力p 0与泵气有关的功：⏹理论泵气功忽略流动阻力, 进、排气冲程压力所作功之代数和。
第1章 发动机的工作原理和总体构造
压缩比
提高发动机的压缩比可以提高发动机的热效率，燃 油可以被有效地利用。
压缩比的提高提高了燃烧室的温度，将使爆震容易 产生。
高的压缩比和高的燃烧温度也会加大NOx的产生。
发动机常用术语综介演示
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§1.3 四冲程发动机的工作原理
一、汽 油 机
进气冲程
压缩冲程
作功冲程
排气冲程
单缸四冲程汽油机工作原理示意图
第一章 发动机总体构造与工作原理
教学目的与要求
1、了解发动机分类。
2、掌握活塞行程、气缸工作容积、压缩比、有效转矩、有效功率等基本概念。 3、掌握四冲程、理解二冲程汽油机的工作原理。 4、理解柴油机与汽油机、二冲程与四冲程发动机的主要区别。 5、了解发动机性能指标与特性 。 6、能根据发动机型号确定其基本特征 。
一、总体构造 一组（或一体）： 气缸体 机体组 气缸盖 油底壳 两机构：曲柄连杆机构、配气机构 五系统：供给系、冷却系、润滑系、 点火系、起动系
发动机的基本构造：
曲柄连杆机构：发动机完成工作循环，能量转换的主要运动零件。 配气机构：根据发动机的工作次序，定时开关进排气门，实现换气过程。 供给系统：根据发动机要求，将一定量的混合气或燃料送入气缸，将燃 烧后产生的废气排出气缸。 冷却系统：将发动机工作产生的部分热量及时散发出去，保证发动机的 适宜工作温度。 润滑系统：输送润滑油对运动零件进行润滑、清洗和冷却。 点火系统：汽油发动机中，定时产生电火花，点燃混合气。 起动系统：完成发动机起动过程所需的外力加载装置。
8.压缩比：气缸总容积与
燃烧室容积之比。
Va Vh Vc Vh 1 Vc Vc Vc
9.工作循环：一次热功转换 的全过程。四冲程发动机
典型发动机原理 简答题及参考答案
典型发动机原理简答题及参考答案第一章发动机的性能1、简述工质改变对发动机实际循环的影响。
答：①工质比热容变化的影响：比热容Cp、Cv加大，k值减小，也就是相同加热量下，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φa1时，ηt值将随φa上升而有增大。
2、S/D〔行程/缸径〕这一参数对内燃机的转速、结构、气缸散热量以及与整车配套的主要影响有哪些？答：活塞平均运动速度?m?sn30，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?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； 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?m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。
3、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：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：①示功图法、②倒拖法、③灭缸法、④油耗线法等。
4、简述单缸柴油机机械损失测定方法优缺点。
答：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精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。
第1章 发动机性能练习题(含答案)
第一章练习题一、选择题：1、通常认为，汽油机的理论循环为（）A、定容加热循环B、等压加热循环C、混合加热循环D、多变加热循环2、实际发动机的膨胀过程是一个多变过程。
在膨胀过程中，工质（）A、不吸热不放热B、先吸热后放热C、先放热后吸热D、又吸热又放热3、发动机的整机性能用有效指标表示，因为有效指标以（）A、燃料放出的热量为基础B、气体膨胀的功为基础C、活塞输出的功率为基础D、曲轴输出的功率为基础4、通常认为，高速柴油机的理论循环为（）A、定容加热循环B、定压加热循环C、混合加热循环D、多变加热循环5、实际发动机的压缩过程是一个多变过程。
