《汽车发动机原理》复习与思考
第00章绪论
1、结合汽车发动机的发展实际，简述本课程的主要内容有哪些？
2、本课程要研究解决汽车发动机的什么问题?
第0章工程热力学基础
1、应用平衡方程式解释热力学第一定律？
2、分析理想气体的多变过程得出什么规律?
3、解释卡诺循环与卡诺定理？
第1章发动机实际循环与性能指标
1．什么是发动机的理论循环？什么是发动机的实际循环？
2．画出四冲程发动机实际循环的示功图，说明它与理论循环示功图有什么不同？
3．分析影响发动机实际循环热损失的主要因素。
4．什么是发动机的指示指标？主要有哪些？
5．什么是发动机的有效指标？主要有哪些？
6. 什么是发动机的平均有效压力、有效燃油消耗率、有效热效率?它们各有什么意义?
7. 什么是机械效率?分析影响机械效率的因素。
8. 如何测定机械效率？
9．什么是发动机的热平衡？研究热平衡有何意义？
（部分参考答案）
一、名词解释
1.理论循环：将发动机的实际循环进行若干简化，使其既近似于所讨论的实际循环，而又
简化了实际循环变化纷繁的物理、化学过程，从而提出一种便于作定量分析
的假想循环。
2.示功图：记录相对于不同活塞位臵或不同曲轴转角时气缸内工质压力的变化，有V
p -示功图或?-p 示功图两种。示功图是研究实际循环的依据，一般是由专门示
功器在发动机运转条件下直接测出。
3.指示指标：指示指标是以工质对活塞做功为基础的性能指标，主要是衡量发动机工作过
程的好坏。
4.有效指标：有效指标是以发动机输出轴上所得到的功率为基础的性能指标。主要是考虑
到发动机自身所消耗的机械能，用来综合评价发动机整机性能的。
5.指示热效率：是实际循环指示功与所消耗的燃料热量之比值。
6.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。
7.升功率：在标定工况下，发动机单位气缸工作容积所发出的有效功率。
8.比质量：发动机的净质量m 与它所发出的额定功率e P 之比。
9.发动机强化系数：发动机平均有效压力me p 与活塞平均速度m v 的乘积称为强化系数，是
评价发动机强化程度的指标。
10.机械效率：机械效率是有效功率与指示功率的比值。是为了比较各种不同的发动机机
械损失所占比例的大小，引入机械效率的概念。
11.发动机热平衡：发动机的热平衡，就是给出燃料的总发热量转换为有效功和其他各项
热损失的分配比例。从这些热量分配中，可以了解到热损失的情况，以
作为判断发动机零件的热负荷和设计冷却系统的依据，并为改善发动机
的性能指标指明了方向。
二、填空题
1．示功
2. 提高率
3. 工质的影响 换气损失 传热损失 时间损失 燃烧损失 （涡流和节流损失、泄
漏损失）
4. 实际
5. 发动机输出轴上所得到的
6. 实际循环指示
7. 实际循环有效
8．9550/n T P tq e =
9．平均有效压力me p 活塞平均速度m v
10．下降
11. 可靠润滑
12. 有效功其他各项热损失
三、思考题
1．什么是发动机的理论循环？什么是发动机的实际循环？
答题要点
发动机的理论循环是将发动机的实际循环进行若干简化，使其既近似于所讨论的实际循环，而又简化了实际循环变化纷繁的物理、化学过程，从而提出一种便于作定量分析的假想循环。
发动机的实际循环是由进气、压缩、燃烧、膨胀和排气五个过程所组成，较之理论循环复杂得多，存在必不可免的许多损失，它不可能达到理论循环那样高的循环效率。
2．画出四冲程发动机实际循环的示功图，说明它与理论循环示功图有什么不同？
答题要点
由于工质的影响、换气损失、传热损失、时间损失、燃烧损失、涡流和节流损失、泄漏损失等的存在，实际循环的示功图与理论循环示功图有很大的不同，如图所示为一台
p 示功图。其中实线表示实际循环示功图，非增压四冲程柴油机理论循环与实际循环V
而加了黑点的实线表示与之相对应（具有同样的热量输入）的理论循环示功图。
3．分析影响发动机实际循环热损失的主要因素。
答题要点
⑴工质的影响
理论循环的工质是理想气体，在实际循环中，燃烧前的工质是新鲜空气和上一循环残留废气的混合气；燃烧过程中以及燃烧后，工质的成分变为燃烧产物，不仅成分有变化，而且容积数量即物质的量也发生变化；在1300°K以上燃烧产物有发生高温分解的现象，
会降低最高燃烧温度，使循环热效率下降。
理论循环工质的比热是不随温度变化而变化的。实际循环工质是空气和燃烧产物的混合物，它们的比热随温度升高而上升，若加热量相同，则实际循环达到的最高温度较理论循环为低，其结果导致循环热效率的降低，循环所做的功减少。反应在示功图上为实际循环的燃烧膨胀线低于理论循环的燃烧膨胀线。
⑵换气损失
在实际循环的换气过程中，排气门要提前开启，废气在下止点前便开始逸出，使示功图的有用功面积减小。在接着进行的排气和吸气过程中，由于流动阻力会产生进、排气推动功的差别。排气门提前开启造成的损失与进、排气推动功之差，这两部分损失之和就是实际循环的换气损失。
⑶气缸壁的传热损失
理论循环假定气缸壁和工质之间无热交换。但在实际循环中，气缸壁和工质之间自始至终存在着热量交换。在压缩过程初期，气缸壁温度高于工质温度，工质吸热；在压缩过程后期，工质的温度超过缸壁温度，工质向缸壁散热。其平均多变压缩指数偏低，存在热量损失，使压缩过程的压力线低于理论循环的压缩线。此外，由于进气终了压力低于大气压力，因此，整个实际压缩线处于理论压缩线的下方（图1.4)。在随后的燃烧、膨胀和排气过程中，工质继续不断地向缸壁传出热量，使实际循环的膨胀过程线低于理论循环的膨胀线，在示功图上减少的有用功面积大于理论压缩线底下增加的面积，其差值即为实际循环的传热损失。
⑷时间损失
理论循环中，认为活塞是以无限缓慢的速度运动，以保持气缸内的工质始终处于平衡状态，并且认为由热源向工质进行等容加热的速度极快，可以在瞬间完成；在等压加热时，加热的速度能与活塞运动的速度相匹配，以实现等压加热过程。这一切在实际循环中都无法做到，实际循环中柴油机的活塞运动具有相当的速度，而燃料的燃烧放热需要一定的时间。这样就使：
①压缩消耗功增加。这是因为燃烧速度是有限的，因此柴油机燃料开始喷入气缸需要有供油提前角，使着火能在活塞到达上止点以前开始，并使整个燃烧过程能在活塞过了上止点后不久即完全结束，以保证燃料输入的热量得以在充分的膨胀中加以有效利用，减少后燃损失。
②最高燃烧压力的下降。由于实际循环存在传热损失，以及燃料迅速燃烧放热的过程中活塞继续运动离开上止点，使气缸的容积逐渐增大，从而使实际循环中的压力增长小于理论循环的压力增长。
z点以前输入的，但在实际循环中，
③初期膨胀比减小。在理论循环中，全部热量是在
t
由于传热损失、不完全燃烧和活塞运动，使初期膨胀比减小。
所有这一切，都使燃烧过程偏离了理论循环的等容和等压加热过程，增加了压缩过程消耗的功，减少了膨胀过程的有用功，示功图上出现了如图1.4上止点附近用小三角形区表示的所谓时间损失。
⑸燃烧损失
包括后燃和不完全燃烧所引起的损失。
在理论循环中，全部热量是在z点(图1.4)以前输入完毕，然后转入绝热膨胀过程。
z 点时，由于氧气浓度降低，引起燃烧速度降低。因此，但在实际循环中，当燃烧过程接近
1
燃烧过程一直要延续到膨胀线的点e才告结束,这就是所谓的后燃现象。后燃期间热功转换的效率由于膨胀比小而大大下降，这就造成后燃损失。
由于空气不足或混合气形成不良会引起燃烧不完全，使部分燃料的热值得不到充分利用，这亦促使膨胀线位臵下移，产生不完全燃烧损失。
⑹涡流和节流损失
活塞的高速运动使工质在气缸内产生涡流，造成压力损失。此外，对于分隔式燃烧室，工质在主、副燃烧室中流进、喷出将会引起强烈的节流损失。
⑺泄漏损失
气门处的泄漏可以防止，但活塞环处的泄漏却无法避免。不过在良好的磨合状态下泄漏量不多，约占工质的0.2％左右。
4．什么是发动机的指示指标？主要有哪些？
答题要点
指示指标是以工质对活塞做功为基础的性能指标，主要是衡量发动机工作过程的好坏。
指示指标主要有：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等。
5．什么是发动机的有效指标？主要有哪些？
答题要点
有效指标是以发动机输出轴上所得到的功率为基础的性能指标。主要是考虑到发动机自身所消耗的机械能，用来综合评价发动机整机性能的。
有效指标主要有：有效功率、有效转矩、平均有效压力、有效热效率和有效燃油消耗率等。
6. 什么是发动机的平均有效压力、有效燃油消耗率、有效热效率?它们各有什么意义?
