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发动机原理第四章燃料与燃烧化学汇总

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【2017年整理】燃烧学复习重点

【2017年整理】燃烧学复习重点

第一章燃烧化学反应动力学基础1、什么叫燃烧？2、浓度和化学反应速度正确的表达方法？化学反应速度如何计量？3、什么是单相反应、多相反应、简单反应、复杂反应、总包反应？4、质量作用定律的适用范围？如何从微观的分子运动论的观点来理解质量作用定律？试用质量作用定律讨论物质浓度对反应速度的影响。

5、什么是反应级数？反应级数与反应物浓度（半衰期）之间的关系如何？6、常用的固体、液体和气体燃料的反应级数值的范围是多少？7、试用反应级数的概念，讨论燃尽时间与压力之间的关系。

8、惰性组分如何影响化学反应速率？9、Arrhenius定律的内容是什么？适用范围？如何从微观的分子运动论的观点来理解Arrhenius定律？10、什么是活化能？什么是活化分子？它们在燃烧过程中的作用？11、图解吸热反应和放热反应的活化能与反应放热（吸热）之间的关系。

12、什么叫链式反应？它是怎样分类的？链反应一般可以分为几个阶段？13、描述氢原子燃烧的链式反应过程。

14、试用活化中心繁殖速率和销毁速率的数学模型，结合编程技术，绘制氢原子浓度随时间变化的图线，解释氢燃烧的几种反应的情况。

并讨论：分支链反应为什么能极大地增加化学反应的速度？15、烃类燃烧的基本过程是什么，什么情况下会发生析碳反应？如何进行解释？什么样的烃类燃烧时更容易发生析碳反应？如何防止烃类燃烧析碳？16、图解催化剂对化学反应的作用。

17、什么叫化学平衡？平衡常数的计算方法？吕·查德里反抗规则的内容是什么？18、什么是燃料的低位发热量和高位发热量？19、试用本章的知识解释，从燃烧学的角度来看，涡轮增压装置对汽车发动机的作用是什么？20、过量空气系数（a）与当量比（b）的概念？21、燃烧过程中，有几种NOx的生成机理？第二章燃烧空气动力学基础——混合与传质1．为什么说混合与传质对燃烧过程很重要？2．什么是传质？传质的两种基本形式是什么？3．什么是“三传”？分子传输定律是怎样表述的？它们的表达式如何？（牛顿粘性定律、傅立叶导热定律、费克扩散定律）4．湍流中，决定“三传”的因素是什么？湍流中，动量交换过程和热量、质量交换的强烈程度如何？怎么用无量纲准则数的数值来说明这一点？5．试推导一个静止圆球在无限大空间之中，没有相对运动的情况下，和周围气体换热的Nu数，以及和周围气体进行传质的Nu zl数。

内燃机原理 各章重点内容

内燃机原理 各章重点内容

《内燃机原理》各章提纲及重点内容第一章绪论1、内燃机发展。

前期：1673~1680年荷兰物理学家柯.惠更斯(Christian Huygens)首先提出了真空活塞式火药燃烧的高温燃气在气缸中冷却后形成真空而带动活塞作功，在人类历史上第一次把燃气与活塞联系起来，实现了“内燃”1690年法国医生德.巴本(Deni Papin)，采用相当于真空原理用水蒸气作功质的活塞式发动机，成为近代蒸汽机的直接祖先。

