《內(nèi)燃機(jī)學(xué) 第5版》 -劉圣華 練習(xí)題及解答 第1-4章VIP

PAGE17PAGE《內(nèi)燃機(jī)學(xué)》思考與練習(xí)120題第一章1.什么是熱機(jī)？把燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能再轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的機(jī)器。2.什么是內(nèi)燃機(jī)？在機(jī)器內(nèi)部燃料燃燒釋放能量對(duì)外做出機(jī)械功的熱機(jī)。3.簡(jiǎn)述大氣壓力式內(nèi)燃機(jī)的工作原理，說(shuō)明為何它的效率低。最早發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)是一種大氣壓力式內(nèi)燃機(jī)，其工作原理是燃料與空氣在活塞下行的上半個(gè)行程吸入氣缸，然后被火花點(diǎn)燃，在后半個(gè)行程膨脹做功，活塞上行時(shí)開(kāi)始排氣行程。大氣壓力式內(nèi)燃機(jī)沒(méi)有壓縮行程，燃燒的溫度壓力低，燃?xì)鉄崮艿呐蛎洷刃?，故熱效率低?.說(shuō)明二沖程內(nèi)燃機(jī)的工作原理。二沖程內(nèi)燃機(jī)要兩個(gè)沖程里完成進(jìn)氣、壓縮、做功、排氣這些循環(huán)動(dòng)作。曲軸箱壓縮進(jìn)氣二沖程內(nèi)燃機(jī)為例，活塞從下止點(diǎn)開(kāi)始向上移動(dòng)時(shí),掃氣口和排氣口均處于開(kāi)啟狀態(tài)，新鮮充量被下行活塞壓縮，壓力提高的混合氣由掃氣口進(jìn)入氣缸，同時(shí)將缸內(nèi)廢氣由排氣口掃出。活塞繼續(xù)上行，先將掃氣口覆蓋，再將排氣口關(guān)閉，掃氣過(guò)程結(jié)束?；钊^續(xù)上行，將壓縮缸內(nèi)充量，在接近上止點(diǎn)時(shí)點(diǎn)火（或噴油），燃料燃燒，燃?xì)鈮毫蜏囟燃眲∩?，在高溫高壓氣體作用下，在活塞通過(guò)上止點(diǎn)后下行膨脹做功。活塞下行至排氣口，排氣開(kāi)始，在下行掃氣口打開(kāi)，掃氣過(guò)程開(kāi)始，直至下止點(diǎn)。活塞的兩個(gè)行程完成一個(gè)工作循環(huán)。5.說(shuō)明四沖程內(nèi)燃機(jī)的工作原理。四沖程循環(huán)的內(nèi)燃機(jī)擁有進(jìn)氣、著火前的壓縮、燃燒膨脹與排氣交替進(jìn)行的四個(gè)活塞沖程構(gòu)成。內(nèi)燃機(jī)在進(jìn)氣行程時(shí)，進(jìn)氣門(mén)打開(kāi)，活塞下行，空氣/混合氣吸入氣缸；壓縮行程時(shí)，進(jìn)和排氣門(mén)關(guān)閉，活塞上行，混合氣被壓縮；在壓縮上止點(diǎn)前，燃油噴入或混合氣被點(diǎn)燃，燃燒開(kāi)始；膨脹行程，燃燒產(chǎn)生的壓力推動(dòng)活塞下行，對(duì)外做功；排氣行程，排氣門(mén)打開(kāi)，活塞上行，把缸內(nèi)廢氣排出。6.說(shuō)明點(diǎn)燃式和壓燃式內(nèi)燃機(jī)工作原理是的主要區(qū)別。燃料不同：汽油和柴油；燃料供給方式：趨同；著火方式不同：點(diǎn)燃和壓燃；混合氣形成和燃燒方式不同：均勻混合氣火焰?zhèn)鞑ィ瑖婌F預(yù)混和擴(kuò)散燃燒；功率控制不同：變量調(diào)節(jié)和變質(zhì)調(diào)節(jié)；壓縮比不同：汽油機(jī)低，柴油機(jī)高；有效熱效率不同：汽油機(jī)較低，柴油機(jī)較高；7.說(shuō)明轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理。三角形轉(zhuǎn)子被安置在轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)繭形殼體中，缸體內(nèi)部空間被分成三個(gè)工作室，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)這些工作室也在運(yùn)動(dòng)，依次在擺線型缸體內(nèi)的不同位置完成進(jìn)氣、壓縮、燃料燃燒作功和排氣四個(gè)過(guò)程。8.簡(jiǎn)要說(shuō)明汽車排放物的光化學(xué)污染。