發(fā)動機原理習題

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1、1.平均有效壓力可以看作是一個假想不變的力作用在活塞頂上，使活塞移動一個沖程所做的_功等于每循環(huán)所做的有效功_________。2.從內(nèi)燃機示功圖上可以得到的信息包括：最高燃燒壓力、壓力升高率、燃燒始點、終點等。 3.內(nèi)燃機的指示指標是指工質(zhì)對活塞做功為基礎(chǔ)的指標；指示功減有效功等于機械損失。 4.平均指示壓力是一個假想不變的壓力，這個壓力作用在活塞頂上，使活塞移動一個行程所做的功。5.發(fā)動機轉(zhuǎn)速一定，負荷增加時，機械效率增加。 6.測量機械損失的方法主要有示功圖法、倒拖法、滅缸法、油耗線法幾種。 7.內(nèi)燃機中機械損失最大的是：活塞、活塞環(huán)與缸套之間的摩擦損失。 8.過量空氣系數(shù)的定

2、義為燃料單位燃燒的實際空氣量與理論空氣量之比稱為過量空氣系數(shù)。 9.內(nèi)燃機的燃油消耗率和哪兩個因素成反比：指示熱效率、機械效率。 10.燃料化學能在柴油機內(nèi)最終分配情況大致為：有效功_，_機械損失__，_熱損失__等 第三章內(nèi)燃機工作循環(huán) 1.造成柴油機與汽油機各種特征巨大差別的根本原因是：汽油與柴油的特性不同。 2.內(nèi)燃機燃用石油產(chǎn)品的優(yōu)點是：能量密度高、價格低、不易變質(zhì)、便于儲運。 3.燃料的高熱值與低熱值之差為_水蒸氣的汽化熱_。內(nèi)燃機使用燃料的_低熱值_進行熱功轉(zhuǎn)換。 4.98號汽油的十六烷值大約是：15；柴油的辛烷值大約是

3、：_20~30_。5.正烷烴的碳鏈越長，則化學穩(wěn)定性越_差_、辛烷值越小。 6.柴油比汽油的化學穩(wěn)定性差，因為柴油中含有較多的不飽和烴，易變質(zhì)膠化。 7.與柴油化學穩(wěn)定性有關(guān)的燃料特性有：自燃性揮發(fā)性低熱值等。 8.提高汽油辛烷值的方法有：添加抗暴劑四乙鉛添加高辛烷值的添加劑如醇9.使汽油機易爆燃的燃料，其辛烷值低；使柴油機易自燃的燃料，其十六烷值高。 10.使用高十六烷值柴油的優(yōu)點有：易自燃、有利于發(fā)動機啟動；缺點有：增加了碳煙顆粒排放。 11.當最低氣溫為-15℃時，應(yīng)該選用如下哪個標號的柴油？-25#。（15、5、-5、-15、-25） 13.以氫氣為燃料的內(nèi)燃機的特點有：排

4、放產(chǎn)物為水，不會造成污染、、等。 14.汽油的標號是以研究法辛烷值來定的，測定時用的兩種標準燃料是異辛烷和正庚烷。 15.卡諾循環(huán)的特點有：熱效率最高、工質(zhì)為理想氣體、等熵絕熱過程。 16.卡諾循環(huán)難以實用的主要障礙是：等熵絕熱過程難以實現(xiàn)、最大壓力和壓縮比受設(shè)備許用負荷的限制。 17.如果壓縮比一定，等容燃燒和等壓燃燒哪個熱功轉(zhuǎn)換效率高？等容燃燒。 18.汽油機比柴油機效率低很多的主要原因是：壓縮比比柴油機低。19.等壓燃燒相對等容燃燒的優(yōu)點有：對設(shè)備的沖擊負荷小。 20.工質(zhì)的定容比熱越小、燃燒產(chǎn)物越容易高溫分解，則熱功轉(zhuǎn)換的效率越高。 21.與理論雙燒循環(huán)相比，實際循環(huán)在燃

