第一章 发动机性能及其参数 [1] 三种理想循环 1)otto cycle : 2)diedel cycle : 3)dual cycle;(the efficiency lies between ~) isentropic compression ;addition of heat ;isentropic expansion ;rejection of heat; [2]评价理论循环的参数 Cycle fuel conversion efficiency ηt 和Mean effective pressure Pt ηt : The cycle fuel conversion efficiency ηt is used to evaluate the cycle economy , which is defined as: (ηt increases with the increasing of compression ratio ε, pressure ratio λ, isentropic exponent K and decreases with the increasing of expan sion ratio ρ.) Pt : Pt is cycle work done by unit cylinder volume.It is used to evaluate the power capability of a cylinder : (Pt increases with increasing of pa 、ε 、λ、ρ、 k and ηt .) [3]real cycle 实际循环 1、intake(induct) stroke 2、compression stroke 3、power(combustion) stroke 4、exhaust stroke [4] Which losses existed in real cycle compared with ideal cycle? explain every loss and the forming reason. (实际循环与理想循环相比，存在的损失及其形成原因。) 1) Heat transfer. Heat transfer from unburned mixture to the cylinder walls. The pressure at the end of combustion in the real cycle will be lower. 2) Finite combustion time. Finite time required to burn the charge. The peak 1 2 121101Q Q Q Q Q Q W t -=-==ηS t V W p =
《工程热力学及内燃机原理》教学大纲 开课单位：汽车工程系 课程代号： 学分：4 总学时：64 H 课程类别：限选考核方式：考试 基本面向：车辆工程专业 一、本课程的目的、性质及任务 本课程为车辆工程专业的一门专业课。通过本课程的学习，学生掌握热力学的基本概念和内燃机基本原理，能对内燃机的性能进行全面的、系统的分析，具备一定的热力学过程和内燃机主要参数的计算能力，并为以后学习机械方面的专业课程打好基础。 二、本课程的基本要求 掌握热力学的基本概念和内燃机基本原理，掌握热力学第一定律和热力学第二定律；了解各种常用工质的热力性质；能根据热力学基本定律，结合工质的热力性质，分析计算实现热能和机械能相互转换的各种热力过程和热力循环；了解提高热效率的正确途径和措施。了解内燃机排污、噪声、振动的知识，掌握内燃机台架试验的基本知识和基本技能。 三、本课程与其他课程的关系 学习本课程前，应先修“高等数学”、“大学物理学”、“机械原理”、“汽车构造”等课程。只有在学好上述课程的基础上才能更好的学习本课程。 四、本课程的教学内容 第一部分工程热力学部分 绪论
（一）热能及其利用 （二）热力学发展简史 （三）工程热力学的主要内容及研究方法 第一章基本概念（一）热能在热机中转变成机械能的过程（二）热力系统 （三）工质的热力学状态及其基本状态参数（四）平衡状态，状态方程式，坐标图（五）工质的状态变化过程 （六）过程功和热量 （七）热力循环 第二章热力学第一定律（一）热力学第一定律的实质 （二）热力学能和总能 （三）能量的传递和转化 （四）焓 （五）热力学第一定律的基本能量方程式（六）开口系统能量方程式 （七）能量方程式的应用 第三章理想气体的性质（一）理想气体的概念 （二）理想气体状态方程式 （三）理想气体比热容 （四）理想气体的热力学能、焓和熵