1705~1711年英国人纽卡姆(New Comen)制成了矿井用直立气缸密封式活塞、缸|内水冷却的真空式蒸汽机，热效率不到1%。

| 1776年英国人瓦特(Watt) 改良了纽卡姆蒸汽机，发明了水汽分离冷凝器，大大完善了蒸汽机，热效率达3%，开始了蒸汽时代，掀起了第一次工业革命浪潮。

1794年英国人罗伯特.斯却里塔(RobertSteet)提出了燃用松节油或柏油的内燃机原理，首次提出燃料与空气混合的原理。

1799年法国化学家莱蓬(Lebon) 建议采用照明煤气作燃料并用电火花点火。

| 1820年英国人塞歇尔(W . Cecil) 用氢煤气作燃料,使内燃机以60+/ min转动起来。

1833年英国人莱特(WL. Weight)提出“爆发” 发动机，摆脱了真空发动机的影响，直接利用燃烧压力推动活塞作功。

1857年意大利恩.巴尔桑奇(Engenio Bersanti)和马特依西(Matteucci) 制成自由活塞发动机，第一次实现了爆发作功。

1860年法国人兰诺(Lenoir) 研制成功第一台实用的二冲程、无压缩、电火花点火的煤气机。

1862年法国工程师包.德.罗沙(Beau de Rochas)第一次提出了近代发动机等容燃烧的四冲程循环原理。

诞生：1876年Nikolaus August Otto发明了世界第一台四冲程煤气机。

1886年Benz和Daimlet按Otto的四冲程原理，造出第一台车用汽油机。

1886年Benz和Daimler将发明的汽油机用在车.上，发明了第一部汽车。

发动机原理4—燃烧的基础知识

发动机原理4—燃烧的基础知识
示。单位为[kg/kg]。 单位为[kg/kg]。 在每千克燃油中，含有g 的氧， 在每千克燃油中，含有gokg 的氧，所以每千克 燃油完全燃烧时需要供应的氧为： 燃油完全燃烧时需要供应的氧为： 8/3gc +8gh -go [kg] 所以： 23（ 所以：LO=1/0.23（8/3gc+8gh-go） [kg/kg] 汽油的理论空气量为14 . kg/kg， 汽油的理论空气量为 14. ７ kg/kg， 柴油的理论 14 14. kg/kg。 空气量为14 空气量为14.３kg/kg。
链中断: 链中断 具有反应能力的自由原子或自由基与冷的 壁面或惰性气体碰撞,使反应能力减小。 壁面或惰性气体碰撞 使反应能力减小。 使反应能力减小
例如：氢的燃烧化学方程： 例如：氢的燃烧化学方程：2H2+O2→2H2O
实际过程是： 实际过程是： 链引发： 链引发：H2 →2H 链传播(链爆炸 链爆炸)： 链传播 链爆炸 ：H+O2 →OH+O O+H2→OH+H 2OH+H2 →2H2O+2H 链中断： 是惰性气体分子） 链中断：H+H+M →H2+M（M是惰性气体分子） （ 是惰性气体分子 H+OH+M →H2O+M H+O+M →OH+M • 混合气的着火往往不是单一机理进行，二者机理同时存 混合气的着火往往不是单一机理进行， 在相互促进。 在相互促进。 • 一般说，在高温下以热爆炸为主，在低温下以链爆炸为 一般说，在高温下以热爆炸为主， 主。
二、发动机混合气的着火 1、柴油机
柴油机的着火 为压燃式的低 温多级着火
图4-1 低温多级着火过程
柴油机着火过程： 柴油机着火过程： 喷油t1+冷焰 蓝焰t3→热焰 冷焰t2+蓝焰 喷油 冷焰 蓝焰 热焰

汽车发动机燃料与燃烧化学原理46页PPT

汽车发动机燃料与燃烧化学原理46页PPT
汽车发动机燃料与燃烧化学原理
21、静念园林好，人间良可辞。 22、步步寻往迹，有处特依依。 23、望云惭高鸟，临木愧游鱼。 24、结庐在人境，而无车马喧；问君 何能尔 ？心远 地自偏 。 25、
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非