在压缩过程中，工质（）A、不吸热不放热B、先吸热后放热C、先放热后吸热D、又吸热又放热6、发动机工作循环的完善程度用指示指标表示，因为指示指标以（）A、燃料具有的热量为基础B、燃料放出的热量为基础C、气体对活塞的做功为基础D、曲轴输出的功率为基础7、表示循环热效率的参数有（）。
A、有效热效率B、混合热效率C、指示热效率D、实际热效率8、发动机理论循环的假定中，假设燃烧是（）。
A、定容过程B、加热过程C、定压过程D、绝热过程9、实际发动机的压缩过程是一个（）。
A、绝热过程B、吸热过程C、放热过程D、多变过程10、通常认为，高速柴油机的理论循环为（）加热循环。
A、定容B、定压C、混合D、多变11、实际发动机的膨胀过程是一个（）。
A、绝热过程B、吸热过程C、放热过程D、多变过程12、通常认为，低速柴油机的理论循环为（）加热循环。
A、定容B、定压C、混合D、多变13、汽油机实际循环与下列（）理论循环相似。
A、混合加热循环B、定容加热循环C、定压加热循环D、卡诺循环14、汽油机常用的压缩比在（）范围内。
A、4 ～7B、7 ～11C、11 ～15D、15 ～2215、车用柴油机实际循环与下列（）理论循环相似。
A、混合加热循环B、定容加热循环C、定压加热循环D、卡诺循环16、非增压发动机在一个工作循环中，缸内压力最低出现在（）。
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第1章发动机的性能
一、名词解释
1.机械效率
2.理论循环热效率
3.平均有效压力
4.有效燃油消耗率
5.机械效率
6.升功率
二、填空题
1.测定机械损失的方法有、和油耗线法。
2.评定发动机理论循环的指标有和。
3.负荷不变，转速升高，机械效率，转速不变，负荷增大，则机械效率。
4.值越大，表示发出一定有效功率的发动机尺寸越小，发动机强化程度越高；值越大，则表示活塞组的热负荷和曲柄连杆机构的惯性力越大，磨损加剧。
三、选择题
1.同等结构情况下，汽油机和柴油机标定工况相比最高燃烧压力Pz和排气温度T是
a、Pz柴油机大于汽油机，T柴油机大于汽油机
b、Pz柴油机大于汽油机，T柴油机小于汽油机
c、Pz柴油机小于汽油机，T柴油机小于汽油机
d、Pz柴油机小于汽油机，T柴油机大于汽油机
四、判断题
1.内燃机的工作指标主要有动力性能指标、经济性能指标、运转性能指标和耐久可靠性指标等。
（）
2.在四冲程发动机的示功图中，指示功面积是由两块面积叠加而成。
（）
3.一般来说，柴油机的指示热效率高于汽油机，四冲程发动机的指示热效率高于二冲程发动机。
（）、
4.内燃机的指示性能指标是指以曲轴对外输出为基础的指标。
（）
5.平均指示压力越高，气缸工作容积的利用程度越佳。
（）
6.一般来说，发动机机械损失功率最大的部分是活塞连杆曲轴机构中的摩擦损失。
（）
五、简答题
1.简述四冲程汽油机的实际工作循环过程。
2.绘出非增压四冲程汽油机的示功图，并在图中标出大气压力线，压缩终点气缸容积，气缸工作容积。
3.内燃机的机械损失包括哪几部分？常用哪几种方法测量内燃机的机械损失？简述其原理。
4.在初态相同、最高压力和温度相同、放热量相同的前提下，在发动机理想循环p-V 图上比较混合、定容和定压加热循环的热效率。
六、计算分析题
1.某汽油机在3000r/min时测得其扭矩为105N•m，在该工况下燃烧50ml的汽油的时间是14.5秒。
计算该工况点的有效功率Pe（kw），每小时耗油量B（kg/h），比油耗be（g/kw•h）（汽油的密度为0.74g/ml）
2.设计一台四缸四冲程高速汽油机，设平均指示压力p mi=0.90Mpa,平均机械损失压力p mm=0.10Mpa，设标定转速为6000r/min时能发出27.13kw的功率。
a)为使活塞平均速度控制在12m/s，缸径冲程比为多少？（5分）
b)若缸径冲程比为1：1，则缸径、冲程取多大？(取整)（5分）。