日光紫外線的作用下，汽車尾氣排放的氮氧化合物和烯烴類碳?xì)浠衔锇l(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成臭氧及醛類等多種復(fù)雜的化合物，統(tǒng)稱光化學(xué)煙霧。9.簡(jiǎn)要說(shuō)明汽車尾氣顆粒排放與大氣霧霾的關(guān)系。霧與霾的結(jié)合稱為霧霾，其中的霾是一些細(xì)顆粒（PM2.5），是空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑小于2.5微米的可入肺顆粒物的總稱。內(nèi)燃機(jī)排氣中，特別是柴油機(jī)排氣中含有大量的細(xì)顆粒物，內(nèi)燃機(jī)尾氣中的碳?xì)浠衔锖偷趸衔锏扰欧胚€可以形成二次顆粒物。北京等大中城市中的機(jī)動(dòng)車對(duì)霧霾的分擔(dān)率在30%左右。第二章10.內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力性指標(biāo)參數(shù)有哪些？動(dòng)力性能指標(biāo)參數(shù)主要有功率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速等，反映內(nèi)燃機(jī)的做功能力。11.內(nèi)燃機(jī)的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)參數(shù)有哪些？?jī)?nèi)燃機(jī)的經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)參數(shù)主要是指內(nèi)燃機(jī)工作過(guò)程中的燃料與潤(rùn)滑油消耗率等，反映了內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的經(jīng)濟(jì)性。12.內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)性能指標(biāo)有哪些？只要是指能內(nèi)燃機(jī)的冷起動(dòng)性能、噪聲和排氣等。13.什么是內(nèi)燃機(jī)的示功圖？?jī)?nèi)燃機(jī)氣缸壓力隨曲軸轉(zhuǎn)角或氣缸工作容積的變化關(guān)系稱為示功圖。其中氣缸壓力隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化關(guān)系一般稱為p-示功圖，將氣缸壓力隨氣缸工作容積的變化關(guān)系稱為p-V示功圖。14.何謂內(nèi)燃機(jī)的指示性能指標(biāo)？?jī)?nèi)燃機(jī)的指示性能指標(biāo)是以工質(zhì)對(duì)活塞做功為基礎(chǔ)的性能指標(biāo)。15.何謂內(nèi)燃機(jī)的有效性能指標(biāo)內(nèi)燃機(jī)的有效性能指標(biāo)是指以曲軸對(duì)外做功為基礎(chǔ)的性能指標(biāo)。16.什么是內(nèi)燃機(jī)的指示功和指示功率？指內(nèi)燃機(jī)完成一個(gè)工作循環(huán)工質(zhì)向活塞傳遞的有用功。指示功率則是指內(nèi)燃機(jī)單位時(shí)間內(nèi)所作的指示功。17.何謂平均指示壓力？它有何物理意義？平均指示壓力是指單位氣缸容積一個(gè)循環(huán)所做的指示功。從實(shí)際循環(huán)的角度評(píng)價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸工作容積的利用率。平均指示壓力高，同樣大小的氣缸容積可以發(fā)出更大的指示功，氣缸工作容積的利用程度就高。18.什么是指示熱效率？指示熱效率是發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際循環(huán)指示功與所消耗的燃料熱量的比值19.什么是指示燃油消耗率？指示燃油消耗率是指單位指示功的耗油量。20.什么是平均有效壓力？一個(gè)假想的、平均不變的壓力作用在活塞頂上，使活塞移動(dòng)一個(gè)行程所做的功等于每循環(huán)所做的有效功。平均有效壓力值反映了單位氣缸工作容積輸出轉(zhuǎn)矩的大小，是一個(gè)與發(fā)動(dòng)機(jī)排量無(wú)關(guān)的衡量發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能的一個(gè)重要參數(shù)。21.什么是升功率？在額定工況下，發(fā)動(dòng)機(jī)每升氣缸工作容積所發(fā)出的有效功率。