发动机原理与汽车理论发动机原理基础知识

发动机原理与汽车理论发动机原理基础知识

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燃烧过程
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结论：膨胀
发动机的实际膨胀过程与压缩过程很相似，也是一 个复杂的热力过程（吸热量大于放热量、吸热量等于 放热量、吸热量小于放热量）。总体来说，缸内气体 的吸热量大于放热量。 膨胀过程不仅有散热损失和漏气损失，还有补燃损 失。 膨胀过程终了b点的压力和温度越低，说明气体膨胀 和热量利用越充分。
发动机原理与汽车理论 发动机原理基础知识
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课程内容概述
第一章 发动机原理基础知识 第二章 发动机的换气过程 第三章 汽油机的燃料与燃烧 第四章 柴油机的燃料与燃烧 第五章 燃气发动机的燃料与燃烧 第六章 发动机的特性 第七章 汽车的动力性 第八章 汽车的制动性 第九章 汽车的使用经济性 第十章 汽车的操纵稳定性 第十一章 汽车的舒适性 第十二章 汽车的通过性 第十三章 汽车性能的合理使用
原子数，单：k=1.67，双：cvk=1.4，三：k=1.3。
根据热力学公式和循环平均压力可求出混合加热循环的平均 压力为：
pt
k 1
p1
k 1
1
k
1t
影响因素
定容加热循环。
由4个热力过程组成:（ρ=1）
循环净功为W 。
将ρ=1代入混合加热循环计算式中。
定容加热循环的热效率为：
t
1
1
k 1
定容加热循环的平均压力为： pt
k p1
1 k 1
1t
影响因素
18
4.理想循环的影响因素
（1）压缩比ε。ε提高,循环热效率ηt和平均压力pt提高。因 为ε提高，可以提高压缩终了的温度和压力，在定容加热量一定 时，缸内最高压力提高，使膨胀功增加。
(2）压力升高比λ和预胀比ρ。在定容加热循环中，压力升高比 λ增加，循放加热量增加(在ε一定时)，使循环净功W0和循环放 热量Q2均相应增加, 所以循环热效率不变，但循环平均压力提高； 在混合加热循环中(在ε和总加热量一定时) ，λ提高，预胀比 ρ减小，循环热效率和平均压力提高。

汽车发动机原理第4章 课后习题答案

汽车发动机原理第4章 课后习题答案

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。

第四章 柴油机的燃料与燃烧过程

第四章 柴油机的燃料与燃烧过程

蒸发性好的组成成分其发火性差。90％和95％馏出温度标志柴油
中所含重质成分的数量。90％和95％馏出温度高，说明柴油中重
质成分较多，其挥发性较差，在气缸内不易蒸发，与空气混合不
均匀，导致排气冒烟和积炭增加；因此，应对90％和95％馏出温
度有所控制，要求其值较低。一般要求柴油的50％馏出温度应适
宜，90％馏出温度和95％馏出温度应比较低。
2）中、小型柴油机：除依靠喷雾条件的改进， 还必须依靠强烈的涡流运动—分隔式燃烧室；
2. 油膜蒸发混合
1）大部分燃油 燃燒室壁
蒸发
汽化 混合
进气涡流
油膜
压缩涡流
混合气
热分层效应 有效利用空气
2）少部分燃油以油雾形式分散在燃烧室空间， 完成着火准备，形成火源，点燃油膜蒸发混 合形成的可燃混合气。
控制燃烧室的壁温和油量，可抑制燃烧 前期的反应，控制燃烧过程的进展。
20℃，适合于冬季或寒冷地区使用。
第二节 柴油机混合气的形成
化学能 燃烧 热能 膨胀做功 机械能 一、混合气形成的特点
与汽油机相比，柴油机的混合气形成有如下的特点。首先是柴 油机的混合气形成只能在气缸内部进行；其次是混合气形成所占时 间甚短，一般占15°～35°曲轴转角，在0.0007～0.003秒的时间 内燃油经历破碎雾化、吸热、汽化、扩散与空气混合等过程，因而 混合气成分在燃烧室各处很不均匀，而且随着燃油的不断喷入在不 断改变。这就迫使柴油机的过量空气系数远大于汽油机。柴油机的 过量空气系数一般为1.2～1.5，致使气缸工作容积利用率降低。
3）介质反压力 介质的密度增加，反压力增大，作用在油
束上的空气阻力增加，有利于燃料雾化，喷雾 锥角增加，射程缩短。
4）喷油泵凸轮外形及转速