第一章发动机的性能 1.简述发动机的实际工作循环过程。 1）进气过程：为了使发动机连续运转，必须不断吸入新鲜工质，即是进气过程。此时进气门开启，排气门关闭，活塞由上止点向下止点移动。2）压缩过程：此时进排气门关闭，活塞由下止点向上止点移动，缸内工质受到压缩、温度。压力不断上升，工质受压缩的程度用压缩比表示。3）燃烧过程：期间进排气门关闭，活塞在上止点前后。作用是将燃料的化学能转化为热能，使工质的压力和温度升高，燃烧放热多，靠近上止点，热效率越高。4)膨胀过程：此时，进排气门均关闭，高温高压的工质推动活塞，由上止点向下至点移动而膨胀做功，气体的压力、温度也随之迅速下降。（5）排气过程：当膨胀过程接近终了时，排气门打开，废气开始靠自身压力自由排气，膨胀过程结束时，活塞由下止点返回上止点，将气缸内废气移除。 3.提高发动机实际工作循环热效率的基本途径是什么？可采取哪些基本措施？ 提高实际循环热效率的基本途径是：减小工质传热损失、燃烧损失、换气损失、不完全燃烧损失、工质流动损失、工质泄漏损失。提高工质的绝热指数κ可采取的基本措施是：⑴减小燃烧室面积，缩短后燃期能减小传热损失。⑵. 采用最佳的点火提前角和供油提前角能减小提前燃烧损失或后燃损失。⑶采用多气门、最佳配气相位和最优的进排气系统能减小换气损失。⑷加强燃烧室气流运动，改善混合气均匀性，优化混合气浓度能减少不完全燃烧损失。 ⑸优化燃烧室结构减少缸内流动损失。⑹采用合理的配缸间隙，提高各密封面的密封性减少工质泄漏损失。 4.什么是发动机的指示指标？主要有哪些？ 答：以工质对活塞所作之功为计算基准的指标称为指示性能指标。它主要有：指示功和平均指示压力.指示功率.指示热效率和指示燃油消耗率。 5.什么是发动机的有效指标？主要有哪些？ 答:以曲轴输出功为计算基准的指标称为有效性能指标。主要有：1）发动机动力性指标，包括有效功和有效功率.有效转矩.平均有效压力.转速n和活塞平均速度；2）发动机经济性指标，包括有效热效率.有效燃油消耗率；3）发动机强化指标，包括升功率PL.比质量me。强化系数PmeCm. 6.总结提高发动机动力性能和经济性能的基本途径。 ①增大气缸直径，增加气缸数②增压技术③合理组织燃烧过程④提高充量系数⑤提高转速⑥提高机械效率⑦用二冲程提高升功率。 7.什么是发动机的平均有效压力、油耗率、有效热效率？各有什么意 义？ 平均有效压力是指发动机单位气缸工作容积所作的有效功。平均有效压力是从最终发动机实际输出转矩的角度来评定气缸工作容积的利用率，是衡量发动机动力性能方面的一个很重要的指标。有效燃油消耗率是单位有效功的耗油量，通常以每千瓦小时有效功消耗的燃料量来表示。有效热效率是实际循环有效功与所消耗的燃料热量之比值。有效热效率和有效燃油消耗率是衡量发动机经济性的重要指标。
《发动机原理》习题 绪论 [1] 简述本课程的研究对象和任务。 答：以性能指标为研究对象；任务：深入到工作过程的各个阶段，分析影响性能指标的各种因素，找出规律，研究提高性能指标的措施与途径。 [2] 发动机的冲程和热力过程各是什么？ 答：发动机的冲程四个：吸气、压缩、做工、排气； 发动机的热力过程五个：吸气、压缩、燃烧、膨胀、排气。 燃烧至膨胀为能量转换过程。 [3] 发动机性能指标分为哪几类？各包括哪些参数？ 答：动力性指标：功率、扭矩、转速； 经济性指标：燃油消耗率（量），润滑油消耗率（量）； 运转性指标：冷起动性、噪声、排气品质； 此外，还应考虑可靠性，耐久性，加工容易，操作维修方便等。 [4] 发动机按用途分为哪些种类？（了解） 答： 1 按用途分 （1）灌溉（抽水）用 （2）电站用n = const. 线工况固定式柴油机或机组 （3）船舶用Ne = k n3（螺旋桨曲线）线工况大型、低速柴油机 （4）汽车、拖拉机用变工况-面工况中小型、高速柴油机 （5）发动机车大型高速柴油机组
（6）工程机械（矿山机械、建筑、石油钻探）多变型 （7）坦克V型、多缸机 （8）飞机星型（径向式）已基本不用 2 按燃油种类分类 汽油机，柴油机 3 按点火方式分类 自行着火（压燃式），外源点火（点燃式） 4 按工作循环分类 四冲程，二冲程 5 按冷却方式分类 水冷，风冷 6 按汽缸排列分类 直列式，卧式，V型，星型（径向式） 7 按汽缸数目分类 单缸机，多缸机（2，3，4，5，6，8，10，12，14，16缸…）[5] 发动机的代用燃料有哪些？ 答：压缩天然气，液化天然气，液化石油气，氢气， 甲醇，乙醇，二甲醚，植物油， 电瓶，太阳能 [6] 简述发动机的优缺点。 答：（一）优点
内燃机原理复习资料 第二章、内燃机的工作循环 一、“理想循环”假定？ 答：理想循环讨论中所采取的简化假定是：1.工质是一种理想的完全气体，在整个循环中保持物理及化学性质不变；2.不考虑实际存在的工质更换以及漏气损失，工质数量保持不变，循环是在定量工质下进行的；3.把汽缸内工质的压缩和膨胀看成是完全理想的绝热过程，工质与外界不进行热交换；4.用假想的定容放热和定容或定压加热来代替实际的换气和燃烧过程。 二、内燃机的实际循环与理论循环的区别 答：1、工质不同；2、气体流动阻力；3、传热损失；4、燃烧不及时、后燃及不完全燃烧损失；5、漏气损失。 三、压缩过程的作用？ 1、压缩过程扩大了工作循环的温度范围； 2、压缩过程使循环的工质得到更大的膨胀比，对活塞做更多的功； 3、压缩过程提高的工质的温度和压力，为冷机启动及着火燃烧创造了条件。 四、四冲程工作原理 1、进气行程：排气门关闭，随着活塞下行汽缸内产生低压，重进气门吸入空气和汽油的混合气，柴油机中吸入的是新鲜空气。 