《内燃机学第5版》_刘圣华练习题及解答第1--4章.docx

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1、内燃机学思考与练习120题第一章1.什么是热机？把燃料的化学能转化成内能再转化成机械能的机器。2 .什么是内燃机？在机器内部燃料燃烧释放能量对外做出机械功的热机。3 .简述大气压力式内燃机的工作原理，说明为何它的效率低。最早发明的内燃机是一种大气压力式内燃机，其工作原理是燃料与空气在活塞下行的上半个行程吸入气缸，然后被火花点燃，在后半个行程膨胀做功，活塞上行时开始排气行程。大气压力式内燃机没有压缩行程，燃烧的温度压力低，燃气热能的膨胀比小,故热效率低。4 .说明二冲程内燃机的工作原理。二冲程内燃机要两个冲程里完成进气、压缩、做功、排气这些循环动作。曲轴箱压缩进气二冲程内燃机为例,活塞从下止点开

2、始向上移动时,扫气口和排气口均处于开启状态，新鲜充量被下行活塞压缩，压力提高的混合气由扫气口进入气缸，同时将缸内废气由排气口扫出。活塞继续上行，先将扫气口覆盖，再将排气口关闭，扫气过程结束。活塞继续上行，将压缩缸内充量，在接近上止点时点火（或喷油），燃料燃烧，燃气压力和温度急剧升高，在高温高压气体作用下，在活塞通过上止点后下行膨胀做功。活塞下行至排气口，排气开始，在下行扫气口打开，扫气过程开始，直至下止点。活塞的两个行程完成一个工作循环。5 .说明四冲程内燃机的工作原理。四冲程循环的内燃机拥有进气、着火前的压缩、燃烧膨胀与排气交替进行的四个活塞冲程构成。内燃机在进气行程时，进气门打开，活塞下行

3、，空气/混合气吸入气缸；压缩行程时，进和排气门关闭，活塞上行，混合气被压缩；在压缩上止点前,燃油喷入或混合气被点燃，燃烧开始；膨胀行程，燃烧产生的压力推动活塞下行，对外做功；排气行程，排气门打开，活塞上行，把缸内废气排出。6 .说明点燃式和压燃式内燃机工作原理是的主要区别。燃料不同：汽油和柴油；燃料供给方式：趋同；着火方式不同：点燃和压燃;混合气形成和燃烧方式不同：均匀混合气火焰传播，喷雾预混和扩散燃烧；功率控制不同：变量调节和变质调节；压缩比不同：汽油机低，柴油机高；有效热效率不同：汽油机较低，柴油机较高；7 .说明转子发动机的工作原理。三角形转子被安置在转子发动机茧形壳体中，缸体内部空间被

4、分成三个工作室，转子转动这些工作室也在运动，依次在摆线型缸体内的不同位置完成进气、压缩、燃料燃烧作功和排气四个过程。8 .简要说明汽车排放物的光化学污染。日光紫外线的作用下，汽车尾气排放的氮氧化合物和烯燃类碳氢化合物发生化学反应，生成臭氧及醛类等多种复杂的化合物，统称光化学烟雾。9 .简要说明汽车尾气颗粒排放与大气雾霾的关系。雾与霾的结合称为雾霾，其中的霾是一些细颗粒(PM2.5),是空气动力学当量直径小于2.5微米的可入肺颗粒物的总称。内燃机排气中，特别是柴油机排气中含有大量的细颗粒物，内燃机尾气中的碳氢化合物和氮氧化合物等排放还可以形成二次颗粒物。北京等大中城市中的机动车对雾霾的分担率在3

5、0%左右。第二章10.内燃机的动力性指标参数有哪些？动力性能指标参数主要有功率、转矩、转速等，反映内燃机的做功能力。11.内燃机的经济性指标参数有哪些？内燃机的经济性能指标参数主要是指内燃机工作过程中的燃料与润滑油消耗率等，反映了内燃机运转的经济性。12.内燃机的运转性能指标有哪些？只要是指能内燃机的冷起动性能、噪声和排气等。13.什么是内燃机的示功图？内燃机气缸压力随曲轴转角或气缸工作容积的变化关系称为示功图。其中气缸压力随曲轴转角的变化关系一般称为p-示功图，将气缸压力随气缸工作容积的变化关系称为P-V示功图。14.何谓内燃机的指示性能指标？内燃机的指示性能指标是以工质对活塞做功为基础的性

6、能指标。15.何谓内燃机的有效性能指标内燃机的有效性能指标是指以曲轴对外做功为基础的性能指标。16.什么是内燃机的指示功和指示功率？指内燃机完成一个工作循环工质向活塞传递的有用功。指示功率则是指内燃机单位时间内所作的指示功。17.何谓平均指示压力？它有何物理意义？平均指示压力是指单位气缸容积一个循环所做的指示功。从实际循环的角度评价发动机气缸工作容积的利用率。平均指示压力高，同样大小的气缸容积可以发出更大的指示功，气缸工作容积的利用程度就高。18.什么是指示热效率？指示热效率是发动机实际循环指示功与所消耗的燃料热量的比值19.什么是指示燃油消耗率？指示燃油消耗率是指单位指示功的耗油量。20.什