发动机原理与汽车理论汽油机的燃料与燃烧课件

发动机原理与汽车理论汽油机的燃料与燃烧课件
发动机原理与汽车理论汽油机的燃 料与燃烧课件
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发动机原理与汽车理论汽油机的燃 料与燃烧课件
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二、汽油机对混合气的要求
（1）怠速工况 （2）小负荷工况 （3）中等负荷工况 （4）大负荷工况和全负荷工况 （5）冷起动工况 （6）暖机工况 （7）加速工况
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三、汽油机混合气的形成
1．汽油机混合气的形成过程 （1）单点喷射汽油机混合气的形成过程。 （2）多点喷射汽油机混合气的形成过程 （3）缸内喷射汽油机混合气的形成过程
一、汽油机的排气污染物 二、汽油机排气污染的控制措施
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一、汽油机的排气污染物
1．一氧化碳（CO） 2．碳氢化合物（HC） 3．氮氧化合物（NOX） 4．二氧化碳（CO2） 5．二氧化硫（SO2）
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二、汽油机排气污染的控制措施
二、汽油机的不正常燃烧
1.爆燃： 2.表面点火：
发动机原理与汽车理论汽油机的燃 料与燃烧课件
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爆燃
1.爆燃：在某种条件下（如压缩比过高或点火过早），汽 油机的燃烧变得不正常（这时火焰传播速度和火焰前锋形 状发生急剧的变化），上止点附近的压力急剧波动。 2.爆燃时外部特征： 1）发出金属振音（敲缸）； 2）冷却系统过热（冷却水、润滑油温度均上升），汽缸 盖温度上升； 3）在轻微爆震时，功率略有增加；强烈爆震时，功率下 降，转速下降，发动机有较大的振动。
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三、汽油机混合气的形成
2．汽油机混合气形成过程的控制 （1）顺序喷射方式喷油正时控制（图3-2和图3-3 ） （2）分组喷射方式喷油正时控制（图3-4和图3-5） （3）同时喷射方式喷油正时控制（图3-6和图3-7） （4）异步喷油正时控制

汽车发动机原理第四章 燃料与燃烧

汽车发动机原理第四章 燃料与燃烧

第4章 燃料与燃烧基础知识 4.1 发动机燃料与使用特性
二、燃料使用特性 一、汽油
油品的一大类。复杂烃类(碳原子数约 4～12)的混合物。 无色至淡黄色的易流动液体。沸点范 围约初馏点30℃至205℃，空气中含 量为74～123g／m3时遇火爆炸。主 要组分是四碳至十二碳烃类。易燃。 汽油的热值约为44000kJ/kg。燃料的 热值是指1kg燃料完全燃烧后所产生 的热量。
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第4章 燃料与燃烧基础知识 4.1 发动机燃料与使用特性
一、汽油 2.制备
由石油分馏或重质馏分裂 化制得。原油蒸馏、催化裂 化、热裂化、加氢裂化、催 化重整等过程都产生汽油组 分。
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第4章 燃料与燃烧基础知识 4.1 发动机燃料与使用特性
3、重要性能
最重要的性能为蒸发性和抗爆性。 （1）蒸发性
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第4章 燃料与燃烧基础知识 4.1 动机燃料与使用特性
一、汽油 3、重要性能
汽油的等级
是按辛烷值划分的。高辛烷值汽油可以满足高压缩比 汽油机的需要。汽油机压缩比高，则热效率高，可以 节省燃料。汽油抗爆能力的大小与化学组成有关。带 支链的烷烃以及烯烃、芳烃通常具有优良的抗爆性。 提高汽油辛烷值主要靠增加高辛烷值汽油组分，但也 通过添加四乙基铅等抗爆剂实现。
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第4章 燃料与燃烧基础知识 4.1 发动机燃料与使用特性
一、汽油 3、重要性能
汽油标号的高低只是表示汽油辛烷值的大小，应根 据发动机压缩比的不同来选择不同标号的汽油。目前 国产轿车的压缩比一般都在9以上，最好使用93号或 97号汽油。 高压缩比的发动机如果选用低标号汽油，会使汽缸 温度剧升，汽油燃烧不完全，机器强烈震动，从而使 输出功率下降，机件受损。低压缩比的发动机硬要用 高标号油，就会出现“滞燃”现象，即压到了头它还 不到自燃点，一样会出现燃烧不完全现象，对发动机 也没什么好处。