2、压缩行程：进、排气门关闭，活塞上行压缩汽缸内的气体，在柴油机中，把空气压缩到燃料自然温度以上。 3、做功行程：当活塞快到上止点时，用火花塞点燃混合气使之燃烧，在柴油机中，此时燃料以雾化状态喷射到汽缸内，和高温空气接触而自行着火燃烧，燃烧所产生的高压气体，把活塞往下推而做功。 4、排气行程:当活塞到下止点稍前一些时，排气门开启，排气溢出，汽缸内压力下降，活塞上行把膨胀完了的燃气排除汽缸外。 五、示功图：把内燃机在1个工作循环中气缸内工质状态的变化，表示为压力与容积的关系，即压力与活塞行程的关系的图形。 六、标定转速：指在标定工况下，发出标定功率时内燃机相应的曲轴转速。 七、油耗率：在标定工况下，发出标定功率时内燃机所具有的有效油耗率。 八、升功率N :单位气缸工作容积内燃机所具有的标定功率。 九、活塞功率N ：单位活塞总面积上内燃机所具有的标定功率。 十、指示效率：是评价内燃机工作循环的一个经济性参数，也是衡量气缸内燃料燃烧所应释放出的热能有效转换成指示功的程度的一个尺度。 十一、机械损失功率由以下组成：摩擦损失功率、泵气损失功率、压力机或扫气泵损失功率、辅助机械损失功率。
第二章思考题与习题 2-1 内燃机的动力性能和经济性能指标为什么要分为指示指标和有效指标两大类？表示动力性能的指标有哪些？它们的物理意义是什么？它们之间的关系是什么？表示经济性能的指标有哪些？它们的物理意义是什么？它们之间的关系是什么？ 2-2 怎样求取发动机的指示功率、有效功率、平均指示压力和平均有效压力? 2-3 机械效率的定义是什么? 2-4 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? 2-5 充量系数的定义是什么? Φc的高低反映了发动机哪些方面性能的好坏？ 2-6 试推导由吸入的空气量来计算平均有效压力的解析式及升功率的解析式，并分析提高发动机升功率的途径。 2-7 影响be的因素有哪些？降低be的途径有哪些？ 2-8 过量空气系数Φa的定义是什么？在实际发动机上怎样求得? 2-9 内燃机的机械损失由哪些部分组成?详细分析内燃机机械损失的测定方法，其优、缺点及适用场合。 2-10 要设计一台六缸四冲程高速柴油机，设平均指示压力Pmi＝0.85 MPa，平均机械损失压力Pmm=0.15 MPa，希望在2000r／min时能发出的功率为73.5kW。 1)为将活塞平均速度控制在8m／s，缸径行程比取多大合适？ 2)为使缸径行程比为1：1.2，缸径与行程取多大? 2-11 有一台6135Q－1柴油机，D×S＝135mm×140 mm，6缸，在2200r／min时，发动机发出的有效功率为154kW。be＝217g／
(kW·h)。 1) 求发动机的Pme、Ttq、和ηet。 2) 当ηm＝0.75时，试求bi、ηit、Pi和Pm的值。 3) 当ηit、Φc、Φa均未变，ηm由0.75提高到0.8，此时PL、Pe和be的值。 4) 若通过提高Φc使Pe提高到160kW，而ηit、Pm均未变化，则Pi、ηm、be值是多大? 5) 通过以上计算，你可以得出哪些结论? 第三章思考题与习题 3-1 研究理论循环的目的是什么?柴油机的理论循环与实际循环有何区别？ 3-2 试推导混合加热理论循环热效率的表达式。 3-3 从理论循环中可以得到哪些结论?在指导实际工作时要受到哪些限制？ 3-4 汽油及柴油的重要理化指标各有哪些？ 3-5 什么是汽油的辛烷值?提高汽油燃料辛烷值的方法有哪些？ 3-6 汽油机上使用甲醇与汽油的混合燃料，其中甲醉与汽油的质量分数分别为15％和85％，试求出这种燃料的化学计量空燃比。 3-7 内燃机的实际循环与理想循环相比，存在着哪些损失？试述各种损失及其形成原因。 3-8 何谓内燃机的燃烧效率？汽油机与柴油机的燃烧效率有何不同？ 3-9 绘出非增压内燃机气缸内工作过程的计算框图。
第二章内燃机循环及性能评价 1、三种理论循环根据加热方式不同分为：等容加热循环、等压加热循环、混合加热循环。 2、实际循环：1个循环-4个行程（进气、压缩、做功、排气）-5个过程（进气、压缩、燃烧、膨胀、排气） 3、机械损失的测定方法有倒拖法、灭缸法、示功图法和油耗法 第三章发动机的换气过程 1、换气过程包括进气过程和排气过程，其中排气过程由缸压分为自由排气和强制排气 2、气门叠开现象（名词解释）：在进气上止点，因进排气气提前角和气迟关角的存在，使进、排气门同时开启的现象。气门叠开的作用：扫气、冷却，多进气。 3、排气损失包括自由排气损失和强制排气损失。 4、充气效率（名词解释）：每缸每循环实际进入气缸的新鲜空气质量与进气状态下理论计算充满气缸工作容积的空气质量比值。 5、气门的丰满系数（名词解释）：实际上气门开启关闭是要有一个缓冲渐变的过程的，类似于抛物线的形状，抛物线的面积除以矩形的面积就是丰满系数。 6、充分利用气体的动态效应提高充气效率，其中动态效应包括惯性效应和波动效应。 7、增压技术中，根据压气机驱动方式不同可以分为机械增压、废气涡轮增压和气波增压。 