第一章发动机的性能
一、选择
C B A C B B B D
A A C A A C A
二、填空
加大 不变 小 机械摩擦损失 加大 减小 混合加热循环 大
降低 高 等容加热循环 等压加热循环 降低 驱动附件损失 定容加热 动力性能指标
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hkW1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：
柴油机的工作循环和主要性能指标
柴油机是将燃油的化学能转变为热能并将热能转变为机械能的动力机械，而这种能量的转换是在柴油机的每一个工作循环中完成的。因此，工作循环完成的情况将直接影响到能量转换的完善程度，而柴油机的主要性能指标则是表示工作循环完成情况的参数。对工作循环及工作过程进行分析和研究，可以了解影响柴油机性能的主要因素，掌握提高其性能的基本途径和具体措施。
柴油机的工作循环
一．柴油机的两种示功图
研究柴油机汽缸内的工作过程，首先要用仪表测量出能正确反映汽缸内实际情况的实验数据。最常见的是测量汽缸的压力。因为容易测量且测得工质压力后，利用热力学的基本公式，还能求出工质温度、内能、计算焓、功和热量等热力参数，这样就可以去分析各循环了。
***表示奇怪内工质压力变化的图形称为示功图。其中包括p-V示功图和p-∮示功图两种形式，现结合柴油机的实际情况加以说明。
1．p-V示功图：
汽缸内的工质压力随汽缸容积变化的图形叫p-V示功图，又称压力-容积图，也可看做压力与活塞位置的函数关系。该图上曲线保围的面积相当于工质在一个循环内对活塞作的功，因此，习惯上称为示功图。
2．p-∮示功图：
汽缸内的工质压力随曲柄转角变化的图形叫p-∮示功图。P-V示功图不适于研究燃烧过程，因为燃烧过程发生在上止点附近，此时活塞运动速度（相当于汽缸容积变化速率）很慢，难以从p-V图上看出这一区间内压力变化的特点。瑞以曲柄转角为横坐标就清楚了，这等于把上止点附近的压力变化图形展开，故又称展开示功图，在柴油机的性能研究中得到广泛的应用。
二．柴油机的理想循环
在柴油机中，为了连续实现燃料化学能——热能——机械能的转换，需不断重复由进气、压缩、膨胀、燃烧和排气五个过程的循环，其时间进行情况十分复杂。为了能用热力学的基本理论和公式分析研究柴油机的循环，需将实际循环理想化和抽象化。基于热力学基本理论建立起来的柴油机循环称为理想循环并对它作了如下几点假定：
发动机经济性指标
一．指示热效率和指示燃油消耗率(指示指标)
1.1指示热效率ηit
定义：发动机实际循环的指示功与所消耗燃料热量之比
公式计算：ηit =Wi/Qi 式中Q1——为得到指示功Wi所消耗燃料的热量（kJ）。
1.2指示燃油消耗率bi
定义：单位指示功所消耗的燃油量，通常以每千瓦小时指示功的耗油量(克)表示
公式计算：bi=1000B/Pi 式中Pi（kW）为测得发动机的指示功率为，B（kg/h）为每小时耗油量
二．有效热效率和有效燃油消耗率（有效指标）
2.1有效热效率ηet
定义：指发动机实际循环的有效功We (kJ)与为得到此有效功所消耗的燃油的热量Q1(kJ)之比
公式计算：ηet =We/Q1= Weηm/Q1 式中ηm为机械效率，ηm=Pe/Pi
为获得一定数量的有效功所消耗的热量越少，有效热效率越高，发动机的经济性越好
2.2有效燃油消耗率be
定义：单位有效功（1kW·h）的燃油消耗量（克）
公式计算：be=1000B/Pe
be越小，表示发动机经济性越好。
标定工况下，ηet与be的值大致范围
发动机 ηet b (g/kW·h)
汽油机 0.25~0.3 270~325
柴油机 0.3~0.45 190~285
增压柴油机 0.40~0.45 190~218
有上述，共涉及两方面内容，一个有效功，一个燃油热量，换言之，有效功率和燃油利用率
燃油利用率
3.1燃料的性质
发动机的燃料主要是石油系列液体燃料，是烷径、烯烃、环烷烃和芳烃的混合物，其化学分子式可写成CnHm ，其主要成分是碳(C）、氢（H）和少量氧（O）元素。
燃料名称 汽油 轻柴油 甲醇 乙醇
相对密度 0.75~0.85 0.82~0.88 0.78 0.80
质量分数（%） wc 0.8555 0.8700 0.3750 0.5220
《工程热力学与发动机原理》复习提纲
工程热力学基础部分
一、基本概念：工质、压力、温度、比容、内能、焓、熵、功、热量、热力循环等概念。
工质：用以实现热工转换的工作物质。
压力：p流体在单位面积容器壁上的垂直作用力。是描述流体物质组成的热力系统内部力学状况的参数。 绝对压力p（流体真实压力）大气压力pb
温度T：表示气体的冷热程度，是描述系统热状况的参数。热力学温标的基本温度是热力学温度T单位是K。摄氏温度t=T-273.15K
比容：比热容：1kg物质温度升高1K（或1度）所需的热量。
内能（热力学能）：U是系统内部各种形式能量的总和。包括内动能（是温度的函数）和内位能（是压力或比体积的函数）。
焓：焓的物理意义是：焓是随工质流动跨越边界而转移的能量。
熵：熵的增量等于系统在可逆过程中交换的热量除以传热时的绝对温度所得的商。
功：是物体间通过规则的微观运动或宏观运动发生相互作用而传递的能量。
容积变化功的定义：直接由系统容积变化与外界间发生作用而传递的功称为容积变化功（膨胀功或压缩功）。
热量：热力学系统和外界之间仅仅由于温度不同而通过边界传递的能量。
热力循环：使工质经过一系列的状态重新回到原来状态的全部过程，称为热力循环。
二、热力学第一定律、热力学第二定律的内容。
热力学第一定律：热能可以转换为机械能，机械能也可以转换为热能，转换中能量的总量守恒。
热力学第二定律：说明了热能向机械能转换时过程的方向性、条件以及限度问题。
三、评定理想循环的两个指标：定义式、各参数含义。
1、 循环热效率ηt：工质所作循环功W（J）与循环加热量Q1（J）之比。
式中：W—m kg工质的循环净功[J] ηt=W-Q1=（Q1-Q2）/Q1 Q1、Q2 —m kg工质在循环中吸收、放出的热量[J]
ηt用来评定循环中的经济性。
