汽車發(fā)動機(jī)原理課后答案-王建昕-帥石金-清華大學(xué)出版社教材

1、52汽車發(fā)動機(jī)原理課后習(xí)題答案第一章1-1圖1-2示出了自然吸氣與增壓四沖程發(fā)動機(jī)的示功圖，請問：(1)各自的動力過程功、泵氣過程功指的是圖中哪塊面積？功的正負(fù)如何？(2)各自的理論泵氣功、實際泵氣功和泵氣損失功指的是圖中哪塊面積？功的正負(fù)如何?(3)各自的凈指示功和總指示功又是由圖中哪些面積組成？功的正負(fù)如何？(4)造成自然吸氣與增壓發(fā)動機(jī)示功圖差異的原因是什么？解：由圖1-2,q缸總?cè)荽指變?nèi)誑氣壓力他一 內(nèi)揖氣用力 建-他飛機(jī)布田力 凡一泄輪機(jī)前風(fēng)力(1)自然吸氣：動力過程功 =面積aczbaWt=W+W3,正功泵氣過程功=面積 W2+W3,負(fù)功增壓：動力過程功=面積aczbaWt=w1,

2、正功泵氣過程功=面積brab Wt=W2,正功(2)自然吸氣：理論泵氣功 =0實際泵氣功=W2+W3,負(fù)功泵氣損失功W2+W3負(fù)功增壓：理論泵氣功=pk和Pb間的矩形面積，正功實際泵氣功=W2,正功泵氣損失功=陰影面積，負(fù)功(3)自然吸氣：總指示功=W1+W3,正功凈指示功=(W+W3)-(W2+W3)=W1-W2,正功增壓：總指小功=W+(Pb-pk)*Vs ,正功凈指示功=W1+W2,正功(4)差異的原因：增壓發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣壓力高于排氣壓力，因此泵氣過程功為正。1-2增壓四沖程發(fā)動機(jī)在中、小負(fù)荷工況運轉(zhuǎn)時，有可能出現(xiàn)壓氣機(jī)后進(jìn)氣壓力pb小于渦輪前排氣壓力pk的情況，請畫出此時發(fā)動機(jī)一個循環(huán)的

3、P-V圖，標(biāo)出上下止點、進(jìn)排氣門開關(guān)和著火時刻的位置，以及理論泵氣功和泵氣損失功面積，并判斷功的正負(fù)。解：p-V圖如下圖所示：TDCBDC理論泵氣功：綠線包圍的矩形面積，負(fù)功 實際泵氣功：進(jìn)排氣線包圍的面積，負(fù)功 泵氣損失功：兩塊面積之差，負(fù)功1-3假設(shè)機(jī)械增壓與渦輪增壓四沖程發(fā)動機(jī)的動力過程功Wt和壓氣機(jī)后壓力 Pb均相同，請問兩者的示功圖有何異同？二者的泵氣過程功有何差異？為什么？解：渦輪增壓的理論排氣線為 Pk,機(jī)械增壓的理論排氣線為Po；且渦輪增壓的實際排氣線位于機(jī)械增壓實際排氣線的上方。機(jī)械增壓的泵氣功大，因為機(jī)械增壓的排氣壓力更低。1-4圖1-4曲軸箱掃氣二沖程發(fā)動機(jī)的示功圖兩塊面

4、積各表示什么含義？說明曲軸箱換氣功 的形成過程，并判別功的正負(fù)。解：上圖-缸內(nèi)工質(zhì)對活塞做的功；下圖 -曲軸箱內(nèi)工質(zhì)對活塞做的功。對于氣缸，排氣門先 開啟排氣，然后掃氣門開啟開始掃氣，掃氣門關(guān)閉時掃氣結(jié)束，排氣門關(guān)閉后整個氣缸的換 氣過程結(jié)束。對于曲軸箱，進(jìn)氣門從開啟到關(guān)閉為進(jìn)氣過程，掃氣門從開啟到關(guān)閉為掃氣過程。曲軸箱換氣功為負(fù)功。1-5為什么發(fā)動機(jī)性能指標(biāo)有指示指標(biāo)與有效指標(biāo)的分別？兩種指標(biāo)各在什么場合使用？為什么一般不把凈指示功作為常用的指示功指標(biāo)？解：指示指標(biāo)：不受循環(huán)過程中機(jī)械摩擦、附件消耗以及進(jìn)排氣和掃氣流動損失的影響，直接反應(yīng)缸內(nèi)熱功轉(zhuǎn)換進(jìn)行的好壞， 因而在內(nèi)燃機(jī)工作過程分析中廣

5、泛應(yīng)用； 有效指標(biāo)：被用 來直接評定發(fā)動機(jī)實際工作性能的優(yōu)劣， 因而在發(fā)動機(jī)生成和試驗研究中廣泛應(yīng)用。 因為凈 指示功難以直接測算得出，所以一般不把凈指示功作為常用的指示功指標(biāo)。1-6發(fā)動機(jī)的動力、經(jīng)濟(jì)性能在生產(chǎn)使用中主要用哪幾個指標(biāo)來表示？如果要進(jìn)行不同機(jī)型性能的對比，應(yīng)該使用何種動力、經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)？解：動力性：功率、扭矩、速度；經(jīng)濟(jì)性：有效效率、燃油消耗率、潤滑油消耗率。不同機(jī)型對比常用：有效平均壓力、升功率和be °1-7為什么發(fā)動機(jī)原理把有效平均壓力pme當(dāng)作一個極為重要的性能指標(biāo)？解：因為Pme與整機(jī)的功率、扭矩和功都成正比，又是可比指標(biāo)，是表示動力性能的最具代 表指標(biāo)。1

6、-8為什么說活塞平均速度而是比轉(zhuǎn)速n更為本質(zhì)的動力性能速度指標(biāo)？解：因為轉(zhuǎn)速n只能作為同一機(jī)型的速度指標(biāo)，不能用來判斷不同機(jī)型運動速度的快慢。1-9試推導(dǎo)以有效平均壓力 pme表示的有效輸出功率 Pe和有效轉(zhuǎn)矩Ttq的計算公式（標(biāo)出各 參數(shù)的量綱）；比較同為動力性指標(biāo)的Pe和Ttq有何區(qū)別；分析在發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)不變的前提下提高輸出功率 Pe的途徑。解：周=inVsPme 和 k nJVspmeMlO, 30.二.其中：Pme量綱為MPa, Pe量綱為kW, Ttq量綱為N.m。提高輸出功率Pe的途徑：提高轉(zhuǎn)速，增大平均有效壓力（增壓，提高效率等）1-10為什么說發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速 n確定后輸出功率Pe

