发动机原理习题

1.平均有效压力可以看作是一个假想不变的力作用在活塞顶上，使活塞移动一个冲程所做的_功等于每循环所做的有效功_。2.从内燃机示功图上可以得到的信息包括：最高燃烧压力、压力升高率、燃烧始点、终点等。3.内燃机的指示指标是指工质对活塞做功为基础的指标；指示功减有效功等于机械损失。4.平均指示压力是一个假想不变的压力，这个压力作用在活塞顶上，使活塞移动一个行程所做的功。5.发动机转速一定，负荷增加时，机械效率增加。6.测量机械损失的方法主要有示功图法、倒拖法、灭缸法、油耗线法几种。7.内燃机中机械损失最大的是：活塞、活塞环与缸套之间的摩擦损失。8.过量空气系数的定义为燃料单位燃烧的实际空气量与理论空气量之比称为过量空气系数。9.内燃机的燃油消耗率和哪两个因素成反比：指示热效率、机械效率。10.燃料化学能在柴油机内最终分配情况大致为：有效功_，_机械损失_，_热损失_等 第三章内燃机工作循环1.造成柴油机与汽油机各种特征巨大差别的根本原因是：汽油与柴油的特性不同。2.内燃机燃用石油产品的优点是：能量密度高、价格低、不易变质、便于储运。3.燃料的高热值与低热值之差为_水蒸气的汽化热_。内燃机使用燃料的_低热值_进行热功转换。4.98号汽油的十六烷值大约是：15；柴油的辛烷值大约是：_2030_。5.正烷烃的碳链越长，则化学稳定性越_差_、辛烷值越小。6.柴油比汽油的化学稳定性差，因为柴油中含有较多的不饱和烃，易变质胶化。7.与柴油化学稳定性有关的燃料特性有：自燃性挥发性低热值等。8.提高汽油辛烷值的方法有：添加抗暴剂四乙铅添加高辛烷值的添加剂如醇9.使汽油机易爆燃的燃料，其辛烷值低；使柴油机易自燃的燃料，其十六烷值高。10.使用高十六烷值柴油的优点有：易自燃、有利于发动机启动；缺点有：增加了碳烟颗粒排放。11.当最低气温为-15时，应该选用如下哪个标号的柴油？-25#。（15、5、-5、-15、-25）13.以氢气为燃料的内燃机的特点有：排放产物为水，不会造成污染、等。14.汽油的标号是以研究法辛烷值来定的，测定时用的两种标准燃料是异辛烷和正庚烷。15.卡诺循环的特点有：热效率最高、工质为理想气体、等熵绝热过程。16.卡诺循环难以实用的主要障碍是：等熵绝热过程难以实现、最大压力和压缩比受设备许用负荷的限制。17.如果压缩比一定，等容燃烧和等压燃烧哪个热功转换效率高？等容燃烧。18.汽油机比柴油机效率低很多的主要原因是：压缩比比柴油机低。19.等压燃烧相对等容燃烧的优点有：对设备的冲击负荷小。20.工质的定容比热越小、燃烧产物越容易高温分解，则热功转换的效率越高。21.与理论双烧循环相比，实际循环在燃烧阶段有哪些损失？早燃造成压缩负功、后燃造成膨胀功减少和不完全燃烧。22.高等容度燃烧所具有的特点是：快速喷油、快速混合、快速燃烧等第四章内燃机换气过程与增压一、填空题（选做20题）1.四冲程内燃机排气过程可以细分为：自由排气、强制排气、扫气。2.排气门提前开启的主要目的是：利用废气的压力实现自由排气、增大排气流通面积，减小排气阻力、减小活塞推挤废气的能量损耗。3.进气门滞后关闭的主要目的是：利用进气气流的惯性实现过后充气，以增大进气充量。4.配气相位的四个角度中，对充量系数影响最大的是进气晚关角。5.发动机转速越高，一般进气门滞后关闭角应该越大。6.当排气门截面小、发动机转速高时，排气门提前开启角应大。7.四冲程内燃机的换气过程分为自由排气、强制排气、扫气、吸气、过后吸气等四个阶段。8.充量系数是内燃机每循环实际进气量与以进气管状态充满气缸的工作容积的理论进气量之比。9.使内燃机充量系数增大的主要因素有：降低进气系统的阻力损失，提高气缸内进气终了的压力、降低排气系统的阻力损失，减小缸内的残余废气系数、减少高温部件对进气的加热，以降低进气终了时的温度、合理的配气正时和气门升程规律等。