第4章练习题 一、解释术语 1、不规则燃烧 2、点火提前角 3、空燃比 二、选择题 1．提高汽油机的压缩比，要相应提高所使用汽油的（） A、热值 B、点火能量 C、辛烷值 D、馏程 2．汽油机的燃烧过程是（） A、温度传播过程 B、压力传播过程 C、热量传播过程 D、火焰传播过程 3、汽油机混合气形成过程中，燃料（）、燃料蒸汽与空气之间的扩散同步进行。 A、喷射 B、雾化 C、蒸发 D、混合 4、下面列出的（）属于汽油机的燃烧特点。 A、空气过量 B、有时缺氧 C、扩散燃烧 D、混合气不均匀 5、汽油机爆震燃烧的根本原因是远端混合气（） A、自燃 B、被火花塞点燃 C、火焰传播不到 D、被压缩 6、汽油机的火焰速度是（） A、燃烧速度 B、火焰锋面移动速度 C、扩散速度 D、气流运动速度 7、提高压缩比使汽油机的爆震倾向加大，为此，可采取（）的措施。 A、减小喷油提前角 B、减小点火提前角 C、加大喷油提前角 D、加大点火提前角 三、填空题 1、根据汽油机燃烧过程中气缸压力变化的特点，可以将汽油机燃烧过程分为、和三个阶段。 2、汽油机混合气的形成方式可以分为和两种。 3、压缩比是发动机热效率的重要因素。但高压缩比会给汽油机增加的趋 势。
4、对液态燃料，其混合气形成过程包括两个基本阶段： 和。 5、燃油的雾化是指燃油喷入_________________后被粉碎分散为细小液滴的过程。 6、发动机转速增加时，应该相应地____________点火提前角。 7、在汽油机上调节负荷是通过改变节气门开度来调节进入气缸_______________的多 少。 四、简答题 1、P—φ图上画出汽油机正常燃烧，爆震燃烧和早燃的示功图，并简要说明它们的区别？ 2. 用示功图说明汽油机点火提前角过大、过小，对燃烧过程和发动机性能的影响。 3. 汽油机燃烧室组织适当的紊流运动的作用有哪些？
斯特林发动机原理图解 如图1 把橡皮绑在容器口上，我们能容易瞭解到受热时橡皮会膨胀(图2)，冷却时橡皮会缩收(图3)，这是加热时，内部气体压力作用在橡皮上(图2)，当然人的眼睛是无法看到气体压力的。 A2移气器 如果我们放入一个移气器(Displacer)到容器内(图4)，而这个移气器的直径比容器的内径小一些，当移气器自由上下移动时，即可以把容器内的气体挤下或挤上。这个时候，如果我们在容器底端加热，而在容器上端冷却，使上下两端具有足够的温差，即可看见此时橡皮会不断膨胀及收缩。其原理如下： 当移气器上移，容器内的气体被挤至容器底端，此时由於容器底端加热，因此气体受热，压力变大，此压力经由活塞与容器间的空隙传到橡皮，使得橡皮会膨胀(图5)。 相反的，若施以适当的力量把移气器下移，则容器内的气体被挤至容器上端，此时由於容器上端為冷却区，因此气体被冷却，使气体温度降低，压力变小，而使得橡皮会缩收(图5)。 如此，不断使移气器自由上下移动，即可看见此时橡皮会不断膨胀及收缩。 由此，可知移气器的功用主要在於移动气体，使气体在冷热两端之间来回流动。国立成功大学航太系郑金祥教授把 Displacer 命名為”移气器”，实在更為贴切，也比较不容易混淆，比较不会使人误以為它的作用跟输出功率的动力活塞一样。
A3 曲柄机构 要让移气器上下移动，只要将移气器与一曲轴连结(图6) 。当曲轴旋转时，移气器就会被带上及带下。将移气器与曲轴连结完毕之后，在容器底端加热上端冷却，只要用手转动曲轴，使得移气器移上及移下，此时橡皮便会重复膨胀及收缩(图7)。 A4 动力活塞 橡皮的膨胀及收缩运动，可以转换為动力输出，此时，橡皮的作用即如同一动力活塞。我们可以另加一根连桿接到上述的曲轴上，便可将橡皮的膨胀及收缩运动转换為曲轴的旋转运动。连接到移气器的曲轴部位与连接到动力活塞的曲轴部位必须呈固定的角度差，一般是90度(图8,9)。橡皮的膨胀及缩收所產生的曲轴的旋转运动提供了移气器上下移动的力量，多餘的力量则可以输出。必须注意的是，移气器本身不会动，而是被曲轴带动，动力来源是动力活塞。
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，所以进.排气门同时
一、发动机的性能 一、解释术语 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. 2、压缩比：气功容积与燃烧室容积之比 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 4、平均有效压力：单位气缸工作容积所做的有效功 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 6、升功率：在标定工况下，发动机每升气缸工作容积说发出的有效功率 7、有效扭矩：曲轴的输出转矩 8、平均指示压力：单位气缸容积所做的指示功 2、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）而变化的曲线 二、选择题 1、通常认为，汽油机的理论循环为（ A ） A、定容加热循环 B、等压加热循环