升功率反映的是對(duì)氣缸工作容積的利用率或強(qiáng)化程度的總評(píng)價(jià)。22.平均有效壓力和升功率在作為評(píng)定發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能方面有何區(qū)別？都反映了單位氣缸工作容積的做功能力，但平均有效壓力表示的是輸出轉(zhuǎn)矩，而升功率是指（標(biāo)定工況下的）功率，除了和轉(zhuǎn)矩有關(guān)外還和發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速有關(guān)。23.何謂有效熱效率？有效熱效率是實(shí)際循環(huán)的有效功與所消耗燃料熱量的比值24.何謂有效燃油消耗率？是指單位有效功的耗油量，是油耗量與功率的比，通常以g/kWh表示。25.影響有效燃油消耗率的因素有哪些？降低的途徑有哪些？有效燃油消耗率與內(nèi)燃機(jī)的指示熱效率和機(jī)械效率的積成反比，因此，凡是提高內(nèi)燃機(jī)指示熱效率和機(jī)械效率的措施均能降低內(nèi)燃機(jī)的燃油消耗率。降低的途徑重要的有：燃燒過(guò)程的優(yōu)化；小型化和低速化；包括增壓在內(nèi)的內(nèi)燃機(jī)的廢熱再利用；還及潤(rùn)滑系統(tǒng)的低摩擦技術(shù)等。26.充量系數(shù)的定義是什么？它反映了發(fā)動(dòng)機(jī)哪些方面性能的好壞？把內(nèi)燃機(jī)每缸每循環(huán)吸入氣缸的空氣量換算成進(jìn)氣管狀態(tài)的體積與其活塞排量的比稱為充量系數(shù)。充量系數(shù)表征了內(nèi)燃機(jī)實(shí)際換氣過(guò)程進(jìn)行的完善程度，主要表現(xiàn)了配氣正時(shí)、進(jìn)排氣系統(tǒng)的流通阻力及泵氣損失等。27.25. 分析提高發(fā)動(dòng)機(jī)升功率的途徑。依據(jù)升功率的表達(dá)式，提高發(fā)動(dòng)機(jī)升功率的方法有：增壓；改善燃燒提高知識(shí)熱效率；提高進(jìn)行效率；降低進(jìn)排氣系統(tǒng)阻力，提高充量系數(shù)；提高轉(zhuǎn)速；采用二沖程。28.內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械效率是如何定義的？?jī)?nèi)燃機(jī)的機(jī)械損失由哪些部分組成？?jī)?nèi)燃機(jī)的有效功率與指示功率之比.（1）將新鮮充量吸入氣缸和將燃?xì)馀懦龈淄馑牡臋C(jī)械功；（2）克服各種摩擦所消耗的機(jī)械功；（3）驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)所必須的附件功耗。第三章29.何謂內(nèi)燃機(jī)的理論循環(huán)？與實(shí)際循環(huán)相比，理論循環(huán)主要做了哪些簡(jiǎn)化？通常根據(jù)內(nèi)燃機(jī)所使用的燃料、混合氣形成方式、缸內(nèi)燃燒過(guò)程（加熱方式）等特點(diǎn)，把火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際循環(huán)簡(jiǎn)化為等容加熱循環(huán)，把壓燃式柴油機(jī)的實(shí)際循環(huán)簡(jiǎn)化為等壓加熱循環(huán)或混合加熱循環(huán)，這些工作循環(huán)稱為內(nèi)燃機(jī)的理論循環(huán)。理論循環(huán)的假設(shè)有：1） 把壓縮和膨脹過(guò)程簡(jiǎn)化成理想的絕熱可逆的等熵過(guò)程，忽略工質(zhì)與外界的熱量交換及其泄漏等的影響。2） 將燃燒過(guò)程簡(jiǎn)化為可逆的等容、等壓或混合加熱方式從高溫?zé)嵩次鼰幔粚⑴艢膺^(guò)程簡(jiǎn)化為向低溫?zé)嵩纯赡娴牡热莘艧徇^(guò)程。3） 忽略發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣過(guò)程，從而將循環(huán)簡(jiǎn)化為一個(gè)閉口循環(huán)。4） 以空氣為工質(zhì)，并視為理想氣體，在整個(gè)循環(huán)中工質(zhì)物理及化學(xué)性質(zhì)保持不變，比熱容為常數(shù)。30.內(nèi)燃機(jī)的實(shí)際循環(huán)與理論循環(huán)相比存在哪些損失？