发动机原理第二章答案
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第一章习题 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置或不同曲轴转角时气缸内工质压力的变化,有Vp -示功图或ϕ-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:是实际循环指示功和所消耗的燃料热量之比值。
6.有效热效率:是实际循环有效功和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 和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 和活塞平均速度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和指示功率的比值。
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 v10.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。
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。
第二章 发动机的换气过程一。
五个角度:1.进气提前角α:从进气门打开到上止点这段曲轴转角(0~40 oCA)。
目的:活塞下行时有足够大的开启面积,新鲜工质可以顺利流入气缸。
2.进气门迟闭角β:从下止点到进气门关闭(40~70 oCA) 。
目的:利用高速气流的惯性,在下止点后继续充气,以增加进气量。
3.排气提前角γ: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~80ºCA。
目的:①在活塞上行时排气门有足够大的开启面积;②减小活塞上行时的阻力。
4.排气迟闭角δ:从上止点到排气门完全关闭这段曲轴转角(10~350CA ) 目的:利用高速气流的惯性排除废气。
.5.叠开角:进、排气门同时开启时对应的曲轴转角,一般为20º~80º曲轴转角。
在增压发动机可达80º~160º的曲轴转角。
因其进气压力高。
目的:由于进气管、气缸、排气管互相连通,可以利用气流的压差、惯性或进、排气管压力波的帮助,清除残余废气,增加进气量,降低高温零件的温度,但注意不应产生废气倒流现象。
二,换气过程:⑴自由排气阶段:排气门开启到气缸压力接近了排气管压力的这一时期 ⑵超临界状态: 排气门开启时,气缸内废气压力较高(0.2~0.5Mpa ), 通过排气门口废气的流速等于该状态下的音速(m/s )在超临界排气时期①废气流量与排气管内压力pr 无关,只与气缸内的气体状态及气门开启截面积有关②因排气流速甚高,在排气过程中伴有刺耳的噪声,所以排气系统必须装有消声器。
⑶亚临界状态:当时,排气流动转入亚临界状态,废气流速降低,产生的噪音较小。
特征:排出的废气量决定于气缸内及排气管内的压力差。
压力差越大排出废气越多。
当到某一时刻 ,自由排气阶段结束(一般下止点后10º~30º曲轴转角)。
此阶段虽然历程很短,但因排气流速甚高,排出废气量达60%以上。
⑷高速发动机:高速发动机其排气提前角要大一些:在自由排气阶段中,排出的废气量与发动机转速无关。
第一章发动机的性能三、名词解释1. 平均有效压力:单位气缸工作容积所做的循环有效功称为平均有效压力。
2. 升功率:在标定工况下,每升发动机工作容积发出的有效功率称为升功率。
3. 活塞平均运动速度:发动机在标定转速下工作时,活塞往复运动速度的平均值称为活塞平均运动速度。
4. 机械效率:指示功减去机械损失功后,转为有效输出功的百分比称为机械效率。
5. 有效燃油消耗率:发动机每发出h kW ⋅1的有效功所消耗的燃油量。
6. 燃烧效率:燃料化学能通过燃烧转为热能的百分比称为燃烧效率。
7. 平均指示压力:单位气缸工作容积所做的循环指示功称为平均指示压力。
8.工质定压比热容:单位质量工质在定压过程中温度升高1℃所需的热量称为工质的定压比热容。
四、简答9.简述工质改变对发动机实际循环的影响。