7、 （或車t矩Ttq）主要取決于有效效率 抽和循環(huán) 可燃混合氣進(jìn)氣量（汽油機(jī)）或循環(huán)供油量（柴油機(jī)）？而有效燃料消耗率be則主要取決于有效效率ret?解：當(dāng)轉(zhuǎn)速n確定后，單位時間內(nèi)做功的次數(shù)一定。決定做功快慢的主要因素變?yōu)橐淮巫龉Φ亩嗌?。而循環(huán)可燃混合氣量和循環(huán)噴油量所產(chǎn)生的熱量與有效效率的乘積即為每循環(huán)做的 功。因此，當(dāng)n確定后，循環(huán)可燃混合氣量和循環(huán)噴油量所產(chǎn)生的熱量與有效效率成為影響 Pe主要指標(biāo)。1-11燃料低熱值Hu和混合氣熱值Hum有何異同？決定混合氣熱值的因素有哪些？解：燃料熱值：單位質(zhì)量的燃料在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，完全燃燒所能釋放的熱量。 可燃混合氣熱值 為單位質(zhì)量或體積的可燃混合氣在標(biāo)

8、準(zhǔn)狀態(tài)下燃燒所釋放的熱量。 取決于燃料的熱值和空燃 比。1-12發(fā)動機(jī)有效效率計算公式 “戌=又小力m中，、"t、nm各自的物理含義是什么？自然吸氣、渦輪增壓和機(jī)械增壓四沖程發(fā)動機(jī)的幾、“和“m有何區(qū)別？解：燃燒效率：燃料化學(xué)能通過燃燒轉(zhuǎn)化為熱能的百分比。循環(huán)熱效率：燃燒加熱量經(jīng)過發(fā)動機(jī)工作循環(huán)轉(zhuǎn)化為對活塞的指示功的百分比。機(jī)械效率：指示功減去機(jī)械損失后，轉(zhuǎn)化為有效功的百分比。一般增壓發(fā)動機(jī)大于自然吸氣發(fā)動機(jī)。對于機(jī)械效率，渦量增壓大于機(jī)械增壓。1-13影響有效燃料消耗率 be的因素有哪些？降低 be的途徑有哪些？解：影響因素：燃燒效率、機(jī)械效率、循環(huán)熱效率等。降低途徑：增壓小排量技

9、術(shù)、稀薄燃燒、增大壓縮比等。1-14可燃混合氣的濃與稀可以用哪幾個指標(biāo)表示？各指標(biāo)的意義為何？彼此間如何換算？解：空燃比：混合氣中空氣和燃料的質(zhì)量比。過量空氣系數(shù)：實際空氣量比理論空氣量。燃空當(dāng)量比：理論與實際空氣量之比。 空燃比與當(dāng)量比互為倒數(shù)。過量空氣系數(shù)為空燃比與理論空燃比的比值。1-15什么是燃料燃燒時的化學(xué)計量比？具有化學(xué)計量比的可燃混合氣的過量空氣系數(shù)多少，其空燃比 a又是多少？解：燃料和空氣恰好能夠完全反應(yīng)時兩者的比值。具有化學(xué)計量比的可燃混合氣的過量空氣系數(shù)4為1 ,其空燃比a為14.2。1-16基于Pe的綜合表達(dá)式(1-40)分析：(1)哪些參數(shù)屬于 質(zhì)”環(huán)節(jié)參數(shù)？哪些參數(shù)屬

10、于 量”環(huán)節(jié)參數(shù)？(2)發(fā)動機(jī)在結(jié)構(gòu)參數(shù)不變的情況下，由自然吸氣改為渦輪增壓時，式中各種參數(shù)怎樣變化？解：Pf柳嘲F&E臺"3%F(1)：上式中，(1.、D三者為“質(zhì)”環(huán)節(jié)參數(shù)，其余為“量”環(huán)節(jié)參數(shù)。(2):發(fā)動機(jī)由自然吸氣改為渦輪增壓時，如果燃燒組織得較好，1、9、口、而略有1-17一臺4缸四沖程火花點火發(fā)動機(jī)(缸徑 D = 80mm,沖程s= 76.5mm)節(jié)氣門全開時在 臺架上的測量結(jié)果如下： 發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速n=5900 r/min ;有效轉(zhuǎn)矩Ttq=107.1 N m；指示平均壓力 pmi=1.19 MPa。計算：(1)循環(huán)指示功叫；(2)指示功率Pi和有效功率Pe；(3

11、)有效平均壓力Pme；(4)機(jī)械效率4；(5)機(jī)械損失功率Pm和機(jī)械損失平均壓力 Pmm。解：V =齊目F S = 344 X 啜F /0.765 I 0384 L(2)30rfl =£ = 66.14 = 0.744 屹街羽，(5)1-186135Q-1四沖程柴油機(jī)的沖程 s= 140mm,在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速 n=2200r/min時的機(jī)械效率為 % =0.75,有效輸出功率 Pe=154kW,有效燃料消耗率為 be=217g/(kW-h)。已知柴油機(jī)低熱 值為Hu=42500kJ/kg。求此時發(fā)動機(jī)的 pme、Ttq、Pm、"et和Wi各值。解：7二呼6 = 3143聲1.4

12、 12£1-19 一臺6缸四沖程柴油機(jī)(缸徑 D = 102mm；沖程s= 125mm),在全負(fù)荷時的臺架測量 結(jié)果如下：21.22 s內(nèi)消耗燃料體積 200 cm3,燃料密度0.83 kg/dm3; 30.1 s內(nèi)消耗空氣體積 5m3；環(huán)境空氣壓力0.1 MPa；環(huán)境空氣溫度300 K;有效轉(zhuǎn)矩424 N m;發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速2650 r/min ;機(jī)械損失平均壓力 0.1758 MPa；柴油低熱值42500 kJ/kg。計算該測試條件下:(1)燃料體積流量和質(zhì)量流量；(2)空氣體積流量和質(zhì)量流量；(3)有效功率Pe；(4)有效燃料消耗率 be和有效熱效率，t；(5)指示燃料消耗率 bi

13、和指示熱效率解：Pv =RT 100000=8.314 300：P = 1.16kg / m3燃料體積流量：200/21.22 3600 =33.9L/h燃料質(zhì)量流量：0.83 33.9=28.1kg/h空氣體積流量：5/30.1 3600 =598m3/h空氣質(zhì)量流量：1.16 598=693.7kg /hPe=Tn =424 2650 3.14 2/60=117.6kW(4)beB1000 = Pe28.1117.61000 =238.9g/kWhet3600000beHu3600000=0.355238.9 42500pme迎二30 4 117.6 =0.8875MpainVs6 265

14、0 10.8350.8875 0.17580.8875b =be m =0.835 238.9= 199.4g/kWh it = et/ m =0.355/0.835 =0.4251-20臺排量為4.6 L的四沖程V8汽油機(jī)采用了斷缸技術(shù)，當(dāng)功率需求減小時，切換成2.3L排量的V4工作模式。該發(fā)動機(jī)在轉(zhuǎn)速為1750 r/min時，采用V8工作模式，此時發(fā)動機(jī)的充量系數(shù)為0.51 ,機(jī)械效率為0.75,空燃比為14.5,發(fā)出的有效功率是 32.4 kW。發(fā)動機(jī) 在更高的轉(zhuǎn)速下切換成 V4工作模式時，充量系數(shù)為0.86,機(jī)械效率為0.87,空燃比為18.2。 假定不同轉(zhuǎn)速下的指示熱效率相同，且燃燒