5、燒階段有哪些損失？早燃造成壓縮負功、后燃造成膨脹功減少和不完全燃燒。 22.高等容度燃燒所具有的特點是：快速噴油、快速混合、快速燃燒等 第四章內(nèi)燃機換氣過程與增壓 一、填空題（選做20題） 1.四沖程內(nèi)燃機排氣過程可以細分為：自由排氣、強制排氣、掃氣。 2.排氣門提前開啟的主要目的是：利用廢氣的壓力實現(xiàn)自由排氣、增大排氣流通面積，減小排氣阻力、減小活塞推擠廢氣的能量損耗。 3.進氣門滯后關(guān)閉的主要目的是：利用進氣氣流的慣性實現(xiàn)過后充氣，以增大進氣充量。 4.配氣相位的四個角度中，對充量系數(shù)影響最大的是進氣晚關(guān)角。5.發(fā)動機轉(zhuǎn)速越高，一般進氣門滯后關(guān)閉角應(yīng)該越大。 6.當排氣門截

6、面小、發(fā)動機轉(zhuǎn)速高時，排氣門提前開啟角應(yīng)大。7.四沖程內(nèi)燃機的換氣過程分為自由排氣、強制排氣、掃氣、吸氣、過后吸氣等四個階段。 8.充量系數(shù)是內(nèi)燃機每循環(huán)實際進氣量與以進氣管狀態(tài)充滿氣缸的工作容積的理論進氣量之比。 9.使內(nèi)燃機充量系數(shù)增大的主要因素有：降低進氣系統(tǒng)的阻力損失，提高氣缸內(nèi)進氣終了的壓力、降低排氣系統(tǒng)的阻力損失，減小缸內(nèi)的殘余廢氣系數(shù)、減少高溫部件對進氣的加熱，以降低進氣終了時的溫度、合理的配氣正時和氣門升程規(guī)律等。 10.汽油機隨著負荷的減小，其充量系數(shù)將增大；隨著轉(zhuǎn)速的增加，其充量系數(shù)將減小。 11.對小型四沖程發(fā)動機，當進氣Ma超過0.5后，充量系數(shù)將急劇下降。12

7、.與四沖程內(nèi)燃機相比，二沖程內(nèi)燃機換氣的特點有：換氣時間短、進排氣同時進行、掃氣消耗的功大等。 13.內(nèi)燃機采用多氣門技術(shù)的優(yōu)點有：、、、等。14.改善內(nèi)燃機換氣質(zhì)量的主要措施有：、、、、等。15.內(nèi)燃機缸內(nèi)氣流的主要成分包括：、、、等。16.普通廢氣渦輪增壓柴油機的缺點有：、、等。17.機械增壓的主要優(yōu)點有：、、等。18.氣波增壓有何特點：、、等。 19.采用可調(diào)廢氣渦輪增壓器（VGT），主要是為了解決低速低負荷時，廢氣壓力低，動力性下降，響應(yīng)差；高速高負荷時，超速超壓等問題。 20.壓氣機喘振的原因是：壓氣機的氣流流量減小到小于臨界值。21.壓氣機堵塞的原因是：壓氣機流量增加到一定數(shù)

8、值大于臨界值。22.單純增壓，柴油機的HC、CO、顆粒物排放將減少，氮氧化物排放將增加。 23.相對脈沖增壓，定壓增壓對排氣能量的利用率較低，渦輪效率較高。 24.汽油機采用增壓的主要困難是：增壓后易發(fā)生爆燃、增壓后熱負荷加重、對增壓器有特殊要求等。 25.車用柴油機宜采用渦輪增壓系統(tǒng)的理由是：26.從對過渡工況的適應(yīng)能力看，定壓增壓與脈沖增壓哪一個較好？脈沖增壓。 27.車用柴油機常用脈沖渦輪增壓系統(tǒng)，該類增壓系統(tǒng)的渦輪效率低、加速性好。 二、論述與計算題（選做10題） 1．如何理解工況不同排氣門的最佳提前開啟角也會不同。 答：排氣提前角的作用是增大排氣截面面積，減少排氣耗功；

9、也就是使膨脹損失W和推出功損失X盡量小。不同工況時，使用不同的排氣提前角正是為了使W與X的和最小。具體來看，當轉(zhuǎn)速提高時應(yīng)增大排氣提前角。 2．試解釋內(nèi)燃機換氣要求與評價指標間的關(guān)系。 3．在P-V坐標圖上畫出四沖程渦輪增壓柴油機的換氣過程——氣缸內(nèi)氣體壓力的變化，并標出進、排氣閥開啟和關(guān)閉的近似位置點，圖上相關(guān)符號的意義。 4．何為進氣馬赫數(shù)Z？試分析進氣馬赫數(shù)Z對充氣效率λ的影響。答： 平均進氣馬赫數(shù)Z定義為進氣門座處的氣流平均速度與進氣門流通截面處氣體聲速的比值，即：ss vZc= 。進氣馬赫數(shù)綜合了進氣門大小、形狀、升程規(guī)律 以及活塞速度等影響因素對進氣的影響，用來衡