8、EGR系统的主要目的是为了降低NOx的排放。 9、充气效率（名词解释）：每缸每循环实际进入气缸的新鲜空气质量与进气状态下理论计算充满气缸工作容积的空气质量比值。 第四章内燃机的燃料与燃烧 1、内燃机传统燃料有汽油和柴油。 2、十六烷值评价柴油的自燃性；辛烷值评价汽油的抗爆性。 3、爆震现象（名词解释）：点火后，末端气体的自燃现象。 4、国产汽油的牌号使用研究法辛烷值来命名的；轻柴油的牌号是按凝点命名的。 5、低热值：产物中H2O以水蒸气状态存在；高热值：产物中H2O以液体状态存在。 6、过量空气系数（名词解释）：燃烧2Kg燃料实际供给的空气量L与理论上所需要的空气量L0之比，成为过量空气系数。 第五章汽油机混合气的形成和燃烧 1、汽油机外部混合气形成，根据燃料供给方式分为化油器和电控喷射两种方式。 2、经济混合气：φa=1.03-1.15，功率混合气φa=0.8-0.9。 3、预混合燃烧（名词解释）：混合过程比燃烧反应快或在火焰到达之前燃料与空气已充分混合的燃烧方式。 扩散燃烧（名词解释）：混合过程和燃烧过程同时进行，或燃烧速度取决于燃料和空气相对扩散速度的燃烧方式。 4、汽油机正常燃烧过程根据缸内压力变化特点，分为三个时期着火阶段、明显燃烧期和后燃期。 5、汽油机的不正常燃烧现象主要有爆燃和表面点火。 6、点火提前角（名词解释）：指火花塞跳火时刻到上止点的曲轴转角。 7、汽油机的有害排放物：排气中的CO、HC、NOx、CO2。 8、 第六章柴油机混合气形成和燃烧 1、柴油机的燃烧过程分为四个阶段着火延迟期、速燃期、缓燃期和补燃期。 2、影响柴油机混合气形成的因素：燃料的雾化特性和燃烧室内气流特性。 3、汽油机为量调节、柴油机为质调节；汽油机为预混合燃烧、柴油机为预混合燃烧和扩散
第一章第二章思考题 1．分析上止点误差对内燃机工作过程分析的影响，有几种确定上止点的方法，倒拖示功图法为什么要考虑热力损失角的影响。给出一种确定上止点方法的步骤。P9~13 步骤按照1.静态测定法的步骤 NO和噪声综合3．直喷式柴油机以动力性、经济性为优化目标和以动力性、经济性、排放 x 性能为优化目标组织燃烧有什么不同，试分析之。P24~25 图 6．采用稳流气道实验台能进行哪些零部件性能试验？试验中测量哪些参数，简介测量方法，用哪些量来评价系统的进气性能？ 进、排气管，气缸盖，消声器等；测量方法：等压差法，等流量法（分别简述）P35~36 试验中测量的参数：气门升程、气道流动压力降△P1、气体的体积流量Q、风速仪转速n D，流动气体温度t 评价参数：P36 8．汽油机和直喷柴油机采用四气门后，试从影响性能的诸方面探讨与两气门相比有何优点和存在的缺点。(结合第2、3、5等章内容综述)P42、待完善 第三章第四章思考题 φ特性场）会取得怎样的汽油机性能P62 2．使用理想的空燃比特性场（或过量空气系数 a 对汽油机而言过浓或过稀混合气....1.1~1.3之间（性能）；按负荷、转速变化分析图3-6为什么说φ的较理想的特性场？（它是综合考虑动力性、经济性、排放性能得出的，当在小负荷，低 是 a 转速时，为了保证怠速稳定性及起动和加速，应适当加浓混合气0.8~0.9；当汽油机在部分负荷
范围内运行时，应供给较稀的混合气1.05~1.15，当发动机在大负荷、高转速运转时，也需要较浓的混合气0.85~0.95）电喷汽油机为什么不采用图3-6模式，而在大部分工况用闭环1≈α模式控制（内燃机学99或高等内燃机原理P62） 11.简述汽油机电控喷油的喷油量控制的实现方法？ 电控器根据发动机转速和表示发动机负荷的空气流量决定喷油脉宽的基本值，冷却液温度、进气温度等都是用来对喷油脉宽修正的条件参数。喷油量取决于喷油器的开启时间，即由送到喷油器电磁线圈的控制脉宽的宽度决定，因此ECU 控制此脉冲宽度就可以控制供油。节气门开度传感器信号对于怠速工况判断、过渡工况喷油量补偿是必须的。p97~P99 欧3、4（国3、4）电控系统有那些基本功能的控制系统。喷油量控制精度有那些影响因素？ 电控喷油系统、电控节气门系统，电控点火系统，OBD 车载诊断系统，怠速控制系统，燃油蒸发系统，二次空气系统等。 喷油量控制精度的影响因素：喷油脉宽，喷油嘴流量分组，冷却水温度，进气温度，空燃比，海拔高度，蓄电池电压，发动机负荷等等。 11．电控技术中，闭环控制与开环控制有什么区别和特点，举一例说明闭环原理。常见的有哪些闭环控制？反馈信号是什么？ 开环控制：为单一方向的流程，无反馈信号。发动机在一定工况下，电控器从传感器得到该工况的各种信息并从内存中找出适合该工况的脉谱，制定各种控制指令送到相应的执行器去工作，至于个执行器是否正确的执行了预定控制，执行后发动机工况是否和控制目标一致，电控器不去检查和比较。 闭环控制则为双向操作，电控器不断地将待控参数与优化的控制目标值进行比较，据此不断地调节输出指令使两者差别达到最小，该系统中一定有反馈信号。闭环控制的精度一定高于开环控制。 常见闭环控制： Φa =1空燃比闭环控制，反馈信号：由氧传感器检测排气中的含氧量 点火控制中的爆燃传感器，反馈信号：压力波脉冲 温度 怠速控制：反馈信号：空气流量传感器检测空气流量 第五、 章 六章 思考题