C、混合加热循环 D、多变加热循环 6、实际发动机的膨胀过程是一个多变过程。在膨胀过程中，工质（ B ） A、不吸热不放热 B、先吸热后放热 C、先放热后吸热 D、又吸热又放热 2、发动机的整机性能用有效指标表示，因为有效指标以（ D ） A、燃料放出的热量为基础 B、气体膨胀的功为基础 C、活塞输出的功率为基础 D、曲轴输出的功率为基础 5、通常认为，高速柴油机的理论循环为（ C ） A、定容加热循环 B、定压加热循环 C、混合加热循环 D、多变加热循环 6、实际发动机的压缩过程是一个多变过程。在压缩过程中，工质（ B ） A、不吸热不放热 B、先吸热后放热 C、先放热后吸热 D、又吸热又放热
2、发动机工作循环的完善程度用指示指标表示，因为指示指标以（ C ） A、燃料具有的热量为基础 B、燃料放出的热量为基础 C、气体对活塞的做功为基础 D、曲轴输出的功率为基础 2、表示循环热效率的参数有（ C ）。 A、有效热效率 B、混合热效率 C、指示热效率 D、实际热效率 3、发动机理论循环的假定中，假设燃烧是（ B ）。 A、定容过程 B、加热过程 C、定压过程 D、绝热过程 4、实际发动机的压缩过程是一个（ D ）。 A、绝热过程 B、吸热过程 C、放热过程 D、多变过程 5、通常认为，高速柴油机的理论循环为（ C ）加热循环。 A、定容 B、定压 C、混合 D、多变
第三章柴油机混合气形成和燃烧 §3-1 柴油机混合气形成 一两种基本形式 （一）空间雾化 将燃料喷在燃烧室空间使之成为雾状，再利用空气运动达到充分混合。 特点: 1 对燃料喷雾要求高（采用多孔喷嘴）→燃烧易于完全，经济性好。 2 对空气运动要求不高→后期燃料易被早期燃烧产物包围，高温裂解 →排气冒烟。 3 但初期空间分布燃料多，燃烧迅速→? ? p ? ↑，p max↑→工作粗 暴。 （二）油膜蒸发（M过程） 空间雾化型混合气蒸发方式要求将燃料尽量喷在燃烧室空间，而油膜蒸发型混合气蒸发方式则有意将燃料喷在燃烧室壁面上，使之成为薄薄的一层油膜附着在燃烧室壁面上，只有一小部分燃料分布在燃烧室空间。经燃烧室壁面和燃烧加热，边蒸发，边混合，边燃烧。初期蒸发、燃烧慢，后期蒸发、燃烧迅速（先缓后急）。 特点: 1 对燃料喷雾要求不高（采用单、双孔喷嘴），对空气运动要求高。 2 放热先缓后急→? ? p ? ↓，p max↓→工作柔和，噪声小，经济性 较好。
3 但低速性能不好，冷起动困难。对进气道、燃料供给系统和燃烧室结构参数 之间的配合要求很高，制造工艺要求严格。 二 燃料的喷雾 （一） 喷雾的作用 只有当燃料与空气充分接触，形成可燃混合气时，才有可能燃烧。接触面积越大，可燃混合气越多，燃烧越完善。 1 ml 油滴: 1 个， d = 9.7 mm ，S = 245 mm 2 雾化: 299107.?个，d = 40 μm ，S = 15106.? mm 2 面积增大 5090 倍，燃烧反应机会大大增加。 （二） 喷雾的形成 1 油束 燃油喷射 － 高压、高速。 一级雾化－汽缸中空气的动力作用将油束撕 裂成片、带、泡或大颗粒的油滴。 二级雾化－空气动力作用将片、带、泡或大 颗粒的油滴再粉碎成细小的油滴。 油束中央速度高，但浓度也高，油滴集中， 颗粒大。边上油滴松散，颗粒小。但也有说法正 好相反，中央油滴速度高，颗粒小，边上颗粒大。 2 着火条件 浓度、温度为着火的必要条件 中间油粒大, 浓度偏高。 外侧混合气形成快，物理准备快，但初期温度不 高，化学准备没有跟上。等温度适合于着火了，油粒 又过分发散，也不会着火。要控制好浓度与温度的进 程，使之正好配合，方可着火。 （三） 喷雾特性