燃烧与燃料

燃烧与燃料

燃料的合理利用和开发
新能源的利用和开发
3、开发新能源 目前，人们正在利用和开发的新能源有： 太阳能、核能、风能、地热能和潮汐能。 优点：可以部分解决化石能源面临耗尽的问 题，还可以减少对环境的污染。
中考链接
C 下列关于“燃烧和灭火”的叙述正确的是（ ） A．煤炉生火时，用木材引燃是为了提高煤的着火点 B．档案室着火用水基型灭火器（泡沫灭火器）灭火 C．把煤做成蜂窝煤是增大煤与空气的接触面积，使煤燃烧更充分 D．炒菜时油锅着火，立即向油锅内浇水 有关燃料的下列说法中，不正确的是（ A ） A．化石燃料都是可再生的能源 B．氢气是理想的清洁、高能燃料 C．石油是由不同物质组成的混合物 D．煤燃烧时会产生二氧化硫等污染物 下列混合物遇火不可能发生爆炸的是（ D ） A、氢气和空气 B、一氧化碳和空气 C、混有面粉的空气 D、二氧化碳和空气
降温 清除可燃物
燃烧与灭火
灭火的原理
用嘴吹灭燃着的生日蜡烛，利用的主要灭火原理是 （ D） A、隔绝空气 B、降低可燃物的着火点 C、清除可燃物 D、使可燃物温度降到着火点以下
注意：着火点是物质本身固有的属性，因 此很难通过降低可燃物的着火点来灭火， 而只能降低温度到可燃物的着火点以下。
燃烧与灭火
知识网络
燃烧及其条件 燃烧与灭火 灭火的原理 易燃易爆物的安全知识 化学反应中的能量变化 燃料的合理 化石燃料 利用和开发 使用燃料对环境的影响 新能源的利用和开发
燃 烧 与 燃 料
燃烧与灭火
燃烧条件的探究 现象：铜片上的白磷燃烧， 红磷和热水中的白磷不燃烧。 氧气 铜片上的白磷和红磷相比， 证明可燃物与 空气（氧气） 接 触，达到 着火点 才能燃烧。 水中的白磷达到 ，但 着火点 没有 ，不能燃烧。

发动机原理课件3资料

发动机原理课件3资料

3.2.3 内燃机混合气的着火
• 燃烧理论认为：一切燃烧过程都是由着火和燃烧本 身两个阶段组成的。
• 着火阶段是燃烧的准备阶段。在这一阶段内燃料受 到混合气中氧气的氧化作用，进行明显燃烧以前的 化学准备。氧化反应的速度很低，气体的压力和温 度均无明显的升高。缓慢氧化过程中，有热产生并 逐渐积累起来，自身加速了反应进行速度，最后出 现火焰，使过程转入第二阶段，即燃烧。
3.1.1 燃料成分及使用性能 汽车发动机所使用的燃料主要是汽油和柴油两种液体燃
料，他们是石油的炼制产品。石油的主要化学元素是碳 和氢两种元素，含量占约96%~98%。石油产品即复杂 的碳氢化合物的混合物，分子式为CnHm，统称为烃。 烃分子中碳原子的数目的不同直接导致了不同相对分子 量和不同沸点的物质。在碳氢化合物分子中，碳、氢原 子的数目和排列位置对燃料的性能影响很大，燃料中H 的质量大，燃烧污染低；H的质量小，燃烧污染高，当 m近似为零时，便成为煤炭。
• 同理，测试辛烷值的试验方法也就不是唯一的，所得到的 数值也不是唯一的。通常采用的有两种方法，马达法 （MON）与研究法(ROM)。由于研究法的试验转速及进气 温度比马达法低，所以用马达法测定的辛烷值（MON）比 研究法辛烷值（ROM）低。
• 两者的差值反映出燃料对发动机强化程度的敏感性。抗爆 指数量是指车用汽油研究法辛烷值及马达法辛烷值之和的 二分之一。
第4章 燃料与燃烧
汽油的选用
• 在选用时，根据发动机的压缩比来选择其相 应使用的汽油：
➢ 89号的汽油适用于压缩比小于9.0的发动机； ➢ 92号汽油适用于压缩比9.0～10.0的发动机； ➢ 95号汽油则适用于压缩比高于10.0发动机。
第4章 燃料与燃烧
3.1.2.2 柴油的使用性能及选用