答案要点:1)工质比热容变化的影响:比热容Cp 、Cv 加大,k 值减小,也就是相同加热量下,温升值会相对降低,使得热效率也相对下降。
2)高温热分解:这一效应使燃烧放热的总时间拉长,实质上是降低了循环的等容度而使热效率ηt 有所下降。
3)工质分子变化系数的影响:一般情况下μ>1时,分子数增多,输出功率和热效率会上升,反之μ<l 时,会下降。
4)可燃混合气过量空气系数的影响:当过量空气系数φa <1时,部分燃料没有足够空气,或排出缸外,或生成CO ,都会使ηt 下降。
而φa >1时,ηt 值将随φa 上升而有增大。
10. S/D (行程/缸径)这一参数对内燃机的转速、结构、气缸散热量以及与整车配套的主要影响有哪些? 答案要点:活塞平均运动速度30sn m =ν若S /D 小于1,称为短行程发动机,旋转半径减小,曲柄连杆机构的旋转运动质量的惯性力减小;在保证活塞平均运动速度m ν不变的情况下,发动机转速n 增加,有利于与汽车底盘传动系统的匹配,发动机高度较小,有利于在汽车发动机仓的布置;S /D 值较小,相对散热面积较大,散热损失增加,燃烧室扁平,不利于合理组织燃烧等。
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。
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。
第一章1.内燃机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?答:指示指标是以工质对活塞所做的功为基础的,它不考虑动力输出过程中机械摩擦和附件消耗等外来因的影响,可以直接反映由燃烧到热工转换的工作循环进行的好坏:有效指标是以曲轴对外输出的功率为基础,代表了发动机整机的性能。
表示动力性能的指标:平均指示压力p mi是发动机单位气缸工作容积的指示功平均指示功率P i发动机单位时间所做的指示功,P i=p mi V s in30τ平均有效压力p me发动机单位气缸工作容积输出的有效功有效功率P e发动机指示功率减去机械损失功率对外输出的功率,P e=P i−P m有效扭矩发动机工作时,由功率输出轴输出的扭矩转速n和活塞平均速度C m:提高发动机转速,即增加单位时间内做工的次数,从而使发动机体积小、重量轻和功率增加。
转速增加活塞平均速度也增加,他们之间的关系:C m=Sn30表示经济性能的指标:指示热效率ηi是实际循环指示功与所消耗的燃料热量之比。
指示燃油消耗率b i单位指示功的耗油量,与指示热效率之间的关系:b i=3.6×106ηi×Hμ有效热效率ηe发动机有效功与所消耗燃料热量的比值有效燃油消耗率b e与P e的关系:b e=BP e ×106,与ηe的关系ηe=3.6×106b e×Hμ2.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?指示功率P i=p mi V s in30τb i=BP i×106 P i=P e+P m有效功率P e=P i−P m P e=T tq n9550P e=p me V s in30τb e=BP e×106平均指示压力p mi=W iV s P i=p mi V s in30τ平均有效压力p me=30P eτV s in p me=0.1047T tqτiV s×30×10−33.机械效率的定义是什么?机械效率是有效功率和指示功率的比值,ηm=P eP i =p mep mi=1−P mP i=1−p mmp mi4.压缩比的定义是什么?压缩比等于气缸总容积与燃烧室容积的比值。
第二章发动机工作原理与总体构造一、填空题1.汽车的动力源是 ______ 发动机_______ 。
2.热力发动机按燃料燃烧的位置可分为内燃机和外燃机_____________ 两种。
3.车用内燃机根据其热能转换为机械能的主要构件的型式,可分为_活塞式往复发动机______ 和转子发动机两大类。
4.四冲程发动机的工作循环包括四个活塞行程,即—进气、压缩__________ 、—(做功________ 和排气 ____________ 。
5.二冲程发动机每完成一个工作循环,曲轴旋转—二周_周,进、排气门各开启一次次,活塞在气缸内由下止点向上止点运行时,完成进气和压缩行程,由上止点向下止点运行时,完成做功和排气行程。