7、么是平均有效压力？一个假想的、平均不变的压力作用在活塞顶上，使活塞移动一个行程所做的功等于每循环所做的有效功。平均有效压力值反映了单位气缸工作容积输出转矩的大小，是一个与发动机排量无关的衡量发动机动力性能的一个重要参数。21.什么是升功率？在额定工况下，发动机每升气缸工作容积所发出的有效功率。升功率反映的是对气缸工作容积的利用率或强化程度的总评价。22.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？都反映了单位气缸工作容积的做功能力，但平均有效压力表示的是输出转矩，而升功率是指（标定工况下的）功率，除了和转矩有关外还和发动机的转速有关。23.何谓有效热效率？有效热效率是实际循环的

8、有效功与所消耗燃料热量的比值24.何谓有效燃油消耗率？是指单位有效功的耗油量，是油耗量与功率的比，通常以g/kWh表示。25.影响有效燃油消耗率的因素有哪些？降低的途径有哪些？有效燃油消耗率与内燃机的指示热效率和机械效率的积成反比，因此，凡是提高内燃机指示热效率和机械效率的措施均能降低内燃机的燃油消耗率。降低的途径重要的有：燃烧过程的优化；小型化和低速化；包括增压在内的内燃机的废热再利用；还及润滑系统的低摩擦技术等。26.充量系数的定义是什么？它反映了发动机哪些方面性能的好坏？把内燃机每缸每循环吸入气缸的空气量换算成进气管状态的体积与其活塞排量的比称为充量系数。充量系数表征了内燃机实际换气过程

9、进行的完善程度，主要表现了配气正时、进排气系统的流通阻力及泵气损失等。27.25.分析提高发动机升功率的途径。依据升功率的表达式，提高发动机升功率的方法有：增压；改善燃烧提高知识热效率；提高进行效率；降低进排气系统阻力，提高充量系数；提高转速；采用二冲程。28.内燃机的机械效率是如何定义的？内燃机的机械损失由哪些部分组成？内燃机的有效功率与指示功率之比.（1）将新鲜充量吸入气缸和将燃气排出缸外所消耗的机械功；（2）克服各种摩擦所消耗的机械功；（3）驱动内燃机正常运转所必须的附件功耗。第三章29.何谓内燃机的理论循环？与实际循环相比，理论循环主要做了哪些简化？通常根据内燃机所使用的燃料、混合气形

10、成方式、缸内燃烧过程（加热方式）等特点，把火花点火发动机的实际循环简化为等容加热循环，把压燃式柴油机的实际循环简化为等压加热循环或混合加热循环，这些工作循环称为内燃机的理论循环。理论循环的假设有：1）把压缩和膨胀过程简化成理想的绝热可逆的等端过程，忽略工质与外界的热量交换及其泄漏等的影响。2）将燃烧过程简化为可逆的等容、等压或混合加热方式从高温热源吸热；将排气过程简化为向低温热源可逆的等容放热过程。3）忽略发动机进排气过程，从而将循环简化为一个闭口循环。4）以空气为工质，并视为理想气体，在整个循环中工质物理及化学性质保持不变，比热容为常数。30.内燃机的实际循环与理论循环相比存在哪些损失？工质

11、的影响，传热损失，换气损失，由于燃烧速度的有限性和不完全燃烧损失造成的燃烧损失31.试分析提高内燃机理论循环效率的方法。1）提高压缩比2）增大压力升高比3）减小初期膨胀比32.四冲程内燃机换气过程分哪几个阶段？四冲程内燃机换气过程可分为排气、气门叠开、进气三个阶。33.试分析四冲程内燃机自由排气的重要性。按燃气对活塞的作用，排气过程可分为自由排气和强制排气两个阶段。自由排气过程可能出现超临界排气和亚临界排气两种方式。自由排气阶段缸内气体虽然对活塞做功，但造成了膨胀损失。在活塞通过下止点后向上止点运动，活塞推动缸内气体，强制排出机外，需要消耗发动机的有效功。考虑到超临界排气量只与排气流通面积和时

12、间有关，满足使膨胀损失和活塞强制排气功最小及缸内残余废气比例要求是自由排气正时设计的依据。34.何谓四冲程内燃机的换气损失？发动机实际的换气过程却存在因为排气门早开所造成的膨胀损失，流动阻力造成的活塞强制排气的推出损失和吸气过程的进气损失，这些与理论循环相比所所产生的功的损失统称为换气损失。35.何谓泵气损失？四冲程内燃机由进气冲程和排气冲程构成的进排气过程称为泵气过程。与理论循环相比，实际循环的泵气过程造成的有用功的减小叫泵气损失。36.何谓泵气功？泵气功则是指泵气过程缸内气体工质对活塞所做的功。37.可变正时的配气系统对进气节流的汽油机性能改善的作用有哪些？D各种负荷工况下，减小进排气损失