汽车发动机原理课后习题答案

汽车发动机原理课后习题答案

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。

发动机原理第2版习题答案作者林学东

发动机原理第2版习题答案作者林学东

发动机原理习题教材发动机原理第2版作者：林学东ISBN：978-7-111-48209-3第一章绪论1.蒸汽机和内燃机做功原理有何异同点？2.瓦特发明蒸汽机的过程中提出的四个专利的特点是什么？3.汽油机是如何发明的？汽油机效率不高的根本原因是什么？4.柴油机是如何发明的？其热效率高的主要原因是什么？5.在蒸汽汽车、电动汽车、汽油汽车三个动力源鼎力时期，最终蒸汽汽车和电动汽车被淘汰的主要原因是什么？第二章发动机的性能指标1.理论循环的假设条件是什么？有几种理论循环？理论循环热效率的主要影响因素有哪些？2.实际循环中各冲程的作用是什么？存在哪些损失？3.比较汽油机和柴油机实际循环的各行程终了点参数（p,T）的大小，并说明为什么？4.指示指标有哪些？分别评价什么？5.有效指标中动力性和经济性分别用什么来评价？改善动力性和经济性的主要途径分别是什么？6.升功率、比质量是如何定义的？主要评价什么？7.机械效率是如何定义的？主要评价什么？影响机械效率的主要因素是什么？8.内燃机的机械损失主要包括那些？分析内燃机机械损失的不同测量方法的优缺点。

9.试分析热平衡，内燃机在工作过程中除了做功以外，主要存在哪些热损失？10.已知六缸四行程柴油机D⨯S=106⨯125mm，在2100r／min时有效功率Pe＝60kW，有效燃料消耗率be=214g／kWh，机械效率ηm =0.82。

求该工况下的指示功率P i；平均有效压力p me；有效扭矩T tq和有效效率b e(柴油低热值＝42500kJ/kg)。

11.用T-S图和p-V图分析在循环初始状态一定、总加热量Q1和最高燃烧压力p z一定时，三种理论循环热效率的对比。

12.当设计一台6缸4冲程柴油机时，设平均指示压力p mi=0.85MPa,平均机械损失压力p mm=0.15MPa, 要求当发动机转速为n=2000r/min时, 输出P e=75kW。

则当控制活塞的平均速速为c m=10m/s时，缸径冲程比D/S应多少?第三章发动机换气过程1）四冲程内燃机实际换气过程中换气损失主要包括那些？泵气损失是怎样形成的？其主要影响因素是什么？2）四冲程内燃机能量转换过程中换气过程起什么作用？3）如何评价四冲程内燃机的换气过程？4）充气效率是如何定义的？其物理意义是什么？5）影响充气效率的主要因素有哪些？分析提高充气效率的主要途径和具体措施。

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200℃~300℃。
Hale Waihona Puke • 柴油的粘度决定柴油的流动性。 粘度 流动性 物化性好，过低，润滑性降低；
粘度过 3.硫含量
滤清困难，喷雾不良，流动阻力增大。
1）对于装有催化转化器的汽车，硫使转化器的寿
命降低；
2）腐蚀零件，危害环境；
3）硫还会增加柴油机的磨损。
4.安定性 安定性是指柴油在运输、储存和使用过程中应 保持其外观颜色、组成和使用性能不变的能力。
2.蒸发性

液态汽油汽化的难易程度称为汽油的蒸发性。
• 汽油的蒸发性越强，越容易汽化，要求汽油必须具 有良好的蒸发性。但蒸发性也不能太强，否则易形 成供油系“气阻”，甚至发生供油中断现象。
• 蒸发性很弱的汽油，难以形成良好的混合气，这样 不仅会造成发动机起动困难、加速缓慢，而且未气 化的悬浮油粒还会使发动机工作不稳定，油耗上升。 如果未燃尽的油粒附着在气缸壁上，还会破坏润滑 油膜，甚至窜入曲轴箱稀释润滑油，从而使发动机 润滑遭破坏，造成机件磨损增大。
影响安定性的因素有：
柴油中所含的不安定组分（二烯烃、烯烃和环
烷芳香烃）
5.低温流动性
标准要求，选用轻柴油牌号应遵循以下原则： 1）10号轻柴油适用于有预热设备的柴油机； 2）5号轻柴油适用于风险率为10%的最低气温在8℃以 上的地区； 3）0号轻柴油适用于风险率为10%的最低气温在4℃以 上的地区； 4）﹣10号轻柴油适用于风险率为10%的最低气温在 ﹣5℃以上的地区； 5）﹣20号轻柴油适用于风险率为10%的最低气温在 ﹣14℃以上的地区； 6）﹣35号轻柴油适用于风险率为10%的最低气温在 ﹣29℃以上的地区； 7） ﹣50号轻柴油适用于风险率为10%的最低气温在 ﹣44℃以上的地区；