6.发动机的主要性能指标有_____ 动力性指标__________ 和 ___ 经济性指标_______ 。
7.发动机的动力性指标包括_____ 有效功率 _____________ 有效扭矩 ______ 和—升功率等。
8.发动机的经济性指标是指_____ 有效燃油消耗率____________ 。
二、选择题1.活塞每走一个行程,相应于曲轴转角(A )。
A.180°B.360°C.540°D.720°2.对于四冲程发动机来说,发动机每完成一个工作循环曲轴旋转(D )。
A.180° B.360°C.540°D.720°3.在同一转速时,节气门的开度越大,则发动机的负荷(A )。
A.越大B.越小C.不变D.不一定4. 6135Q柴油机的缸径是(D )。
A. 61mmB. 613mmC. 13mmD. 135mm 三、判断改错题1.汽油机的压缩比越大,则其动力性越好。
(X )改正:汽油机的压缩比过大,容易产生爆燃,则动力性变坏。
2.当压缩比过大时,柴油机、汽油机都可能产生爆燃。
(X )改正:当压缩比过大时,汽油机可能产生爆燃。
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。
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。
1、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2、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3、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。
[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()1(1111-+--⋅-=-ρλλρλεηk k k t im m p p -=1ηimi m i e i e m p p N N p p N N -=-===11η(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。
发动机原理课后答案一、判断题(40 题)1.双怠速法测量汽车排气污染物时,若汽车装有多个排气管,应取各排气管测量结果中的最大值作为测量结果。
[判断题] *对错(正确答案)2.柴油车排气烟度的测量,从测量方法、测量仪器到烟度的允许限值,目前尚未形成世界性的统一标准。
各国都根据本国的具体情况制定了相关规定。
[判断题] *对(正确答案)错3.测量气缸的圆度和圆柱度误差时,首先要确定气缸的修理尺寸,才能校对量缸表。
[判断题] *对错(正确答案)4.用量缸表测量缸径时,稍稍前后摆动量缸表,当指针指示到最小数值时,即表明测量杆已垂直于气缸轴线。
[判断题] *对(正确答案)错5.对于有回油管路的燃油系统,燃油压力调节器的作用是使燃油分配管内压力保持不变,不受节气门开度的影响。
[判断题] *对错(正确答案)6.冷型火花塞适用于低速、低压缩比、小功率发动机。
[判断题] *对错(正确答案)7.最佳点火提前角随发动机转速和负荷的变化而变化。
[判断题] *对(正确答案)错8.测量外啮合齿轮式机油泵的齿轮啮合间隙时,应在相邻 90°的四个点上进行测量。
[判断题] *对错(正确答案)9.拆检火花塞时,若绝缘体裙部呈浅褐色并且干净,说明选型正确,工作良好。
[判断题] *对(正确答案)错10.无回油管的燃油系统在任何工况下其燃油压力均应保持不变。
[判断题] *对(正确答案)错11.用皮带张紧力表可以在任意两个皮带轮之间测量皮带张紧力。
[判断题] *对(正确答案)错12.EGR 阀常开会造成机油消耗过多。
[判断题] *对(正确答案)错13.二次空气喷射系统起作用时,会使三元催化转化器快速升温。
[判断题] *对(正确答案)错14.利用真空表对进气歧管的压力进行检测,若压力较低且加速时常常伴有发闷的声音,则可确定三效催化转化器堵塞。
[判断题] *对(正确答案)错15.轻微的爆震可以使发动机功率上升、油耗降低。
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。