工質(zhì)的影響，傳熱損失，換氣損失，由于燃燒速度的有限性和不完全燃燒損失造成的燃燒損失 31.試分析提高內(nèi)燃機(jī)理論循環(huán)效率的方法。1） 提高壓縮比2） 增大壓力升高比3） 減小初期膨脹比32.四沖程內(nèi)燃機(jī)換氣過(guò)程分哪幾個(gè)階段？四沖程內(nèi)燃機(jī)換氣過(guò)程可分為排氣、氣門(mén)疊開(kāi)、進(jìn)氣三個(gè)階。33.試分析四沖程內(nèi)燃機(jī)自由排氣的重要性。按燃?xì)鈱?duì)活塞的作用，排氣過(guò)程可分為自由排氣和強(qiáng)制排氣兩個(gè)階段。自由排氣過(guò)程可能出現(xiàn)超臨界排氣和亞臨界排氣兩種方式。自由排氣階段缸內(nèi)氣體雖然對(duì)活塞做功，但造成了膨脹損失。在活塞通過(guò)下止點(diǎn)后向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，活塞推動(dòng)缸內(nèi)氣體，強(qiáng)制排出機(jī)外，需要消耗發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功。考慮到超臨界排氣量只與排氣流通面積和時(shí)間有關(guān)，滿足使膨脹損失和活塞強(qiáng)制排氣功最小及缸內(nèi)殘余廢氣比例要求是自由排氣正時(shí)設(shè)計(jì)的依據(jù)。34.何謂四沖程內(nèi)燃機(jī)的換氣損失？發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際的換氣過(guò)程卻存在因?yàn)榕艢忾T(mén)早開(kāi)所造成的膨脹損失，流動(dòng)阻力造成的活塞強(qiáng)制排氣的推出損失和吸氣過(guò)程的進(jìn)氣損失，這些與理論循環(huán)相比所所產(chǎn)生的功的損失統(tǒng)稱為換氣損失。35.何謂泵氣損失？四沖程內(nèi)燃機(jī)由進(jìn)氣沖程和排氣沖程構(gòu)成的進(jìn)排氣過(guò)程稱為泵氣過(guò)程。與理論循環(huán)相比，實(shí)際循環(huán)的泵氣過(guò)程造成的有用功的減小叫泵氣損失。36.何謂泵氣功？泵氣功則是指泵氣過(guò)程缸內(nèi)氣體工質(zhì)對(duì)活塞所做的功。37.可變正時(shí)的配氣系統(tǒng)對(duì)進(jìn)氣節(jié)流的汽油機(jī)性能改善的作用有哪些？1)各種負(fù)荷工況下，減小進(jìn)排氣損失，減少泵氣損失；2)變缸內(nèi)氣體流動(dòng)狀態(tài)和實(shí)現(xiàn)內(nèi)部EGR等，改善燃燒提和降低排放；3)全負(fù)荷工況提高充量系數(shù)，增強(qiáng)動(dòng)力性。38.什么是內(nèi)燃機(jī)的增壓？為了提高內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力性，使空氣在進(jìn)入氣缸前得到壓縮以提高進(jìn)氣壓力（密度）的方法稱為增壓。39.內(nèi)燃機(jī)增壓的方法有哪些？?jī)?nèi)燃機(jī)的增壓主要有機(jī)械增壓和排氣渦輪增壓及其組合多種方式。40.內(nèi)燃機(jī)的排氣渦輪增壓器有幾類，各應(yīng)用于什么場(chǎng)合？可以分為徑流式渦輪增壓器和軸流式渦輪增壓器兩大類。一般大型柴油機(jī)多采用軸流式，以滿足大流量、高效率的要求。對(duì)于車用發(fā)動(dòng)機(jī)多采用徑流式，以適應(yīng)高轉(zhuǎn)速及較高響應(yīng)性能的要求。41.何謂壓氣機(jī)的流量特性？在轉(zhuǎn)速一定的條件下獲得的壓氣機(jī)壓比和效率隨壓氣機(jī)流量的變化關(guān)系稱為壓氣機(jī)的流量特性。42.何謂壓氣機(jī)的喘振？產(chǎn)生原因是什么？一定轉(zhuǎn)速下，當(dāng)壓比高而空氣流量太小時(shí)，壓氣機(jī)進(jìn)口空氣流量的變得不穩(wěn)定或者出現(xiàn)震蕩狀態(tài)，這種現(xiàn)象叫做喘振。當(dāng)流量較小時(shí)，在壓氣機(jī)葉輪通道入口處，氣流與壁面的分離擴(kuò)展到整個(gè)葉片通道，使高壓氣體回流，造成空氣的壓力和流量的震蕩，產(chǎn)生喘振。43.壓氣機(jī)的堵塞及產(chǎn)生的原因是什么？一定轉(zhuǎn)速下，當(dāng)流量超過(guò)一定數(shù)值后，壓氣機(jī)的壓比和效率均急速下降，而流量卻不會(huì)再增加，這一現(xiàn)象稱為壓氣機(jī)的堵塞。