内燃机原理课后题
内燃机学课后题 第二章：内燃机的工作指标 2-7 内燃机的动力性能和经济性能指标为什么要分为指示指标和有效指标两大类？表示动力性能的指标有哪些？它们的物理意义是什么？它们之间的关系是什么？表示经济性能的指标有哪些？它们的物理意义是什么？它们之间的关系是什么？ 2-8 怎样求取发动机的指示功率、有效功率、平均指示压力和平均有效压力？ 2-9 机械效率的定义是什么？ 2-10 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？ 2-11 充量系数的定义是什么？的高低反映了发动机哪些方面性能的好坏？ 2-12 试推导由吸入的空气量来计算平均有效压力的解析式及升功率的解析式，并分析提高发动机升功率的途径。 2-13 影响b e 的因素有哪些？降低b e 的途径有哪些？ 2-14 过量空气系数的定义是什么？在实际发动机上怎样求得？ 2-15 内燃机的机械损失由哪些部分组成？详细分析内燃机机械损失的测定方法，其优、缺点及适用场合。 2-16 要设计一台六缸四冲程高速柴油机，设平均指示压力，平均机械损失压力，希望在2000r/min时能发出的功率为73.5kW。 1）为将活塞平均速度控制在8m/s，缸径行程比取多大合适？ 2）为使缸径行程比为1:1.2，缸径与行程取多大？ 2-17 有一台6135Q-1柴油机，D×S=135mm×140mm，6缸，在2200r/min时，发动机发出的有效功率为154kW，b e =217g/(kW·h)。 1）求发动机的p me 、T tq 和。
2）当时，试求、、和的值。 3）当、、均未变，由0.75提高到0.8，此时P L 、P e 和b e 的值。 4）若通过提高使P e 提高到160kW，而、均未变化，则、、b e 值是多大？ 5）通过以上计算，你可以得出哪些结论？ 2-17试述机械损失的测定方法。 第三章：内燃机的工作循环 3-1 研究理论循环的目的是什么？柴油机的理论循规蹈矩环与实际循环有何区别？ 3-2 试推导混合加热理论循环热效率的表达式。 3-3 从理论循环中可以得到哪些结论？在指导实际工作时要受到哪些限制？ 3-4 简述发动机实际循环向理想循环的简化条件。 3-5 在初态相同、最高压力和温度相同、放热量相同的前提下，在发动机理想循环P-V图上比较混合、定容和定压加热循环的热效率。 3-6说明提高压缩比可以提高发动机热效率和功率的原因。 3-7 为什么汽油机的压缩比不宜过高？ 3-8 做出四冲程非增压柴油机理想循环和实际循环P-V图，并标明各项损失。 3-9 汽油及柴油的重要理化指标各有哪些？ 3-10 什么是汽油的辛烷值？提高汽油燃料辛烷值的方法有哪些？ 3-11 汽油机上使用甲醇与汽油的混合燃料，其中甲醇与汽油的质量分数分别为15%和85%，试求出这种燃料的化学计量空燃比。 3-12 内燃机的实际循环与理想循环相比，存在着哪些损失？试述各种损失及其形成原因。 3-13 何谓内燃机的燃烧效率？汽油机与柴油机的燃烧效率有何不同？ 3-14 绘出非增压内燃机气缸内工作过程的计算框图。
内燃机原理复习思考题 第五章 5-1为什么说内燃机中燃料的燃烧都是气态燃烧？燃烧的实质是什么？燃烧过程由哪几个阶段组成？ 5-2何谓可燃混合气的着火？自然着火与点燃着火有哪些差别？ 5-3着火准备过程包含哪两种准备？汽油机和柴油机的着火过程各有什么特点？ 5-4利用热着火理论，结合P58图3—7和图3—8，说明下述现象： 1）为什么存在不着火区？ 2）为什么有可燃混合气着火的浓限与稀限？此界限与何种因素有关？ 5-5利用链锁反应着火理论解释滞燃期的形成机理。 5-6汽油机的着火和柴油机的着火分别属于什么着火阶段？为什么？ 5-7利用皱褶火焰面模型及微涡流传热、传质的特点说明紊流火焰传播速度大大高于层流火焰传播速度的原因。 5-8分析对比图（5-10）与（5-12），最小点火能量和层流火焰传播速度在随φa的变化规律上有何异同和相关性？ 5-9描述高压喷雾油束的几何形状与其内油粒大小和分布的特点，并指出贯穿特性与雾化特性有哪些评价指标？它们对柴油机性能会产生什么影响？ 5-10实际柴油机为液滴群着火，其初期着火点在何处？液滴群的两个阶段燃烧指的是什么？属于何种类型燃烧？各有何特点？ 5-11什么是燃烧放热率？它需要已知和测试那些数据才能计算获得？ 5-12由公式（5-4）和（5-5）给出的燃烧速率与公式（5-15）的是否相同？其原理有何不同？实际测试计算时有何不同？ 第六章 6-1分析比较汽油机和柴油机燃烧各对应阶段的特点后回答： 1）柴油机的滞燃期和汽油机的滞燃期的物理实质有何差别？ 2）为什么柴油机燃烧初期的压力升高率ΔP/Δ 比汽油机大得多？ 3）汽油机和柴油机各自主燃期的燃烧过程有何差别？ 4）为什么柴油机补燃期的放热量要比汽油机后燃期放热量多？ 6-2汽油机点火的稀限与浓限同可燃混合气着火的稀限与浓限是否同一概念？它们有何异同？为什么？ 6-3内燃机燃烧放热率的三要素是什么？放热规律对内燃机性能有何影响？ 6-4试述汽油机火焰传播速度、燃烧速率和燃烧放热规律之间的相互联系，并由此阐明控制汽油机放热规律的主要手段有哪些？ 6-5试述柴油机喷油规律、混合气形成速率（气流与喷雾）和燃烧放热规律（率）之间的相互关系？并由此阐明控制柴油机放热规律的主要手段有哪些? 6-6比较汽油机、柴油机燃烧放热率的异同，说明产生差异的主要原因，并简要说明由此引起的性能差异。 6-7理想混合气特性和理想化油器特性有何区别？如何通过台架实验（调整不同的φa）作出转速不变时的理想负荷特性，并换算出理想混合气特性？
