發(fā)動機(jī)課后復(fù)習(xí)題參考答案

1、氣體方程式：pv=RT, 氣體常數(shù) :Rm=8.31kj/kmol.k; R=Rm/ 多變過程基本方程：pvn=cons 理想氣體比熱容及其相互關(guān)系：c=dq/dT; cp=dh/dT; cv=du/dT; cp-cv=R; cp/cv=k; 能量守恒定律（熱力學(xué)第一定律）： dq=du+dw=du+pdv=dh-vdp工質(zhì)的熵變：ds=dq/T=cvdT/T+Rdv/v*狀態(tài)參數(shù)間關(guān)系和p-v圖和t-s圖及其分析;循環(huán)熱效率的定義及計算。熱力過程的經(jīng)濟(jì)性用熱力循環(huán)對外的輸出功和加給系統(tǒng)的最大熱量的比之。循環(huán)功Wt (J)和循環(huán)加熱量Q1(J)之比。=/=（）/=/1、 何謂理論循環(huán)熱效率t

2、？并以循環(huán)加熱量Q1，放熱量Q2寫出表達(dá)式。熱力過程的經(jīng)濟(jì)性用熱力循環(huán)對外的輸出功和加給系統(tǒng)的最大熱量的比之。循環(huán)功Wt (J)和循環(huán)加熱量Q1(J)之比。=/=（）/=/2、 什么是循環(huán)平均壓力Pt？單位汽缸工作容積所做的循環(huán)功。/3、 什么是壓縮比？發(fā)動機(jī)的壓縮比是氣缸的總?cè)莘e與氣缸壓縮容積之比/ 4、 內(nèi)燃機(jī)有哪三種基本空氣標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)，高增壓和低速大型柴油簡化為何種基本循環(huán)，為什么？汽油機(jī)混合氣燃燒迅速（容積不變時燃燒就以結(jié)束）近似為定容加熱循環(huán)。高增壓和低速大型柴油機(jī)受最高燃燒壓力Pzmax限制,大部分燃料在上止點(diǎn)后燃燒（邊噴邊燒）,燃燒時壓力變化不顯著近似為定壓加熱循環(huán)。高速柴油機(jī)部分

3、燃料在上止點(diǎn)前燃燒、部分燃料在上止點(diǎn)后燃燒，近似為混合加熱循環(huán)。5、 當(dāng)和 Q1相同時，用TS圖比較定容加熱循環(huán)和定壓加熱循環(huán)熱效率的大小。壓縮比相同 加熱量Q1相同初態(tài)1相同 定容加熱循環(huán)熱效率最高，而定壓加熱循環(huán)的均最低。欲提高混合加熱循環(huán)的熱效率 ，應(yīng)增加混合加熱循環(huán)的定容部分。加熱量Q1相同初態(tài)1相同循環(huán)的最高壓力相同 對于高增壓柴油機(jī)，為了得到較高的熱效率，宜按定壓加熱循環(huán)工作。6、在混合加熱循環(huán)中，當(dāng) Q1和不變時，壓力升高比增加循環(huán)熱效率如何變化，用T-S圖說明。 .壓縮比t。 循環(huán)平均吸熱溫度； 循環(huán)平均放熱溫度； 循環(huán)溫差 ； 膨脹比 。.絕熱指數(shù)k，取決于工質(zhì)的性質(zhì)，雙原子

4、氣體max=1.4。t,工質(zhì)原子數(shù)；混合氣濃度 。.壓力升高比 ： a、在定容加熱循環(huán)當(dāng)： 一定時，Q1 Q2順變Q2/ Q1不變 t亦不變 。 b、混合加熱循環(huán)：當(dāng)（、 Q1）一定時，Q2t。但是()（），因而零件的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷都受零件耐溫和強(qiáng)度限制不能太高。1、 平均有效壓力Pme 單位氣缸工作容積輸出的有效功 / 2、有效熱效率e 有效功We（J）與所消耗燃料熱量Ql之比值/3、有效燃料消耗率be 單位有效功的耗油量（簡稱耗油率）/4、升功率PL 升功率PL （kWL）是發(fā)動機(jī)每升工作容積所發(fā)出的有效功率。=/5、比質(zhì)量 比質(zhì)量me（kgkw）是發(fā)動機(jī)的干質(zhì)量m與所給出的標(biāo)定功率之比