第二章发动机的性能指标 1.研究理论循环的目的是什么？理论循环与实际循环相比，主要作了哪些简化？ 答:目的：1.用简单的公式来阐明内燃机工作过程中各基本热力参数间的关系，明确提高以理论循环热效率为代表的经济性和以平均有效压力为代表的动力性的基本途径 2.确定循环热效率的理论极限，以判断实际内燃机经济性和工作过程进行的完善程度以及改进潜力 3.有利于分析比较发动机不同循环方式的经济性和动力性 简化：1.以空气为工质，并视为理想气体，在整个循环中工质的比热容等物理参数为常数，均不随压力、温度等状态参数而变化 2.将燃烧过程简化为由外界无数个高温热源向工质进行的等容、等压或混合加热过程，将排气过程即工质的放热视为等容放热过程 3.把压缩和膨胀过程简化成理想的绝热等熵过程，忽略工质与外界的热交换及其泄露等的影响4.换气过程简化为在上、下止点瞬间开和关，无节流损失，缸内压力不变的流入流出过程。 2.简述发动机的实际工作循环过程。 四冲程发动机的实际循环由进气、压缩、燃烧、膨胀、排气组成3.排气终了温度偏高的原因可能是什么？ 有流动阻力，排气压力>大气压力，克服阻力做功，阻力增大排气压力增大,废气温度升高。负荷增大Tr增大；n升高Tr增大，∈+，膨胀比增大，Tr减小。 4.发动机的实际循环与理论循环相比存在哪些损失？试述各种损失
形成的原因。 答：1.传热损失，实际循环中缸套内壁面、活塞顶面、气缸盖底面以及活塞环、气门、喷油器等与缸内工质直接接触的表面始终与工质发生着热交换 2.换气损失，实际循环中，排气门在膨胀行程接近下止点前提前开启造成自由排气损失、强制排气的活塞推出功损失和自然吸气行程的吸气功损失 3.燃烧损失，实际循环中着火燃烧总要持续一段时间，不存在理想等容燃烧，造成时间损失，同时由于供油不及时、混合气准备不充分、燃烧后期氧不足造成后燃损失以及不完全燃烧损失 4.涡流和节流损失实际循环中活塞的高速运动使工质在气缸产生涡流造成压力损失。分隔式燃烧室，工质在主副燃烧室之间流进、流出引起节流损失 5.泄露损失活塞环处的泄漏无法避免 5.提高发动机实际工作循环效率的基本途径是什么？可采取哪些措施？ 答：减少工质比热容、燃烧不完全及热分解、传热损失、提前排气等带来的损失。措施：提高压缩比、稀释混合气等 6.为什么柴油机的热效率要显著高于汽油机? 柴油机拥有更高的压缩比， 7.什么是发动机的指示指标？主要有哪些？ 以工质在气缸内对活塞做功为基础，评定发动机实际工作循环质量的
汽车发动机原理 一、发动机实际循环与理论循环的比较 1.实际工质的影响 理论循环中假设工质比热容是定值，而实际气体比热是随温度上升而增大的，且燃烧后生成CO2、H2O等气体，这些多原子气体的比热又大于空气，这些原因导致循环的最高温度降低。加之循环还存在泄漏，使工质数量减少。实际工质影响引起的损失如图中Wk所示。这些影响使得发动机实际循环效率比理论循环低。 2.换气损失 为了使循环重复进行，必须更换工质，由此而消耗的功率为换气损失。如图中Wr所示。其中，因工质流动时需要克服进、排气系统阻力所消耗的功，成为泵气损失，如图中曲线rab’r 包围的面积所示。因排气门在下止点提前开启而产生的损失，如图中面积W所示。 3.燃烧损失 （1）非瞬时燃烧损失和补燃损失。实际循环中燃料燃烧需要一定的时间，所以喷油或点火在上止点前，并且燃烧还会延续到膨胀行程，由此形成非瞬时燃烧损失和补燃损失. （2）不完全燃烧损失。实际循环中会有部分燃料、空气混合不良，部分燃料由于缺氧产生不完全燃烧损失。 （3）在高温下，如不考虑化学不平衡过程，燃料与氧的燃烧化学反应在每一瞬间都处在化学动平衡状态，如2H2O=2H2+O2等，由左向右反应为高温热分解，吸收热量。但在膨胀后期及排气温度较低时，以上各反应向左反应，同时放出热量。上述过程使燃烧放热的总时间拉长，实质上是降低了循环等容度而降低了热效率。 （4）传热损失。实际循环中，汽缸壁和工质之间始终存在着热交换，使压缩、膨胀线均脱离理论循环的绝热压缩、膨胀线而造成的损失。 （5）缸内流动损失。指压缩及燃烧膨胀过程中，由于缸内气流所形成的损失。体现为，在压缩过程中，多消耗压缩功；燃烧膨胀过程中，一部分能量用于克服气流阻力，使作用于活塞上做功的压力减小。 二、充量系数 衡量不同发动机动力性能和进气过程完善程度的重要指标；定义为每缸每循环实际吸入气缸的新鲜空气质量与进气状态下计算充满气缸工作容积的空气质量的比值。 影响因素： 1.进气门关闭时缸内压力Pa 2.进气门关闭时缸内气体温度Ta 3.残余废气系数 4.进排气相位角 5.压缩比 6.进气状状态 提高发动机充量系数的措施 1.降低进气系统阻力 发动机的进气系统是由空气滤清器、进气管、进气道和进气门所组成。减少各段通路对气流的阻力可有效提高充量系数。（1）减少进气门处的流动损失1）进气马赫数M 不超过0.5受气门大小、形状、升程规律、进气相位等因素影响2）减少气门处的流动损失增大气门相对通过面积，提高气门处流量系数以及合理的配气相位是限制M值、提高充量系数的主要方法。增大进气门直径可以扩大气流通路面积；增加气门数目；改进配气凸轮型线，适当增加气门升程，在惯性力容许条件下，使气门开闭尽可能快；改善气门处流体动力性能。（2）减少进气道、进气管和空气滤清器的阻力