第一章 1简述发动机的实际工作循环过程。 答: 2画出四冲程发动机实际循环的示功图，它与理论示功图有什么不同？说明指示功的概念和意义。 理论循环中假设工质比热容是定值，而实际气体随温度等因素影响会变大，而且实际循环中还存在泄露损失.换气损失燃烧损失等，这些损失的存在，会导致实际循环放热率低于理论循环。 指示功时指气缸内完成一个工作循环所得到的有用功Wi,指示功Wi反映了发动机气缸在一个工作循环中所获得的有用功的数量。 4什么是发动机的指示指标？主要有哪些？ 答：以工质对活塞所作之功为计算基准的指标称为指示性能指标。它主要有：指示功和平均指示压力.指示功率.指示热效率和指示燃油消耗率。 5什么是发动机的有效指标？主要有哪些？ 答:以曲轴输出功为计算基准的指标称为有效性能指标。主要有：1）发动机动力性指标，包括有效功和有效功率.有效转矩.平均有效压力.转 速n和活塞平均速度；2）发动机经济性指标，包括有效热效率.有效燃油消耗率；3）发动机强化指标，包括升功率PL.比质量me。强化系 数PmeCm. 第二章 1为什么发动机进气门迟后关闭.排气门提前开启？提前与迟后的角度与哪些因素有关/ 答：进气门迟后关闭是为了充分利用高速气流的动能，从而实现在下止点后继续充气，增加进气量。排气门提前开启是由于配气机构惯性力的限制，若在活塞到下止点时才打开排气门，则在排气门开启的初期，开度极小，废弃不能通畅流出，缸内压力来不及下降，在活塞向上回行时形成较大的反压力，增加排气行程所消耗的功。 在发动机高速运转时，同样的自由排气时间所相当的曲轴转角增大，为使气缸内废气及时排出，应加大排气提前角。 2四冲程发动机换气过程包括哪几个阶段，这几个阶段时如何界定的？答：1）自由排气阶段：从排气门打开到气缸压力接近于排气管内压力的这个时期。 强制排气阶段：废气是由活塞上行强制推出的这个时期。 进气过程：进气门开启到关闭这段时期。 气门重叠和燃烧室扫气：由于排气门迟后关闭和进气门提前开启，所以
第六章作业答案 1、试说明汽油机燃烧过程各阶段的主要特点，以及对它们的要求。答：1）着火落后期特点：火花塞放电时两极电压可以达到10~35KV, 局部温度可达3000K，加快了混合气的氧化反应速度；气缸压力线较压缩压力线无明显变化。要求：为了提高效率，希望尽量缩短着火落后期；为了发动机运转稳定，希望着火落后期保持稳定。 2）明显燃烧期特点：气缸的压力线脱离压缩线急剧上升到达压力最高点，火焰前峰从火焰中心开始层层向四周未燃混合气传播，直到火焰前峰扫过整个燃烧室。要求：需要控制最高燃烧压力点的达到时刻，过早则混合气必然过早点燃，从而引起压缩过程负功的增加，最高燃烧压力过高；若最高压力点达到时间过迟，则膨胀比减小，燃烧高温时期传热表面积增加，也是不利的。 3）后燃期的特点：继续燃烧湍流火焰前锋后面没有完全燃烧的燃料，以及附在气缸壁面上的混合气层继续燃烧。要求：为了保证高的循环热效率和循环功，应使后燃期尽可能短。 2、爆燃燃烧产生的原因是什么？它会带来什么不良后果？ 答：1）燃烧室边缘区域混合气也就是末端混合气燃烧前化学反应过于迅速，以至在火焰锋面到达之前即以低温多阶段方式开始自燃，引发爆燃。 2) 爆燃会给柴油机带来很多危害，发生爆燃时，最高燃烧压力和压力升高率都急剧增大，因而相关零部件所受应力大幅增加，机械负荷增大；爆燃时压力冲击波冲击缸壁破坏了油膜层，导致活塞、气缸、
活塞环磨损加剧，爆燃时剧烈无序的放热还使气缸内温度明显升高，热负荷及散热损失增加，这种不正常燃烧还使动力性和经济性恶化。 3、爆燃和早燃有什么区别？ 答：（1）爆燃是指末端混合气在火焰锋面到达之前即以低温多阶段方式开始自燃的现象。早燃是指在火花塞点火之前，炽热表面点燃混合气的现象。（2）表面点火即早燃一般是在正常火焰烧到之前由炽热物点燃混合气所致，没有压力冲击波，敲缸声比较沉闷，主要是由活塞、连杆、曲轴等运动件受到冲击负荷产生震动而造成。爆燃是在较大面积多点着火，放热速度极快，局部区域的温度压力急剧增加，这种类似阶跃的压力变化，形成燃烧室往复传播的冲击波，猛烈撞击燃烧室壁面，使壁面产生振动，发出高频振音-清脆的敲缸声。 4、何谓汽油机表面点火？防止表面点火的主要措施有 些？ 答：在汽油机中，凡是不靠电火花点火而由燃烧室内炽热表面点燃混合气的现象，统称为表面点火。防止措施：1）适当降低压缩比。2）选用沸点低的汽油和成焦性小的润滑油。3）要避免长时间的低负荷运行和汽车频繁加减速行驶。4)应用磷化合物为燃油添加剂使沉积物中的铅化物成为磷酸铅从而使碳的着火温度提高到560℃且氧化缓慢，放出热量少，从而减少表面点火的产生。 5、何谓汽油机燃烧循环变动？燃烧循环变动对汽油机性能有何 影响？如何减少燃烧循环变动？ 答：1）燃烧循环变动是点燃式发动机燃烧过程的一大特征，是指发