15、效率為100%,空氣是在20c和0.1MPa的條件下吸入氣缸的。計算：(1) 1750 r/min時，V8工作模式的進(jìn)氣質(zhì)量流量(kg/s);(2) 1750 r/min時，V8工作模式的燃料消耗質(zhì)量流量(kg/s);(3) 1750 r/min時，V8工作模式的有效燃料消耗率(g/(kW h);(4) V4工作模式發(fā)出與 V8工作模式相同有效功率所需的轉(zhuǎn)速( r/min );(5) 上述V4工作模式時發(fā)動機(jī)的有效燃料消耗率(g/(kW -h)o解：(1)根據(jù)pv=nRT ,有以下關(guān)系式(2)(3)(4)D s I因為只是熱效率相等，所以:(5) be*0.75/0.87=268g/kW.h第

16、二章2-1缸內(nèi)工質(zhì)是從哪幾個方面影響發(fā)動機(jī)的性能及其燃燒模式的?解：(1)工質(zhì)的各種熱力參數(shù) 一質(zhì)(2)燃料熱值(可燃混合氣的熱值)一量（3） 燃料的理化特性 不同工作方式（4） 燃料的組份 燃燒和排放2-2 什么是發(fā)動機(jī)的常規(guī)燃料和代用燃料？代用燃料是如何分類的？為什么要加強(qiáng)代用燃料的研究和應(yīng)用？解： 常規(guī)燃料：汽油、柴油。代用燃料：除石油汽油、柴油以外的烴類/醇類/醚類/酯類/氫氣等燃料；分類詳見表2-1。加強(qiáng)代用燃料研究主要出于能源安全和環(huán)境保護(hù)考慮。2-3醇、醛和酯類燃料都是含氧燃料，它們的分子結(jié)構(gòu)各有什么特點？分別列出12種常用的醇、醚和酯類代用燃料及其燃燒模式。解： 醇類是烴類物質(zhì)

17、中的氫被羥基取代的產(chǎn)物。常見醇類燃料有甲醇和乙醇。因其辛烷值較高，一般為點燃；醚類物質(zhì)是兩個烴基通過氧原子連接起來的化合物。常見醚類燃料為二甲醚，其十六烷值較高，一般為壓燃；酯類物質(zhì)是烴類物質(zhì)中的氫被羧基取代的產(chǎn)物。常見酯類燃料為生物柴油，其十六烷值較高，一般為壓燃。2-4 分子結(jié)構(gòu)相同的烴燃料，其分子中碳原子數(shù)的多少對發(fā)動機(jī)的性能有何影響？原因何在？解： C 越多，化學(xué)穩(wěn)定性差，著火溫度低，易自燃；但物理穩(wěn)定性好，不易氣化。因為高C烴結(jié)構(gòu)龐大冗長，易于裂解；但相對分子量較大，不易氣化。2-5 成分相同但分子結(jié)構(gòu)不同的烴燃料對發(fā)動機(jī)的性能有何影響？原因何在？解： （ 1 ）鏈與環(huán) 環(huán)化學(xué)穩(wěn)定性

18、好，不易自燃；（ 2）直鏈與支鏈（或正烷與異烷） 支鏈（異烷）的化學(xué)穩(wěn)定性好，抗爆好（如正庚烷C7H16 和異辛烷C8H18 的辛烷值分別為0 和 100） ；（ 3） 單鍵和多鍵 多鍵非飽和烴不易斷鏈，不易自燃，但安定性差，貯存中易氧化結(jié)膠（如烯烴）。2-6 為什么對壓燃式柴油機(jī)是優(yōu)良的燃料，對點燃式汽油機(jī)則一般是不良的燃料？綜合考慮發(fā)動機(jī)的動力、經(jīng)濟(jì)性和排放要求，理想的汽油和柴油應(yīng)由何種結(jié)構(gòu)和成分的烴燃料組成？解： 因為柴油機(jī)燃料一般有較高的十六烷值以便壓燃，高十六烷值意味著容易自燃，如果應(yīng)用在點燃式汽油機(jī)上，會引起嚴(yán)重的爆震，造成發(fā)動機(jī)性能及壽命下降。汽油機(jī)使用的燃料要求有較高的辛烷值，

19、以抑制爆震產(chǎn)生。另外柴油燃料一般不易氣化，不利于火焰?zhèn)鞑?，會造成排放升高。從何考慮發(fā)動機(jī)的各種性能，理想的柴油機(jī)燃料應(yīng)由碳原子數(shù)為16 左右的直鏈烷烴構(gòu)成，而汽油機(jī)燃料應(yīng)由碳原子數(shù)為8 左右的異構(gòu)烷烴或環(huán)烷烴構(gòu)成。2-7正十六烷與“-甲基蔡的十六烷值分別為多少？為什么兩者的著火特性有顯著差別？解：十六烷值CN = 100,自燃性很好； a甲基蔡 CN = 0,自燃性很差。其著火特性與C原子數(shù)密切相關(guān)。2-8 測定辛烷值時，為什么有的燃料的辛烷值會大于100？為什么有的燃料的RON>MON ，RON>MON ；反之，而有的燃料卻是RON<CON 。解： 說明抗爆性優(yōu)于異辛烷，若

20、待測燃料比參比燃料更敏感，則RON<MON 。2-9 汽油燃料蒸發(fā)曲線中，10，50，90餾程的意義是什么？它們對發(fā)動機(jī)的性能有何影響？燃燒一種終餾點很高的汽油會出現(xiàn)什么結(jié)果？解： 10餾程 （T10） 燃料中含有輕餾分的大概數(shù)量，反映汽油機(jī)的冷起動性。50餾程（T50） 燃料的平均蒸發(fā)性能，反映汽油機(jī)的工作穩(wěn)定性。90餾程（T90） 燃料中的重質(zhì)餾分含量，反映汽油機(jī)燃燒完全性。EP 高，易積碳，加劇磨損，燒機(jī)油。2-10 什么是燃料的飽和蒸氣壓？汽油飽和蒸氣壓的過高和過低分別會對發(fā)動機(jī)性能帶來什么影響？解： 飽和蒸氣壓：在規(guī)定條件下燃油和燃油蒸氣達(dá)到平衡狀態(tài)時，燃油蒸氣的壓力。蒸氣壓過

21、低，發(fā)動機(jī)冷起動性能差，混合氣形成速度慢，不利于燃燒。蒸氣壓過高，在儲存和運輸過程中易產(chǎn)生蒸發(fā)損失，著火的危險性大；也容易在燃油供給系統(tǒng)中形成“氣阻 Choking ”。2-11 芳烴和烯烴是理想的高辛烷值汽油組分，為什么在汽油標(biāo)準(zhǔn)中卻要限制它們的含量？解： （ 1 ） 烯烴是汽油提高辛烷值的理想成分。但是由于烯烴有熱不穩(wěn)定性，導(dǎo)致它易形成膠質(zhì)，并沉積在進(jìn)氣系統(tǒng)中，影響燃燒效果，增加排放。活潑烯烴蒸發(fā)排放到大氣中會產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而引起光化學(xué)污染。（ 2） 芳烴通常是汽油的高辛烷值組分，具有高能量密度。但是，芳烴會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)產(chǎn)生沉積物，增加尾氣排放，包括CO2。2-12 為什么隨著燃料品質(zhì)等