斯特林发动机的工作原理及应用前景 【摘要】随着全球能源危机的发展与环境的恶化，传统的化石燃料日益枯竭，且燃烧的排放物造成了温室效应、雾霾天气及极端的气候等人为的灾害，为了地球的可持续发展和人类生活水平的改善，人们清楚地认识到开发利用新能源的重要性。其中，可再生能源的利用越来越广泛，可再生能源对环境无害或危害极小，且资源分布广泛。越来越多的国家采取鼓励生产和使用可再生能源的政策和措施，中国也确立了到2020年可再生能源占总能源比重15%的目标。外部燃烧系统的作用是给闭式循环系统提供能源，闭式循环系统由冷腔、冷却器、回热器、加热器和热腔组成，工质在闭式循环系统中来回流动一次，完成一个斯特林循环。 【关键词】发动机；原理；前景 1 斯特林发动机闭式循环系统的组件简介 （1）冷腔处于循环的低温部分，和冷却器联接，压缩热量由冷却器导至外界，在压缩过程中有相当一部分工质居于冷腔。 （2）冷却器位于回热器和冷腔之间，功能是将压缩热传到外界，保证工质在较低的温度下进行压缩。 （3）回热器串联在加热器和冷却器之间，是循环系统的一个内部换热器，它交替从工质吸热和向工质放热，使工质反复地受到冷却和加热。回热器并不是必需装置，但它对发动机的效率影响极大。在往复式斯特林发动机中，回热器的使用既使斯特林循环的热效率明显提高，但又增加了工质的阻力和压力损失，工质吸热、散热交替进行，限制了斯特林发动机的转速，影响了功率的输出。因此，优化回热器的设计是斯特林发动机的核心技术问题。 （4）加热器加热器是将外部热源的热能传给工质，使其受热膨胀。加热器的一端与热腔联接，另一端与回热器联接。 （5）热腔始终处于循环的高温部分，连续地将外部热源传给工质，在膨胀时相当部分的工质居于热腔。因此其必须能承受高温和高压，大量的热损失是由热腔散失的。 2 斯特林发动机的基本结构 根据工作空间和回热器的布置方式，斯特林发动机可以分为α、β和γ三种基本类型。 α型斯特林发动机的结构最简单，具有两个汽缸，两个汽缸中间通过加热器、回热器、冷却器连通，热活塞和冷活塞分别位于各自的汽缸内，热活塞负责工质
《汽车发动机原理与 汽车理论》 习题集 （交通学院交通运输工程教研室） 第一章发动机的性能指标 问题 1、发动机的性能指标有哪些？理论循环的简化条件是什么？ 2、四行程发动机实际循环的基本组成是什么？实际循环与理论循环的差异有哪些？ 3、发动机的指示指标、有效指标和强化指标各如何定义的？ 答案 一、主要有动力性能指标，经济性能指标及运转性能指标。简化条件如下：1）假设工质为理想气体，其比热容为定值。比热：使1克物质的温度升高1°c 所吸收的热量。 2）假设工质的压缩与膨胀为绝热等熵过程。熵：不能利用来作功的热量，用热量的变化量除以温度的商来表示。 3）假设工质是在闭口系统中作封闭循环。 4）假设工质燃烧为定压或定容加热，放热为定容放热。
5）假设循环过程为可逆循环。 二、四行程发动机实际循环由进气、压缩、作功和排气四个行程所组成。其 差别由以下几项损失引起。 （1）实际工质影响 理论循环中假设工质比热容是定值，而实际气体比热是随温度的增长而上 升，且燃烧后生成CO2、H2O等多原子气体，这些气体的比热容又大于空气，使循环的最高温度降低。由于实际循环还存在泄露，使工质数量减少，这意味着同 样的加热量，在实际循环中所引起的压力和温度的升高要比理论循环的低得多， W所示。 其结果是循环热效率低，循环所作功减少，如图1-8中K （2）换气损失 燃烧废气的排出和新鲜空气的吸入是使循环重复进行所必不可少的，由此而 W 消耗的功称为换气损失。由于进排气系统中的流动阻力而产生的损失如图中r 所示，换气过程中因排气门在下止点前必要的提前开启而产生的损失如图中面积 W所示。 （3）燃烧损失 1）实际循环中燃烧非瞬时完成，所以喷油或点火在上止点前，并且燃烧还会延 W所示。 续到膨胀行程，由此形成非瞬时燃烧损失和补燃损失，如图中z 2）实际循环中会有部分燃料由于缺氧产生不完全燃烧损失。 3）在高温下部分燃烧产物分解而吸热，即 2CO2+热量?2CO+O2 2H2O+热量?2 H2+O2 使循环的最高温度下降，由此产生燃烧损失。 （4）传热损失 实际循环中，气缸壁（包括气缸套、气缸盖、活塞、活塞环、气门、喷油器 W所示。 等）和工质间自始至终存在着热交换，由此造成损失如图中b 由于上述各项损失的存在，使实际循环热效率低于理论循环。 三、指示指标是以工质在气缸内对活塞作功为基础，用指示功、平均指示压 力和指示功率评定循环的动力性_____即作功能力。用循环热效率及燃油消耗率评 定循环经济性。表1-2简要说明了发动机指示指标的定义及计算方法。