產(chǎn)生壓氣機(jī)堵塞的原因是通道中某個(gè)截面上的氣流速度達(dá)到當(dāng)?shù)匾羲伲ㄅR界狀態(tài)），從而限制了流量的增加。44.排氣能量如何在徑流渦輪機(jī)中轉(zhuǎn)換的內(nèi)燃機(jī)高溫排氣流過(guò)噴嘴環(huán)漸縮通道時(shí)被加速，壓力、溫度下降，一部分排氣能量轉(zhuǎn)化為氣流的動(dòng)能。排氣進(jìn)入工作葉輪后繼續(xù)膨脹，在向心流動(dòng)的過(guò)程中繼續(xù)被加速，將排氣的能量轉(zhuǎn)化為推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)的軸功。45.25. 試分析內(nèi)燃機(jī)增壓過(guò)程中的能量平衡關(guān)系壓氣機(jī)的功耗：面積2―3―a―0系壓縮進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)氣缸內(nèi)的空氣所需的能量，面積i―g′―3―2則為壓縮掃氣空氣所需的能量排氣總能量：排氣能量，面積1―5―e′―f′；掃氣能量，面積i―g―4―2；活塞強(qiáng)制推出功，面積2―4―5―1渦輪和壓氣機(jī)的能量平衡：排氣總能量*渦輪機(jī)效率*增壓器的機(jī)械效率=壓氣機(jī)的功耗實(shí)際上，渦輪前的可用能量i―g―e′―f′與的乘積才是渦輪機(jī)對(duì)壓氣機(jī)所給出的功，壓氣機(jī)所消耗的功是面積i―g′―a―0除以壓氣機(jī)效率和整個(gè)。二者在穩(wěn)態(tài)工況下取得平衡。第四章46.如何評(píng)價(jià)汽油的蒸發(fā)性？汽油由液體狀態(tài)轉(zhuǎn)化為氣體狀態(tài)的性能稱為汽油的蒸發(fā)性。評(píng)價(jià)汽油蒸發(fā)性的指標(biāo)有餾程與蒸氣壓。所謂的餾程是指在石油產(chǎn)品常壓蒸餾特性測(cè)定法規(guī)定的條件下，一定溫度范圍內(nèi)可能蒸餾出來(lái)的油品數(shù)量和溫度的標(biāo)示。反映汽油在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)汽化與空氣混合形成可燃混合氣的情況難易。在規(guī)定條件下,油品在適當(dāng)?shù)脑囼?yàn)裝置中,氣液兩相達(dá)到平衡時(shí)的蒸氣壓力稱為蒸氣壓。可用于評(píng)價(jià)冷起動(dòng)低溫條件下的油氣混合情況。47.何謂汽油的辛烷值？如何評(píng)價(jià)？汽油的辛烷值是汽油燃料對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)抵抗爆震燃燒能力的參數(shù)表達(dá)值。在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下、在專門(mén)的單缸發(fā)動(dòng)機(jī)上，調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)燃料中異辛烷與正庚烷的混合比例，使標(biāo)準(zhǔn)燃料產(chǎn)生的爆震強(qiáng)度與所試燃料的爆震強(qiáng)度相同，則標(biāo)準(zhǔn)燃料中異辛烷所占的體積百分?jǐn)?shù)即為所試油料的辛烷值。48.何謂柴油的十六烷值？如何評(píng)價(jià)？柴油的十六烷值是在發(fā)動(dòng)機(jī)中壓燃著火特性的參數(shù)表達(dá)值。柴油的十六烷值是在試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)操作條件下，將著火性質(zhì)與已知十六烷值的標(biāo)準(zhǔn)燃料的著火性質(zhì)進(jìn)行比較來(lái)測(cè)定的。49.何謂生物柴油？生物油脂經(jīng)酯交換反應(yīng)制取的脂肪酸單脂稱為生物柴油。50.何謂化學(xué)計(jì)量空燃比？當(dāng)燃料在空氣中燃燒時(shí)，一定質(zhì)量空氣中的氧剛好使一定質(zhì)量的燃料完全燃燒，將碳?xì)淙剂现兴械奶肌渫耆趸啥趸己退?，則此時(shí)的空氣與燃料的質(zhì)量比稱為該燃料燃燒的化學(xué)計(jì)量空燃比，或簡(jiǎn)稱理論空燃比。51.何謂燃料的熱值？在標(biāo)準(zhǔn)大氣狀態(tài)下（1atm，298.15K），每千克燃料完全燃燒所放出