答题要点
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。
7. 什么是机械效率?分析影响机械效率的因素。
答题要点
机械效率是有效功率与指示功率的比值。是为了比较各种不同的发动机机械损失所占
比例的大小，引入机械效率的概念。
影响机械效率的因素有很多，除转速、负荷、润滑油品质、冷却液温度和发动机技术
状况等使用因素外，还有燃烧最高压力、气缸尺寸和数目、大气状态等结构设计参数和使用环境因素均会影响机械效率。
⑴气缸内最高燃烧压力
气缸压力高，活塞环背压按比例增加，活塞裙部对气缸壁的侧压力和轴承负荷增大，
活塞环和活塞的摩擦损失也相应增大；另一方面，最高燃烧压力高，为保证各承载零件的强度、刚度和工作耐久性，也有必要加大活塞、连杆、曲轴尺寸和质量，这就随之而增加了运动零件的惯性力，从而导致摩擦损失的增大。
⑵转速或活塞平均速度
转速或活塞平均速度增大，各摩擦副之间的相对速度增加，摩擦损失增大；与此同时，
曲柄连杆机构的惯性力增大，活塞的侧压力和轴承负荷增大，摩擦损失也增大。转速n 增大，泵气损失、驱动附件消耗的功随之增加，所以机械效率下降。
⑶负荷
在转速不变的情况下，当负荷减小，缸内的指示功率下降，机械损失功率亦略有下降，
但基本不变。由公式m i m m i m m p p P P -=-=11η可知，
负荷减少，i P 降低,机械效率m η下降，直到怠速时，指示功率全部用来克服机械损失，即m i P P = ,故0=m η。
⑷润滑油品质和冷却液温度
润滑油的粘度对摩擦损失有很大影响。润滑油粘度大，则流动性差，内摩擦力大，摩
擦损失增加，但其承载能力强，易于保持液体润滑状态；反之，流动性好，机械损失减少，但承载能力差，油膜易于破裂而失去润滑作用。润滑油的粘度主要受润滑油的品质和温度的影响。
冷却液温度的高低直接影响润滑油温度的高低，继而影响润滑油的粘度和机械损失。
⑸发动机技术状况
发动机技术状况的好坏，对机械效率的影响很大。这是由于长期使用的发动机，技术
状况变差，活塞环与气缸磨损后，间隙增大，漏气增多，指示功率下降；尤其是漏气还会稀释润滑油，使润滑条件变坏，气缸的磨损加快；轴颈与轴承间的磨损还使机油的泄漏增加，油压下降，运动件工作表面的润滑不良。这些都会使机械效率下降。
8. 如何测定机械效率？
答题要点
通过发动机试验来测定。目前常用的测量方法主要有示功图法、倒拖法、灭缸法和油耗线法。这些方法都只能近似地求出其数值，并各有其局限性与不足之处。
9．什么是发动机的热平衡？研究热平衡有何意义？
答题要点
发动机的热平衡，就是给出燃料的总发热量转换为有效功和其他各项热损失的分配比例。
从这些热量分配中，可以了解到热损失的情况，以作为判断发动机零件的热负荷和设计冷却系统的依据，并为改善发动机的性能指标指明了方向。
第2章发动机换气过程（习题参考答案）
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那些因素有关？
2、冲程发动机换气过程包括哪几个阶段，这几个阶段是如何界定的？
3、影响充量系数的主要因素有哪些？
4、提高发动机工作转速，从换气方面会遇到哪些阻碍因素，如何克服？
5、什么是进气管动力效应，怎样利用它来提高充量系数。
6、什么叫进气马赫数? 它对充量系数有什么影响？
7、二冲程发动机换气过程包括哪几个阶段，这几个阶段是如何界定的？
8、二冲程发动机换气系统基本形式。
9、评价二冲程发动机换气系统质量的参数。
10、影响二冲程发动机扫气效率的因素有哪些？
一、名词解释
1.气门叠开：由于排气门的延迟关闭和进气门的提前开启，在排气行程上止点附近，存在
进、排气门同时开启的现象，称为气门叠开。
2.燃烧室扫气：气门叠开期间，只要合理控制气流方向，废气的惯性排出会对新鲜空气或
混合气有抽吸作用，新鲜空气或混合又驱赶废气并冷却燃烧室，这一过程
称为燃烧室扫气。
3.换气损失：换气损失等于排气损失和进气损失之和。如图中面积（w+y+d+x）。
4.泵气损失：泵气损失是换气损失的一部分，即图中面积（x+y ）。
5.充量：充量即充气量，它表示进入发动机气缸内新鲜气体的质量，常用每循环充量和单
位时间充量来表示。
6.充量系数：是评价发动机换气过程完善程度的指标。是每循环进入气缸的实际充量m ?
与在进气状态下充满气缸工作容积的理论充量s m ?之比。
7.残余废气系数：残余废气系数是指每循环气缸内的残留废气质量与新鲜气体质量之比。
8.进气惯性效应：利用进气管内高速流动的气体惯性增加充气量的效应，称为惯性效应。
9.进气波动效应：进气过程中进气管内压力波动称为进气波动效应，对充量系数c φ有一定
影响。
二、填空题
1. 缸内废气 新鲜空气 混合气
2. 充分 彻底 小
3. 自由排气 强制排气 进气 燃烧室扫气
4. 自由排气
5. 压力 气体状态
6. 排气 进气
7. 自由排气 强制排气
8. 增加 减少
9. 压缩比 进气状态 大气状态 进气终了状态 残余废气系数 配气相位 进气终了压力
10．大
11．越大
12．提高
三、思考题
1．四冲程发动机的换气过程包括哪几个阶段？这几个阶段是如何划分的？
答题要点
根据气体流动的特点，换气过程可分为自由排气、强制排气、进气和燃烧室扫气等4
个阶段。
从排气门开始开启，到气缸内压力降到接近排气管内压力，这个时期称为自由排气阶
段。
从自由排气阶段结束，活塞上行强制排出缸内废气的阶段，称为强制排气阶段。
进气过程是指从进气门开始开启到进气门完全关闭的这段时间。
由于排气门的延迟关闭和进气门的提前开启，在排气行程上止点附近，存在进、排气
门同时开启的现象，称为气门叠开。此期间进气管、气缸、排气管连通起来，可以利用气流压差和惯性，清除缸内残余废气，增加进气量。气门叠开期间，只要合理控制气流方向，废气的惯性排出会对新鲜空气或混合气有抽吸作用，新鲜空气或混合又驱赶废气并冷却燃烧室，这一过程称为燃烧室扫气。
2．什么是换气损失？什么是泵气损失？
答题要点
换气损失可定义为理论循环换气功和实际循环换气功之差。发动机换气损失由排气损
失和进气损失两部分组成。泵气损失是换气损失的一部分，即图2.4中面积（x+y ）。
3．评价发动机换气过程的常用指标有哪几个？
答题要点
评价发动机换气过程的常用的评价指标是：充量、充量系数和残余废气系数。
4．充量系数是如何定义的？分析影响充量系数的主要因素。
答题要点
⑴ 每循环进入气缸的实际充量m ?与在进气状态下充满气缸工作容积的理论充量
s m ?之比，即：
s c m m ??=φ
⑵ 影响充量系数的因素有压缩比ε、进气状态（P s ，T s ）或大气状态（P 0,T 0）、进气
终了状态（P a ,T a ）、残余废气系数和配气相位等。其中，影响最大的是进气终了压力。 ①进气终了压力P a
进气终了压力a p 增大，充量系数c φ提高。这是因为，在气缸容积、进气终了温度和
残余废气量一定时，进气终了压力越大，缸内气体密度越大，意味着实际充气量就越多。②进气终了温度
随着进气终了温度a T 升高，充量系数c φ下降。这是因为，在气缸容积、进气终了压
力和残余废气量一定时，进气终了温度越高，缸内气体密度越小，意味着实际充气量就越
少。实际发动机的进气终了温度总是高于大气温度。新鲜气体进入气缸后，接触高温机件并与残余废气混合被加热。
③残余废气系数r φ
排气终了压力r p 增大，残余废气密度增加，残余废气系数r φ上升，使充量系数c φ下
降。
④进气（或大气）状态
s T （或0T ）升高，s p （或0p ）下降，均使进气密度s ρ（或0ρ）减小，因此，进气
量减少,使充量系数c φ下降。
⑤压缩比ε
随着压缩比ε的增大，压缩终了容积相对减小，使气缸内残余废气量相对减少，充量
系数c φ有所提高。
⑥配气相位
配气相位直接影响进、排气是否充分，即影响实际进气量和残余废气量，从而影响充
量系数。配气相位中，进气迟闭角对充量系数的影响最大，其次是排气迟闭角。
5．可采取什么措施来提高充量系数？
答题要点
提高发动机充量系数的措施可以归纳为以下几点：
1）降低进气系统的阻力损失，提高气缸内进气终了压力a p ；
2）降低排气系统的阻力损失，以减小缸内残余废气系数r φ；
3）减少高温零件在进气系统中对新鲜充量的加热，降低进气终了温度a T ；
4）合理选择配气相位；
5）充分利用进气管内的动力效应。
6．什么是进气管动态效应？怎样利用它提高充量系数？
答题要点
发动机换气过程中，进气气流在一定长度的管道内流动时，具有相当的惯性和可压缩
性，且进气过程是间断性和周期性进行的，根据流体力学的规律，气流在进气管内势必会引起一定的动力现象，这种动力现象称为进气管的动态效应。动态效应对发动机进气量有较大影响，利用进气管的动态效应，可以有效地提高发动机充量系数c φ和改善转矩特性。
第3章车用发动机增压技术
1、什么是增压比？什么是增压度？
2、车用发动机增压如何分类？
3、压气机与涡轮的工作参数有哪些？
4、什么是压气机喘振和压气机堵塞？
5、定压涡轮增压系统和脉冲涡轮增压系统有何特点？
6、废气涡轮增压对发动机性能有何影响？
7、改善车用涡轮增压发动机转矩特性的措施有哪些？
8、汽油机增压的技术难点有哪些？如何解决？
9、车用发动机采用增压时应进行哪些调整？
10、如何处理增压器与发动机的匹配问题？
11、汽油机增压的技术难点有哪些？
第4章燃料与燃烧化学
1、中国的汽油和轻柴油分别依据哪些指标来确定牌号？
2、简述汽油辛烷值和柴油十六烷值得意义？
3、什么是过量空气系数？
4、燃料的热值与发热值有何区别？
5、简述燃料的着火机理？
6、为什么说柴油机的着火过程是低温多级着火？汽油机的着火过程是高温单级着火？第5章柴油机混合气形成与燃烧
1.影响柴油雾化质量与油束特性的因素有哪些，分别是如何影响的？
2.什么是空间雾化混合、油膜蒸发混合？
3.为提高柴油机缸内混和气的形成质量，如何组织好缸内空气的运动？
4.柴油机的燃烧过程分哪几个阶段？是怎样划分的？
5.柴油机的燃烧过程存在哪些问题？如何解决？
6.什么是放热规律？理想的放热规律是什么？
7.影响柴油机燃烧过程的因素有哪些，如何改善其燃烧过程？
8.画图说明柱塞式喷油泵的燃油喷射过程。
9.什么是喷油规律？它对燃烧过程有那些影响？理想的喷油规律是什么？
10.什么是喷油泵速度特性？其校正方法有哪两类？
11.柴油不正常喷射有哪几种？各有何危害？
12.ω形燃烧室、球形燃烧室、涡流室式燃烧室对发动机性能有何影响？
13.直喷式燃烧室产生进气涡流的方式有哪些？如何产生进气涡流？
14.压缩比对柴油机的燃烧有何影响？
15.简要叙述柴油机电控燃油喷射系统的组成和工作原理。
第6章汽油机混合气形成与燃烧
1、简述汽油机的燃烧过程。
2、汽油机的不正常燃烧由哪些？分别由什么原因引起的？
3、何谓稀燃系统?稀燃对汽油机有何益处?