《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
123发动机理论循环：将非常复杂的实际工作过程加以抽象简化，忽略次要因素后建立的循环模式。 循环热效率：工质所做循环功与循环加热量之比，用以评定循环经济性。 指示热效率：发动机实际循环指示功与所消耗的燃料热量的比值。 有效热效率：实际循环的有效功与所消耗的热量的比值。 指示性能指标：以工质对活塞所作功为计算基准的指标。 有效性能指标：以曲轴对外输出功为计算基准的指标。 指示功率：发动机单位时间内所做的指示功。 有效功率：发动机单位时间内所做的有效功。 机械效率：有效功率与指示功率的比值。 平均指示压力：单位气缸工作容积，在一个循环中输出的指示功。 平均有效压力 me p ：单位气缸工作容积，在一个循环中输出的有效功。 有效转矩：由功率输出轴输出的转矩。 指示燃油消耗率：每小时单位指示功所消耗的燃料。 有效燃油消耗率：每小时单位有效功率所消耗的燃料。 指示功：气缸内每循环活塞得到的有用功。 有效功：每循环曲轴输出的单缸功量。 示功图：表示气缸内工质压力随气缸容积或曲轴转角的变化关系的图像。p V -图即 为通常所说示功图， p ?-图又称为展开示功图。 换气过程：包括排气过程（排除缸内残余废气）和进气过程（冲入所需新鲜工质，空气或者可燃混合气）。 配气相位：进、排气门相对于上、下止点早开、晚关的曲轴转角，又称进排气相位。 排气早开角：排气门打开到下止点所对应的曲轴转角。 排气晚关角：上止点到排气门关闭所对应的曲轴转角。 进气早开角：进气门打开到上止点所对应的曲轴转角。 进气晚关角：下止点到进气门关闭所对应的曲轴转角。 气门重叠：上止点附近，进、排气门同时开启着地现象。 扫气作用：新鲜工质进入气缸后与缸内残余废气混合后直接排入排气管中。 排气损失：从排气门提前打开，直到进气行程开始，缸内压力到达大气压力前循环功的损失。 自由排气损失：因排气门提前打开，排气压力线偏离理想循环膨胀线，引起膨胀功的减少。 强制排气损失：活塞将废气推出所消耗的功。 进气损失：由于进气系统的阻力，进气过程的气缸压力低于进气管压力（非增压发动 机中一般设为大气压力），损失的功成为进气损失。 换气损失：进气损失与排气损失之和。 泵气损失：内燃机换气过程中克服进气道阻力所消耗的功和克服排气道阻力所消耗的功的代数和。不包括气流对换气产生的阻力所消耗的功。 充量系数：实际进入气缸内的新鲜空气质量与进气状态下理论充满气缸工作容积的空气质量之比。 进气马赫数M ：进气门处气流平均速度与该处声速之比，它是决定气流性质的重要参数。M 反映气体流动对充量系数的影响，是分析充量系数的一个特征数。当M 超过一定数值时，大约在0.5左右，急剧下降。应使M 在最高转速时不超过一定数值，M 受气门大小、形状、生成规律、进气相位等因素影响。 增压比：增压后气体压力与增压前气体压力之比。 增压：利用增压器提高空气或可燃混合气的压力。 增压度：发动机在增压后增长的功率与增压前的功率之比。 4抗爆性：汽油在发动机气缸内燃烧时抵抗爆燃的能力，用辛烷值表示。 干点：汽油蒸发量为100%时的温度。 自然点：柴油在没有外界火源的情况下能自行着火的最低温度。 凝点：柴油失去流动性而开始凝固的温度。 热值：单位量（固体和液体燃料用1kg ，气体燃料用1）的燃料完全燃烧时所发出的热量。当生成的水为液态时，成为高热值，气态时为低热值。无论是汽油机还是柴油机，燃料在气缸中生成的水均为气态，所用热值均为低热值。 理论空气量：1kg 燃料完全燃烧时所需的最少空气量。 过量空气系数：燃油燃烧实际供给的空气量（L ）与完全燃烧所需理论空气量（）的比值。 空燃比：燃油燃烧时空气流量与燃料流量的比。 5喷油器的流通特性：喷孔流通截面积与针阀升程的关系。 喷射过程：从喷油泵开始供油直到喷油器停止喷油的过程。 供油规律：供油速率随凸轮轴转角（或时间）的变化关系。 喷油规律：喷油速率随凸轮轴转角（或时间）的变化关系。 喷油提前角：燃油喷入气缸的时刻到活塞上止点所经历的曲轴转角。 燃油的雾化：燃油喷入燃烧室内后备粉碎分散为细小液滴的过程。 燃烧放热规律：瞬时放热速率和累积放热百分比随曲轴转角的变化关系。 瞬时放热速率：在燃烧过程中的某一时刻，单位时间内（或曲轴转角内）燃烧的燃油所放出的热量。 累积放热百分比：从燃烧开始到某一时刻为止已经燃烧的燃油与循环供油量的比值。
