内燃机原理考试复习资料

1、热工部分1、热机：将热能转换为机械能的机器统称为热力发电机，简称热机。2、工质：热能和机械能之间的转换是通过媒介物质在热机中的一系列变化过程 来实现，这种媒介物质称为工质。3、系统：工程热力学通常选取一定的工质或空间作为研究对象，称之为热力系 统，简称系统。4、状态：工质在某一瞬间所呈现的宏观的物理状态称为工质的热力状态，简称 状态。5、状态参数：用于描述工质所处物理状态的宏观物理量称为状态参数。状态参 数具有点函数的性质。状态参数的变化只取决于给定的初始与最终状态，而与 变化过程中所经历的一切中间状态或路径无关。6、平衡状态：在不受外界影响的条件下，工质的状态参数不随时间而变化的状 态称为平

2、衡状态。7、非平衡状态：当系统内部各部分的温度或压力不一致时，各部分间将发生热 量的传递或相对位移，其状态将随时间而变化，这种状态称为非平衡状态。8、基本状态参数：在工程热力学中，常用的状态参数有压力、温度、比体积、 热力学能、焓、熵等。其中，压力、温度、比体积可以直接测量，称为基本状 态参数。9、热平衡状态：当两个温度不同的物质相互接触时，它们之间将发生热量传递。 如果不受其他影响，那么经过足够长的时间，两者将达到相同温度，即热平衡 状态。10、温标：温度的数值表示法称为温标。11、比体积：单位质量的工质所占有的体积。u =V/m12、密度：单位体积工质的质量。p =1/V13、状态公理：对

3、于和外界只有热量和体积变化功的简单可压缩系统，只需两 个独立的参数便可确定它的平衡状态。14、过程：系统的一个状态到另一个状态的变化过程称为热力过程，简称过程。15、准静态过程（准平衡过程）：如果在热力过程中，系统所经历的每一个状态 都无限地接近平衡状态，称为准静态过程。16、驰豫时间：在没有外界作用下，一个系统从非平衡状态达到完全平衡态需 要很长时间，但是从非平衡态趋近平衡态所需时间往往不长，这段时间叫做驰 豫时间。17、可逆过程：如果系统完成了某一过程之后，再沿着原路径逆行而回到原来 状态，外界也随之回复到原来状态而不留下任何变化，则这一过程称为可逆过 程。18、膨胀功：工质在体积膨胀时所

4、作的功称为膨胀功。19、比膨胀功：单位质量工质所做的膨胀功。20、热量：热力系统与外界之间依靠温差传递的能量称为热量。21、比熵：单位质量工质所吸收的热量除以工质的热力学温度所得的商。用 S 表示。22、熵：对于质量为m的工质：6 Q=TdS,则dS=5 Q/T。所以S为质量为m的 工质的熵23、储存能：储存于热力学系统的能量称为热力学系统的储存能24、热力学能/热能：不涉及化学能和原子能的物质分子热运动动能和分子之间 由于相互作用力而具有的位能之和/组成物质的微观粒子所具有的能量。25、稳定流动：工质的流动状态不随时间而变化，即任一流通截面上工质的状 态不随时间而改变。各流通截面工质的质量相

5、等，且不随时间而改变。26、流动功 /推进功：工质在流过热工设备时，必须受外力推动，这种推动工质 流动所作的功称流动功/推进功。27、比焓：每千克工质沿流动方向向前传递的总能量中取决于热力状态的部分。28、节流：工质在管内流动时，如果流通面积突然缩小，在缩口处工质的流速 突然增加，压力急剧下降，并在缩口附近产生涡流，流过缩口后流速减慢，压 力又回升，这种现象称为节流。29、理想气体：气体分子之间的平均距离相当大，分子体积与气体的总体积相 比可忽略不计，分子间无作用力，分子之间的相互碰撞以及分子与容器的碰撞 都是弹性碰撞。30、热容/热容量：物体温度升高 1K 所需要的热量称为热容/热容量31、