22、級的提高，燃料中硫的含量呈現(xiàn)大幅度下降的趨勢？解： 硫天然存在于原油中。硫可明顯地降低催化轉(zhuǎn)化器中催化劑的功效，同時在高溫條件下對氧傳感器造成不良影響。高硫燃油會使車載診斷系統(tǒng)（OBD） 失靈， 使催化轉(zhuǎn)化器監(jiān)控裝置發(fā)送錯誤的診斷碼，并向司機(jī)發(fā)出錯誤的故障信號。2-13 常規(guī)汽油機(jī)和柴油機(jī)在混合氣形成、著火和負(fù)荷調(diào)節(jié)三方面有何差異？形成這些差異的主要原因是什么？解： （ 1 ）混合氣形成方式不同：汽油 易氣化，缸外低壓噴射蒸發(fā)，與空氣形成預(yù)制均質(zhì)混合氣柴油 難氣化，缸內(nèi)高壓噴霧成細(xì)小液滴，與空氣形成非均質(zhì)（分層）混合氣（ 2）著火及燃燒方式不同：汽油一難自燃，易點燃（SI）,用高壓電火花點燃預(yù)

23、混燃燒，火焰?zhèn)鞑?。可?？a=1的條件下完全燃燒柴油 難點燃， 易壓燃 （CI） ， 擴(kuò)散燃燒，即邊噴-邊混-邊燃，為了完全燃燒，必須 ？ a >1.2（ 3）負(fù)荷調(diào)節(jié)方式不同：汽油機(jī) 預(yù)混合，？ a 基本保持不變，量調(diào)節(jié)柴油機(jī)一分層混合，？ a變化范圍大（08）,質(zhì)調(diào)節(jié) 原因：燃料的理化特性不同。2-14汽油可以壓燃嗎？如果可以，汽油壓燃有什么優(yōu)缺點？如果不可以，請說出理由。解：汽油可壓燃。例如稀混合氣條件下的汽油勻質(zhì)混合氣壓燃HCCI ,以實現(xiàn)汽油機(jī)的高效低污染燃燒。2-15影響工質(zhì)比熱容的主要因素有哪些？影響趨勢如何？比熱容為什么對發(fā)動機(jī)的動力、經(jīng)濟(jì)性有重大影響？解：影響因素：溫度

24、和分子的自由度數(shù)。Cp、cv隨溫度T上升而增加，K隨溫度T上升而下降。分子自由度（原子數(shù)）增大，Cp和 cv增大，K減小。K越大，Cp和Cv越小，相同加熱量下，工質(zhì)溫升越高，循環(huán)熱效率高。2-16 影響殘余廢氣系數(shù) 巾的主要因素有哪些？為什么汽油機(jī)的一般比柴油機(jī)的大？而增壓柴油機(jī)的；很??？解：影響殘余廢氣系數(shù)的主要因素：進(jìn)排氣壓力、轉(zhuǎn)速、壓縮比、配氣相位和排氣系統(tǒng)動態(tài) 特性。汽油機(jī)電偏高是因為e小，壓縮容積大，低負(fù)荷時進(jìn)氣節(jié)流強(qiáng)使新鮮充量下降；增壓 柴油機(jī)；小是因為掃氣效果強(qiáng)。2-17燃料燃燒后分子數(shù)大于燃燒前分子數(shù)的主要原因是什么？為什么汽油機(jī)的分子變化系數(shù)比柴油機(jī)大？解：柴油機(jī)分子系數(shù)較小

25、原因： 一是由于平均過量空氣系數(shù)較大，混合氣中有較多空氣不參與反應(yīng)；另外，柴油含 H量低。2-18可燃混合氣熱值有哪幾種表示方法？各自的物理意義是什么？哪一種表示方法更能反映工質(zhì)作功能力的大??？解：單位質(zhì)量或單位體積可燃混合氣發(fā)出的熱量（kJ/kg或kJ/m3）。（Hum）v代表混合氣的能量密度，越高則相同工作容積發(fā)出的功率越高（即pme高）。2-19為什么含氧液體燃料的熱值比汽、柴油低得多，但其可燃混合氣熱值卻相差不大？為什么天然氣的熱值比汽油大，但其可燃混合氣熱值反而低？解：氣體燃H/C高，Hu高，但本身是氣體（密度?。?，加上H燃燒要求空氣多，Hum小。含氧燃料（甲、乙醇）本身含O, Hu

26、低，但需空氣也少（l0?。琀um與汽、柴油相近。2-20氫的可燃混合氣熱值很低，因此實用上都是向缸內(nèi)噴射液態(tài)氫以提高發(fā)動機(jī)的有效平均壓力，這是不是意味著增大了氫的可燃混合氣熱值呢？解：缸內(nèi)直接噴液態(tài)氫提高平均有效壓力，相當(dāng)于增壓的效果使混合氣的密度上升，每循環(huán)的發(fā)熱量也上升。2-21計算并對比汽油、柴油、天然氣、乙醇四種燃料的單位kJ發(fā)熱量對應(yīng)的CO2產(chǎn)生量。為減少CO2排放量和改善全球溫室效應(yīng)，應(yīng)如何選擇汽車燃料 ？解：燃燒釋放單位kJ的熱量，汽油、柴油、天然氣和乙醇分別生成的的CO2質(zhì)量分別為：從以上數(shù)據(jù)可以看出，四種燃料中，天然氣燃燒釋放單位 kJ的熱量所產(chǎn)生的 CO2最少, 從改善溫

27、室效應(yīng)的角度看，車用燃料應(yīng)使用天然氣。2-22 一臺小型3缸渦輪增壓車用發(fā)動機(jī)燃用異辛烷燃料，發(fā)動機(jī)吸入的空氣量為化學(xué)計量 比空氣量的120%。計算此時混合氣的：(1)過量空氣系數(shù)；(2)空燃比；(3)燃空當(dāng)量比。解：(1)?產(chǎn)1/10=1.2(2)異辛烷 C8H18 1o=(8/3gc+8gH-go)/0.232=15.1(3)空燃比 “=?廣 l 0=15.1*1.2=18.2w= 1 = 1 =083(4)燃空當(dāng)量比謝 122-23 一種燃料的組分構(gòu)成如下： 40% (wt)正己烷(C6H14)； 30% (wt)異辛烷(C8H18)； 25 % (wt)環(huán)己烷(C6H12)； 5% (

28、wt)苯(C6H6)。如果燃料混合氣的空燃比是 17,計算 此時混合氣的燃空當(dāng)量比。解：C6H14完全燃燒的化學(xué)反應(yīng)方程式為：-19 - _C6 H 14 與。2 = 6CO 27 H 2O ;2C8H18完全燃燒的化學(xué)反應(yīng)方程式為：一25 一 一一C8H 18O2 = 8CO 2 9H 2O;2C6 H12完全燃燒的化學(xué)反應(yīng)方程式為：C6H 12 9O2 = 6CO 2 - 6H 2O ;C6 H 6完全燃燒的化學(xué)反應(yīng)方程式為：C6H 6 巨。2 = 6CO 2 3H 2。； 2又由。2的摩爾質(zhì)量為32g/mol, O2在空氣中的質(zhì)量百分比為23.2%,所以1kg該種燃料完全燃燒所需要的理論