10、量考察氣門座處的流動情況。 當進氣馬赫數(shù)小于0.5時，對進氣的影響不大；當進氣馬赫數(shù)大于0.5后，充量系數(shù)開始急劇下降，對進氣造成不利影響。 5．各配氣相位角選擇合理與否直接影響發(fā)動機換氣過程的什么參數(shù)？這些參數(shù)如何影響配氣相位的選擇？ 6．試論述氣體波動效應(yīng)改善發(fā)動機性能的機理與具體措施。7．解釋說明利用進氣管長度可變提高充氣效率的原理。答： 進氣管長度對充氣效率的影響主要體現(xiàn)在進氣諧振對進氣的影響：在發(fā)動機進氣過程中，活塞的下行運動導致在進氣管內(nèi)產(chǎn)生膨脹波，該膨脹波在進氣管的開口端反射，形成壓縮波返回，向氣缸方向傳播。在一定的條件下（如一定的轉(zhuǎn)速、進氣管長度等），這種壓縮波可以

11、使得發(fā)動機進氣過程將要結(jié)束時，進氣門處的壓力高于正常的進氣壓力，從而增加發(fā)動機的進氣量，提高充量系數(shù)。實驗得出：管徑不變的條件下，隨著轉(zhuǎn)速的提高，最佳進氣管長度逐漸減小。 8．請詳細列舉說明提高充量系數(shù)的措施有哪些？答： 1)降低進氣系統(tǒng)的阻力損失，提高氣缸內(nèi)進氣終了時的壓力；比如增加進 氣門的數(shù)目，減小局部損失。 2)降低排氣系統(tǒng)的阻力損失，減小缸內(nèi)的殘余廢氣系數(shù)；比如采用多枝型 排氣管或多排氣管結(jié)構(gòu)代替單排氣管。3)減小高溫零件對新鮮充量的加熱，降低進氣終了時的溫度；比如進排氣 管布置在發(fā)動機兩側(cè)。 4)合理的配氣正時和氣門升程規(guī)律；比如采用可變氣門系統(tǒng)。 9．試分析內(nèi)

12、燃機進排氣門提前開啟和滯后關(guān)閉的原因。在研制一臺新內(nèi)燃機時，你是如何考慮確定其進排氣門提前開啟和滯后關(guān)閉角大?。科鋽?shù)值大小與哪些因素有關(guān)？10．解釋內(nèi)燃機進排氣門提前開啟與滯后關(guān)閉的目的及何時應(yīng)該增大配氣相位角。答：進氣提前角：增加進氣流通面積，提高充量系數(shù)； 進氣滯后角：利用進氣流的慣性實現(xiàn)過后充氣，提高充量系數(shù)； 排氣提前角：增大排氣流通面積，降低廢氣殘余系數(shù)；降低氣缸內(nèi)的壓力以減小強制排氣時的推擠功； 排氣滯后角：保持較大的排氣流通截面積，減小排氣阻力；利用排氣流的流動慣性實現(xiàn)過后排氣；實現(xiàn)掃氣。 當發(fā)動機轉(zhuǎn)速增加后，氣流速度增大，換氣時間縮短，應(yīng)加大配氣相位角；或者當發(fā)動機安裝

13、增壓裝置后，進氣壓力增大，應(yīng)加大配氣相位角。11．試應(yīng)用波動效應(yīng)理論預測柴油機在哪幾個轉(zhuǎn)速時，充氣效率jc具有峰值。柴油機參數(shù)為：S195型，單缸，S/D=115/95，工作轉(zhuǎn)速范圍n=15～34r/s，進氣管長2m，管徑d=42mm。12．什么是斷缸技術(shù)？ 13．車用柴油機采用增壓后要進行哪些調(diào)整？答： 1)壓縮比與過量空氣系數(shù)：發(fā)動機增壓后應(yīng)適當降低壓縮比，適當加大過 量空氣系數(shù)。 2)供油系統(tǒng)：發(fā)動機增壓后應(yīng)增加每循環(huán)的供油量，以配合功率的增加； 適當減小噴油提前角，限制最高燃燒壓力。 3)配氣相位：發(fā)動機增壓后應(yīng)合理的加大氣門疊開角。 4)進排氣系統(tǒng)：發(fā)動機增壓后進排氣系