5、。/6、機(jī)械效率 效功率Pe和指示功率Pi的比/7內(nèi)燃機(jī)機(jī)械損失包括哪幾部分？各占比例如何？常用哪些方法測量？ 活塞及活塞環(huán)摩擦損失: 連桿、曲軸軸承 6275%。 配氣機(jī)構(gòu) 水泵 風(fēng)扇 驅(qū)動附件損失: 機(jī)油泵 1020% 電器設(shè)備泵氣損失:1020% 機(jī)械損失功率是通過對實(shí)際發(fā)動機(jī)試驗(yàn)來測定。常用的測試方法有倒拖法、滅缸法和油耗線法。 8簡述用滅缸法測量發(fā)動機(jī)機(jī)械損失的方法和原理。 此法僅適用于多缸發(fā)動機(jī)。首先將發(fā)動機(jī)調(diào)整到給定工況穩(wěn)定工作，測定其有效功率Pe；然后停止向一個氣缸（例如第一缸）供油，并調(diào)整測功器，使內(nèi)燃機(jī)恢復(fù)到原來的轉(zhuǎn)速，再測定發(fā)動機(jī)的有效功率Pe(1) 。兩者之差即為停油氣

6、缸的指示功率。同法，依次使各缸熄火，即可測得對應(yīng)的有效功率Pe(2) 、 Pe(3) 。于是可得各缸的指示功率。將各缸的指示功率相加得整機(jī)指示功率。整機(jī)的機(jī)械損失功率=整機(jī)指示功率-有效功率 此法的測量誤差，對于柴油機(jī)，在較好情況下可以達(dá)到5；但對汽油機(jī)，由于停缸會使進(jìn)氣情況改變，往往得不到正確結(jié)果。同樣，它也不能用于廢氣渦輪增壓發(fā)動機(jī)及單缸機(jī)。9 簡述用油耗線外延法測量柴油機(jī)機(jī)械損失的方法及原理。 當(dāng)n不變時，在中小負(fù)荷，柴油機(jī)的耗油量與指示功率幾乎成正比關(guān)系。而且Pm和i不隨負(fù)荷變化。某一負(fù)荷： 空轉(zhuǎn)時：兩式相除：/（）/（）/即油耗線延長交橫坐標(biāo)相交于F則即為機(jī)械損失功率。 柴油機(jī)工作接

7、近這個假設(shè)，故此法適用于柴油機(jī)，但不適用于汽油機(jī)。10 畫出機(jī)械效率隨負(fù)荷變化關(guān)系的曲線？并分析其歷程。負(fù)荷的影響柴油機(jī) a泵氣損失基本不變；n不變： b驅(qū)動附件損失基本不變； c摩擦損失基本不變。 當(dāng)負(fù)荷Pi,Pm不變， （/） 空轉(zhuǎn)時 汽油機(jī)量調(diào)節(jié)、負(fù)荷油門開大泵氣損失 PZ摩擦損失 Pm基本不變空轉(zhuǎn)時 11畫出機(jī)械效率隨轉(zhuǎn)速變化關(guān)系的曲線，并分析其歷程。 轉(zhuǎn)速n（或活塞平均速度Cm） 發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速上升（Cm隨之加大），致使： 1）各摩擦副間相對速度增加，摩擦損失增加。 2）曲柄連桿機(jī)構(gòu)的慣性力加大，活塞側(cè)壓力和軸承負(fù)荷均增高，摩擦損失增加。 3）泵氣損失加大。 4）驅(qū)動附件消耗的功多。因此

8、，。1.氣門疊開； 進(jìn)、排氣門同時開啟。2.換氣損失；換氣損失=排氣損失+進(jìn)氣損失3.泵氣損失； (X+Y-d)相當(dāng)?shù)呢?fù)功稱為泵氣損失。4.充氣效率；充氣效率是實(shí)際進(jìn)入氣缸的新鮮工質(zhì)的質(zhì)量與進(jìn)氣狀態(tài)下充滿氣缸工作容積的新鮮工質(zhì)的質(zhì)量的比值.5.殘余廢氣系數(shù) 進(jìn)氣過程結(jié)束時氣缸內(nèi)殘余廢氣量與氣缸中新鮮充量的比值 6.進(jìn)氣馬赫數(shù) 進(jìn)氣馬赫數(shù)是進(jìn)氣門處氣體的平均速度與該處聲速c的比值。7、廢氣再循環(huán) 廢氣再循環(huán)，指將一部分已燃的廢氣再次引入 燃燒室內(nèi)參加燃燒。 通過廢氣再循環(huán)降低了燃燒過程中的工質(zhì)溫度，從而有效的控制了NOx的生成，降低了NOx的排放量。但由于它實(shí)際上降低了過量空氣系數(shù)，會對完善、及

