内燃机学复习题(于秀敏老师)

概念循环热效率循环平均压力Pt压缩比指示功平均指示压力指示功率指示热效率指示燃料消耗率有效功率有效扭矩平均有效压力有效热效率有效燃料消耗率升功率机械效率平均机械损失压力气门叠开换气损失泵气损失充量系数残余废气系数进气马赫数过量空气系数燃料的低热值理论混合气热值火焰传播速度燃烧速度爆震燃烧表面点火点火提前角喷油泵速度特性供油规律喷油规律废气再循环发动机排量扭矩储备系数扭矩适应性系数转速适应性系数稳定调速率瞬时调速率调速器灵敏度理论空气量排气微粒排气损失进气损失自由排气损失强制排气损失柴油机工作粗暴全程式调速器两极式调速器发动机的工况发动机的特性早燃二行程发动机的扫气系数二行程发动机的扫气系数进气管的动态效应二次喷射油束的雾化质量放热规律增压度增压比简答题内燃机有哪三种理论循环，汽油机、高速柴油机和高增压柴油机各简化为何种循环？为什么？解：根据加热方式不同，发动机有三种理论循环，即定容加热循环，定压加热循环和混合加热循环。汽油机混合气燃烧迅速近似为定容加热循环。高速柴油机部分燃料在上止点前燃烧，部分燃料在上止点后燃烧，近似混合加热循环。高增压和低速大型柴油机，由于受燃烧最高压力的限制，大部分燃料在上止点后燃烧，燃烧时气缸内压力变化不明显，所以近似为定压加热循环。何谓理论循环热效率？写出其表达式。理论循环热效率是工质所做循环功与循环加热量之比，用以评定循环经济性。当初始点、压缩比和加热量相同时，用T－S图比较定三种理论循环热效率的大小。用T－S图说明定容加热循环中，当加热量一定，压缩比增加时，循环热效率的变化。当加热量最高压力一定时，用T－S图比较三种循环热效率的大小。何谓发动机的压缩比？简要说明汽油和柴油机如何选择压缩比。发动机的压缩比是气缸的总容积与气缸压缩容积之比。在汽油机中，为了提高热效率，希望增加压缩比，但受到爆震燃烧的限制，7－10。在柴油机中，为保证喷入气缸的燃料能及时自燃以及冷起动时可靠着火，必须使压缩终了有足够的温度，需要较高的压缩比，14－22。试比较有效热效率、指示效率和理论循环热效率的大小，并说明各考虑了哪些损失？理论循环热效率指示效率有效热效率。理论循环热效率，只考虑了排给冷源的损失。指示效率，除考虑排给冷源的损失外还考虑了实际循环损失，包括更换工质的损失，传热损失，实际工质的损失和燃烧损失等。有效热效率，考虑了排给冷源的损失、实际循环损失和机械损失。内燃机机械损失包括哪几部分？各占比例如何？常用哪些方法测量？发动机的机械损失包括三部分：（1）磨擦损失，约占整个机械损失的62-75%；（2）驱动附件损失，约占整个机械损失的10-20%；（3）泵气损失，约占整个机械损失的10-20%。经常用来测定发动机机械损失的方法有：（1）倒拖法；（2）灭缸法；（3）油耗线法（又称负荷特性法）；示功图法。简述用灭缸法测量发动机机械损失的原理和方法。基本原理：多缸机有效功率等于各缸指示功率之和减去机械损失功率。方法：首先将发动机调整到给定工况稳定工作，测量其有效功率，然后停止向一缸（例第一缸）供油或点火，并调整测功器，保持发动机转速不变，再测出一缸不工作时的有效功率。则即为第一缸的指示功率。Pi(1)=Pe-Pe(1)同样依次使各缸熄火，得各缸的指示功率：Pi(2)=Pe-Pe(2)………………..+Pi(i)=Pe-Pe(i)Pi=iPe-[Pe(1)+Pe(2)+……+Pe(i)]Pm=Pi-Pe=(i-1)Pe-[Pe(1)+Pe(2)+……+Pe(i)]简述用油耗线外延法测量柴油机机械损失的原理及方法。原理：机械损失功率和指示效率都不随负荷变化。方法：保持柴油机转速不变，逐渐改变柴油机负荷，测出每小时耗油量B随负荷变化的关系绘成如图的曲线，在曲线中找出直线段并顺此线段作延长线，直至与横坐标相交，则交点到坐标原点的长度即为该机的机械损失功率的数值。