6、比热容：单位质量物质的热容量称为该物质的比热容32、（理想）混合气体：如果混合气体中各组成气体都具有理想气体的性质，则 整个混合气体也具有理想气体的性质，其 P、v、T 之间的关系也符合理想气体 状态方程式。这样的气体称为（理想）混合气体。33、自发过程：不需要任何外界条件而自动进行的过程34、热力循环：工质经过一系列的状态变化，重新回到原来状态的全部过程。1） 正面循环：将热能转变成机械能的循环。2）逆向循环：消耗功将热量从低温热 源转移到高温热源的循环。35、循环热效率：正向循环所做的净功 Wnet 与循环中高温热源加给工质的热量 Q1之比36、（系统的）做功能力：在给定的环境条件下，系统

7、达到与环境热力平衡时可 能做出的最大有用功37、卡诺定理：一，在相同的高温热源和低温热源间工作的一切可逆热机具有 相同的热工效率，与工质的性质无关。二，在相同的高温热源和低温热源间工 作的任何不可逆热机的热效率都小于可逆热机的。38分压力：各组元单独占有混合气体体积V并处于混合气体温度T时所呈现的 压力。分体积：混合气体中第 i 种组元处于混合气体相同压力 P 和相同温度 T 时所独 占据的体积。39、热力学第零定律：如果两个物体中的每一个都分别与第三个物体处于热平 衡，则这两个物体彼此也必处于热平衡。40、热力学第一定律：在热能与其他形式能的互相转换过程中，能量的总量始终 不变。41、热力学

8、第二定律表述： 1）不可能将热从低温物体传至高温物体不引起其他变 化。2）不可能从单一热源取热并使之完全转变为功而不产生其他影响。42、孤立熵增原理：孤立系统的熵只能增大，或者不变，绝不能减小43、膨胀功（W）、轴功（Ws指工质通过机轴对外输出的轴功）、技术功（Wt=m cf（2）/2+mgA z+Ws）、流动功（Wf）之间有何区别与联系？流动功的大小 与过程特性有无关系？答：Wt=W-（P2V2-P1V1）o工质稳定流经热力设备时所做的技术功等于膨胀功减去净流动功。而轴功只是技术功的一部分。当P2V2=P1V1时技术功等于膨胀功。44、系统可分为：（1）闭口系统：与外界无物质交换的系统。由于

9、系统的质量 始终保持恒定，所以也常称为控制质量系统。 （2）开口系统：与外界有物质交 换的系统。由于开口系统是一个划定的空间范围，所以开口系统又称为控制容 积系统。（3）绝热系统：与外界无热量交换的系统。（4）孤立系统：与外界既 无能量（功、热量）交换又无物质交换的系统。45、耗散效应：对于一个均匀的无化学反应的系统来说，实现可逆过程最重要 的条件是不仅系统的内部而且系统与外界间都处于热量和力的平衡，过程中不 存在摩擦、粘性扰动、温差传热等消耗功或潜在作功能力的损失的耗散效应。46、真实比热容：由于理想气体的热力学能和焓是温度的单值函数，所以理想 气体的比定容热容和比定压热容也是温度的单值函数

10、。这种由多项式定义的比 热容能比较真实地反映比热容与温度的关系，所以成为真实比热容。47、正向循环总的效果：一部分热能转换为机械能，另一部分热能不可避免地 转移到了低温热源，这是热能连续不断地转变为机械能所必要的补充条件。第一章 发动机工作循环及性能指标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：一 .1九p k -1门 =1 知提咼压缩比可以提咼发动机热效率。tg ki （X 1） + k九（p 1）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

11、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。（见书第9 页图 1-2）4 什么是发动机的指示指标？主要有哪些？什么是发动机的有效指标？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。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

12、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；）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 。强化系数 PmeCm.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、泵气损失组成写出机械效率的定义式，并分析影响机械效率的因素。mN影响机械效率的因素：1、转速nm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，mp I机械效率=0i3、润滑油品质和冷

13、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。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）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;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。此方法规定优先采用，且不能 用于增压发动机。（2） 灭缸法此方法仅适用于多缸内燃机（非增压柴油机）步骤：1.将内燃机调整到给定工矿稳定运转，测出其有效功率Pe。2停止向一个气 缸供油（或点火）3同理，依次使各