10.汽油机随着负荷的减小，其充量系数将增大；随着转速的增加，其充量系数将减小。11.对小型四冲程发动机，当进气Ma超过0.5后，充量系数将急剧下降。12.与四冲程内燃机相比，二冲程内燃机换气的特点有：换气时间短、进排气同时进行、扫气消耗的功大等。13.内燃机采用多气门技术的优点有：、等。14.改善内燃机换气质量的主要措施有：、等。15.内燃机缸内气流的主要成分包括：、等。16.普通废气涡轮增压柴油机的缺点有：、等。17.机械增压的主要优点有：、等。18.气波增压有何特点：、等。19.采用可调废气涡轮增压器（VGT），主要是为了解决低速低负荷时，废气压力低，动力性下降，响应差；高速高负荷时，超速超压等问题。20.压气机喘振的原因是：压气机的气流流量减小到小于临界值。21.压气机堵塞的原因是：压气机流量增加到一定数值大于临界值。22.单纯增压，柴油机的HC、CO、颗粒物排放将减少，氮氧化物排放将增加。23.相对脉冲增压，定压增压对排气能量的利用率较低，涡轮效率较高。24.汽油机采用增压的主要困难是：增压后易发生爆燃、增压后热负荷加重、对增压器有特殊要求等。25.车用柴油机宜采用涡轮增压系统的理由是：26.从对过渡工况的适应能力看，定压增压与脉冲增压哪一个较好？脉冲增压。27.车用柴油机常用脉冲涡轮增压系统，该类增压系统的涡轮效率低、加速性好。二、论述与计算题（选做10题）1如何理解工况不同排气门的最佳提前开启角也会不同。答：排气提前角的作用是增大排气截面面积，减少排气耗功；也就是使膨胀损失W和推出功损失X尽量小。不同工况时，使用不同的排气提前角正是为了使W与X的和最小。具体来看，当转速提高时应增大排气提前角。2试解释内燃机换气要求与评价指标间的关系。3在P-V坐标图上画出四冲程涡轮增压柴油机的换气过程气缸内气体压力的变化，并标出进、排气阀开启和关闭的近似位置点，图上相关符号的意义。4何为进气马赫数Z？试分析进气马赫数Z对充气效率的影响。答：平均进气马赫数Z定义为进气门座处的气流平均速度与进气门流通截面处气体声速的比值，即：ssvZc=。进气马赫数综合了进气门大小、形状、升程规律以及活塞速度等影响因素对进气的影响，用来衡量考察气门座处的流动情况。当进气马赫数小于0.5时，对进气的影响不大；当进气马赫数大于0.5后，充量系数开始急剧下降，对进气造成不利影响。5各配气相位角选择合理与否直接影响发动机换气过程的什么参数？这些参数如何影响配气相位的选择？6试论述气体波动效应改善发动机性能的机理与具体措施。7解释说明利用进气管长度可变提高充气效率的原理。答：进气管长度对充气效率的影响主要体现在进气谐振对进气的影响：在发动机进气过程中，活塞的下行运动导致在进气管内产生膨胀波，该膨胀波在进气管的开口端反射，形成压缩波返回，向气缸方向传播。在一定的条件下（如一定的转速、进气管长度等），这种压缩波可以使得发动机进气过程将要结束时，进气门处的压力高于正常的进气压力，从而增加发动机的进气量，提高充量系数。实验得出：管径不变的条件下，随着转速的提高，最佳进气管长度逐渐减小。8请详细列举说明提高充量系数的措施有哪些？答：1)降低进气系统的阻力损失，提高气缸内进气终了时的压力；比如增加进气门的数目，减小局部损失。2)降低排气系统的阻力损失，减小缸内的残余废气系数；比如采用多枝型排气管或多排气管结构代替单排气管。3)减小高温零件对新鲜充量的加热，降低进气终了时的温度；比如进排气管布置在发动机两侧。4)合理的配气正时和气门升程规律；比如采用可变气门系统。9试分析内燃机进排气门提前开启和滞后关闭的原因。