第一章 发动机工作循环及性能指标 [1]说明提高压缩比可以提高发动机热效率和功率的原因。 答：由混合加热循环热效率公式： 知提高压缩比可以提高发动机热效率。 [2] 为什么汽油机的压缩比不宜过高？ 答：汽油机压缩比的增加受到结构强度、机械效率和燃烧条件的限制。 1ε增高将Pz 使急剧上升，对承载零件的强度要求更高，增加发动机的质量，降低发动机的使用寿命和可靠性 2ε增高导致运动摩擦副之间的摩擦力增加，及运动件惯性力的增大，从而导致机械效率下降 3ε增高导致压缩终点的压力和温度升高，易使汽油机产生不正常燃烧即爆震 [3]做出四冲程非增压柴油机理想循环和实际循环p-V 图，并标明各项损失。（见书第9页 图1-2） [4]何为指示指标？何为有效指标？ 答：指示指标：以工质在气缸内对活塞做功为基础，评价工作循环的质量。 有效指标：以曲轴上得到的净功率为基础，评价整机性能。 [5] 发动机机械损失有哪几部分组成？ 答： 发动机机械损由摩擦损失、驱动附件损失、泵气损失组成。 [6] 写出机械效率的定义式，并分析影响机械效率的因素。 影响机械效率的因素： 1、转速ηm 与n 似呈二次方关系，随n 增大而迅速下降 2、负荷 负荷↓时，发动机燃烧剧烈程度↓，平均指示压力↓；而由于转速不变，平均机械损失压力基本保持不变。则由 ，机械效率下降 当发动机怠速运转时 ，机械效率=0 3、润滑油品质和冷却水温度 冷却水、润滑油温度通过润滑油粘度间接影响润滑效果。 [7] 试述机械损失的测定方法。 机械损失的测试方法只有通过实际内燃机的试验来测定。 常用的方法有：倒拖法灭缸法、油耗线法和示功图法。 （1）倒拖法 步骤：1.让内燃机在给定工况下稳定运转，是冷却水和机油温度达到给定值； 2.切断燃油供应或停止点火，同时将电力测功器转换为电动机，以原给定速度倒拖内燃机空转，并尽可能使冷却水、机油温度保持不变。此 方法规定优先采用，且不能用于增压发动机。 （2）灭缸法 此方法仅适用于多缸内燃机（非增压柴油机） 步骤：1.将内燃机调整到给定工矿稳定运转，测出其有效功率Pe 。 2.停止向一个气缸供油（或点火) 3.同理，依次使各缸熄火，测得熄火后内燃机的有效功率Pe2，Pe3……，由此可得整机的指示功率为： Pi=Pi1+Pi2+…=iPe-[Pe(1)+Pe(2)+…] （3）油耗线法：保证内燃机转速不变，逐渐改变柴油机供油齿条的位置，测出每小时耗油量GT 随负荷Pe 变化的关系，绘制成曲线，称为负荷特性曲线，由此测得机械损失，此方法只是用于柴油机。 （4）示功图法：根据示功图测算出机械损失。 [8] 试述过量空气系数、空燃比和分子变更系数的定义。 过量空气系数：燃烧1Kg 燃料实际提供的空气量L 与理论上所需要的空气量Lo 之比称为过量空气系数。 空燃比A/F ：与过量空气系数相似，也用空气量与燃料量的比值来描述混合气的浓度，成为空燃比。 分子变更系数：理论分子变更系数：燃烧后工质摩尔数M2与燃烧前工质的摩尔数M1之比。实际分子变更系数:考虑残余废气后，燃烧后的工质摩尔数M2’与燃烧前工质摩尔数M1’之比。 )1()1(1 1 11-+--? -=-ρλλρλεηk k k t ↓↓ -=i m m p p 1ηi m i m i e i e m p p N N p p N N -=-=== 11η
发动机原理习题 第一章发动机工作循环及性能指标 [1]说明提高压缩比可以提高发动机热效率和功率的原因。 [2] 为什么汽油机的压缩比不宜过高？ [3]做出四冲程非增压柴油机理想循环和实际循环p-V图，并标明各项损失。 [4]何为指示指标？何为有效指标？ [5] 发动机机械损失有哪几部分组成？ [6] 写出机械效率的定义式，并分析影响机械效率的因素。 [7] 试述机械损失的测定方法。 [8] 试述过量空气系数、空燃比和分子变更系数的定义。 [9] 简述汽油机和柴油机的着火和燃烧方式。 [10] 已知：某汽油机的气缸数目i = 6，冲程数t = 4,气缸直径 D = 100 [mm]，冲程S = 115 [mm]，转速n = 3000 [r/min]，有效功率Ne = 100 [kW]，每小时耗油量Gt = 37 [kg/h]，燃料低热值hu = 44100 [kJ/kg]，机械效率hm = 0.83。求：平均有效压力，有效扭矩，有效燃料消耗率，有效热效率，升功率，机械损失功率，平均机械损失压力，指示功率，平均指示压力，指示燃料消耗率，指示热效率。