4、何谓层燃系统? 层燃对汽油机有何益处?
本章题型
一、填空题
1.缸外喷射系统是将喷油器安装在或上，以0.20～0.35MPa的喷
射压力将汽油喷入进气管或进气道内。
2.电子控制汽油喷射系统主要由、和三部分组成。
3.汽油机燃烧过程按其压力变化特点分成三个阶段，分别为：、
和。
4.汽油机在稳定的正常运转情况下，不同气缸的燃烧情况以及不同循环的燃烧情况很难
保持稳定，会产生燃烧上的差异，这种循环之间和气缸之间的燃烧差异称为。
5.汽油机燃烧过程中，如果火焰前锋未到达前，末端混合气温度达到了自燃温度，形成新的火焰中心，产生新的火焰快速传播，这种现象称为。
6. 点火提前角太小即燃烧过程过迟，则后燃，最高燃烧压力和温度都，排气温度，功率和经济性都下降。
7.实现汽油机分层燃烧有两种方式：的分层燃烧方式和分层燃烧方式。
二、思考题
1. 电控汽油喷射系统如何实现对喷油量的控制？
2. 汽油机正常燃烧过程分哪些阶段？各阶段有何特点？
3. 何为汽油机的不规则燃烧?产生的原因是什么?对汽油机性能有什么影响？
4. 爆燃的产生的机理是什么？影响爆燃的因素有哪些？
参考答案
一、填空题
1.缸外喷射系统是将喷油器安装在进气管或进气歧管上，以0.20～0.35MPa的
喷射压力将汽油喷入进气管或进气道内。
2.电子控制汽油喷射系统主要由燃料供给系统、空气供给系统、控制系统三部分组成。
3.汽油机燃烧过程按其压力变化特点分成三个阶段，分别为：滞燃期、急燃期和补燃期。
4. 汽油机在稳定的正常运转情况下，不同气缸的燃烧情况以及不同循环的燃烧情况很难保持稳定，会产生燃烧上的差异，这种循环之间和气缸之间的燃烧差异称为不规则燃烧。
5. 汽油机燃烧过程中，如果火焰前锋未到达前，末端混合气温度达到了自燃温度，形成新的火焰中心，产生新的火焰快速传播，这种现象称为爆燃。
6. 点火提前角太小，燃烧过程过迟，后燃增加，最高燃烧压力和温度都降低，排气温度升高，功率和经济性都下降。
7. 实现汽油机分层燃烧有两种方式：进气道喷射的分层燃烧方式和缸内直喷分层燃烧方式。
二、思考题
1.电控汽油喷射系统如何实现对喷油量的控制？
答：在汽油机电控汽油喷射系统中喷油量的控制是通过对喷油器喷油时间的控制来实现的。发动机工作时，ECU 根据空气流量信号和发动机转速信号确定基本的喷油时间（喷油量）；再根据其他传感器（冷却水温传感器、节气门位臵传感器等）对喷油时间进行修正，并按最后确定的总喷油时间向喷油器发出指令，使喷油器喷油（通电）或断油（断电）。
2. 汽油机正常燃烧过程分哪些阶段？各阶段有何特点？
答：汽油机正常燃烧过程分成三个阶段：滞燃期、急燃期和补燃期。 各阶段特点：
1)滞燃期：从点火电极跳火开始到形成独立的火焰核心为止。电火花在上止点前跳火，火花塞放电时，两极电压在15000v 以上，电火花能量40～80mJ ，局部温度达2000℃，从而使电极周围的预混合气热反应加速，使反应区温度急剧升高而使某处混合气着火，可燃混合气按高温单阶段方式着火后，经过一个阶段形成独立的火焰核心。压力和温度逐渐升高，缸内气体压力开始脱离压缩线，这标志着滞燃期结束。
2)急燃期：从形成独立的火焰核心开始到气缸内出现最高压力为止。这一阶段的燃烧是火焰从火焰核心向燃烧室整个空间传播的时期，一般急燃期约占20～30℃A ，火焰传播速度一般为50～80m/s ，燃油的80％～90％在急燃期内基本烧完，燃烧室的温度和压力急剧上升，达到最高燃烧压力max p ，一般将max p 作为急燃期的终点。
3)补燃期：从最高燃烧压力到燃烧结束。混合气燃烧速率开始降低， 90%左右
的燃烧放热已经完成，未燃烧的可燃混合气在火焰前锋面扫过整个燃烧室后继续燃烧放热。另外，高温裂解的产物(H2、CO等)在膨胀过程中随温度下降又部分化合而放出热量。
3. 何为汽油机的不规则燃烧?产生的原因是什么?对汽油机性能有什么影响？答：汽油机的不规则燃烧：汽油机在稳定的正常运转情况下，不同气缸的燃烧情况以及不同循环的燃烧情况很难保持稳定，会产生燃烧上的差异，这种循环之间和气缸之间的燃烧差异称为不规则燃烧。
产生的原因：1）各循环之间的燃烧差异出现燃烧循环变动现象，其主要原因是气流速度的变动，空燃比的变动，空气、燃料和废气混合情况；2）各缸间的燃烧差异，主要是由于燃料分配不均使空燃比不一致造成的。
对汽油机性能的影响：循环间的燃烧变动会使气缸的不同循环的示功图发生变化，意味着燃烧情况的不稳定，气缸的工作不能始终维持最佳状态，因此将导致油耗上升，功率下降，使整机的性能下降，特别是低负荷时情况更为严重；燃料分配不均可能使某气缸不正常燃烧倾向增大，从而提高了对燃料辛烷值的要求。分配不均还有可能使个别气缸中的活塞、气门过热，火花塞损坏，并使汽油机低速、低负荷工作稳定性变差。燃料分配不均，各缸混合气成分不同，使各缸不能同时处在最佳的混合比条件下工作，导致整机功率下降，油耗上升，排放性能恶化。
4. 爆燃的产生的机理是什么？影响爆燃的因素有哪些？
答：爆燃的产生的机理：汽油机燃烧过程中，火焰前锋以正常的传播速度向前推进，燃烧产生的压力波以音速向周围传播，在火焰前锋面之前到达燃烧室边缘区域，使得火焰前方未燃的混合气受到已燃混合气强烈的压缩和热辐射作用，加速其先期反应，并放出部分热量，使本身的温度急剧升高。如果火焰前锋及时到达将其引燃，直到燃烧完为止，属正常燃烧。如果火焰前锋未到达前，末端混合气温度达到了自燃温度，形成新的火焰中心，产生新的火焰快速传播，这种现象称为爆燃。
影响爆燃的因素：
1)运转因素的影响：(1)点火提前角的影响：随点火提前角增加，爆燃倾向加大。
(2)转速的影响：转速增加时，爆燃倾向减小。(3)负荷的影响：在转速一定而节气门开度小（即负荷减小）时，残余废气系数增大，气缸壁相对传热损失增加，缸内最高燃烧压力下降，爆燃倾向减小。(4)混合气浓度的影响：在a = 0.8～0.9时爆燃倾向最大，过浓或过稀的混合气有助于减小爆燃。(5)燃烧室沉积物的影响：在发动机工作过程中，燃烧室内壁产生一层沉积物，沉积物的存在使爆燃倾向增加。
2)结构因素的影响：(1)气缸直径：气缸直径大，火焰传播距离长，同时由于燃烧室冷却面积与容积之比即面容比减小，因而爆燃倾向增大。(2)火花塞位臵：火花塞位臵影响火焰传播距离，也影响终燃混合气在气缸内所处位臵，从而影
响终燃混合气的温度。(3)气缸盖与活塞的材料：由于铝合金导热好，因而用铝合金活塞、气缸盖可抑制爆燃，提高压缩比。（4）燃烧室结构：燃烧室形状影响到火焰传播距离、湍流强度、向冷却水的散热量以及终燃混合气的数量和温度。凡是能使火焰传播距离缩短、湍流强度和火焰传播速率提高的燃烧室结构均有助于减小爆燃倾向。
5. 什么是热面点火？防止热面点火的主要措施有哪些?