14、缸熄火，测得熄火后内燃机的有效功率Pe2, Pe3，由 此可得整机的指示功率为：Pi=Pi1+Pi2+=iPe-Pe（1）+Pe+（3）油耗线法：保证内燃机转速不变，逐渐改变柴油机供油齿条的位置，测出每小时耗油 量GT随负荷Pe变化的关系，绘制成曲线，称为负荷特性曲线，由此测得机械损失，此方法 只是用于柴油机。（4）示功图法：根据示功图测算出机械损失。试述过量空气系数、空燃比和分子变更系数的定义。过量空气系数：燃烧1Kg燃料实际提供的空气量L与理论上所需要的空气量Lo之比称为过 量空气系数。空燃比A/F：与过量空气系数相似，也用空气量与燃料量的比值来描述混合气的浓度，成为 空燃比。分子变更系数

15、：理论分子变更系数：燃烧后工质摩尔数M2与燃烧前工质的摩尔数M1之比。 实际分子变更系数:考虑残余废气后，燃烧后的工质摩尔数M2与燃烧前工质摩尔数M1之 比。简述汽油机和柴油机的着火和燃烧方式。汽油机：分两个阶段:火焰核心的形成和火焰的传播。气着火浓度范围为：（阿尔法）a =0.51.3，火花塞跳火之后，靠火花塞提供能量，不仅是局部混合气温度进一步升高，而且 引起火花塞附近的混合气电离，形成火化中心，促使支链反应加速，形成火焰核心。火焰核 心形成之后，燃烧过程实质上就是火焰在预混气体中传播过程。柴油机： 依靠喷射的方法，将燃油直接是喷入压缩升温后的工质，在缸内形成可燃性气体， 依靠压缩后的高温

16、自燃点火，柴油机的燃烧属于喷雾双相燃烧，也有微油滴群的油滴扩散燃 烧三种循环: 发动机有三种基本理论循环，即定容加热循环、定压加热循环和混合加热循环。发动机的循 环常用示功图来说明理论循环是用循环热效率和循环平均压力来衡量和评定的。 定容加热循环：点燃式发动机（汽油机）混合气燃烧迅速，近似定容加热循环。定压加热循环：燃气轮机、高增压和低速大型柴油机受燃烧最高压力的限制，大部分燃料在上止点以后燃烧，燃烧时气缸压力变化不显著。 混合加热循环：高速柴油机（车用柴油机） 其燃烧过程视为定容、定压加热的组合。 评价理论循环的指标是用循环热效率n t和循环平均压力Pt。循环热效率是工质所做循环功w（J）与

17、循环加热量qi （J）之比，用以评定循环的经济性。循环平均压力pt（kPa）是单位气缸工作容积所做的循环功，用以评定发动机的循环做功能力。循环热效率n tn t是工质所做循环功w（J）与循环加热量Q（J）之比，用以评定经济性n t=w/ q =（Qq2）/ q1=i-（q2/ q1）式中q2工质在循环中放出的热量（J）。影响n t的因素：1压缩比w :随着压缩比的增大，三种循环的n t均提高。因为压缩比提高，可以提高循环的平均吸热温度，降低循环的平均放热温度，扩大循环温 差，增大膨胀比。提高率随着压缩比 的不断增大而逐渐降低。绝热指数K （等熵指数）：绝热指数K增大，循环热效率n t提高。K值

18、与工质的性质有关。双原子气体K=1.4,多原子气体K=1.33。t压力升高比入:在定容加热循环中，随着加热量Q的增加，入值成正比加大。若保 持不变，则工质的膨胀比也不变，使得循环放热量q2相应增加，而q2/ q1不变，n t亦不变。在混合加热循环中，当循环的总加热量Q1和不变时，入增大，贝Up减小，平均膨胀 比增加，相应的 Q2 减少， n t 提高。注意：压缩比和压力升高比入的增加将导致最高温度T和最高压力P的急剧上升，受到 zz 材料的耐热性和强度的限制。预膨胀比p在等压加热循环中，随着加热量 Q1 的增加， p 值加大。若 保持不变，则放出的热量 Q2 增加，n t下降。因为这部分热量是

19、在膨胀比不断降低的情况下加入的，总的作功能力下降。 在混合加热循环中，当循环的总加热量 Q1 和 不变时， p 值增大，意味着等压加热部分增 大，同样n t下降。四冲程发动机的实际循环 是由进气 压缩 做功 排气四个行程所组成. 理论循环与实际循环比较:实际工质的影响 （实际工质影响引起的损失：理论循环中假设工质比热容是定值,而实际比热容是随温度的升高而上升，且燃烧后生成C02,和H20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漏, 合工质数量减少, 这意味着同样的加热量, 在 实际循环中所引起的起压力和温度的升高要比理论循环要低得多 ， 其结果是循