典型发动机原理简答题及参考答案第一章发动机的性能1、简述工质改变对发动机实际循环的影响。
答:①工质比热容变化的影响:比热容Cp、Cv加大,k值减小,也就是相同加热量下,温升值会相对降低,使得热效率也相对下降。
②高温热分解:这一效应使燃烧放热的总时间拉长,实质上是降低了循环的等容度而使热效率ηt有所下降。
③工质分子变化系数的影响:一般情况下μ>1时,分子数增多,输出功率和热效率会上升,反之μ<l时,会下降。
④可燃混合气过量空气系数的影响:当过量空气系数φa1时,ηt值将随φa上升而有增大。
2、S/D〔行程/缸径〕这一参数对内燃机的转速、结构、气缸散热量以及与整车配套的主要影响有哪些?答:活塞平均运动速度?m?sn30,假设S/D小于1,称为短行程发动机,旋转半径减小,曲柄连杆机构的旋转运动质量的惯性力减小;在保证活塞平均运动速度?m不变的情况下,发动机转速n增加,有利于与汽车底盘传动系统的匹配,发动机高度较小,有利于在汽车发动机仓的布置; S/D值较小,相对散热面积较大,散热损失增加,燃烧室扁平,不利于合理组织燃烧等。
反之假设S/D值较大,当保持?m不变时,发动机转速n将降低。
S/D较大,发动机高度将增加,相对散热面积减少,散热损失减少等。
3、内燃机的机械损失包括哪几局部?常用哪几种方法测量内燃机的机械损失?答:机械损失由活塞与活塞环的摩擦损失、轴承与气门机构的摩擦损失、驱动附属机构的功率消耗、流体节流和摩擦损失、驱动扫气泵及增压器的损失等组成。
测定方法有:①示功图法、②倒拖法、③灭缸法、④油耗线法等。
4、简述单缸柴油机机械损失测定方法优缺点。
答:测量单缸柴油机机械损失的方法有:示功图法,油耗线法,倒拖法等。
用示功图法测量机械损失一般在发动机转速不是很高,或是上止点位置得到精确校正时才能取得较满意的结果。
在条件较好的实验室里,这种方法可以提供最可信的测定结果。
油耗线法仅适用干柴油机。
此法简单方便,甚至还可以用于实际使用中的柴油机上。
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。
汽车发动机原理课后答案王建昕帅石金清华大学出版社《汽车发动机原理》课后习题答案第一章1-1图1-2示出了自然吸气与增压四冲程发动机的示功图,请问:(1)各自的动力过程功、泵气过程功指的是图中哪块面积?功的正负如何?(2)各自的理论泵气功、实际泵气功和泵气损失功指的是图中哪块面积?功的正负如何?(3)各自的净指示功和总指示功又是由图中哪些面积组成?功的正负如何?(4)造成自然吸气与增压发动机示功图差异的原因是什么?解:由图1-2,(1)自然吸气:动力过程功=面积aczbaWt=W1+W3,正功泵气过程功=面积W2+W3,负功增压:动力过程功=面积aczbaWt=W1,正功泵气过程功=面积brabWt=W2,正功(2)自然吸气:理论泵气功=0实际泵气功=W2+W3,负功泵气损失功W2+W3负功增压:理论泵气功=pk和pb间的矩形面积,正功实际泵气功=W2,正功泵气损失功=阴影面积,负功(3)自然吸气:总指示功=W1+W3,正功净指示功=(W1+W3)-(W2+W3)=W1-W2,正功增压:总指示功=W1+(pb-pk)某V,正功净指示功=W1+W2,正功(4)差异的原因:增压发动机的进气压力高于排气压力,因此泵气过程功为正。
1-2增压四冲程发动机在中、小负荷工况运转时,有可能出现压气机后进气压力pb小于涡轮前排气压力pk的情况,请画出此时发动机一个循环的p-V图,标出上下止点、进排气门开关和着火时刻的位置,以及理论泵气功和泵气损失功面积,并判断功的正负。
解:p-V图如下图所示:理论泵气功:绿线包围的矩形面积,负功实际泵气功:进排气线包围的面积,负功泵气损失功:两块面积之差,负功1-3假设机械增压与涡轮增压四冲程发动机的动力过程功Wt和压气机后压力pb均相同,请问两者的示功图有何异同?二者的泵气过程功有何差异?为什么?解:涡轮增压的理论排气线为pk,机械增压的理论排气线为p0;且涡轮增压的实际排气线位于机械增压实际排气线的上方。
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。