答：热面点火：在汽油机中，凡是不靠电火花点火而由燃烧室炽热表面(如过热的火花塞绝缘体和电极、排气门、炽热的积炭等)点燃混合气面引起的不正常燃烧现象，称为热面点火。
防止热面点火的主要措施：凡是能降低燃烧室温度和压力升高率，减小积炭等炽热点形成的因素都有助于防止热面点火。主要措施有：(1)选用低沸点的汽油(高沸点馏分尤其是重芳香烃含量要少)和成焦性小的润滑油(高分子量、低挥发性的成分要少)。(2) 压缩比降低到8.5或以下。(3)避免长时间低负荷运行和汽车频繁加减速行驶。(4)在燃料中加入抑制热面点火的添加剂，如添加磷化物可改变沉积物的物理化学性质，降低其着火能力。
6. 影响燃烧过程的因素主要有哪些？分析点火提前角和混合气成分对燃烧过程的影响。
答：影响燃烧过程的因素：1)汽油的使用性能；2）混合气成分；3）点火提前角；4）发动机转速；5）发动机负荷；6）冷却水温度；7）燃烧室积炭；8）压缩比；9）燃烧室结构；10）大气状况
点火提前角对燃烧过程的影响：点火提前角的大小对燃烧压力、温度、热效率和排气有害成分的形成等都有很大影响。点火提前角太大，较多混合气在压缩过程中燃烧，消耗的压缩负功增加，功率和经济性达不到最佳，且最高燃烧压力升高，易发生爆燃，导致内燃机零件损坏，排放也将变坏；而点火过迟，燃烧过程过迟，后燃增加，最高燃烧压力和温度都降低，排气温度升高，功率和经济性同样下降。
混合气成分对燃烧过程的影响：使用功率混合气时，火焰传播速度最快，从火焰中心形成到火焰传播到末端混合气的时间缩短，使爆燃倾向减小。同时缸内压力、温度较高，压力升高率较大，使从火焰中心形成到末端混合气自燃发火的准备时间也缩短，又使爆燃倾向增大。因此，在各种混合气成分中，以供给最大功率混合气时最易产生爆燃，如汽车满载爬坡时容易产生爆燃。
7. 汽油机燃烧室的设计要求有哪些？
答：汽油机燃烧室的设计要求：
1)燃烧室结构紧凑：火焰传播距离短，燃烧可在短时间内完成，使爆燃倾向减小，还可以提高发动机压缩比；同时，由于单位体积的表面积较小，相对散热
面积小，热损失减少，发动机热效率高。另外A/V小，壁面淬熄效应减小，HC 排放量减少，但结构过于紧凑又对NOx排放和噪声等不利。
2)火花塞位臵和点火性能
火花塞的位臵直接影响火焰传播距离的长短，从而影响抗爆性，也影响火焰面积扩展速率和燃烧速率；火花塞的点火性能对发动机性能与排放有重大影响。当火花塞间隙增加时，火核形成的位臵将离开壁面，可以避开停滞在壁面附近残余废气的影响，而且着火的概率也增加。当间隙增大时，消焰作用将减弱，因此，火花能点燃更稀的混合气。
3)燃烧室的容积分布
燃烧室的容积分布应配合火花塞的位臵统一考虑，最有利的分布是使燃烧过程初期压力升高率较小，发动机工作柔和，中期放热量最多，以获得较大的循环功；后期补燃较少，具有高的热效率。
4)形成适当的湍流运动
燃烧室内形成适当强度的气体流动可以加快火焰传播；增加末端混合气的冷却作用；减少循环间燃烧变动，扩大混合气体着火界限，利于燃烧更稀混合气；减少壁面淬熄层厚度使HC排放量降低。但湍流过强，向缸壁传热损失增加，还可能吹熄火核而失火，反而使HC排放增多。
5)有足够的进排气门流通截面
进排气门流通截面的增大，不仅使充气系数提高，还会使泵气损失下降。
8. 简述汽油机燃烧室的类型及各自的特点。
答：汽油机燃烧室的类型及各自特点：
1.楔型燃烧室：火花塞在楔形高侧的进排气门之间，可在火花塞附件形成较强的扫气气流，保证低速低负荷性能良好。结构紧凑，火焰传播距离短，挤气面积较大，对末端混合气冷却作用较强，使爆燃倾向减小。但同时由于挤气面积内的熄火区增大，HC排放量较多。但因混合气过分集中于火花塞处，使燃烧初期压力升高率较大，工作粗暴，NOx排放量较高。
2.浴盆形燃烧室：形状像椭圆形浴盆，在双侧或单侧设臵挤气面。高度相同，宽度略大于气缸范围，以便于加大气门直径。为防止壁面对气流的遮蔽作用，气门头部外形与燃烧室壁面之间需保持一定的距离(6～8mm)，因而，气门尺寸受限制。挤气面积比楔形的小，挤流效果比较差，适当增加挤气面积可改善发动机性能。燃烧室的面容比A/V较大，火焰传播距离相对较长，压缩比一般不超过7.5，由于燃烧时间拖长，使压力升高率较低，使动力性、经济性不高，HC排放较多，但工作柔和，NOx排放较少。
3.半球形燃烧室：形状大致呈半球形或蓬形，结构紧凑，面容比最小，加之火花塞布臵于燃烧室中央，火焰传播距离最短。进排气门均斜臵，允许较大气门直径，气门双行排列，多采用双顶臵凸轮轴，使配气机构结构复杂。进气道转弯最少，充气效率最高。火花塞附近容积较大，易使压力升高率过大，工作粗
暴。湍流相对较弱，低速低负荷稳定性差。这种燃绕室没有挤气面，被压缩的混合气涡流较弱，易在低速大负荷时发生爆燃。
4.碗形燃烧室：碗形燃烧室是布臵在活塞中的一个回转体。采用平底气缸盖，工艺性好。燃烧室全部机械加工而成，有精确的形状和容积，燃烧室表面光滑、紧凑、挤流效果好，压缩比可高达11。由于A/V 较大，散热增加。碗形燃烧室的火花塞正好在挤气流入燃烧室的通道口上，而且点火瞬间正处在挤流流速急剧变化的时候。因此，点火时刻的微小变动，将引起该时刻流过火花塞间隙处的流速的较大变化。所以，点火时刻的选择应比其他燃烧室更为仔细，使在点火时流速不致过大或过小。
第7章 发动机特性（习题 参考答案）
1．何谓发动机工况？
2．何谓发动机速度特性? 对比分析汽油机和柴油机速度特性的特点。
3．转矩储备系数、转速适应性系数大小对发动机性能有何影响?
4. 何谓发动机负荷特性? 研究发动机负荷特性有何意义?
5. 衡量发动机克服短期超载能力的指标有哪些？
6. 试分析汽油机和柴油机负荷特性的特点。
7.何谓发动机万有特性? 万有特性曲线形状、位置对发动机性能有何影响?