马达法辛烷值（MON）是以较高的混合气温度 （一 般加热至149℃）和较高的发动机转速（一般达 900r/min）的苛刻条件为其特征的实验室标准发动 机测得的辛烷值。它表示汽油在发动机常用工况下 低速运转时的抗爆能力。
• 研究法辛烷值（RON）是以较低的混合气温度 （一 般不加热）和较低的发动机转速（一般在）的中等 苛刻条件为其特征的实验室标准发动机测得的辛烷 值。它表示汽油在发动机重负荷条件下高速运转时 的抗爆能力。 • 马达法辛烷值（MON）低于研究法辛烷值（RON）。 一般采用研究法辛烷值来确定汽油的抗爆性。如要比 较全面表示抗爆性时，同时标出RON和MON值。
石油会枯竭吗？
2015
没有石油内燃机还能转吗？
一次能源 Crude oil 石油
Fossil Energ y
二次能源(能源载体) Diesel 柴油 Gasoline 汽油 LPG 液化石油气 CNG 压缩天然气 CTL/GTL/BTL 合成柴油
Alternativ e Fuels
Natural gas 天然气
3.氧化安定性

汽油抵抗大气或氧气的作用而保持其性质 不发生长久性变化的能力称为氧化安定性。
• 汽油氧化安定性直接影响汽油的储存、运 输和在发动机上的应用。安定性不好的汽 油，易发生氧化、缩合和聚合反应，生成 酸性物质和胶状物质，将导致燃料供应系 统堵塞，气门关闭不严，气缸散热不良， 增大爆燃倾向。
分子式：CnHm——烃类

代用燃料：CNG、LPG、 DME、 H2、 醇类等

C1~C4：气态——石油气，相对分子质量16~58；

C5~C23：液态，其中：
C5~C11：50~200℃，汽油， 分子质量95~120；
C11~C19：180~300 ℃，煤油，分子质量100~180；
C16~C23: 250~360， 轻重柴油，分子质量180~200
特点：非饱和开链，热裂化产物，不存在原油中； 很不稳定，常温下易分解；不易作燃料。
4）环烷烃： 分子式：CnH2n;
化学结构： -C—C-C—C特点：饱和环状，不易分裂，热稳定性强， 汽油机的燃料，石油的重要组成部分。
环丁环
5）芳香烃：CnH2n-6； 基本化合物是苯：C6H6; 石油中含量少，分子结构坚固； 热稳定性高， 高温下不易破裂； 汽油的良好的抗爆剂；
四、醇类燃料


醇类燃料主要是甲醇CH3OH和乙醇C2H5OH。 甲醇可以从天然气、煤、生物质等原料中提 取；乙醇主要是将含有糖和淀粉的农作物经 过发酵后制得。 醇类燃料是液体燃料，可以沿用传统的石油 燃料的运输、贮存系统，相关的基础设施建 设投入少，而发动机的动力性与经济性可以 接近或超过原有汽油机或柴油机，排气有害 成分少，是一种很有发展前景的代用燃料。
化石 能源
Coal 煤炭
Biomass 生物能源
Methanol 甲醇 Ethanol 乙醇 RME 菜籽油甲脂（生物柴油） Hydrogen 氢气
替代燃料
Nuclear energy 核能
Solar energy 太阳能
内燃机将高效、清洁地转下去！
第二节
代用燃料及其应用
一、代用燃料分类
按 物 态 气体代用燃料：天然气、液化石油气、 氢气、煤气、沼气等 液体代用燃料：甲醇、乙醇、植物油 燃料等 按化 学成 分 烃燃料

汽油的蒸发性用汽油蒸发量为10％、50％、90％和 100％时所对应的温度来评定。
• 用10％馏出温度低，汽油的起动品质越好。 • 50％馏出温度低，说明汽油的中间馏分容易蒸发， 有利于汽油机的加速和由冷的状态很快转入工作状 态。 • 90％馏出温度高，表明汽油中不易蒸发的重质含量 多。汽油中这些重质成分在混合气形成的过程中很 难蒸发，它们附着在进气管和气缸壁上，将增加燃 油消耗、稀释气缸壁上的润滑油和加大气缸磨损。

C23以上：360 ℃以上，渣油，分子质量220~280
表4-1 烃分子中碳原子数对烃性质的影响
C 原子数 C1—C4 C5—C11 C11—C19 C16—C23 C23 以上 沸点℃ 常温 品种 石油气 汽油 煤油 轻柴油 重油 相对分子量 16—58 95—120 100—180 180—200 220—280 理化性质变化趋势
4.清净性