29、空氣質(zhì)量為：32g/mol 0.4 1kg190.3 1kg250.25 1kg0.05 1kg15( 9 0.232 86g/mol2114g/mol284g /mol78g/mol2= 14.989&g;即該種燃料的化學(xué)計量比為l0=14.9895 ,因而其過量空氣系數(shù)為：l01714.9895= 1.1341從而可得該種燃料的燃空當(dāng)量比為:11=0.8818a 1.13412-24 計算由甲醇和汽油組成的混合燃料（甲醇占20%體積，汽油占 80%體積）燃燒時所需的化學(xué)計量空燃比，以及混合燃料的可燃混合氣質(zhì)量熱值和體積熱值。假設(shè)過量空氣系數(shù)為1.1,環(huán)境溫度為293K,環(huán)境壓力為0

30、.1MPa,汽油密度為0.760kg/L ,甲醇密度為 0.795kg/L。 解：混合燃料中甲醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：則汽油的質(zhì)量比為：g 汽油=1-0.207=0.793混合燃料的化學(xué)計量空燃比為：混合氣的單位質(zhì)量低熱值為：查表取汽油的相對分子質(zhì)量為107.5,則混合燃料形成的混合氣在題目給定條件時的密度為：所以，單位體積混合氣熱值為：2-25甲烷（CH4）與空氣按化學(xué)計量比混合并完全燃燒，燃燒產(chǎn)物中只有二氧化碳（CO2）、水（H2O）和氮氣（N2）,分別計算該燃燒反應(yīng)在定壓和定容條件下的絕熱燃燒溫度，并分析兩者產(chǎn)生差異的原因。假設(shè)初始反應(yīng)狀態(tài)為標(biāo)準(zhǔn)熱狀態(tài)（298K, 101.3kPa）,燃燒產(chǎn)物C

31、O2、H2。和N2的定壓比熱容在絕熱燃燒條件下分別取56.21、43.87和33.71kJ/（kmol K）。解：查得各物質(zhì)生成始如下：CH ： 174870 kJ CO ：| 393520 UA；?.；f. 'J ;Hreac = Aeac 小hi=1 (-74870 2 0 7.52 0 - -7487QJHprod = " prod n h0,i Cp,i Tad,p 一 298 1 = 1 L 393520 56 21 Tad,p - 2981 十 2 M L 241830+43 87 父(Tad,p 298什 7.52 父 0 十 33 71M Tad,p 298該

32、燃燒反應(yīng)在定壓條件下的絕熱燃燒溫度為/Pi - Pf 尸 RSacT - hprodTadv 戶 8. 314 父 10. 52 M (298 - Tad )解得定容條件下的絕熱燃燒溫度為L,這是因為在定容條件下無膨脹功之故。第三章3-1 應(yīng)用工程熱力學(xué)的公式和曲線對封閉熱力學(xué)系統(tǒng)熱力過程和狀態(tài)進(jìn)行分析時，應(yīng)該滿足哪些必要的理想條件？分析發(fā)動機(jī)的動力過程時，能否滿足這些要求？解： 準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)過程、內(nèi)部可逆。事實上，雖然導(dǎo)致發(fā)動機(jī)喪失狀態(tài)平衡的物理過程很快，但是瞬間恢復(fù)平衡的弛豫時間更短。因此， 缸內(nèi)工質(zhì)可以作準(zhǔn)平衡態(tài)處理。缸內(nèi)不可逆因素不可避免， 但因不可逆損失值與整個系統(tǒng)對外的熱功交換值相比極小

33、，因此發(fā)動機(jī)缸內(nèi)可以作內(nèi)可逆過程處理。3-2 發(fā)動機(jī)的理論循環(huán)、理想循環(huán)和真實循環(huán)三者之間有何差別？為什么要把發(fā)動機(jī)的工作循環(huán)劃分為三種循環(huán)進(jìn)行分析？解： （ 1 ）理論循環(huán)：工質(zhì)一一理想氣體（空氣），物性參數(shù)（比熱比，9為常數(shù)，不隨溫度變化；循環(huán)一一理想循環(huán)；封閉熱力循環(huán)：系統(tǒng)加熱f燃燒放熱；系統(tǒng)放熱 f氣體交換（進(jìn)、排氣）；特殊熱力過程：絕熱壓縮和膨脹；等容或等壓加熱和放熱；（ 2）理想循環(huán)：工質(zhì)一一真實工質(zhì)；循環(huán)一一理想循環(huán)；（ 3）真實循環(huán)：工質(zhì)一一真實工質(zhì)；循環(huán)一一真實循環(huán)；理論循環(huán)最簡化而又能突出發(fā)動機(jī)工作過程本質(zhì)特征，理想循環(huán)是理論循環(huán)和真實循環(huán)之間的中間模型。為了完善循環(huán)分析，

34、所以建立了三種模型。3-3分別在同一張p-V圖和T-S圖上畫出在加熱量和壓縮比相同條件下的等容循環(huán)、等壓循環(huán)和混合循環(huán)，比較它們的循環(huán)熱效率大小，并說明原因。解：加熱量和壓縮比相同條件下.q2,p>q2,s>q2,v? Qp</s<qv。因為壓縮比相同時，等容循環(huán) 的熱效率最高。3-4 依據(jù)循環(huán)理論和汽、柴油機(jī)相關(guān)參數(shù)的實際范圍，利用T-S 圖解釋為什么柴油機(jī)比汽油機(jī)熱效率高？解：從T-S圖上可以看到，如果初始條件相同，由于柴油機(jī)的壓縮比較高，壓縮終點的溫度也相對較高。高溫提高了能量的品質(zhì)，使總的吸熱量/散熱量大大降低，因而，柴油機(jī)的熱效率高。3-5 什么是發(fā)動機(jī)循環(huán)加

35、熱的等容度？等容度與等容加熱是一回事嗎？等容度與預(yù)膨脹比是什么關(guān)系？為什么提高等容度可以提高循環(huán)熱效率？解： 混合循環(huán)的等容度：各微循環(huán)真實壓縮比的算術(shù)平均值與理論壓縮比的比值。等容度反映了真實燃燒加熱過程接近上止點等容燃燒加熱的程度。等容度不等同于等容加熱，等容度與預(yù)脹比成反比。等容度越高，各個微循環(huán)的真實壓縮比就越大，因而每個微循環(huán)的熱效率就越高，綜合的熱效率也就越高。3-6如何計算渦輪增壓發(fā)動機(jī)和機(jī)械增壓發(fā)動機(jī)的指示效率邛和機(jī)械效率兩者的陰和有何差別？與自然吸氣原型機(jī)相比，增壓發(fā)動機(jī)的陰和小是加大了還是減小了？為什么？解： 指示效率可用指示功與消耗燃料的放熱量的比值求得。機(jī)械效率為有效功