在研制一台新内燃机时，你是如何考虑确定其进排气门提前开启和滞后关闭角大小？其数值大小与哪些因素有关？10解释内燃机进排气门提前开启与滞后关闭的目的及何时应该增大配气相位角。答：进气提前角：增加进气流通面积，提高充量系数；进气滞后角：利用进气流的惯性实现过后充气，提高充量系数；排气提前角：增大排气流通面积，降低废气残余系数；降低气缸内的压力以减小强制排气时的推挤功；排气滞后角：保持较大的排气流通截面积，减小排气阻力；利用排气流的流动惯性实现过后排气；实现扫气。当发动机转速增加后，气流速度增大，换气时间缩短，应加大配气相位角；或者当发动机安装增压装置后，进气压力增大，应加大配气相位角。11试应用波动效应理论预测柴油机在哪几个转速时，充气效率jc具有峰值。柴油机参数为：S195型，单缸，S/D=115/95，工作转速范围n=1534r/s，进气管长2m，管径d=42mm。12什么是断缸技术？13车用柴油机采用增压后要进行哪些调整？答：1)压缩比与过量空气系数：发动机增压后应适当降低压缩比，适当加大过量空气系数。2)供油系统：发动机增压后应增加每循环的供油量，以配合功率的增加；适当减小喷油提前角，限制最高燃烧压力。3)配气相位：发动机增压后应合理的加大气门叠开角。4)进排气系统：发动机增压后进排气系统的设计要与增压系统的要求相一致。5)增加空气冷却：发动机增压后，应对进气进行冷却，以提高充量系数，降低排放。14什么是顺序增压？15为什么要追求涡轮、压气机可调？实现可调的措施有哪些？16增压后对柴油机的性能、工作粗暴度、排放等有什么影响？增加中冷后又如何？答：发动机采用增压后，指示热效率和机械效率略有提高，升功率增大，燃油消耗率降低，发动机的动力性和经济性均有提高。增压后缸内的工作压力和温度明显提高，机械负荷和热负荷加大，使得内燃机的可靠性和耐久性降低。另外，增压后，内燃机的HC、CO和颗粒物排放降低，氮氧化物排放增加增加中冷后，进气密度增加，充量系数进一步加大，发动机动力性提高。此外，发动机工作温度降低，有利于降低热负荷，降低排放。17论述汽油机增压的难点及实现方法。答：1)爆燃：汽油机增压后，压缩始点压力温度提高，促使爆燃发生。可采用降低压缩比、推迟点火时刻、进气中冷或者缸内直喷等方法实现增压，但可能会影响汽油机的性能。2)热负荷：汽油机增压后，平均工作温度提高，热负荷加大。可采用涡轮前放气调节。3)对增压器的特殊要求：汽油机增压装置，要求体积小、耐高温性能好、转动惯量小、有增压调节装置等。18一台车辆用多缸柴油机利用增压技术提高功率20%时，试问采用何种增压方式为宜，原因何在？并指出发动机结构及工作过程参数有何变化、原因何在？19将一台70kW的非增压柴油机通过增压技术使其功率达到88kW，使上述柴油机需要做哪些改动？答：1)压缩比与过量空气系数：发动机增压后应适当降低压缩比，适当加大过量空气系数。2)供油系统：发动机增压后应增加每循环的供油量，以配合功率的增加；适当减小喷油提前角，限制最高燃烧压力。3)配气相位：发动机增压后应合理的加大气门叠开角。4)进排气系统：发动机增压后进排气系统的设计要与增压系统的要求相一致。5)增加空气冷却：发动机增压后，应对进气进行冷却，以提高充量系数，降低排放。20车用发动机采用增压时应进行哪些方面的调整？21说明增压柴油机扭矩适应性差的原因。采用废气放气阀方案和可调涡轮喷嘴面积方案解决扭矩适应性的问题在原理和性能上各有何不同?22请说明柴油机脉冲增压系统的特点及何时应采用脉冲增压系统？答：柴油机脉冲增压系统排气系统容量小，涡轮进口压力存在周期性脉动；节流损失小，排气能量利用率高；加速响应快。因脉冲增压系统具有以上优点，所以常用于低增压，工况变化频繁，对增压器加速响应和转矩性能要求高的发动机中