14、統(tǒng)的設(shè)計要與增壓系統(tǒng)的要求相一致。5)增加空氣冷卻：發(fā)動機增壓后，應(yīng)對進氣進行冷卻，以提高充量系數(shù)， 降低排放。 14．什么是順序增壓？ 15．為什么要追求渦輪、壓氣機可調(diào)？實現(xiàn)可調(diào)的措施有哪些？ 16．增壓后對柴油機的性能、工作粗暴度、排放等有什么影響？增加中冷后又如何？ 答： 發(fā)動機采用增壓后，指示熱效率和機械效率略有提高，升功率增大，燃油消耗率降低，發(fā)動機的動力性和經(jīng)濟性均有提高。增壓后缸內(nèi)的工作壓力和溫度明顯提高，機械負荷和熱負荷加大，使得內(nèi)燃機的可靠性和耐久性降低。另外，增壓后，內(nèi)燃機的HC、CO和顆粒物排放降低，氮氧化物排放增加增加中冷后，進氣密度增加，充量系數(shù)進一步加

15、大，發(fā)動機動力性提高。此外，發(fā)動機工作溫度降低，有利于降低熱負荷，降低排放。17．論述汽油機增壓的難點及實現(xiàn)方法。答： 1)爆燃：汽油機增壓后，壓縮始點壓力溫度提高，促使爆燃發(fā)生?？刹捎? 降低壓縮比、推遲點火時刻、進氣中冷或者缸內(nèi)直噴等方法實現(xiàn)增壓，但可能會影響汽油機的性能。 2)熱負荷：汽油機增壓后，平均工作溫度提高，熱負荷加大。可采用渦輪 前放氣調(diào)節(jié)。 3)對增壓器的特殊要求：汽油機增壓裝置，要求體積小、耐高溫性能好、 轉(zhuǎn)動慣量小、有增壓調(diào)節(jié)裝置等。 18．一臺車輛用多缸柴油機利用增壓技術(shù)提高功率20%時，試問采用何種增壓方式為宜，原因何在？并指出發(fā)動機結(jié)構(gòu)及工作過程參數(shù)有何

16、變化、原因何在？ 19．將一臺70kW的非增壓柴油機通過增壓技術(shù)使其功率達到88kW，使上述柴油機需要做哪些改動？ 答： 1)壓縮比與過量空氣系數(shù)：發(fā)動機增壓后應(yīng)適當降低壓縮比，適當加大過 量空氣系數(shù)。 2)供油系統(tǒng)：發(fā)動機增壓后應(yīng)增加每循環(huán)的供油量，以配合功率的增加； 適當減小噴油提前角，限制最高燃燒壓力。 3)配氣相位：發(fā)動機增壓后應(yīng)合理的加大氣門疊開角。 4)進排氣系統(tǒng)：發(fā)動機增壓后進排氣系統(tǒng)的設(shè)計要與增壓系統(tǒng)的要求相一 致。 5)增加空氣冷卻：發(fā)動機增壓后，應(yīng)對進氣進行冷卻，以提高充量系數(shù)， 降低排放。 20．車用發(fā)動機采用增壓時應(yīng)進行哪些方面的調(diào)整？ 21．說明增壓柴油機扭矩適應(yīng)性差的原因。采用廢氣放氣閥方案和可調(diào)渦輪噴嘴面積方案解決扭矩適應(yīng)性的問題在原理和性能上各有何不同? 22．請說明柴油機脈沖增壓系統(tǒng)的特點及何時應(yīng)采用脈沖增壓系統(tǒng)？答： 柴油機脈沖增壓系統(tǒng)排氣系統(tǒng)容量小，渦輪進口壓力存在周期性脈動；節(jié)流損失小，排氣能量利用率高；加速響應(yīng)快。 因脈沖增壓系統(tǒng)具有以上優(yōu)點，所以常用于低增壓，工況變化頻繁，對增壓器加速響應(yīng)和轉(zhuǎn)矩性能要求高的發(fā)動機中