一、名词解释
1.发动机特性：是指发动机性能指标或工作过程参数随着调整情况或使用工况的变化关
系，它反映了发动机的综合性能。
2.发动机工况：发动机的工况就是指发动机实际运行的工作状况，简称为发动机工况。
3.负荷特性：当发动机转速一定时，其经济性指标随负荷变化的关系，称为负荷特性。
4.速度特性：发动机固定油量调节机构位臵，其性能指标随转速变化的规律，称为发动机
的速度特性。油量调节机构位臵固定在最大位臵（节气门全开或标定油量位
臵）对应的是全负荷速度特性，又称外特性。
5.转矩适应性系数：发动机外特性有效转矩曲线上，最大转矩max tq T 与标定工况时的转矩
n tq T 之比称为转矩适应性系数。
6.转矩储备系数：发动机外特性有效转矩曲线上，最大转矩max tq T 与标定工况时的转矩n tq T
的差值，与标定工况时的转矩n tq T 之比称为转矩适应性系数。
7.转速适应性系数：发动机标定转速n n 与外特性的最大转矩点对应转速tq n 的比值n K ，
称为转速适应性系数。
8.调速率：调速器的工作的好坏，通常用调速率来评定。根据测定条件不同，调速率可分
稳定调速率和瞬时调速率两种。
9.ISO 功率：在制造厂试验台的运转工况下，按制造厂规定调整或修正到标准基准状况下
所测得的功率。
10.使用功率：在发动机使用的环境和运转工况下所发出的功率。
11.超负荷功率：在规定的环境状况下，在按持续功率运行后，立即根据使用情况，以一
定的使用持续时间和使用频次，按照每12h 运行1h 的运行条件，可以允许
发动机发出的功率。
12.油量限定功率：在对应于发动机用途的规定时期内，在规定的转速和环境状况下，限
定发动机油量，使其功率不能再超出时所能发出的功率
13.持续功率：在制造厂规定的正常的维护保养周期内，在规定的转速和环境状况下，按
照制造厂规定，进行维护保养，发动机能够持续发出的功率。
14.基本从属辅助设备：发动机持续或重复使用所必需的装备件。
15.非基本从属辅助设备：发动机持续或重复使用并非必需的装备件。
16.基本独立辅助设备：由发动机以外能源提供动力的装备件。
二、填空题
1. 节气门开度 量调节
2. 负荷
3. 节气门（油门）开度固定 转速
4. 节气门保持最大开度
5. 节气门在部分开度下所测得的速度特性
6. 一定时
7. 标定功率的循环供油量
8. 速度特性
9. 全套附件
8. 越强
10. 等功率曲线
11. 转速或负荷
三、思考题
1．什么是发动机特性？发动机调整特性？使用特性？
答题要点
发动机特性是指发动机性能指标或工作过程参数随着调整情况或使用工况的变化关系。它反映了发动机的综合性能。
发动机性能指标随着调整情况变化的关系，称为调整特性。
发动机性能指标随着使用工况变化的关系，称为使用特性
2．发动机的常用工况有哪几种？
答题要点
根据发动机的用途不同，发动机工况具有以下3种情况：
第一类工况，其特点是发动机的功率变化时，转速几乎保持不变，所以该工况又被称为恒速工况。例如，发电用发动机，其负荷呈阶跃式突变，并没有一定的规律，然而发动机的转速必须保持稳定，以保证输送电压和频率的恒定，反映在工况图上就是一条近似垂直线
第二类工况，其特点是发动机的功率与转速接近于幂函数关系。当发动机作为船用主机驱动螺旋桨时，发动机所发出的功率必须与螺旋桨吸收的功率相等，而吸收功率又取决于螺旋桨转速的高低，且与转速成幂函数关系，这样，发动机功率就呈现一种十分有规律的变化。
第三类工况，其特点是发动机功率与转速之间没有一定的函数关系，且功率与转速都独立的在很大范围内变化。如驱动汽车及其他陆地运输车辆的发动机，都属于这种工况。
3．研究发动机特性有何意义？
答题要点
通过对发动机特性曲线进行分析，可以评价发动机不同工况下的动力性、经济性及其他性能，为合理选则并有效使用发动机提供依据。另一方面，利用发动机特性曲线来分析影响特性的因素，寻求改进发动机特性的途径，进一步提高发动机的性能。
4．什么是发动机负荷特性？画出汽油机、柴油机负荷特性曲线，并解释曲线变化趋势。答题要点
当发动机转速一定时，其经济性指标随负荷变化的关系，称为负荷特性。
下图所示为汽油机某一转速下的负荷特性曲线。
发动机负荷特性曲线变化趋势以汽油机e b 曲线为例：
汽油机是通过改变节气门开度，进而改变进入气缸的混合气数量来实现负荷调节的，汽油机的这种负荷调节方式称为量调节。
改变节气门开度，a φ变化不大。由式（6-6）)(3m it e K b ηη?=可知，有效燃油消耗率e b 与指示热效率it η和机械效率m η的乘积成反比关系，因此e b 随负荷的变化规律取决于it η和m η随负荷的变化规律。
⑴ )(1e it P f =η
① 小负荷时，残余废气量相对多，燃烧速度慢，散热损失及泵气损失相对增加，it η低； ② 负荷增加，残余废气量相对减少，it η增大；
③ 节气门开度80﹪左右时，出现it η最大值max it η；
④ 负荷再增加，it η下降。
⑵ )(2e m P f =η 由m
e m m P P P +-=1η，当转速一定，负荷增加时， m P 变化不大，而i P 随负荷增加成
第一章发动机的工作循环和性能指标 1．为何要分析发动机的理想循环？ 答：确定影响性能的某些重要因素，从而找到提高发动机性能的基本途径。 2．试分析工质改变对发动机实际循环的影响? 3．说明提高压缩比可以提高发动机热效率和功率的原因? 答：提高压缩比，可提高压缩行程终了混合气的温度和压力，加快火焰传播速度，选择合适的点火提前角，可使燃烧在更小的容积下进行，使燃烧终了的温度、压力高。 且燃气膨胀充分，热效率提高，发动机功率、扭矩大，有效燃油消耗率降低。4．为什么汽油机的压缩比没有柴油机的高？ 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增加 ①将Pz急剧上升，对承载零件要求更高，增加发动机的质量，降低发动机的使用寿 命和可靠性。 ②增加将导致摩擦副间的摩擦力增加，及运动件惯性力的增加，从而导致机械效率 下降。 ③增加将导致终点压力和温度的升高，容易使汽油机不正常燃烧即爆震。 5．何为发动机的指示指标？ 答：指示性能指标:以工质对活塞做功为计算基础的指标，称为指示性能指标,简称指示指标。包括：指示功、指示功率、平均指示压力（动力性）；指示热效率、指示燃油消耗率（经济性） 6．何为发动机的有效指标？ 答：有效性能指标:以曲轴输出功率为计算基础的性能指标，称为有效性能指标，简称有效指标。包括： 发动机动力性指标（有效功率、有效转矩、平均有效压力、转速n和活塞平均速度Cm） 发动机经济性指标（有效热效率、有效燃油消耗率） 发动机强化程度（升功率、比质量、强化系数） 7．在发动机性能指标分析中，为什么将泵气损失功归到机械损失中考虑？ 答：泵气损失是进`排气过程所消耗的功。因为活塞环和缸套的磨损过大（机械磨损），从而泵气不足。 8．试做出四冲程非增压柴油机理想循环和实际循环p-V图，并标明各部分损失。
一填空 1. 评定实际循环的指标称为指示指标它以工质对活塞所做之工为基础。 2.发动机的经济性和动力性指标是以曲轴输出功为基础，代表了发动机的整机性能，通常称为有效指标。 3.发动机的主要指示指标有指示功率、平均指示压力、指示燃烧消耗率和指示热效率。 4.发动机的主要有效指标有有效功率、平均有效压力、有效热效率、有效燃油消耗率和有效转矩。 5.发动机的换气过程包括进气过程和排气过程。 6.发动机进气管的动态效应分为（惯性）效应和【波动】效应两类。 7.在汽油的性能指标中，影响汽油机性能的关键指标主要是【】和馏程；评价柴油自燃性的指标是【十六烷值】；评价汽油抗爆性的指标是【辛烷值】。 8、使可燃混合气着火的方法有【高温单阶段着火】和【低温单阶段着火】两种，汽油机的着火方式是【高温单阶段着火】。柴油机的着火方式是【低温单阶段着火】。 9.电子控制汽油喷射系统按检测进气量的方式分为【质量流量控制】和【速度密度控制】【节流速度控制】两类，按喷嘴数量和喷嘴安装位置分为【缸内喷射】和【进气管喷射】两类。 10、汽油机产生紊流的主要方式有【挤流】和【近期涡流】两种。 11、最佳点火提前角应使最高燃烧压力出现在上止点后【 5 】度曲
轴转角。柴油机喷油器有【孔】式喷油器和【轴针】式喷油器两类，前者用于直喷式（统一式）燃烧室中，后者用于分隔式燃烧室中。 12，油束的雾化质量一般是指油束中液滴的【细度】和【均匀度】。 13.柴油机分隔式燃烧室包括【涡流式】式燃烧室和【预燃式】式燃烧室两类：直喷式燃烧室分为【开】式燃烧室和【半开】式燃烧室两类。 14.柴油机上所用的调速器分【全程式】式和【两极】式两类。一般【全程式】式调速器用于汽车柴油机，【两极】式调速器用于拖拉机柴油机。 15.根据加热方式不同，发动机有【等容加热循环】、【混合加热循环】、【等压加热循环】、三种标准循环形式。 16、理论循环的评定指标有【循环热效率】和【循环平均压力】，前者用于评定循环的经济性，后者用于评定循环的做工能力。 17,评定实际循环动力性的指标有【平均指示压力】和指示功率；评定实际循环经济性的指标有指示热效率和【指示燃油消耗率】。 18.四冲程发动机的实际循环是由【进气】【压缩】【燃烧】【膨胀】和排气五个过程组成的。 19、发动机的动力性指标包括有效功率、【有效功】、【有效功率、有效转矩、平均有效压力】、转速和活塞平均速度。 20、发动机的换气过程分为【自由排气】、【强制排气】、【进气】和气门叠开四个阶段。
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
