文档介绍：《汽车发动机原理与汽车理论》
习题集
第一章发动机的性能指标
问题
1、发动机的性能指标有哪些?理论循环的简化条件是什么?
2、四行程发动机实际循环的基本组成是什么?实际循环与理论循环的差异有哪些?
3、发动机的指示指标、有效指标和强化指标各如何定义的?
答案
一、主要有动力性能指标,经济性能指标及运转性能指标。简化条件如下:
假设工质为理想气体,其比热容为定值。比热:使1克物质的温度升高1°c所吸收的热量。
假设工质的压缩与膨胀为绝热等熵过程。熵:不能利用来作功的热量,用热量的变化量除以温度的商来表示。
假设工质是在闭口系统中作封闭循环。
假设工质燃烧为定压或定容加热,放热为定容放热。
假设循环过程为可逆循环。
二、四行程发动机实际循环由进气、压缩、作功和排气四个行程所组成。其差别由以下几项损失引起。
(1)实际工质影响
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的增长而上升,且燃烧后生成CO2、H2O等多原子气体,这些气体的比热容又大于空气,使循环的最高温度降低。由于实际循环还存在泄露,使工质数量减少,这意味着同样的加热量,在实际循环中所引起的压力和温度的升高要比理论循环的低得多,其结果是循环热效率低,循环所作功减少,如图
1-8中所示。
换气损失
燃烧废气的排出和新鲜空气的吸入是使循环重复进行所必不可少的,由此而消耗的功称为换气损失。由于进排气系统中的流动阻力而产生的损失如图中所示,换气过程中因排气门在下止点前必要的提前开启而产生的损失如图中面积所示。
(3)燃烧损失
1)实际循环中燃烧非瞬时完成,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,如图中所示。
2)实际循环中会有部分燃料由于缺氧产生不完全燃烧损失。
3)在高温下部分燃烧产物分解而吸热,即
2CO2+热量2CO+O2
2H2O+热量2 H2+O2
使循环的最高温度下降,由此产生燃烧损失。
(4)传热损失
实际循环中,气缸壁(包括气缸套、气缸盖、活塞、活塞环、气门、喷油器等)和工质间自始至终存在着热交换,由此造成损失如图中所示。
由于上述各项损失的存在,使实际循环热效率低于理论循环。
三、指示指标是以工质在气缸内对活塞作功为基础,用指示功、平均指示压力和指示功率评定循环的动力性_____即作功能力。用循环热效率及燃油消耗率评定循环经济性。表
1-2简要说明了发动机指示指标的定义及计算方法。
有效指标是以曲轴对外输出的功率为基础,代表发动机的整机性能。表1-3列举有效指标定义及计算方法。
强化指标用以评定发动机的强化程度。表1-4列举了发动机强化指标的定义及计算方法。
第二章发动机的换气过程
问题
1、四行程发动机的换气过程包括哪几个时期?换气损失由哪两部分组成?
2、影响充气效率的因素有哪些?对充气效率各有什么影响?
3、提高发动机充气效率的措施有哪些
答案
一、四行程发动机的换气过程包括从排气门开启到进气门关闭的全过程,约占410°~ 480°曲轴转角(简称CA)。换气过程可分为自由排气、强制排气、进气和燃烧室扫气四个阶段。换气损失,是由排气损失和进气损失两部分组成。
二、影响因素有:进气状态、进气终了的气缸压力、温度、残余废气系数、压缩比及配气相位。
(1)、进气终了压力的影响:值越大,值越大。
(2)、进气终了温度的影响:越高,工质密度越小,越低。进气终了温度高于进气状态气体温度。转速和负荷都对有影响,负荷不变,转速越高,工质被加热的时间越短,降低。不变,负荷加大,缸壁温度升高,
提高。
(3)、残余废气系数的影响:汽油机在低负荷运转时,节气门开度小,高,燃烧恶化,工作不稳定。
(4)、配气相位的影响:主要是进气门迟闭角的变化,迟闭角增加,会使新鲜充量的容积减小,但是,却可能因为新鲜充气量的惯性进气而增加。应选择合适的配气定时,使具有最大值。
(5)、压缩比的影响:提高压缩比,使气缸余隙减小,从而提高。
三、提高发动机充气效率的措施:减少进气系统的流动损失、减小对新鲜充量的加热、减小排气系统的阻力、合理地选择配气相位。
第三章发动机废气涡轮增压
问题
1、根据驱动增压器所用能量的来源不同,增压方法有哪些?各有什么特点?
2、柴油机选配涡轮增压器的要求是什么?
答案
一、根据驱动增压器所用能量的来源不同,增压方法基本上可以分为四类:
1、机械增压系统
增压器由发动机的曲轴通过机械传动系统直接驱动的称为机械增压器。增压器可用离心式压气机或罗茨式压气机等。进气压力为160~170。因为进气压力越高,机械效率越低,产生的噪声越大,燃油消耗率增加,所以机械增压器仅适用于小功率柴油机。
2、废气涡轮