9、時的燃燒產(chǎn)生不利的影響，從而也會使碳煙的排放量增多，柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性變差，特別是在高速、高負(fù)荷的工況下更是如此。因此，僅在低速、低負(fù)荷的一定范圍內(nèi)，才在進(jìn)氣中摻入一定量的廢氣。8.自由排氣損失 是由于排氣門提前打開而引起的膨脹功的減少。強(qiáng)制排氣損失 是活塞上行強(qiáng)制推出廢氣所消耗的功。9.何謂泵氣損失？試用示功圖說明。(X+Y-d)相當(dāng)?shù)呢?fù)功稱為泵氣損失。10. 畫出汽油機(jī)v隨負(fù)荷變化關(guān)系的曲線，并分析其歷程。汽油機(jī)量調(diào)節(jié) 。 且Pa 隨節(jié)氣門減小而下降的愈快，即曲線變化愈陡。11. 畫出柴油機(jī)v隨負(fù)荷變化關(guān)系的曲線，并分析其歷程。柴油機(jī)“質(zhì)調(diào)節(jié)”，12. 何謂進(jìn)氣馬赫數(shù)Ma？畫出v隨Ma變化關(guān)系的

10、曲線？進(jìn)氣馬赫數(shù)是進(jìn)氣門處氣體的平均速度與該處聲速c的比值。正常的配氣條件下，當(dāng)超過一定數(shù)值（0.5左右）時，便急劇下降，即使提高轉(zhuǎn)速，因單位時間充氣量無法增加，功率也不能增加13.何謂進(jìn)氣門遲閉角，畫出不同進(jìn)氣門遲閉角時，v隨轉(zhuǎn)速變化關(guān)系的曲線？從下止點(diǎn)到進(jìn)氣門關(guān)閉(4070 oCA) 。不同的進(jìn)氣遲閉角，v最大值相當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速不同，一般遲閉角增大v最大值相當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速也增加。何謂汽油機(jī)爆震？對發(fā)動機(jī)有何危害？處在最后燃燒位置上的那部分未燃混合氣（常稱末端混合氣），受到壓縮和輻射熱的作用，加速了先期反應(yīng)產(chǎn)生了自燃。壓力沖擊波反復(fù)撞擊缸壁。氣缸內(nèi)發(fā)出特別尖銳的金屬敲擊聲，亦稱之敲缸。嚴(yán)重時破壞缸壁表面

11、的附面氣膜和油膜，使傳熱增 加，氣缸蓋和活塞頂溫度升高，冷卻系過熱，功率減 少，耗油率增加，甚至造成活塞、氣門燒壞，軸瓦破裂，火花塞絕緣 體破裂，潤滑油氧化成膠質(zhì)，活塞環(huán)粘在槽內(nèi)。輕微 敲缸時，發(fā)動機(jī)功率上升，油耗下降；嚴(yán)重時，可產(chǎn) 生冷卻水過熱，功率下降，耗油率上升。 在P-圖上畫出汽油機(jī)正常燃燒，爆震燃燒和 早燃的示功圖，并簡要說明它們的區(qū)別？ 早燃是指在火花塞點(diǎn)火之前，熾熱表面就點(diǎn)燃混合氣的現(xiàn)象。由于它提前點(diǎn)火而且熱點(diǎn)表面比火花大，使燃燒速率快，氣缸壓力、溫度增高，發(fā)動機(jī)工作粗暴，并且由于壓縮功增大，向缸壁傳熱增加，致使功率下降，火花塞、活塞等零件過熱。早燃會誘發(fā)爆燃，爆燃又會讓更多的熾