③ 同时,传动比档数多,增加了发动机发挥最大功率的机会,提高了汽车的加速和爬坡能力,动力性较好;档位数多,也增加了发动机在低燃油消耗率区工作的可能性,降低了油耗,燃油经济性也较好。
2.6、试分析超速挡对汽车动力性和燃油经济性的影响。
提示:超速挡省油,动力性也较好,可以兼顾汽车的需求。
2.7、习题图2是题1.3中货车装用汽油发动机的负荷特性与万有特性。
负荷特性曲线的拟合公式为
44332210B b e e e e P B P B P B P B ++++=
式中,b 为燃油消耗率[g /(kw. h)]; P e 为发动机净功率(kw)。
拟合式中的系数为
怠速油耗s mL /299.0Q id = (怠速转速400r/min)。
计算与绘制题1.3中货车的
1)汽车功率平衡图。
2)最高档与次高挡的等速百公里油耗曲线。
或利用计算机求货车按JB3352-83规定的六工况循环行驶的百公路油耗。
计算中确定燃油消耗率值b 时,若发动机转速与负荷特性中给定的转速不相等,可由相邻转速的两根曲线用插值法求得。
六工况循环的参数如下表
参看图2-2。
(汽油的密度是0.7g/cm 3)
) 答:1) <考虑空车的情况>
发动机输出功率:
3600/a T o
g q e u r i i T P ⋅=η
32100
(8445.3)1000(874.40)1000(44.165)1000(27.25913.19n n n n Tq -+-+-=
o g a i i rn u 377.0=
由以上三条关系式,可以绘出各个档位下发动机的有效功率图。
再有阻力功率:
)761403600(1P 3f a D a T T w
u A C u Gf P ⋅+⋅=+ηη
35310*638.310*647.7a a u u --+=
由以上信息作出汽车功率平衡图如下:
2) <考虑满载时情况>
等速百公里油耗公式:
g u b P a e ρ02.1Q s = (L/100Km)
o g a i i rn u 377.0=
由
⎭⎬⎫e p n b ⇒ ① 最高档时: 1=g i , 不妨取 18Kw =e P
ⅰ:n=815r/min,即 h Km u a /34.19= 由负荷特性曲线的拟合公式:
44332210B b e e e e P B P B P B P B ++++= )/(2.1740h Kw g b ⋅=⇒
L g
u b P a e 2.23102.1Q s ==⇒ρ ⅱ:n=1207r/min,即 h Km u a /64.28=
由负荷特性曲线的拟合公式得:
)/(0.295h Kw g b ⋅=⇒ L 0.26Q s =⇒
ⅲ:n=1614r/min,即 h Km u a /30.38=
由负荷特性曲线的拟合公式得:
)/(2.305h Kw g b ⋅=⇒ L 5.20Q s =⇒
ⅳ:n=2603r/min,即 h Km u a /77.61=
由负荷特性曲线的拟合公式得:
)/(1.280h Kw g b ⋅=⇒ L 7.11Q s =⇒
ⅴ:n=3403r/min,即 h Km u a /75.80=
由负荷特性曲线的拟合公式得:
)/(3.431h Kw g b ⋅=⇒ L 6.13Q s =⇒
ⅵ:n=3884r/min,即 h Km u a /17.92=
由负荷特性曲线的拟合公式得:
)/(4.529h Kw g b ⋅=⇒ L 8.14Q s =⇒
故有以上各个点可以做出最高档的等速百公里油耗曲线:
②同样,可做出次高挡的等速百公里油耗曲线(省略)
.
2.8、轮胎对汽车动力性、燃油经济性有些什么影响?
提示:从轮胎的结构、类型、气压、垂直载荷等方面分析。
2.9、为什么公共汽车起步后,驾驶员很快换入高档?
提示:汽车起步后换入高档,此时,发动机负荷率大,后备功率小,燃油经济性较高.
2.10、达到动力性最佳的换挡时机是什么?达到燃油经济性最佳的换档时机是什么?二者是否相同?
答:①动力性最佳:只要max t )}({F f w F F +-时换档,
以 1.3题图为例,在
)}({F )}({F 222t 111t f w f w F F F F +->+-时换档 显然满足动力性最佳。
② 燃油经济性最佳要求发动机负荷率高,后备功率低。
由下图知,在最高档时,后备功率最低,燃油经济性最佳。