13、，减少泵气损失；2）变缸内气体流动状态和实现内部EGR等，改善燃烧提和降低排放；3）全负荷工况提高充量系数，增强动力性。38.什么是内燃机的增压？为了提高内燃机的动力性，使空气在进入气缸前得到压缩以提高进气压力（密度）的方法称为增压。39.内燃机增压的方法有哪些？内燃机的增压主要有机械增压和排气涡轮增压及其组合多种方式。40.内燃机的排气涡轮增压器有几类，各应用于什么场合？可以分为径流式涡轮增压器和轴流式涡轮增压器两大类。一般大型柴油机多采用轴流式，以满足大流量、高效率的要求。对于车用发动机多采用径流式，以适应高转速及较高响应性能的要求。41.何谓压气机的流量特性？在转速一定的条件下获得的压气

14、机压比和效率随压气机流量的变化关系称为压气机的流量特性。42.43.44.45.何谓压气机的喘振？产生原因是什么？一定转速下，当压比高而空气流量太小时，压气机进口空气流量的变得不稳 定或者出现震荡状态，这种现象叫做喘振。当流量较小时，在压气机叶轮通道入口处，气流与壁面的分离扩展到整个叶 片通道，使高压气体回流，造成空气的压力和流量的震荡，产生喘振。压气机的堵塞及产生的原因是什么？一定转速下，当流量超过一定数值后，压气机的压比和效率均急速下降，而 流量却不会再增加，这一现象称为压气机的堵塞。产生压气机堵塞的原因是通道中某个截面上的气流速度达到当地音速（临界 状态），从而限制了流量的增加。排气能量

15、如何在径流涡轮机中转换的内燃机高温排气流过喷嘴环渐缩通道时被加速，压力、温度下降，一部分排 气能量转化为气流的动能。排气进入工作叶轮后继续膨胀，在向心流动的过程中继续被加速，将排气的 能量转化为推动叶轮旋转的轴功。25.试分析内燃机增压过程中的能量平衡关系压气机的功耗：面积2-3-a-0系压缩进入内燃机气缸内的空气所需的能 量，面积i-g-3-2则为压缩扫气空气所需的能量排气总能量：排气能量，面积15e,f ；扫气能量，面积ig42； 活塞强制推出功，面积2451涡轮和压气机的能量平衡：排气总能量*涡轮机效率*增压器的机械效率=压气机 的功耗实际上，涡轮前的可用能量i-gef与力的乘积才是涡轮

16、机对压气机所 给出的功，压气机所消耗的功是面积i-g-a-0除以压气机效率力和整个外, o 二者在稳态工况下取得平衡。第四章46.如何评价汽油的蒸发性？汽油由液体状态转化为气体状态的性能称为汽油的蒸发性。评价汽油蒸发性的指标有循程与蒸气压。所谓的馅程是指在石油产品常压蒸锵特性测定法规定的条件下，一定温度范围内可能蒸储出来的油品数量和温度的标示。反映汽油在发动机气缸内汽化与空气混合形成可燃混合气的情况难易。在规定条件下,油品在适当的试验装置中,气液两相达到平衡时的蒸气压力称为蒸气压。可用于评价冷起动低温条件下的油气混合情况。47.何谓汽油的辛烷值？如何评价？汽油的辛烷值是汽油燃料对于发动机抵抗爆

17、震燃烧能力的参数表达值。在标准试验条件下、在专门的单缸发动机上，调整标准燃料中异辛烷与正庚烷的混合比例，使标准燃料产生的爆震强度与所试燃料的爆震强度相同，则标准燃料中异辛烷所占的体积百分数即为所试油料的辛烷值。48.何谓柴油的十六烷值？如何评价？柴油的十六烷值是在发动机中压燃着火特性的参数表达值。柴油的十六烷值是在试验发动机的标准操作条件下，将着火性质与已知十六烷值的标准燃料的着火性质进行比较来测定的。49.何谓生物柴油？生物油脂经酯交换反应制取的脂肪酸单脂称为生物柴油。50.何谓化学计量空燃比？当燃料在空气中燃烧时，一定质量空气中的氧刚好使一定质量的燃料完全燃烧，将碳氢燃料中所有的碳、氢完全

18、氧化成二氧化碳和水，则此时的空气与燃料的质量比称为该燃料燃烧的化学计量空燃比，或简称理论空燃比。51.何谓燃料的热值？在标准大气状态下(latm,298.15K),每千克燃料完全燃烧所放出的热量称为燃料的热值。对于含有氢元素的燃料，若燃烧生成的水以蒸汽状态存在，在这种条件下获得的热值称为燃料的低热值(IoWerheatingvalue),反之，若将水蒸汽冷凝成液态的水，由于水蒸汽要释放出汽化潜热，所测量的燃料热值就高，称之为高热值(higherheatingvalue)o52.什么是燃料的全生命周期评价？燃料的生命周期评价是指对能源的开采、加工，燃料的生产、运输，车辆使用过程中燃料的消耗，直至车辆报废后的后处理全过程的环境影响的一种评价。燃料的生命周期评价可归纳为燃料上游、燃料使用(车辆运行)和车辆制造与处理三个部分。