某一负荷时：BAHuηit=3.6×103Pi=3.6×103(Pe+Pm)当柴油机空转（Pe=0）时，则：BBHuηit=3.6×103Pm若指示热效率不变，上两式相除，得：BABB=Pe+PmPm=Pme+PmmPmmηm=PmePme+Pmm=1−PmmPme+Pmm=1−BBBAηm=1−BBBA简述用倒拖测量柴油机机械损失的原理及方法。原理：机械损失功率和指示效率都不随负荷变化。方法：保持柴油机转速不变，逐渐改变柴油机负荷，测出每小时耗油量B随负荷变化的关系绘成如图的曲线，在曲线中找出直线段并顺此线段作延长线，直至与横坐标相交，则交点到坐标原点的长度即为该机的机械损失功率的数值。某一负荷时：BAHuηit=3.6×103Pi=3.6×103(Pe+Pm)当柴油机空转（Pe=0）时，则：BBHuηit=3.6×103Pm若指示热效率不变，上两式相除，得：BABB=Pe+PmPm=Pme+PmmPmmηm=PmePme+Pmm=1−PmmPme+Pmm=1−BBBAηm=1−BBBA简述用油耗线外延法测量柴油机机械损失的原理及方法。内燃机与电力测功机相连，在稳定工况水温、油温正常时，切断点火或供油，测功器作电动机运行，以给定转速反拖发动机，尽量维持水温、油温不变，测出的功率即为发动机在该工况下的机械损失功率。简述用示功图法测量柴油机机械损失的原理及方法。（1）用各种示功器测出气缸的示功图，算出Pmi及pi;（2）用测功器测出Pme或Pe。则：Pm=Pi-Pe或Pmm=Pmi-Pme内燃机实际循环由哪几个过程组成？其中压缩过程的作用是什么？发动机实际循环是由进气、压缩、燃烧、膨胀和排气过程所组成。其中压缩过程的作用是增大工作过程的温差，获得最大限度的膨胀比，提高热功转换效率，同时也为燃烧过程创造有利条件。在柴油机中，压缩后气体的高温是保证燃料着火的必要条件。画出机械效率随负荷变化关系的曲线？并分析其历程。发动机转速不变时，机械损失功率基本不变，功率增加，指示功率增加。由公式，机械效率增加。空转，功率为0，指示功率＝机械损失功率，机械效率＝0。画出机械效率随转速变化关系的曲线，并分析其历程。转速增加，（1）惯性力（侧压力及轴承负荷增加）及摩擦付间速度增加，摩擦损失增加；（2）驱动附件损失增加；（3）泵气损失增加。Pmm增加，Pmi变化不大，由公式知，机械效率下降。何谓四行程发动机的充气效率？如何测定？充气效率是实际进入气缸的新鲜工质量与进气状态下充满气缸工作容积的新鲜工质量的比值。非增压发动机进气状态指当地大气状态，增压力动机上指增压器出口状态。实际发动机充气效率可直接测定，用流量计测出发动机每小时实际充气量m3/h，理论充气量由下式算出：V＝0.03inVs何谓残余废气系数？画出汽油机残余废气系数随负荷变化关系的曲线。残余废气系数是进气过程结束时气缸内残余废气量与气缸中新鲜充量（或缸内气体总量）的比值。汽油机是量调节，残余废气系数与充气效率成反比。何谓四行程非增压发动机的换气损失？试用示功图说明。如图换气损失是理论换气功和实际换气功之差，由排气损失和进气损失两部分组成。何谓四行程非增压发动机的泵气损失？试用示功图说明。泵气损换放在机械效率中考虑。画出充气效率随转速变化关系的曲线并分析其历程。在某一中间转速充气效率有最大值，在此转速气流惯性充气最好，当转速高于此转速时，气流惯性增加，但进气迟闭角不变，使一部分可以利用惯性进入气缸的气体被关在气缸之外，另外转速增加进气阻力增加，所以随转速增加而下降。当转速低于此转速气流惯性减小，由于进气门迟关，使一部分进入气缸内的新气被推回进气管，所以也下降。画出汽油机充气效率随负荷变化关系的曲线并分析其历程。如图，汽油机是量调节，负荷增加，节气门开大，进气阻力下降，进气终了压力增加，充量系统提高。画出柴油机充气效率随负荷变化关系的曲线并分析其历程。