简易斯特林发动机制作原理 史特灵引擎属於外燃引擎，只要高温热源温度够高，无论是使用太阳能、废热、核原料、牛粪、丙烷、天然气、沼气（甲烷）、丁烷与石油在内的任何燃料，皆可使之运转，不同於必须使用特定燃料的汽油引擎、柴油引擎等内燃引擎。 A.基础篇 A1气体的特性 如图1把橡皮绑在容器口上，我们能容易瞭解到受热时橡皮会膨胀(图2)，冷却时橡皮会缩收(图3)，这是加热时，内部气体压力作用在橡皮上(图2)，当然人的眼睛是无法看到气体压力的。 A2移气器 如果我们放入一个移气器(Displacer)到容器内(图4)，而这个移气器的直径比容器的内径小一些，当移气器自由上下移动时，即可以把容器内的气体挤下或挤上。这个时候，如果我们在容器底端加热，而在容器上端冷却，使上下两端具有足够的温差，即可看见此时橡皮会不断膨胀及收缩。其原理如下：当移气器上移，容器内的气体被挤至容器底端，此时由於容器底端加热，因此气体受热，压力变大，此压力经由活塞与容器间的空隙传到橡皮，使得橡皮会膨胀(图5)。 相反的，若施以适当的力量把移气器下移，则容器内的气体被挤至容器上端，此时由於容器上端为冷却区，因此气体被冷却，使气体温度降低，压力变小，而使得橡皮会缩收(图5)。 如此，不断使移气器自由上下移动，即可看见此时橡皮会不断膨胀及收缩。 由此，可知移气器的功用主要在於移动气体，使气体在冷热两端之间来回流动。国立成功大学航太系郑金祥教授把Displacer命名为”移气器”，实在更为贴
切，也比较不容易混淆，比较不会使人误以为它的作用跟输出功率的动力活塞一样。 A3曲柄机构 要让移气器上下移动，只要将移气器与一曲轴连结(图6)。当曲轴旋转时，移气器就会被带上及带下。将移气器与曲轴连结完毕之后，在容器底端加热上端冷却，只要用手转动曲轴，使得移气器移上及移下，此时橡皮便会重复膨胀及收缩(图7)。 A4动力活塞 橡皮的膨胀及收缩运动，可以转换为动力输出，此时，橡皮的作用即如同一动力活塞。我们可以另加一根连桿接到上述的曲轴上，便可将橡皮的膨胀及收缩运动转换为曲轴的旋转运动。连接到移气器的曲轴部位与连接到动力活塞的曲轴部位必须呈固定的角度差，一般是90度(图8,9)。橡皮的膨胀及缩收所產生的曲轴的旋转运动提供了移气器上下移动的力量，多餘的力量则可以输出。必须注意的是，移气器本身不会动，而是被曲轴带动，动力来源是动力活塞。
第二章 2.1、“车开得慢，油门踩得小，就—定省油”，或者“只要发动机省油，汽车就一定省油”，这两种说法对不对？ 答：均不正确。 ①由燃油消耗率曲线知：汽车在中等转速、较大档位上才是最省油的。 此时，后备功率较小，发动机负荷率较高燃油消耗率低，百公里燃油消耗量较小。 ②发动机负荷率高只是汽车省油的一个方面，另一方面汽车的结构参数 及使用因素也关系汽车是否省油。， 2.2、试述无级变速器与汽车动力性、燃油经济性的关系。 提示：①采用无级变速后，理论上克服了发动机特性曲线的缺陷，使汽车具有 与等功率发动机一样的驱动功率，充分发挥了内燃机的功率，大地改善了汽车动力性。②同时，发动机的负荷率高，用无级变速后，使发动机在最经济工况机会增多，提高了燃油经济性。 2.3、用发动机的“最小燃油消耗特性”和克服行驶阻力应提供的功率曲线， 确定保证发动机在最经济工况下工作的“无级变速器调节特性”。 答： 无级变速器传动比I’与发动机转速及期限和行驶速度之间有如下关系： a a u n A u ==0i nr 0.377i' （式中A 为对某汽车而言的常数 0 377.0A i r =） 当汽车一速度'u a 在一定道路沙锅行驶时，根据应该提供的功率：
T w P P ηφ+='P e 由“最小燃油消耗特性”曲线可求出发动机经济的工作转速为e n'。 将'u a ，e n'代入上式，即得无级变速器应有的传动比i ’。带同一φ植的道路上，不同车速时无级变速器的调节特性。 2.4、如何从改进汽车底盘设计方面来提高燃油经济性? 提示： ①缩减轿车总尺寸和减轻质量 大型轿车费油的原因是大幅度地增加了滚动阻力、空气阻力、坡度 阻力和加速阻力。为了保证高动力性而装用的大排量发动机，行 驶中负荷率低也是原因之一。 ②汽车外形与轮胎 降低D C 值和采用子午线轮胎，可显著提高燃油经济性。 2.5、为什么汽车发动机与传动系统匹配不好会影响汽车燃油经济性与动力性?试举例说明。 提示：发动机最大功率要满足动力性要求（最高车速、比功率）] ① 最小传动比的选择很重要，（因为汽车主要以最高档行驶） 若最小传动比选择较大，后备功率大，动力性较好，但发动机负荷率较低，燃油经济性较差。若最小传动比选择较小，后备功率较小，发动机负荷率较高，燃油经济性较好，但动力性差。 ② 若最大传动比的选择较小，汽车通过性会降低；若选择较大，则变速器传动比变化范围较大，档数多，结构复杂。