12、熱表面溫度升高，促使更劇烈的表面點(diǎn)火，兩者互相促進(jìn)，危害可能更大。1爆燃是火花塞跳火后末端混合氣的自燃現(xiàn)象；表面點(diǎn)火一般是在正?；鹧鏌街坝蔁霟嵛稂c(diǎn)燃混合氣所致。 2爆燃時有強(qiáng)烈的壓力沖擊波，有尖銳的金屬敲擊聲；表面點(diǎn)火沒有壓力沖擊波，敲缸聲比較沉悶，主要是由活塞、連桿、曲軸等運(yùn)動件受到?jīng)_擊負(fù)荷產(chǎn)生振動而造成。用示功圖說明汽油機(jī)點(diǎn)火提前角過大、過小， 對燃燒過程和發(fā)動機(jī)性能的影響。 過小，則燃燒延長到膨脹過程，燃燒最高壓力和溫度下降，傳熱損失增多，排氣溫度升高，功率下降，耗油量增多。 過大，則大部分混合氣在壓縮過程中燃燒，活塞上行所消耗的壓縮功增加，發(fā)動機(jī)容易過熱，有效功率下降，工作粗爆程度

13、增加。同時由于混合氣的壓力過高，末端混合氣燃燒前的溫度較高，爆燃傾向加大。 為最佳值時，不是過高，最高壓力出現(xiàn)在上止點(diǎn)后合適的角度內(nèi)，示功圖面積最大，完成的循環(huán)功最多，發(fā)動機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性最好。何謂汽油機(jī)表面點(diǎn)火？與汽油機(jī)爆震有何不同？由燃燒室內(nèi)熾熱表面（如排氣門頭部、火花塞絕緣體或零件表面熾熱的沉積物等）點(diǎn)燃混合氣的現(xiàn)象，統(tǒng)稱表面點(diǎn)火1爆燃是火花塞跳火后末端混合氣的自燃現(xiàn)象；表面點(diǎn)火一般是在正常火焰燒到之前由熾熱物點(diǎn)燃混合氣所致。 2爆燃時有強(qiáng)烈的壓力沖擊波，有尖銳的金屬敲擊聲；表面點(diǎn)火沒有壓力沖擊波，敲缸聲比較沉悶，主要是由活塞、連桿、曲軸等運(yùn)動件受到?jīng)_擊負(fù)荷產(chǎn)生振動而造成。汽油機(jī)燃燒過

14、程一般分為哪幾個階段？各階段的特點(diǎn)是什么？（）著火延遲期； 特點(diǎn)：燃燒量小，壓力升高不明顯。（）明顯燃燒期; 特點(diǎn)：是汽油機(jī)燃燒的主要時期，熱量利用率高。明顯燃燒期愈短，愈靠近上止點(diǎn)，汽油機(jī)經(jīng)濟(jì)性、動力性愈好。（）后燃期。 特點(diǎn)：燃燒速度慢，遠(yuǎn)離上止點(diǎn)，熱量利用率低。汽油機(jī)燃燒室組織適當(dāng)?shù)奈闪鬟\(yùn)動的作用有哪些？組織適當(dāng)?shù)奈闪鬟\(yùn)動紊流運(yùn)動： 增大火焰?zhèn)鞑ニ俣龋?增大火焰速度后冷卻末端混合氣區(qū)； 減少循環(huán)間的燃燒變動； 減小熄火厚度，降低HC的排量； 但、紊流過強(qiáng)會使熱損失增加，點(diǎn)火困難，壓力上升速度過大。掌握：1、柴油機(jī)混合器形成特點(diǎn)(1)汽缸內(nèi)部形成混合氣：因柴油不易揮發(fā)（餾程250350）必

15、須借助噴射設(shè)備噴入氣缸。(2)混合氣形成時間短，只有1535CA, n=1500r/min時只有1.7ms4ms(3)混合氣形成不均勻 =f(x.y.z.t)=0整個燃燒室 =0(4)混合氣形成與燃燒緊密相連邊混合邊燃燒。2、柴油機(jī)燃燒過程劃分及特征 .著火延遲期（又稱為滯燃期）； 特點(diǎn)：壓力沒有偏離壓縮線。 .速燃期；特點(diǎn)：壓力急劇上升，壓力達(dá)到最高。p很高，接近等容燃燒，工作粗暴。 .緩燃期 特點(diǎn)：缸內(nèi)廢氣 ，氧氣 ，燃燒條件不利，邊混合邊燃燒，局部高溫缺氧，燃料裂解形成碳煙冒煙、經(jīng)濟(jì)性。 .補(bǔ)燃期。特點(diǎn)：時間短促，混合氣不太均，燃燒放出的熱量得不到有效利用，排氣溫度提高，散熱損失增大，對