36、與指示功的比值。 渦輪增壓發(fā)動機(jī)的機(jī)械效率一般比相應(yīng)的自然吸氣發(fā)動機(jī)的高。指示效率兩者差別不大。指示效率變化不大，機(jī)械效率增大。3-7柴油機(jī)的壓縮比比汽油機(jī)高很多，但為什么汽油機(jī)的燃燒最高溫度比柴油機(jī)高？為什么在相同條件下也是汽油機(jī)的有效平均壓力高于柴油機(jī)？解： 雖然汽油機(jī)壓縮比較低，但由于混合氣較濃而且等容度也較高，所以最高燃燒溫度較高。且柴油機(jī)使用稀燃，空燃比較高，總的熱容比較大。3-8 簡述理論循環(huán)，分析對改善內(nèi)燃機(jī)動力、經(jīng)濟(jì)性能的指導(dǎo)意義。解： （ 1 ）指出了改善發(fā)動機(jī)動力性、經(jīng)濟(jì)性的基本原則和方向：提高壓縮比；提高等容度；增加等熵指數(shù)等。（ 2）提供了發(fā)動機(jī)之間進(jìn)行動力性、經(jīng)濟(jì)性對

37、比的理論依據(jù)。3-9若將真實工質(zhì)特性替代理論循環(huán)的理想工質(zhì)特性，將在哪幾個方面對熱效率產(chǎn)生影響？影響趨勢如何？考慮真實工質(zhì)特性之后，高、 低負(fù)荷條件下，汽油機(jī)和柴油機(jī)的熱效率的差距是加大了還是減小了？為什么？解： 真實工質(zhì)對熱效率的影響：（1）比熱容：真實工質(zhì)KV理想工質(zhì)K第實工質(zhì)（2）高溫?zé)岱纸猓喝紵艧釙r間拉長f等容度bjfk（ 3） 工 質(zhì)分子變化系數(shù)：影響不大（4）過量空氣系數(shù)：？ a<1 ,未燃碳?xì)銽 -原子T- T T-k 也?a>1,空氣T一單雙原子T- T 町考慮真實工質(zhì)特性后，汽、柴油機(jī)熱效率差距加大。3-10什么是相對熱效率 胭？引入加1有何現(xiàn)實意義？解： 相對

38、熱效率是真實循環(huán)的指示效率與理想循環(huán)的熱效率之比，它反映了發(fā)動機(jī)的真實動力循環(huán)接近理想動力循環(huán)的程度。3-11 真實循環(huán)比理想循環(huán)多增加了哪些損失？這些損失是怎樣產(chǎn)生的？解： （ 1 ） 傳熱損失：真實循環(huán)并非絕熱過程, 通過氣缸壁面、缸蓋底面、活塞頂面向外散熱。（ 2）時間損失：實際燃燒及向工質(zhì)加熱不可能瞬間完成，因為：存在點火（噴油）提前，使有用功面積下降，hJ； Pz出現(xiàn)在TDC后10°CA,而非等容加熱，使有用功面積減小。（ 3）換氣損失：排氣門早開，造成膨脹功損失。（4）不完全燃燒損失：正常燃燒時，也有 QW100%不正常燃燒、？a<1等，小J J（5）缸內(nèi)流動損失：

39、流動增強(qiáng)以及提高渦流與湍流程度，因為：造成能量損失、散熱損失。（ 6）工質(zhì)泄漏損失。3-12機(jī)械損失由哪幾部分組成？每部分損失的特點及其起主要作用的因素是什么？解：（1）機(jī)械摩擦損失（50%80%）:活塞組件、軸承、氣門機(jī)構(gòu)等。（2）附件驅(qū)動消耗（10%）:水泵、機(jī)油泵、燃油泵、點火裝置等運轉(zhuǎn)必不可少的輔助機(jī)構(gòu)。（3）泵氣損失（5%40%）。3-13 簡述各種機(jī)械損失測定方法的原理和適用范圍。為什么說除示功圖法外，其余三種方法都不可避免地將泵氣損失包括在測定值之內(nèi)？解： 內(nèi)燃機(jī)機(jī)械損失的主要測定方法有：（ 1 ）示功圖法：由示功圖計算得到的凈指示功（增壓機(jī)）或動力過程功（非增壓機(jī)）Wi減去臺架

40、上測得的有效功 We即得到機(jī)械損失功 Wm,該方法適用于各種機(jī)型，但由于對上止點位置的標(biāo)定精度要求很高，所以只適用于研發(fā)工作；（ 2） 倒拖法：是在發(fā)動機(jī)正常運轉(zhuǎn)后斷油或斷火，用電機(jī)反拖發(fā)動機(jī)，從而測得的反拖功率即為機(jī)械損失功率，該方法適用于壓縮比不高的汽油機(jī)和小型柴油機(jī)；（ 3） 滅缸法：此法僅適用于自然吸氣式多缸柴油機(jī)，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)調(diào)整到給定工況穩(wěn)定工作后， 先測出其有效功率Pe， 然后依次將各缸滅火，滅火前后測功機(jī)測得的有效功率差值即為該缸的指示功率，各缸相加可得整臺發(fā)動機(jī)的指示功率Pi,再減去發(fā)動機(jī)的有效功率 Pe即得機(jī)械損失功率Pm；（ 4） 油耗線法：在轉(zhuǎn)速不變的情況下，測出整機(jī)油耗隨

41、負(fù)荷的變化曲線。將此線外延直到與橫坐標(biāo)相交，則坐標(biāo)原點與交點間的連線即為機(jī)械損失值，該方法適用于自然吸氣式柴油機(jī)和低增壓柴油機(jī)。上面這四種測定發(fā)動機(jī)機(jī)械損失的方法中只有示功圖法可以得到凈循環(huán)指示功，因而可以將泵氣損失排除在機(jī)械損失之外；而其余三種測定方法由于無法排除泵氣過程的影響，所以只能將泵氣損失包含在機(jī)械損失的測定值內(nèi)。3-14 說明油耗線法測量機(jī)械損失的原理。為什么汽油機(jī)不能應(yīng)用油耗線法測機(jī)械損失？解： 油耗線法測量機(jī)械損失的原理：在轉(zhuǎn)速不變的情況下，測出整機(jī)油耗隨負(fù)荷的變化曲線。將此線外延直到與橫坐標(biāo)相交，則坐標(biāo)原點與交點間的連線即為機(jī)械損失值，該方法適用于自然吸氣式柴油機(jī)和低增壓柴油

42、機(jī)。汽油機(jī)的燃油消耗率和負(fù)荷不成比例關(guān)系，故不適用。3-15 自然吸氣汽油機(jī)、自然吸氣柴油機(jī)和渦輪增壓發(fā)動機(jī)各適于使用何種機(jī)械損失測定方法？為什么？解： （ 1 ）汽油機(jī)多用倒拖法，不適合用滅缸法（影響進(jìn)氣均勻性）和油耗線法（不成直線）；（ 2）自然吸氣柴油機(jī)適合滅缸法、油耗線法，小型柴油機(jī)可以用倒拖法；（ 3）廢氣渦輪增壓柴油機(jī)無法使用倒拖法和滅缸法（廢氣渦輪不能正常工作），低增壓可以用油耗線法（接近自然吸氣柴油機(jī)）。3-16 發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速（或活塞平均速度）和負(fù)荷對機(jī)械效率有何規(guī)律性的影響？這一影響規(guī)律對發(fā)動機(jī)的性能提高和使用提出什么新的要求？解：（1）活塞平均速度：Cm?,摩擦阻力T,泵氣損