《汽车发动机原理》课程考核大纲 《汽车发动机原理》课程组 2010年10月
《汽车发动机原理》课程考核大纲 一、课程的性质与任务 《汽车发动机原理》是本专业的一门专业课。它的任务是使学生掌握发动机工作过程的基本理论和提高性能指标的主要途径，并获得应用理论知识解决实际问题的初步能力；掌握车用发动机的特性和试验方法，为学习后续专业课和今后工作中合理运用发动机打下基础。 二、课程教学内容和考核目标 教学大纲已明确规定了本课程的教学内容、基本要求与考核方法。根据教学大纲规定，按照考核的特点对教学内容和基本要求加以细化，按章节详述如下： 第1章发动机的性能 （一）课程教学内容 1.1 发动机基本理论循环 发动机基本理论循环的建立目的、方法、基本假定、类型和特点；发动机基本理论循环的分析方法与评价指标；基本理论循环的平均压力和循环热效率；循环平均压力和循环热效率的影响因素。1.2 发动机实际循环 发动机的工作过程与实际循环；实际循环的表示方法；进气、压缩、燃烧、膨胀和排气等5个过程；实际循环各过程的起始与终了参数。 实际循环的评价指标——指示指标：动力性指标——指示功、指示功率和平均指示压力等；经济性指标——指示热效率和指示燃油消耗率。 1.3 发动机整机性能 发动机的性能试验的方法、设备与试验过程；发动机的性能的评价指标——有效指标：动力性指标——有效功率、有效扭矩和平均有效压力等；经济性指标——有效热效率和有效燃油消耗率；发动机排放指标与噪声指标；其它性能指标。 1.4 发动机机械损失 发动机机械损失的定义与评价指标，主要是机械损失功率和平均机械损失压力；机械损失的构成及影响因素；发动机机械损失的测量方法与原理：示功图法、倒拖法、灭缸法和油耗线法等；发动机机械损失的测量设备与试验过程。
发动机原理复习资料 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.排气门同时打开这段时期。 3.影响充量系数的主要因素有哪些？ 答：1）进气门关闭时气缸内压力Pa'，其值愈高，фc值愈大。 进气门关闭时气缸内气体温度Ta'，其值愈高，фc愈低。残余废气系数γ，其值增大会使фc下降。进排气相位角：合适的配气相位应使Pa'具有最大值。 压缩比：压缩比εc增加，фc会有所增加。 近期状态：其对фc影响不大。 4提高发动机工作转速，从换气方面会遇到哪些阻碍因素？该如何克服？ 答：发动机转速提高，气体流速增大，?Pa显著增加，（?Pa=λ·ρν２／２），使迅速下降（Pa'=Ps －?Pa），从而使充量系数фc下降。同时，进气门进气阻力、排气门排气终了废气压力增大，降低了充量系数，增加了排气损失。可适当加大进气门迟闭角，利用废气再循环系统，降低进排气系统的阻力，减少对进气充量的加热，合理选择进、排气相位角。 5.什么是进气管动力效应？怎样利用它来提高充量系数？ 答：进气管具有较长的长度时，由于管内气体具有相当惯性和可压缩性，所以在活塞变速运动以及进气过程间歇而又周期性的作用下，进气管内的气体压力、流速、密度、声速、温度等物理量做周期性的变动叫进气管动力效应。利用：如果进气管长度适当，使从膨胀波发出到压缩波回到气缸处所经过的时间，正好与进气门从开启到关闭所需的时间配合，即压缩波到达气缸时，进气门正好处于关闭前夕，则能把较高压力的空气关在气缸内，得到增压效果。 6.什么叫进气马赫数？它对充量系数有什么影响？
1. 工作循环中，单个气缸中的工质所做行程功之和就是循环指示功。 2动机，则理论泵气功为零，而实际泵气为负功，理论泵气功与实际泵气功之差就 是泵气损失功。 3．以曲轴输出功为计算基准的指标称为有效性能指标。以工质对活塞所作之功 为计算基准指标称为指示性能指标。 4．由示功图直接求出一个循环的功就是循环指示功Wi 。而每循环由曲轴输出的 单缸功量We ，叫循环有效功。指示功与有效功之差。则为循环的实际机械损失 功Wm 。Wm ＝Wi-We Wm 由摩擦损失功Wmf 、附件消耗功Wme,和换气驱动损失功 Wp 。 单位时间内由发动机曲轴输出的机械功称为有效功率Pe 。间、曲轴输出单位机械功率所消耗的燃油量称为有效燃油消耗率be 5.作容积所作的循环有效功称为平均有效压力Pme 6这是“量”的环节。其次，化学能转换为输出功的效率，这是“质”的环节。 7.单位质量的燃料在指定状态下，定压或定容完全燃烧所能放出的热量叫做燃料 的热值H 。完全燃烧是指燃料中的C 全变为CO 2 , H 变为H 2O 。燃烧时，燃烧产 物的H 2O 以气态排出，其气化潜热未能释放之热值叫低热值Hu 。 8．可燃混合气热值H um 是单位质量或单位体积可燃混合气的低热值。它取决于燃 料热值和燃料与空气的混合比。 9．缸内混合气中的单位质量的燃料所对应的空气量l 。与单位质量的燃料完全 燃烧所需的理论空气量为l o ，之比值，称为过量空气系数φα。 10．空燃比a 指混合气中空气质量与燃料质量之比。 11. 燃料的能量转换总效率—有效效率ηet 为燃烧效率ηc 、循环热效率ηt 、机械 效率ηm 之乘积。 12.汽车发动机燃料的主要理化特性有：1）自燃性能：具有化学计量比的可燃混 合气自行着火燃烧的能力。2）蒸发性能：液体燃料气化的难易程度。3）燃料与 混合气的热值。 13.传统汽油机、柴油机工作模式的差异：1）混合气形成方式的差异，汽油机是 在缸外形成预制均质混合气，而柴油机是缸内高压燃油喷射雾化与空气混合形成 混合气。2）着火、燃烧模式的差异，汽油机的混合气是火花点燃和火焰传播燃 烧。柴油机的混合气是压燃，混合气的燃烧是边喷射、边气化混合、边扩散燃烧。 3）负荷调节方式的差异，汽油机为控制混合气的进气量来调节负荷。称为负荷 的量调节。柴油机是靠循环喷油量的多少来调节负荷。称为负荷的质调节。 14．热力循环的三种模型：1）理想循环与理想工质的理论循环模型。2）理想循 环与真实工质的理想循环模型。3）真实循环加真实工质的真实循环模型。 15．压缩比ε对循环热效率ηt 的影响是压缩比ε增加，循环热效率ηt 增大，ε 较小时，ε的变化对ηt 影响很大；而ε较大时，影响就不显著了。 16．不论何种循环，工质的等熵指数κ值越大，循环热效率ηt 越高。 17．等容加热循环，ηt 达到最大值，不随λ值变。等压加热循环ηt 随ρ增大而
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
一、填空 1、评价柴油和各种燃料的自燃性的指标是（）。 2、常规汽油机燃烧是预制混合气（）点火，点燃后火焰传播。 3、发动机燃料抗爆性能一般用（）来评价。 4、国内常用（）值作为汽油的标号。 5、评价燃料蒸发性的主要指标有（）和蒸气压。 6、T90和EP反映汽油中（）组分的多少。 7、常用动力黏度和（）黏度来表示燃料的黏度。 8、燃料和混合气的（）直接影响发动机输出功率的大小，是燃料非常重要的性能指标。 9、（）过程和内可逆过程的两种理想化假设，使得发动机的缸内工作过程可以用热力学中分析理想气体可逆平衡状态的公式和曲线进行处理。 10、我国从2000年起停止（）汽油的生产。 11、φa>1为（）混合气。 12、比质量是指单位（）功率所占的质量。 13、增压发动机的净指示功一般（）动力过程功。（大于、小于、等于） 14、压缩与燃烧膨胀冲程所作功称为（）功，又叫动力循环功。 15、s/D小于1的发动机称为（）。（其中s-活塞冲程，D-缸径）。 16、燃料燃烧时，燃烧产物H2O以气态排出，其汽化潜热未能释放时的热值叫（）。 17、化学安定性一般用燃料含有的实际胶质、燃料的碘值和（）表示。 18、H/C比大的气体燃料通常被称为（）燃料，纯H2是最清洁的燃料。 19、常规汽油机缸外形成（）混合气。 20、汽油缸内直喷分层稀燃模式，既通过( )和负荷质调节方式来灵活控制空燃比分布以实现整机的稀薄燃烧，降低燃料消耗率。 21、多原子气体的κ值（）比单原子气体的。（大于，小于，等于） 22、灭缸法测量发动机的机械损失只适用于（）发动机。 23、油耗线法不适用于（）。 24、增压发动机是利用压气机提高进气压力，增大进气充量来提高（）。 25、二冲程发动机是利用（）方式完成换气过程的，以减少不作功的冲程数。 26、发动机排气过程细分为（）排气和强制排气两个阶段。 27、发动机的运行工况用（）和输出功率两个参数表示。