16、柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性不利。此外，后燃還增加了有關(guān)零部件的熱負(fù)荷。因此，應(yīng)盡量縮短補(bǔ)燃期，減少補(bǔ)燃期內(nèi)燃燒的燃油量。3、 柴油機(jī)燃燒過程存在的問題（1） 混合氣形成時間短、空氣利用率低、不均勻（2） 主要是因?yàn)樗偃计趬毫ι呗蔬^大，燃燒噪聲（工作粗暴）（四）柴油機(jī)的有害排放物，柴油機(jī)廢氣中的有害排放物主要包括：碳?xì)浠衔?HC) 、一氧化碳（CO） 、氮氧化物(NOx) 以及微粒（PM）等。4、燃燒室對混合氣形成和燃燒的影響5、使用因素及運(yùn)轉(zhuǎn)條件對柴油機(jī)燃燒的影響一、燃料性質(zhì)的影響： 十六烷值和餾程是影響燃燒的重要因素。十六烷值i工作柔和。餾程燃油易于蒸發(fā)與空氣混合，縮短著火的物理準(zhǔn)備時間。如果燃油的

17、十六烷值較高，其蒸發(fā)性不好，就會造成燃油來不及蒸發(fā)，在高溫下裂解成炭煙；反之，如果燃油的十六烷值較低，而著火性能差，也會在著火延遲或中形成大量可燃混合氣，著火后一起燃燒，使柴油機(jī)工作粗暴。因此，燃油的十六烷值及餾程均要適當(dāng)，互相配合。一般高速柴油機(jī)十六烷值大致為4050，餾程為200350oC左右 。2 負(fù)荷 柴油機(jī)的負(fù)荷調(diào)節(jié)方法是“質(zhì)調(diào)節(jié)”，即空氣量基本上不隨負(fù)荷變化，而只調(diào)節(jié)循環(huán)供油量b。Peb Q1缸內(nèi)i p工作粗暴。在中、小負(fù)荷工況下，i的變化一般不大，但隨Pe b 燃燒過程延長i 。3、 轉(zhuǎn)速的影響n 散熱損失漏氣損失，以時間計的i；噴油壓力 改善燃油的霧化，但以曲軸轉(zhuǎn)角計i。 v

18、b燃燒占曲軸轉(zhuǎn)角加大i 。n渦流弱噴油壓力，霧化混合不好，漏氣損失和散熱損失i。 4 供油提前角供（或噴油提前角）供過大，噴油時氣缸內(nèi)溫度、壓力較低，著火落后期較長，壓力升高率和最大爆發(fā)壓力增大，導(dǎo)致柴油機(jī)工作粗暴，NOx；過早燃燒使壓縮負(fù)功（Pe+i)。供過小，則燃油的燃燒及時性（Pe+i)，微粒；過遲燃燒還會使燃燒溫度，散熱損失。5、 廢氣再循環(huán)（EGR）廢氣再循環(huán)，指將一部分已燃的廢氣再次引入 燃燒室內(nèi)參加燃燒。 通過廢氣再循環(huán)降低了燃燒過程中的工質(zhì)溫度，從而有效的控制了NOx的生成，降低了NOx的排放量。但由于它實(shí)際上降低了過量空氣系數(shù)，會對完善、及時的燃燒產(chǎn)生不利的影響，從而也會使碳煙的排放量增多，柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性變差，特別是在高速、高負(fù)荷的工況下更是如此。因此，僅在低速、低負(fù)荷的一定范圍內(nèi)，才在進(jìn)氣中摻入一定量的廢氣。理解：1、柴油機(jī)與汽油機(jī)混合氣形成及燃燒的區(qū)別柴油機(jī)使用的燃料是較難揮發(fā)和較易自燃的柴油，其混合氣形成和燃燒過程與汽油機(jī)有著本質(zhì)的不同。(1)汽缸內(nèi)部形成混合氣：因柴油不易揮發(fā)（餾程250350）必須借助噴射設(shè)備噴入氣缸。(2)混合氣形成時間短，只有1535CA, n=1500r/min時只有1.7ms4ms(3)混合氣形成不均勻 =f(x.y.z.t)=0整個燃燒室 =0(4)混合氣形成與燃燒緊密相連邊混合