43、失T,單靠提高轉(zhuǎn)速來提高功率受限；（2）負(fù)荷：負(fù)荷PeJ, 5J；怠速 小=0；增壓機(jī)型rmK提高發(fā)動機(jī)工作時的負(fù)荷率及 降低中低負(fù)荷的機(jī)械損失，對發(fā)動機(jī)節(jié)能有重要意義。3-17發(fā)動機(jī)潤滑油是如何進(jìn)行分類的？為保證發(fā)動機(jī)正常良好地運行，對潤滑油的黏度提出什么要求？潤滑油的選擇和使用當(dāng)中如何滿足上述要求？解： 發(fā)動機(jī)潤滑油分類涵蓋粘度等級和質(zhì)量等級。選用原則：保證可靠潤滑的前提下，盡量選用低粘度的潤滑油以減少摩擦損失。3-18說明圖3-24能量轉(zhuǎn)換的各環(huán)節(jié)中能量利用效率下降的物理實質(zhì)，并指出提高各環(huán)節(jié)能 量利用效率的可能途徑。解：A-B :受卡諾循環(huán)熱效率的限制 提高燃燒溫度，降低放熱溫度；B-

44、C :考慮真實工質(zhì)特性稀燃 一一低溫燃燒；C-D :相對熱效率采用壓燃提高等容度一一絕熱燃燒；D-E :機(jī)械效率降低摩擦損失可變配氣相位。3-19 Miller循環(huán)與Atkinson循環(huán)有何異同？ Miller循環(huán)在實際應(yīng)用時是如何實現(xiàn)節(jié)能的？為 什么Miller循環(huán)發(fā)動機(jī)一般都采用增壓技術(shù)？解：Atkinson循環(huán)是增加發(fā)動機(jī)的膨脹沖程；Miller循環(huán)的實質(zhì)是膨脹比大于壓縮比，不增加沖程，靠控制進(jìn)氣終點提高熱效率。Miller循環(huán)常采用VVT技術(shù)實現(xiàn)節(jié)能，并采用增壓技術(shù)以彌補(bǔ)進(jìn)氣門早關(guān)或晚關(guān)造成的進(jìn)氣充量損失。3-20為什么小排量" Downsizing ”都同時采用增加技術(shù)？其

45、節(jié)能的主要原因是什么？ 解：Downsizing并通過增壓，在保證輸出功率不變的前提下，提高發(fā)動機(jī)的有效效率。節(jié)能 的原因：排量減小，泵氣損失減少；機(jī)械損失減少；增壓還可回收排氣能量。3-21增壓發(fā)動機(jī)每循環(huán)排氣的最大可利用能量是由哪幾部分組成的？為什么渦輪增壓發(fā)動 機(jī)不可能全部利用這些能量？缸內(nèi)每循環(huán)燃燒廢氣所具有的最大可利用能量是不是就是排 氣的最大可利用能？為什么？解：見圖3-30,排氣可用能量包括：(1) bf1b :廢氣能夠絕熱等嫡膨脹至大氣壓力點所做的功；(2) 54215:排氣過程中活塞推擠廢氣所做的功；(3) 3g723:掃氣部分轉(zhuǎn)入排氣中的能量。廢氣在到達(dá)渦輪機(jī)前總免不了有節(jié)

46、流、不可逆膨脹、摩擦等損失。廢氣最大可用能不是排氣中可利用的總能量。廢氣最大可用能還包括活塞的推動和掃氣部分的能量。3-22若渦輪增壓發(fā)動機(jī)按定壓系統(tǒng)的理論循環(huán)運行，請問輸入渦輪機(jī)的能量是否與壓氣機(jī)輸出能量相當(dāng)？渦輪機(jī)輸入能量最終消耗在哪幾個方面？解：實際進(jìn)入渦輪機(jī)的能量要比壓氣機(jī)輸出的能量大很多。因為有發(fā)動機(jī)泵氣過程中的各種流動和機(jī)械損失的存在。3-23發(fā)動機(jī)由冷卻介質(zhì)帶走的能量約占燃料總能量的1/3,如果燃燒系統(tǒng)能全部絕熱，是否就可以把此1/3熱量變?yōu)橛行Ч?？請就此問題作一個全面分析，并從理論上解釋絕熱能提高 有效效率的原因和存在的限制。解：絕熱發(fā)動機(jī)可提高熱量的品質(zhì)， 減少冷卻系統(tǒng)消耗的

47、功率，從而提高有效效率。但同時 廢氣帶走的能量也增加， 降低了充氣系數(shù)，增大了壓縮功，并需要高溫材料，帶來潤滑等問 題。3-24依據(jù)圖3-23所示的自然吸氣發(fā)動機(jī)熱平衡圖，分析：(1)燃料總能量最終分為哪幾部分輸出去了？(2)總的機(jī)外傳熱及輻射損失熱量由哪幾部分構(gòu)成？解：(1)燃料的總能量分配：a.1/3弱為有效動力輸出；b.1/3廢氣排出；c.1/3弱冷卻系統(tǒng)帶走；d.其余為驅(qū)動附件、傳熱和輻射消耗。(2)排氣系統(tǒng)向機(jī)外傳熱和輻射熱量；冷去系統(tǒng)和水套壁面向嘰歪傳熱和輻射熱量； 機(jī)體、曲軸箱和其他部件向機(jī)外傳熱和輻射熱量；輔助機(jī)構(gòu)傳給冷卻水的熱量。3-25回?zé)岚l(fā)動機(jī)從理論上為什么能大幅度提高循

48、環(huán)熱效率？為什么到目前為止還沒有開發(fā) 出實用的回?zé)岚l(fā)動機(jī)？解：回?zé)岚l(fā)動機(jī)直接把高溫?zé)崮芑厥兆鳛楦變?nèi)加熱量，可提高循環(huán)熱效率。 但沒有實際開發(fā)是因為回?zé)嵫b置復(fù)雜、回?zé)嵝瘦^低等原因。3-26 一臺壓燃式發(fā)動機(jī)的壓縮比為15,計算具有相同壓縮比的Otto理論循環(huán)和 Diesel理論循環(huán)的熱效率。假設(shè) Diesel理論循環(huán)壓縮始點溫度為18oC,空氣的加熱量等于燃料完全燃燒提供的能量，燃料燃燒時的空燃比 28,燃料低熱值為44MJ/kg ,空氣的定壓比熱容為1.01kJ/ (kg K),等嫡指數(shù)為1.4。解：忽略因燃料加入而對工質(zhì)(空氣)熱物理性質(zhì)的影響，則(1) Otto 循環(huán)：(2) Diese