第二章发动机工作循环及性能指标 一、选择题： 1、在机械损失中，占比例最大的的是_____D__。 A.驱动附属机构的损失 B.排气损失 C.进气损失 D.摩擦损失 2、单位气缸工作容积的循环有效功称之为____A_____。 A.升功率 B.有效热效率 C.有效扭矩 D.平均有效压力 3、当发动机油门位置固定，转速增加时____A______。 A.平均机械损失压力增加，机械效率减小 B.平均机械损失压力减小，机械效率增加 C.平均机械损失压力减小，机械效率减小 D.平均机械损失压力增加，机械效率增加 4、发动机的有效功We与所消耗的燃油发出的热量Q1的比值称之为_____B_____。 A.有效燃油消耗率 B.有效热效率 C.有效扭矩 D.平均有效压力 5、关于发动机性能指标的描述不正确的是______B____。 Ａ.指示指标是以工质在气缸内对活塞做功为基础的性能指标。 Ｂ.指示指标是考虑到机械损失的指标。 Ｃ.有效指标它是以曲轴对外输出的功为基础的性能指标。 D.有效指标用来评定发动机性能的好坏。 6、发动机单位气缸工作容积每循环做的指示功称为______A____。 A.平均指示压力 B.循环指示功 C.有效功率 D.平均有效压力 7、评价发动机经济性的指标是_____D_____。 A.平均有效压力 B.有效扭矩 C.有效功率 D.有效热效率 8、评价发动机动力性的指标是____D______。 A.有效燃油消耗率 B.有效热效率 C.每小时的油耗量 D.平均有效压力 9、发动机负荷一定，当转速增加时，则______A____。 A.机械效率下降 B.平均机械损失压力下降 C.指示功率增加 D.平均指示压力增加 第三章发动机的换气过程 一、选择题： 1、发动机的整个换气过程约占曲轴转角的______D______CA。 Ａ.180~270 Ｂ.300~360 Ｃ.340~400 Ｄ.410~480 2、关于发动机换气过程的描述不正确的是_______A______。 Ａ.强制排气阶段排出的废气量大于自由排气阶段排出的废气量。 Ｂ.进排气重叠的目的是清除残余废气，增加进气。
简介：斯特林引擎(Stirling Engine)的优势特色与问题 从Stirling Engine 的原理与结构来看，它有几项颇具优势的特点： 1.、其使用外部热源，因此只要是能够产生热，皆可用来做为推动的能源， 所以并不仅限于可燃烧的燃料。而由于内燃机常令人诟病其排放的废气，会产环境污染的问题，因此能够使用地热、太阳能等自然的能源来运作StirlingEngine，显然在此方面是具有优势的。 斯特林发动机原理 2.、虽然Stirling Engine 常被归类于外燃机，但实际上，只要能够产生温差， 就能够成为运作的能源，因此使用低温流体，如乾冰、或冰水，同样可使Stirling Engine 进行运作。 3.、由于Stirling Engine 外部热源与工作气体(Working gas)是分开的，因 此没有燃烧废弃物堆积于内部的问题，使用的润滑油周期较持久。 4、由于热源位于外部，因此在调整控制上，比内燃机容易得多。 5、热源的提供是连续性的，较不会有燃料燃烧不全的情形。 6、比起其他引擎，它的构造很简单，不需要阀门，也没有化油器等机构。 7、运作的温度与压力比起蒸气引擎或内燃式引擎要低且安全的多，因此引擎强度与重量不需要很要求很高。 8、没有燃烧爆炸的作用，运作也很安静，没有剧烈的震动。 以上就是Stirling Engine 的发展优势。然而，既然Stirling Engine 具有优势，但为何当初它并没有成为普遍的动力系统?显然它仍然有一些问题有待克服或替代方桉：
斯特林发动机原理 1、无法避免热源对热室的侵蚀。毕竟高温差使得其运作效率提高，但也相对的会使活塞机构产生高温或低温侵蚀性的影响，引响运作寿命。 2、虽然在低温差可以运作，但要在低温差下产生大量的动能时，引擎的体积就会很巨大。 3、高低温差的控制很困难，尤其取决于引擎的隔热包装技术。如果无法有效控制，会徒增能源的散逸，减低效率。 4、刚开始Stirling Engine 无法迅速运转，它必须经过一段“暖机时间”。 5、要改变它的能量输出等级是很难的，它无法像内燃机一样用燃油多寡直接去控制动力的大小。 6. 最好的工作气体是使用氢等分子量小的气体，但这些气体不易保存。 所以，以上的这些特性与问题，造成了Stirling Engine 发展的兴衰。以目 尽管如此，Stirling Engine 仍被利用在进行乾淨、环保的长时期稳定运作的电力生产与低温冷冻上。