采用喷射式汽油发动机的汽车最常发生的 问题是在进气系统和喷油器上产生沉淀， 其主要原因是汽油中不稳定的化合物。为 了经常保持进气系统的清洁，充分发挥汽 油喷射的优点，可向汽油中加入汽油清净 剂。一般是聚烯胺和聚醚胺化合物。
• 汽油清净剂作为机内净化的手段，在发达 国家早已普遍采用。
5.汽油规格
支链(热稳定)
C
直链特点：饱和开链式，含C越高结构越不紧凑，
常温下化学性质稳定，但热稳定性差，
高温易分解，自燃性好—柴油的好成分；
2）烯烃： 分子式：CnH2n ；
化学结构：-C=C-; -C=C-C-C-
特点：非饱和开链式，自发火性差，汽油的成分； 常温下化学稳定性差，易氧化胶质；不易储存 3）炔烃：分子式：CnH2n-2 ； 化学结构：乙炔 —CC—
三、液化石油气



天然气和液化石油燃料相比具有以下特点： 1）天然气的体积低热值和质量低热值略高于汽油， 液化石油则介于汽油和天然气之间； 2）抗爆性能高； 3）混合气着火界限宽； 4）天然气和液化石油气比汽油的着火温度高，传 播速度慢，因此需要较高的点火能量。 5）天然气和液化石油气比汽油和柴油燃烧更“清 洁”。

3.醇类燃料在应用中的主要问题 （1）对金属腐蚀性 防止醇类燃料腐蚀的基本途径： 1）改变发动机金属材料 2）在燃料中加防腐蚀添加剂（有效的） （2）对其他材料的影响（对橡胶、塑料的腐蚀） （3）发动机磨损

2.雾化和蒸发性

馏程、运动黏度、密度、闪点都是与雾化和蒸发 性有关的油品指标。 柴油的蒸发性影响滞燃期内柴油的蒸发量及燃烧 的完全程度，用馏程表示。


通常以馏出 50﹪ 的温度来评定。馏程低，说明这
种燃轻馏分多，蒸发性好，有利于混合气形成， 改善了燃烧过程。但是，馏程过低，燃料蒸发过 快，则在着火延迟期内形成的混合气量过多，柴 油机工作粗暴。车用柴油机的柴油馏程为
50—200 180—300 250—360 360 以上
粘 易 轻 挥 度 质 发 增 大
化 学 稳 定 性 变 好
易 易 自 点 燃 燃
2. 分子结构对化学性能的影响
碳、氢原子数和排列位置对燃料性质影很大：
1）烷烃：分子式：CnH2n+2 ； 化学结构： -C-C-C-C-；
直链
C -C-C-C-C-

我国目前有两种规格，一种是车用汽油的 国家标准（GB 1793-1999），一种是无 铅汽油的行业标准。
• 我国的无铅车用汽油国家标准见表4-1。
二、柴油
1.自燃性 柴油的自燃性: 柴油在没有外界火源的情况 下能自行着火的能力。 • 柴油的自燃性好，柴油机工作较柔和，在低 温时易于起动。 • 十六烷值是评定柴油自燃性好坏的指标。
第四章 燃料与燃烧化学

第一节 发动机燃料 第二节 代用燃料及其应用 第三节 燃烧化学 第四节 燃烧的基本理论
燃料是内燃机产生动力的来源，直接影响内 燃机的发展、结构特点以及对环境的污染。
一、石油中烃的分类及性质

传统燃料：汽油、柴油石油中提炼； 石油：碳氢化合物 主要成分：C，H；少量的S，O2，N2
石油炼制中产生。
其中，-甲基萘：C11H10，
其抗爆性认为100%
原油的蒸馏(Distillation)
石油 气
蒸馏塔
汽 油 煤油 柴油
原油
润滑 油 沥 青
第一节

发动机燃料
基本燃料（汽油、柴油）
•代用燃料：醇类燃料（甲醇、乙醇）、气 体燃料（液化石油气、天然气、氢气） 一、汽油 汽油的主要性能有：抗爆性、蒸发性、 氧化安定性、抗腐蚀性及清洁性。