《发动机原理》总复习题 一、填空题 1. 在四冲程发动机的每一工作循环中，曲轴旋转（720）度，凸轮轴旋转（360）度， 各缸进、排气门各开启（一）次、关闭（一）次。 2. 在汽车发动机中，柴油机主要由机体组件与曲柄连杆机构、（换气系统）、（燃油 系统）、润滑系统、冷却系统、起动系统等部件组成。而汽油机与柴油机相比，还 多一套（点火系统）。 3. 柴油机速燃期内（压力升高率）过大，会造成工作粗暴，机件振动加剧，燃烧噪音 增大。 4. 发动机进气门提前开启和排气门延迟关闭形成进、排气门同时开启，这种现象称为 （气门叠开）。 5. 与外界有物质交换的系统称为（开口系），与外界没有物质交换的系统称为（闭口 系），与外界既没有物质交换也没有能量交换的系统称为（孤立系）。 6. 容器内（绝对压力）不变时，（压力表读数）的变化量与（大气压力）的变化量相 同。 7. 四冲程发动机压缩行程应在（进气行程）和做功行程之间，起点对应曲轴转角的 （180°），终点对应曲轴转角的（0°）。 8. 汽车匀速行驶的条件是驱动力（等于）滚动阻力、空气阻力、坡度阻力之和，加速 行驶的条件是驱动力（大于）滚动阻力、空气阻力、坡度阻力之和。如果驱动力（小 于）滚动阻力，则汽车在任何路面上都不能起步。 9. 用曲轴转角表示的进、排气门实际开启、关闭时刻称为发动机配气定时，也叫配气 相位，其对发动机（动力性）、（经济性）和（排放性）有直接影响。 10. 发动机不同加热循环的燃烧最高压力和燃烧最高温度分别相同时，（定压加热循环） 的热效率最高。 11. 在发动机理论循环中，（压缩过程）和（膨胀过程）都是绝热过程。 12. 提高（进气压力），可以增大发动机充量系数。 13. 汽油机（压缩比小），是造成其热效率低于柴油机的重要原因。 14. （速燃期）是汽油机燃烧过程中最为重要的阶段。 15. 柴油机工作时，活塞通常在气缸内作（变速直线）运动。 2 二、判断题 16. 活塞式发动机工作时，活塞各行程的运动依赖于燃气膨胀做功。( ×) 17. 汽车发动机按着火方式可分为点燃式和压燃式，柴油机属于压燃式，即混合气通过 压缩后自行燃烧。( ×) 18. 汽油牌号通常按十六烷值来划分，十六烷值越高，自燃性能越好。( ×) 19. 柴油机在最佳点火提前角下工作时，可以获得最佳动力性和经济性。( ×) 20. 汽油机主要根据压缩比选择燃料。( ×) 21. 调速器在发动机全部工作转速范围内都起调速作用。( ×) 22. 发动机工况可以用转速和功率表示。( √) 23. 轻微爆燃可以提高汽油机功率。( √) 24. 汽油的抗爆性能通常用辛烷值评定，辛烷值越高，抗爆性越好。( ×) 25. 柴油机属于多点扩散燃烧，可以控制着火时机和地点。( ×) 26. 柴油机转速越高，曲轴角速度越大，故点火提前角越大。( ×) 27. 汽油混合气中氧气不足或混合不均匀时，不能完全燃烧。( √)
汽车发动机理论》课程教学大纲 课程名称：发动机原理 适用专业：交通运输专业 总学时（学分）：48 理论学时：48 实践学时：0 适用对象：交通工程专业 一、说明 （一）课程的性质、任务 《汽车发动机理论》是交通工程专业的专业基础课程，主要内容为汽车发动机性能评价指标、提高性能指标的途径、发动机的基本工作过程（换气过程及混合气形成和燃烧过程）发动机特性等，并介绍排气污染和噪声振动等知识。通过本课程的学习，使学生掌握内燃机理论的基本知识，为提高汽车的应用效率奠定基础，为学生从事相关专业工作打下理论基础。 （二）课程的教学要求 1、掌握内燃机的能量转换以及循环充量的原理和规律，即动力机械的动力输出与能量利用问 题； 2、掌握内燃机的燃烧与排放问题，包括内燃机的燃烧过程、规律与有害排放物及噪声 控制。 3、掌握内燃机应用于汽车动力时具有重要影响的运行特性与性能调控问题。 （三）课程考核办法 课程的考核方式是将理论考试的70%成绩和实验考试的30%成绩记为总成绩。
、讲授内容 第一篇热力工程基础（6） 第二篇动力输出与能量利用 第五章发动机实际循环与评价指标（ 6 学时）第一节四冲程发动机的实际循环 一、发动机的实际循环 二、发动机实际循环与理论循环的比较 第二节发动机的指示指标 一、发动机的示功图 二、发动机的指示性能指标 第三节发动机的有效指标 一、动力性指标 二、经济性指标 三、强化指标 第四节机械损失与机械效率 一、机械效率 二、机械损失的测定 三、影响机械效率的主要因素 四、发动机的热平衡 第六章换气过程与循环充量（6 学时） 第一节四冲程发动机的换气过程 一、换气过程 二、换气损失 第二节四冲程发动机的充量系数 一、充量系数
级航空发动机原理期末 考试复习 TYYGROUP system office room 【TYYUA16H-TYY-TYYYUA8Q8-
《航空发动机原理》复习 一、单项选择题（共20题每题2分共40分） 1.以下哪个是衡量发动机经济性的性能参数（ A ）。 A EPR B FF C SFC D EGT 2.涡轮风扇发动机的涵道比是（ D ）。 A流过发动机的空气流量与流过内涵道的空气流量之比 B流过发动机的空气流量与流过外涵的空气流量之比 C流过内涵道的空气流量与流过外涵道的空气流量之比 D流过外涵道的空气流量与流过内涵道的空气流量之比 3.高涵道比涡扇发动机是指涵道比大于等于（ C ）. A 2 B 3 C 4 D 5 4.涵道比为4的燃气涡轮风扇发动机外涵产生的推力约占总（C ）。 A20％ B40％ C80％ D90％ 5.涡桨发动机的喷管产生的推力约占总推力的（ B ） ％％ % D. 0 6.涡桨发动机使用减速器的主要优点是：( C ) A能够增加螺旋桨转速而不增加发动机转速 B螺旋桨的直径和桨叶面积可以增加 C可以提高发动机转速而增大发动机的功率输出又能使螺旋桨保持在较低转速而效率较高 D在增大螺旋桨转速情况下，能增大发动机转速 7.双转子发动机高压转子转速Ｎ2与低压转子转速Ｎl之间有（ C ） A Ｎ2＜Ｎl B Ｎ2＝Ｎl C Ｎ2＞Ｎl D设计者确定哪个大 8.亚音速进气道是一个（ A ）的管道。 A扩张形 B收敛形 C先收敛后扩张形 D圆柱形 9.亚音速进气道的气流通道面积是（ D ）的。 A扩张形 B收敛形 C先收敛后扩张形 D先扩张后收敛形 10.气流流过亚音速进气道时，（D ）。 A速度增加，温度和压力减小 B速度增加，压力增加，温度不变 C速度增加，压力减小，温度增加 D速度减小，压力和温度增加 11.在离心式压气机里两个起扩压作用的部件是（ D ）。 Ａ涡轮与压气机Ｂ压气机与歧管Ｃ叶片与膨胀器Ｄ叶轮与扩压器 12.轴流式压气机的一级由（C ）组成。 A转子和静子 B扩压器和导气管 C工作叶轮和整流环 D工作叶轮和导向器 13. 空气流过压气机工作叶轮时, 气流的（C ）。 A相对速度增加, 压力下降 B绝对速度增加, 压力下降 C相对速度下降, 压力增加 D绝对速度下降, 压力增加 14.空气流过压气机整流环时, 气流的（ C ）。 A速度增加, 压力下降 B速度增加, 压力增加 C速度下降, 压力增加 D速度下降, 压力下降 15.压气机出口处的总压与压气机进口处的总压之比称为（A ）。
1、汽油机实际循环与下列（）理论循环相似。 A、混合加热循环 B、定容加热循环 C、定压加热循环 D、卡诺循环 2、汽油机常用的压缩比在（）范围内。 A、4 ～7 B、7 ～11 C、11 ～15 D、15 ～22 3、车用柴油机实际循环与下列（）理论循环相似。 A、混合加热循环 B、定容加热循环 C、定压加热循环 D、卡诺循环 4、非增压发动机在一个工作循环中，缸内压力最低出现在（） A、膨胀结束 B、排气终了 C、压缩初期 D、进气中期 5、发动机实际换气过程完善程度的评价参数有（） A、机械效率 B、热效率 C、进气马赫数 D、充气效率 6、四冲程发动机换气过程中存在气门叠开现象的原因是（） A、进气门早开和排气门早开 B、进气门晚关和排气门早开 C、进气门早开和排气门晚关 D、进气门晚关和排气门晚关 7、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 8、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 9、评价速燃期的重要指标中有（） A、温度升高率 B、最大压力出现时刻 C、最高温度 D、压力升高时刻 10、下列措施中，不能够消除汽油机爆震的是（） A、增大点火提前角 B、推迟点火提前角 C、加强冷却 D、选用高牌号的汽油 11、下面列出的（）属于柴油机燃烧特点。 A、缺氧 B、空气过量 C、扩散燃烧 D、混合气预先形成 12、柴油机混合气形成过程中，存在燃料燃烧、燃料（）、燃料与空气之间的扩散同步进行现象。 A、燃烧 B、凝结 C、蒸发 D、混合 13、球形油膜燃烧室属于柴油机（）燃烧室。 A、涡流式 B、预燃室 C、间接喷射式 D、直接喷射式 14、下列四种燃烧室对喷射系统要求最高的是（） A、开式燃烧室 B、半开式燃烧室 C、涡流室燃烧室 D、预燃室燃烧室 15、在发动机试验装置中，（）是发动机试验台架的基本设备。 A、发动机 B、试验台 C、测功机 D、测量系统 17、万有特性图中，最内层的区域是（） A、功率最高区域 B、油耗最小区域 C、转矩最大区域 D、转速最小区域 18、发动机的有效燃油消耗率和下面哪个参数成反比（） A、机械效率 B、指示热效率 C、两个都是 D、两个都不是 19、三元催化转换器要求的空燃比范围是（）理论空燃比。 A、小于 B、小于并接近 C、大于 D、大于并接近
发动机原理》复习题 一、名词解释 1、充气效率 2、平均有效压力 3、曲轴箱强制通风 4、扭矩储备系数 5、理想化油器特性 6、喷油泵速度特性 7、过量空气系数 8、点火提前角调整特性 9、机械效率 10、负荷特性 11、理论循环热效率 12、爆震燃烧 二、简答题 1、绘出三种理论循环的示功图，比较三者的差异及对应近似机种 2、简述四冲程汽油机的实际工作循环过程 3、根据汽油和柴油的物性差异，分析比较汽油机和柴油机在混合气形成、着 火和燃烧方面的不同 4、绘出汽油机示功图，并简述汽油机的燃烧过程 5、喷油器的作用是什么？根据混合气的形成与燃烧对喷油器有哪些要求？ 6、简述NO的生成机理，并列举柴油机降低NO生成量的方法（至少两种） 7、画出四冲程机的配气相位图，并标明气门提前开启角，气门滞后关闭角和气 门重叠角。简要说明气门提前开启，气门滞后关闭和气门重叠的原因。 8、绘出理想化油器的特性曲线，并简要分析曲线走势的成因 9、为改善柴油机的可燃混合气形成条件及燃烧性能可采取哪些措施？ 10、汽油机燃烧室一般应满足哪些要求？ 11、在一张图上画出汽油机HGCC和NO的排放量和与过量空气系数a （或 空燃比A/F）之间的关系，并进行简要分析。 三、计算题 1、BJ492QA型汽油机有四个气缸，气缸直径92mm,活塞行程92mm,压缩比 为6。计算其每缸工作容积、燃烧室容积及发动机排量（容积以L 为单 位）。 2、某汽油机在3000r/min时测得其扭矩为105N?m在该工况下燃烧50ml的汽 油的时间是14.5秒。计算该工况点的有效功率Pe （kw）,每小时耗油量B （kg/h ）,比油耗be （g/kw?h）。（汽油的密度为0.74g/ml ） 四、综合分析题 1、分析比较柴油机半开式燃烧室和涡流室燃烧室各自的优缺点。 2、分别绘出汽油机和柴油机的负荷特性曲线的一般走势图，并回答以下问题：