第二章发动机的换气过程 [1]什么是充气效率？怎样确定一台发动机的充气效率？ [2]试根据充气效率的分析式，说明提高充气效率的措施。 [3]影响充气效率的因素有哪些？是如何影响的？ [4]汽车由平原行驶高原地区，发动机的功率下降是不是由于充气效率下降所致？为什么？ [5]柴油机和汽油机的进气管应如何布置？ [6]如何利用进气惯性效应和波动效应增大进气量？ [7]什么是换气损失，它由哪些部分组成？并作图说明。 第三章柴油机混合气形成 [1] 简述柴油机混合气形成的两个基本方式和特点。 [2] 简述喷雾特性参数。 [3] 简述孔式喷嘴和轴针式喷嘴的特点。 [4] 简述产生进气涡流的方法？ [5] 柴油机燃烧过程分为哪几个阶段，绘图分阶段阐述柴油机燃烧过程的进行情况。 [6] 为什么应尽量减少发动机的补燃？
名词解释： 1.1、指示热效率：是发动机实际循环指示功与消耗燃料的热量的比值.。 1.2、压缩比：气缸容积与燃烧室容积之比。 1.3、燃油消耗率：发动机每发出1KW有效功率,在1h内所消耗的燃油质量。 1.4、平均有效压力：单位气缸工作容积所做的有效功。 1.5、有效燃料消耗率：是发动机发出单位有效功率时的耗油量。 1.6、升功率：在标定工况下，发动机每升气缸工作容积所发出的有效功率。 1.7、有效扭矩：曲轴的输出转矩。 1.8、平均指示压力：单位气缸容积所做的指示功。 1.9、示功图：发动机实际循环常用气缸内工质压力P随气缸容积V（或曲轴转角）而变化的曲。 2.1、配气相位：发动机进、排气门开闭角度相对于上、下止点的分布。 2.2、气门重叠：在四冲程发动机中，由于进气门提前开启和排气门迟后关闭，在上止点附近，存在进排气门同时开启的现象。 2.3、充气效率：指每一个进气行程所吸入的空气质量与标准状态下占有气缸活塞行程容积的干燥空气质量的比值。 2.4、可变技术：使发动机的某种结构参数可以随工况改变的技术。 2.5、残余废气系数：气缸中残余废气质量与实际新鲜充量的质量之比。 3.1、着火延迟：火花引燃或加热到燃料自然温度以上时，可燃混合气并不立即燃烧，需要经过一定延迟时间才能出现明显的火焰，放出热量。 3.2、过量空气系数：是指燃烧1KG燃料时实际供给的空气量1与理论空气量10之比。 3.3、空燃比：是指燃料实际燃烧时所供给的空气质量与燃油质量的比值。 3.4、着火方式：引发燃烧过程的手段。 4.1、燃烧速度：单位时间内燃烧混合气的质量。 4.2、火焰速度：火焰锋面移动速度。 4.3、滞燃期*：从喷油开始到压力线脱离压缩线所占用的曲轴转角。 第五章： 6.1、速度特性：油量调节机构不变时，发动机的各项性能参数随转速而变化的关系曲线。 6.2、负荷特性：发动机转速不变时，性能参数随负荷变化的关系。 6.3、发动机特性：性能指标（或性能参数）的变化规律。 6.4、调整特性：随调整情况而变化的关系。 6.5、机械损失：发动机曲轴输出的功或者功率与其气缸内气体膨胀所做的功或功率之差。
?第一章发动机的性能? 1.简述发动机的实际工作循环过程。? 1）进气过程：为了使发动机连续运转，必须不断吸入新鲜工质，即是进气过程。此时进气门开启，排气门关闭，活塞由上止点向下止点移动。2）压缩过程：此时进排气门关闭，活塞由下止点向上止点移动，缸内工质受到压缩、温度。压力不断上升，工质受压缩的程度用压缩比表示。3）燃烧过程：期间进排气门关闭，活塞在上止点前后。作用是将燃料的化学能转化为热能，使工质的压力和温度升高，燃烧放热多，靠近上止点，热效率越高。4)膨胀过程：此时，进排气门均关闭，高温高压的工质推动活塞，由上止点向下至点移动而膨胀做功，气体的压力、温度也随之迅速下降。（5）排气过程：当膨胀过程接近终了时，排气门打开，废气开始靠自身压力自由排气，膨胀过程结束时，活塞由下止点返回上止点，将气缸内废气移除。? 3.提高发动机实际工作循环热效率的基本途径是什么？可采取哪些基本措施？? 提高实际循环热效率的基本途径是：减小工质传热损失、燃烧损失、换气损失、不完全燃烧损失、工质流动损失、工质泄漏损失。提高工质的绝热指数κ可采取的基本措施是：⑴减小燃烧室面积，缩短后燃期能减小传热损失。⑵.?采用最佳的点火提前角和供油提前角能减小提前燃烧损失或后燃损失。⑶采用多气门、最佳配气相位和最优的进排气系统能减小换气损失。⑷?加强燃烧室气流运动，改善混合气均匀性，优化混合气浓度能减少不完全燃烧损失。⑸优化燃烧室结构减少缸内流动损失。⑹采用合理的配缸间隙，提高各密封面的密封性减少工质泄漏损失。? 4.什么是发动机的指示指标？主要有哪些？?? 答：以工质对活塞所作之功为计算基准的指标称为指示性能指标。它主要有：指示功和平均指示压力.指示功率.指示热效率和指示燃油消耗率。?? 5.什么是发动机的有效指标？主要有哪些？?? 答:以曲轴输出功为计算基准的指标称为有效性能指标。主要有：1）发动机动力性指标，包括有效功和有效功率.有效转矩.平均有效压力.转速n和活塞平均速度；2）发动机经济性指标，包括有效热效率.有效燃油消耗率；3）发动机强化指标，包括升功率PL.比质量me。强化系数PmeCm.?? 6.总结提高发动机动力性能和经济性能的基本途径。? ①增大气缸直径，增加气缸数②增压技术③合理组织燃烧过程④提高充量系数⑤提高转速⑥提高机械效率⑦用二冲程提高升功率。? 7.什么是发动机的平均有效压力、油耗率、有效热效率？各有什么意