柴油机是量调节，负荷不变，进气终了压力不变，进气终了温度增加，充量系数稍有下降，主要由温度增加而引起。何谓过气马赫数？画出充气效率随进气马赫数变化关系的曲线？进气马赫数是进气门处气体的平均速度与该处声速的比值。在正常的配气条件下，当超过一定数值（0.5左右）时，充气效率急剧下降。何谓气门叠开？作用是什么？由于排气门的迟后关闭和进气门的提前开启，存在进、排气门同时开启的现象，称为气门叠开。此时，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。何谓进气门迟闭角，画出不同进气门迟闭角时，充气效率随转速变化关系的曲线？为了利用高速气流的惯性，以增加进气量，进气门一般在下止点后关闭。从下止点开始到进气门关闭这段曲轴转角称进气门迟闭角，进气迟闭角的大小对发动机充气效率影响很大，不仅影响充气效率的最大值，而且还影响出现转速。提高充量系数的措施有哪些？（1）降低进气系统的阻力；（2）降低排气系统的阻力；（3）减少对进气充量的加热；（4）合理选择配气定时；（5）合理利用进气谐振我国轻柴油的牌号是如何规定的？如何选用轻柴油？我国轻柴油的牌号按凝固点不同分为10号、0号、-10号、-20号、-35号、-50号六级。其凝固点分别不高于10℃、0℃、-10℃、-20℃、-35℃和-50℃。选用柴油时，应按最低环境温度高出凝点5℃以上，即-20号柴油适用于最低环境温度为-15℃的场合。简述柴油有哪些主要性能及其作用？在轻柴油性能的各个项目中，可以分为：（1）评价柴油自燃性的指标——十六烷值。（2）与燃烧完善程度及起动性能有密切关系的性质——馏程。（3）与燃料喷射有密切关系的性质——粘度。（4）与柴油储存、运送、使用有关的性质——闪点、凝点。（5）与柴油机磨损、腐蚀有关的性质——机械杂质、水分、灰分、含硫量、酸度、水溶性酸或碱、残炭等等。何谓柴油的十六烷值？如何测定？十六烷值是评定柴油自燃性好坏的指标。测定柴油的十六烷值是在CFR单缸试验机上按规定的条件进行。试验时采用由十六烷和α-甲基荼混合制成的混合液。十六烷容易自燃，规定它的十六烷值为100，α-甲基茶最不容易自燃，其十六烷值定为0。当被测柴油的自燃性与所配制的混合液的自燃性相同时，则混合液中十六烷的体积百分数就定为该种柴油的十六烷值。何谓汽油的辛烷值？如何测定？。辛烷值是表示汽油抗爆性的指标，测量汽油的辛烷值是在CFR单缸上进行的。测定时，用容易爆震的正庚烷（辛烷值量为0）和抗爆性好的异辛烷（辛烷值是为100）的混合燃料与被测汽油作比较。当混合液与被测汽油在CFR试验机上的抗爆程度相同时，测混合液中异辛烷含量的体积百分数就是被测汽油的辛烷值。何谓汽油的馏程？简要说明10％馏出温度和50％溜出温度对汽油机性能的影响。馏程表示汽油的蒸发性，用汽油馏出某一百分比的温度范围来表示。汽油馏出10%的温度与汽油机的起动性有密切关系，如果10%馏出温度低，说明发动机使用这种燃料容易冷车起动。但此温度过低，在管路中输送时受发动机温度较高部位的加热易变成蒸气，在管路中易形成“汽阻”使发动机断火，影响正常运转。汽油馏出50%的温度标志着汽油的平均蒸发性。它影响汽油机的暖车时间，加速性及工作稳定性。若此温度低说明该汽油蒸发性好，在较低温度下可以有大量的燃料挥发与空气形成可燃混合气，这样可以缩短暖车时间，而且从低负荷向较高负荷过渡时能够及时供应所需混合气，加速性较好。何谓燃料的热值？何谓高热值和低热值？内燃机为什么使用低热值。1kg燃料完全燃烧所放出的热量称为燃料的热值。在高温的燃烧产物中，水以蒸气状态存在，水的汽化潜热不能利用。待温度降低以后，水的汽化潜热才能释放出来。因此水蒸气凝结以后计入水的汽化潜热的热值称为高热值。内燃机排气温度较高，水的汽化潜热不能利用，因此用低热值。酒精的低热值比汽油低得多，为什么在过量空气系数为1时，两者的混合气热值都差不多