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P meCm. 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
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
1循环热效率：循环功和循环加热量之比 2循环平均压力：单位汽缸工作容积所做的循环功 3压缩比：气缸的总容积与气缸压缩容积之比 4指示功;一个实际循环工质对活塞所做的有用功称为循环指示功 5平均指示压力：发动机单位气缸工作容积一个循环所做的指示功 6指示功率：发动机单位时间所做的指示功 7指示热效率：实际循环指示功Wi与所消耗的燃料热量Qi之比。 8指示燃油消耗率：单位指示功的耗油量通常以每千瓦小时的耗油量表示［g/（kw.h）］。 9有效功率：曲轴对外输出的功率，称为有效功率 10有效扭矩：发动机工作时，由功率输出轴输出的扭矩 11平均有效压力：单位气缸工作容积输出的有效功 12有效热效率：有效功We（J）与所消耗燃料热量Ql之比值。 13有效燃油消耗率：单位有效功的耗油量 14升功率：是发动机每升工作容积所发出的有效功率。 15比质量：是发动机的干质量m与所给出的标定功率之比，它表征质量利用程度和结构紧凑性。 16强化系数：平均有效压力Pme与活塞平均速度Cm的乘积称为强化系数 17机械效率：有效功率Pe和指示功率Pi的比 18气门叠开：由于排气门的迟后关闭和进气门的提前开启，导致进、排气门同时开启的现象。 19换气损失: 换气损失=排气损失+进气损失。 20泵气损失：主要指活塞在强制排气过程和进气过程中所造成的损失。 21充气效率：充气效率是实际进入气缸的新鲜工质的质量与进气状态下充满气缸工作容积的新鲜工质的质量的比值. 22残余废气系数：进气过程结束时气缸内残余废气量与气缸中新鲜充量的比值。 23进气马赫数：进气马赫数是进气门处气体的平均速度与该处声速c的比值。 24过量空气系数：提供的空气量L与理论上所需空气量L0之比，称为过量空气系数。 25燃料的低热值：1kg燃料完全燃烧所放出的热量，不包括水蒸汽凝结后放出的汽化潜热。26理论混合气热值：单位数量的可燃混合气燃烧所产生的热量。 27火焰传播速度：火焰前锋相对于未燃混合气向前推进的速度 28燃烧速度：单位时间燃烧的混合气量 29爆震燃烧：处在最后燃烧位置上的那部分未燃混合气（常称末端混合气），受到压缩和辐射热的作用，加速了先期反应产生了自燃。压力冲击波反复撞击缸壁。气缸内 发出特别尖锐的金属敲击声，亦称之敲缸。 30表面点火：由燃烧室内炽热表面（如排气门头部、火花塞绝缘体或零件表面炽热的沉积物等）点燃混合气的现象，统称表面点火。 31点火提前角：点火提前角是从发出电火花到上止点间的曲轴转角。 32喉管真空度：指化油器喉管最小截面处因气体流速加大而产生的负压。 33进气管真空度：指节气门后进气管中的负压 34喷油泵速度特性：喷油泵油量控制机构（齿条或拉杆）位置固定，循环供油量随喷油泵转速度变化的关系 35供油规律：指单位时间（或转角）喷油泵的供油量随时间（或转角）的变化关系 36喷油规律：单位时间（或转角）喷油器喷火燃烧室内的燃油量随时间（或转角）的变化关系
试题一 一、概念简答题（每题8分，共40 分） 1、目前航空燃气轮机主要有哪几种类型？简述其结构和应用特点。 2、什么是化学反应速度？它与那些因素有关？在燃气轮机燃烧室设计中，应怎样考虑利用这些因素来强化燃烧？ 3、主燃烧室按结构形式可分为哪几类？试从工作原理上比较它们的优缺点。 4、双轴涡轮喷气发动机低压转子与高压转子的共同工作点为什么不是独立变化的？ 5、调整放大或缩小尾喷管临界截面积对单轴涡轮喷气发动机共同工作线有什么影响？为什么？ 二、计算题（每题15分，共60 分） 6、某 压气机增压比为8.5，效率为0.8, 求（1）当进气温度是200C 时的压气机出口总温。（2）压气机对每千克气体的加功量。（3）如测得压气机流量为65kg/s, 计算压气机所需的压缩功率。（绝热指数k=1.4;气体常数 R=287J/kg.K ） 7、装在协和号飞机的发动机，其原压气机进口级装有预旋导流叶片。在其动叶进口处C T 0*115=，叶尖处的s m u s m C s m C u a /360,/125,/20011===，求： （1）叶尖1aw M ？ （2）在改型中去掉预旋导流叶片，且叶尖s m C a /2101=，问这时的叶尖1aw M =？ 8 、具有收敛尾喷管的涡轮喷气发动机在地面台架上试车时，已知空气流量为69kg/s ，喷管出口处总温1200K ，总压5104.1?Pa ，尾喷管出口面积22.0m ，试估算发动机推力。 9、假定在巡航条件8.00=a M ，a kP P 110=，K T 2160=下，分别排气涡轮风扇发动机的风扇增压比和效率为85.0,6.1==f f ηπ；经风扇后内涵气流进入高压压气机，84.0,25==cH cH ηπ，（1）计算风扇出口总温和高压压气机出口总温。
汽车发动机原理 一、选择题： 1.曲轴后端的回油螺纹的旋向应该是（与曲轴转动方向相反） 2.四冲程发动机曲轴，当其转速为3000r/min时，则同一气缸的进气门，在一分钟时间内开闭的次数应该是（1500次） 3.四冲程六缸发动机。各同名凸轮的相对夹角应当是（120度） 4.获最低耗油率的混合气体成分应是（α=1.05-1.15） 5.柱塞式喷油泵的柱塞在向上运动的全行程中，真正供油的行程是（有效行程） 6.旋进喷油器端部的调压螺钉，喷油器喷油开启压力（升高） 7.装置喷油泵联轴器，除可弥补主从动轴之间的同轴度外还可以改变喷油泵的（每循环喷油量） 8.以下燃烧室中属于分开式燃烧室的是（涡流室燃烧式） 二、填空题： 1.柴油机燃烧室按结构分为统一燃烧室和分隔式燃烧室两类 2.喷油泵供油量的调节机构有齿杆式油量调节机构和钢球式油量调节机构两种 3.在怠速和小负荷工况时化油器提供的混合气必须教浓过量空气系数为0.7-0.9 4.闭式喷油器主要由孔式喷油器和轴式喷油器两种 5.曲轴的支撑方式可分为全支承轴和非全支承轴两种 6.排气消声器的作用是降低从排气管排出废气的能量。以消除废气中的火焰和火星和减少噪声 7.配气机构的组成包括气门组和气门传动组两部份 8.曲柄连杆机构工作中受力有气体作用力运动质量惯性力离心力和摩擦力 9.凸轮传动方式有齿轮传动链传动齿形带传动三种 10.柴油机混合气的燃烧过程可分为四个阶段备然期速燃期缓燃期后燃期 三、名词解释: 发动机排量：多缸发动机各气缸工作容积的总和，称为发动机工作容积或发动机排量
配气相位：配气相位就是进排气门的实际开闭时刻，通常用相对于上下点曲拐位置的曲轴转角的环形图来表示。这种图形称为配气相位图。 过量空气系数： 发动机转速特性：发动机转速特性系指发动机的功率，转矩和燃油消耗率三者随曲轴转速变化的规律 压缩比：压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小体积之比称为压缩比 四、简答题： 1. 柴油机燃烧室有哪几种结构形式？ 答：可分为两大类：统一式燃烧室和分隔式燃烧室统一式燃烧室有分为ω形燃烧室和球形燃烧室分隔式燃烧室有分为涡流式燃烧室和预燃式燃烧室 2. 柴油机为什么要装调速器？ 答：柴油机经常在怠速的工况下工作此时供入气缸的燃油量很少，发动机的动力仅用以克服发动机本身内部各机构运转阻力，而这阻力测随发动机转速升高而增加，这时，主要问题在于发动机能否保持最低转速稳定运转而不熄火。对此驾驶员几乎不可能事先估计到并且及时操纵油量调节拉杆加以适当的调节。因此，汽车柴油机一般都装有两速调速器，以限制发动机最高转速和稳定怠速而自动进行供油量调节。汽车柴油机多采用全速调速器来对供油量作自动的调节。全速调节器不仅限制超速和稳定怠速，而且能使发动机在其工作转速范围内的任一选定的转速下稳定地工作。有些在城市内或公路上行驶的柴油机汽车，为适应车辆多，人流大，减速，加速，停车频繁的情况，也采用全速调速器. 3. 传统铅蓄电池点火系统有哪些缺点？ 答：断电器触点分开时在触点出形成的火花使触点逐渐烧蚀，因而断电器的使用寿命短，在火花塞积炭时因火花塞间隙漏电，使次级电升不上去，不可能靠地点火，次级电压的大小随发动机的转速的增高和气缸数的增多而下降，因此在高速时易出现缺火等现象。尤其是近年来，一方面汽车发动机向多缸高速化发展；另一方面人们力图通过改善混合气的燃烧状况，以减少空气污染，以及燃用稀混合气以达到节约燃油的目的，这些都要求点火装置能够提供足够的次级电压和火花能量，保证最佳点火时刻，现行传统点火装置已不能适应这一要求。 4. 汽油机经济混合气范围一般是多少？为什么过浓或过稀燃油消耗增加？ 答：汽油机经济混合气范围一般是AF=15.4-16.9