内燃机原理

2-1内燃机的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：（1）指示性能指标是以工质对活塞做功为基础的指标。能评定工作循环进行的好坏。有效性能指标是以曲轴的有效输出为基础的指标，能表示曲轴的有效输出。

（2）动力性能指标：功率、转矩、转速、平均有效压力、升功率。

（3）功率：内燃机单位时间内做的有效功。转矩：力与力臂之积。转速：内燃机每分钟的转数。Pe=Ttq.n/9550

（4）经济性能指标：有效热效率，有效燃油消耗率be。

（5）有效热效率:实际循环的有效功与为得到此有效功所消耗的热量之比值。ηet=We/Q1

有效燃油消耗率：单位有效功的耗油量。关系：be=3.6*106/ηet。Hu

2-4 平均有效压力和升功率在作为评定发动机的动力性能方面有何区别？答平均有效压力是一个假想不变的压力，其作用在活塞顶上使活塞移动一个行程所做的功等于每循环所做的有效功，升功率是在标定的工况下，发动机每升气缸工作容积所发出的有效功率。区别：前者只反应输出转矩的大小，后者是从发动机有效功率的角度对其气缸容积的利用率作出的总评价，它与Pme和n的乘积成正比。（Pl=Pme·n/30T）

2-5充量系数的定义是什么？充量系数的高低反映了发动机哪些方面性能的好坏？答（1）充量系数每个循环吸入气缸的空气量换算成的进气管状态下的体积。V1与活塞排量Vs之比（Φc =V1/Vs）（2）充量系数高地反映换气过程进行完

善程度。

2-8 过量空气系数的定义是什么？在实际发动机上怎样求得？

1）过量空气系数：燃烧1kg燃料的实际空气量与理论空气量之比。（2）实际发动机中Φa 可由废气分析法求得，也可用仪器直接测得；对于自然吸气的四冲程内燃机，也可由耗油量与耗气量按下式求的（Φa=Aa/BLo ）

2-9 内燃机的机械损失由哪些部分组成？详细分析内燃机机械损失的测定方法，其优、缺点及适用场合。答（1）机械损失组成：1活塞与活塞环的摩擦损失。2轴承与气门机构的摩擦损失。3.驱动附属机构的功率消耗。4风阻损失。5驱动扫气泵及增压器的损失。（2）机械损失的测定：1示功图法：由示功图测出指示功率Pi，从测功器和转速计读数中测出有效功率Pe，从而求得Pm,pm及ηm 的值。优：在发动机真实工作情况下进行，理论上完全符合机械损失定义。缺：示功图上活塞上止点位置不易正确确定，多缸发动机中各缸存在一定的不均匀性。应用：上止点位置能精确标定的场合。

2倒拖法：发动机以给定工况稳定运行到冷却水，机油温度达正常值时，切断对发动机供油，将电力测功器转换为电动机，以给定转速倒拖发动机，并且维持冷却水和机油温度不变。这样测得的倒拖功率即为发动机在该工况下的机械损失功率。缺点：1倒拖工况与实际运行情况相比有差别2求出的摩擦功率中含有不该有的Pp这一项。3在膨胀，压缩行程中，p-v图上膨胀线与压缩线不重合。4上述因素导致测量值偏高。应用：汽油机机械损失的测定。

3灭缸法：在内燃机给定工况下测出有效功率Pe，然后逐个停止向某一缸供油或点火，并用减少制动力矩的办法恢复其转速。重新测定其有效功率。则各缸指示

功率为（Pr）x=（Pe-Pe）x。总指示功率。Pi=∑(Pi)x。然后可求出Pm和ηm.优点：无须测示功图，也无须电力测功器。缺点：要求燃烧不引起进。排气系统的异常变化。应用：只适用于多缸发动机，且对增压机及汽油机不适用。

4油耗线法：将负荷特性实验时获得的燃油消耗率曲线延长并求出横坐标的交点，就可得到Pmm。优点：无须电力测功器和燃烧分析仪。缺点：只是近似方法，低负荷附近才可靠。应用：除节气门调节的汽油机和中高增压的柴油机。

3-7 内燃机的实际循环与理想循环相比，存在着哪些损失？试述各种损失形成原因。答：工质的影响；实际工质不是理想气体，其中CO2.水蒸气等三原子气体在燃烧过程中不断增强，使工质比热容增大，且随温度升高而增大，使气体温度下降，同时燃烧产物存在高温分解及在膨胀过程中复合放热现象。传热损失：实际循环中，缸套内壁面、活塞顶面以及气缸盖底面等与缸内工质直接相接触的表面，始终与工质发生着热量交换，在压缩初期，缸壁对工质加热，但燃烧和膨胀期，工质大量向壁面传热。换气损失：理论循环中不考虑气体流动阻力损失实际循环中，在吸入新鲜充量及排出废气时有膨胀损失，活塞推出功损失和吸气功损失。燃烧损失：燃烧速度的有限性使压缩负功增加及最高压力下降另外还存在不完全燃烧损失。

4-1 试分析内燃机进、排气门提前开启和迟后关闭的原因。其数值的大小与哪些因素有关？答：排气提前：(1)排气门提前开启可以增大在膨胀行程下止点时的流通面积，使排气顺畅，减小排气冲程的活塞推出功。排气门迟后关闭可避免排气流动截面积的过早减小而造成的排气阻力增加，使活塞推出功和缸内残余废气增加，另外还可以利用排气管内气体流动的惯性抽吸一部分废气，实现过后排气。进气门提前开启可增大开始充量进气时得进气截面积，减小气流阻力，增加进气气缸的新鲜充量。进气门迟后关闭可利用气流惯性实现向气缸的过后充气，增加缸内充量。

(2)汽油机排气门提前角小些，柴油机大些，增压柴油机更大。节气门调节的内燃机（点燃式）的进气提前角较小，柴油机进气提前角较大，增压则更大。

另外，转速高的发动机有较大的气门提前角及迟闭角。所以影响因素有：机型，是否增压，转速高低。

4-3试述影响充量系数的各个主要因素以及提高充量系数的技术措施。

(1)影响充量系数的主要因素：进气阻力损失，排气阻力损失，高温零件对进气过程中新鲜充量的加热，配气正时及气门升程规律的影响。(2)提高充量系数的技术措施：1.降低进气系统的流动阻力。2.采用可变配气系统技术（可变凸轮机构，可变气门正时）。3.合理利用进气谐振。4.降低排气系统的流动阻力。5.减少对进气充量的加热。

4-7分析说明几种典型的二冲程发动机扫气方案的优缺点：

答：横流扫气:优点:结构简单，制造方便，可以降低内燃机高度尺寸。缺点：气缸顶部易残留废气，扫排气口之间易产生新鲜充量短路，扫气效果差，进排气口两侧缸壁热负荷不同，易造成活塞与气缸受热不均。回流扫气：无新鲜充量短路，扫气效果比横流扫气好，结构简单，制造方便。直流扫气：优点：扫气品质最好，新鲜充量不与废气参混，工作条件好（扫气空气玲却）。缺点：保留了四冲程内燃机的气门结构，结构复杂。