49、l 循環(huán)：壓縮至上止點時，工質(zhì)溫度丁2為燃料等壓放熱后，工質(zhì)的溫度T3為則預(yù)脹比p為則Diesel循環(huán)的熱效率為：3-27 一臺高性能四沖程火花點火發(fā)動機(jī)的排量是875cm3,壓縮比為10:1,指示效率是 Otto理論循環(huán)效率的55%。在8000r/min時，發(fā)動機(jī)的機(jī)械效率是 85%,充量系數(shù)0.9,空燃比 13,燃料低熱值44MJ/kg。在溫度為20C和壓力為0.1MPa的環(huán)境條件下空氣被吸入氣缸。計算發(fā)動機(jī)的：(1)有效效率和燃料消耗率；(2)空氣流量、功率和有效平均壓力。解：(1)有效熱效率儂為：燃料消耗率be為：(2)空氣流量Aa為:有效功率Pe為:有效平均壓力Pme為:3-28某一

50、柴油機(jī)的理論工作循環(huán)相關(guān)參數(shù)如下：壓縮開始時的氣缸壓力為0.1 MPa,溫度為296K;最大允許的氣缸壓力為 9.5 MPa;在燃燒期加入白總熱量為 2120 kJ/kg ;壓縮比為17; 工質(zhì)的摩爾質(zhì)量為 28.97 kg/kmol ;等嫡指數(shù)為1.4。(1)確定該理論循環(huán)的類型；(2)在p-V圖和T-S圖上畫出該理論循環(huán)過程；(3)計算該理論循環(huán)允許達(dá)到的峰值溫度和熱效率。解：(1)若按等容循環(huán)運行則等嫡壓縮終點的壓力Pc和溫度Tc為：等容加熱后的外，和溫度Tz，為:很明顯最高壓力將超過容許壓力，所以不能按等容循環(huán)運行，而按照等等壓循環(huán)運行，則最高壓力小于容許壓力，欲使發(fā)動機(jī)經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)，則

51、應(yīng)按混合循環(huán)運行。(2)混合循環(huán)的p-V圖和T-S圖如教材圖3-5所示。(3)若按混合循環(huán)運行，在保證安全的前提下，經(jīng)濟(jì)型達(dá)到最優(yōu)，則Pz，應(yīng)為9.5MPa,此時對應(yīng)的Tz，為:工質(zhì)溫度從Tc定容上升到Tz，需吸收的熱量 Qi為：定壓過程后工質(zhì)的溫度 Tz為：絕熱膨脹后的溫度 Tb為：3-29計算題3-28中理論工作循環(huán)的火用損失。若該循環(huán)采用下列放熱方式時，其火用損失又是多少？(1)膨脹到大氣壓力，再進(jìn)行等壓放熱；(2)膨脹到大氣溫度，再進(jìn)行等溫放熱。在p-V圖和T-S圖上指出不同損失的區(qū)域，并分別計算膨脹到大氣壓力和膨脹到大氣溫度時的熱效率。解：參考教材圖3-8,則題3-28中理論工作循環(huán)

52、的火用損失為1面積+ n面積”之和，理論工作循環(huán)(1)的火用損失為 t面積”，理論工作循環(huán)(2)的火用損失為0。圖中：=Q|Qx = 767i面積+n面積+出面積館出面積所以，題3-28中理論循環(huán)的火用損失I3-28為：(1)膨脹到大氣壓力，再 b'-a定壓放熱：所以，n面積+出故，理論工作循環(huán)(1)的火用損失i(i)為：L= 5S8.33 1324.42 = 263。g熱效率為：(2)膨脹到大氣溫度，再 b'-a定溫放熱：由圖可知，理論工作循環(huán)(3)的火用損失I為：熱效率為:3-30臺排量為3.3 L的直列6缸柴油機(jī)按混合理論循環(huán)工作，其燃料為輕柴油,有一半的燃料在等容階段燃

53、燒，另一半的燃料在等壓階段燃燒，且燃燒效率為 油機(jī)的壓縮比為14,且壓縮始點的溫度為 60C,壓力為101 kPa。計算：(1)循環(huán)中各狀態(tài)點的溫度；(2)循環(huán)中各狀態(tài)點的壓力；(3)預(yù)膨脹比；(4)壓力升高比；(5)指示熱效率；(6)燃燒過程中加入的熱量；(7)凈指示功。解:一二二 :.1-2定嫡過程空燃比20,100%。該柴2-3定容過程=1Q.04 MPa壓力升高比3-4定壓過程P產(chǎn)片1。用.腦預(yù)膨脹比4-5定嫡過程P = P耳 F = 10.04 MPap = 0.41 MPa(6)所以，燃燒過程加入的熱量a肝第四章4-1什么是發(fā)動機(jī)的換氣過程？合理組織換氣過程的目的是什么？為什么說發(fā)

54、動機(jī)的充量系 數(shù)是研究換氣過程的核心問題？解：發(fā)動機(jī)排出廢氣和充入新鮮空氣或可燃混合氣的全過程叫換氣過程。合理組織換氣過程的目的包括：(1)保證在標(biāo)定工況和全負(fù)荷工況下，吸入盡可能多的新鮮充量，以獲得盡可能高的 輸出功率和轉(zhuǎn)矩；(2)保證多缸機(jī)各缸循環(huán)進(jìn)氣量的差異不超出應(yīng)有的范圍，以免對整機(jī)性能產(chǎn)生不利 影響。(3)應(yīng)盡量減小換氣損失，特別是占最大比例的排氣損失。(4)進(jìn)氣后在缸內(nèi)所形成的湍流場，應(yīng)能滿足組織快速合理燃燒的要求。發(fā)動機(jī)充量系數(shù)指單缸每循環(huán)吸入缸內(nèi)的新鮮空氣質(zhì)量與按進(jìn)氣狀態(tài)計算得到的理論 充氣質(zhì)量的比值，該參數(shù)是決定發(fā)動機(jī)動力性能和進(jìn)氣過程完善程度的極為重要的評定指 標(biāo)，是換氣過

55、程的核心問題。4-2畫出四沖程自然吸氣汽油機(jī)的低壓換氣過程p-V圖，標(biāo)出進(jìn)、排氣相位角的位置。比較大負(fù)荷與小負(fù)荷時的換氣損失，說明在膨脹損失、排氣損失以及進(jìn)氣損失等方面的不同。解：p-V圖如下圖所示。其中 b'為EVO , d為IVO , r'為EVC , a'為IVC。實線為節(jié)氣 門全開(亦即大負(fù)荷工況)，虛線為節(jié)氣門部分開啟(亦即小負(fù)荷工況)。TDCHDC膨脹損失：大負(fù)荷時膨脹損失較大。因為大負(fù)荷是缸內(nèi)溫度較高，傳熱損失較大。排氣損失：從圖上可以看出，小負(fù)荷時排氣損失較大。因為大負(fù)荷時， 自由排氣階段的 排氣量較大，從圖上也可以看出大負(fù)荷是排氣門開啟后，排氣壓力迅速降低到比小負(fù)荷時的排氣壓力略小的水平，故排氣損失較小。進(jìn)氣損失：小負(fù)荷時進(jìn)氣損失較大。 因為小負(fù)荷時節(jié)氣門部分開啟，增加了進(jìn)氣的泵氣損失。4-3自由排氣與強(qiáng)制排氣有何本質(zhì)差別？簡述超臨界、亞臨界和強(qiáng)制排氣三