第四章复习思考题 1.说明汽油机燃烧过程各阶段的主要特点。 答：燃烧过程：（1）着火落后期：它对每一循环都可能有变动，有时最大值是最小值的数倍。要求：为了提高效率，希望尽量缩短着火落后期，为了发动机稳定运行，希望着火落后期保持稳定（2）明显燃烧期：压力升高很快，压力升高率在0.2-0.4MPa/(°)。希望压力升高率合适（3）后燃期：湍流火焰前锋后面没有完全燃烧掉的燃料，以及附在气缸壁面上的混合气层继续燃烧。希望后燃期尽可能的短。 2.爆燃燃烧产生的原因是什么?它会带来什么不良后果? 答：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然，引发爆燃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：早燃是指在火花塞点火之前，炽热表面点燃混合气的现象。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然的现象。早燃会诱发爆燃，爆燃又会让更多的炽热表面温度升高，促使更加剧烈的表面点火。两者相互促进，危害更大。另外，与爆燃不同的时，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。 4.爆燃的机理是什么?如何避免发动机出现爆燃? 答：爆燃着火方式类似于柴油机，同时在较大面积上多点着火，所以放热速率极快，局部区域的温度压力急剧增加，这种类似阶越的压力变化，形成燃烧室内往复传播的激波，猛烈撞击燃烧室壁面，使壁面产生振动，发出高频振音（即敲缸声）。避免方法：适当提高燃料的辛烷值；适当降低压缩比，控制末端混合气的压力和温度；调整燃烧室形状，缩短火焰前锋传播到末端混合气的时间，如提高火焰传播速度、缩短火焰传播距离。 5.何谓汽油机表面点火?防止表面点火的主要措施有哪些? 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
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。
第二章 三种循环: 发动机有三种基本理论循环，即定容加热循环、定压加热循环和混合加热循环。发动机的循环常用示功图来说明 理论循环是用循环热效率和循环平均压力来衡量和评定的。 循环热效率是工质所做循环功W（J）与循环加热量Q1（J）之比，用以评定循环的经济性。循环平均压力pt(kPa)是单位气缸工作容积所做的循环功，用以评定发动机的循环做功能力。四冲程发动机的实际循环是由进气压缩做功排气四个行程所组成. 理论循环与实际循环比较: 1实际工质的影响 （实际工质影响引起的损失：理论循环中假设工质比热容是定值,而实际比热容是随温度的升高而上升,且燃烧后生成CO2,和H2O等多原子气体,这些气体的比热容又大于空气,使循环的最高温度降低.由于实际循环还存在泄漏,合工质数量减少,这意味着同样的加热量,在实际循环中所引起的起压力和温度的升高要比理论循环要低得多,其结果是循环热效率底,循环所做的功减少.） 2换气损失 （换气损失：燃烧废气的排出和新鲜空气的吸入是使循环重复进行所必不可少的，由此而消耗的功为换气损失。） 3燃烧损失 （非瞬时燃烧损失和补燃损失：实际循环中燃烧非瞬时完成，所以喷油或点火在上止点之前，并且燃烧还会延续到膨胀行程，由此形成非瞬时燃烧损失和补燃损失。 提前排气损失，实际循环中会有部分燃料由于缺氧产生不完全燃烧损失，在高温度下部分燃烧产物分解而吸热，使循环的最高温度下降，由此产生燃烧损失。） 4传热损失 （传热、流动损失：实际循环中，气缸壁和工质间自始至终存在热交换。 综上，实际循环热效率低于理论循环。） 发动机的指示指标评定，概念： 发动机的指示性能指标是指以工质对活塞做功为计算基础的指标，简称指示指标。 表示循环动力性、经济性。 发动机的有效指标 以曲轴输出功为计算基础的性能指标，称有效指标。 有效指标被用来直接评定发动机实际工作性能的优劣。 代表发动机的整机性能。 第三章 换气过程阶段、特点、特征 四冲程发动机的换气过程包括从排气门开启到进气门关闭的整个时期。约占410o~ 480o曲轴转角。 换气过程可分作自由排气、强制排气、进气和燃烧室扫气四个阶段。 （1自由排气阶段，从排气门开启到气缸压力接近于排气管内压力的时期 超临界状态流动：从排气门开启到活塞行至下止点所对应的曲轴转角称为，一般为30o~80o曲轴转角。此时气缸内废气压力较高，约为0.2-0.5MPa，气缸压力p与排气管压力pr之比大于临界值1.9。排气流动处于超临界状态，流速为当地声速c（m/s）。此阶段，废气流量