20、环热效率底， 循环所做的功减少.）换气损失（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，由此而消耗的功为换气损失。）燃烧损失（非瞬时燃烧损失和补燃损失：实际循环中燃烧非瞬时完成，所以喷油或点 火在上止点之前，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。提前排气损失，实际循环中会有部分燃料由于缺氧产生不完全燃烧损失，在高温度下部 分燃烧产物分解而吸热，使循环的最高温度下降，由此产生燃烧损失。）传热损失（传热、流动损失：实际循环中，气缸壁和工质间自始至终存在热交换。 综上，实际循环热效率低于理论循环。）发动机的指示指标评定，概念：发动机的指示性能指标是

21、指以工质对活塞做功为计算基础的指标，简称指示指标。 表示循环动力性、经济性。 指示指标：是用来评定实际循环质量的好坏，它以工质在气缸内对活塞做功为基础。 （工作循环进行的好坏）有效指标被用来直接评定发动机实际工作性能的优劣 实际循环的动力性：平均指示压力、指示功率 实际循环的经济性：指示热效率、指示燃料消耗率发动机的机械损失包括哪几个部分？各占比例如何？常用哪几种方法测量发动机机械 损失？占机械损失：发动机内部运动零件的摩擦损失（6275%），驱动附属机构的损失（1020%） 和泵气损失（1020）。测定方法：倒拖法（汽油机上广泛使用）、灭缸法（仅适用于多缸发 动机）、油耗线法（又称负荷特性法

22、）。一、发动机动力性能1有效功率 Pee发动机的指示功率 Pi 并不能完全对外输出，功在发动机内部的传递过程中，不可避免i 有损失，这些损失包括：1）发动机内部零件的摩擦损失。2）驱动附属机构的损失。3）泵气损失，指进、排气过程所消耗的功。在实测时，常将泵气损失与其它损失一起测得。 机械损失功率P :上述损失所消耗的功率。mP =p-P e i m 发动机的有效功率 Pe 由试验测得。e可以利用各种型式的测功器和转速计分别测出发动机在某一工况下曲轴的输出转矩 Ttq tq 及在同一工况下的发动机转速 n。2有效转矩 Ttqtq发动机工作时，由功率输出轴输出的转矩称为有效转矩 Ttq。tqP =

23、T n/9550e tq式中 T有效转矩（Nm）tqn发动机转速（ r/min）3平均有效压力 pmeme平均有效压力p :指发动机单位气缸工作容积输出的有效功。me与 p.相似P=（p Vin）/ （30 t ）mie me s一定工作容积的发动机，p *Tme tqpme 值大，说明单位气缸工作容积对外输出的功多，做功能力强。它是评定发动机动力性的 me重要指标。4转速 n 和活塞平均速度 Cmm提高发动机转速n,即增加单位时间的做功次数，从而使发动机体积小、重量轻和功率 大。n与C （m/s）的关系mC =2S n /60 =S n /30m式中S-活塞行程（m）。C大，则活塞组的热负荷

24、和曲柄连杆机构的惯性力均增大，磨损加剧，寿命下降m二、发动机经济性能有效热效率n e有效热效率n :是发动机的有效功w(J)与所消耗燃料热量q1之比值n =w/qieeie e i有效燃料消耗率 bee有效燃料消耗率b：是指单位有效功的耗油量(简称耗油率)。e通常以每千瓦小时的耗油量表示。b =(B/P )X103eeb是根据实测的P和B计算而得，更有实用意义。ee三、发动机强化指标升功率 PL 和比质量 me升功率PL (kw/L)：是发动机每升工作容积所发出的有效功率 PL=P/Vi= (p n)/ 30tLL e s me提高PL的措施：提高p和n。它是用来衡量发动机容积利用的程度。 L

25、mePL 愈高，发动机的强化程度愈高，发出一定功率的发动机尺寸愈小。因此，不断提高 pme Lme 和 n 的水平以获得更强化、更轻巧和紧凑的发动机，一直是发动机工作者致力于的奋斗目标。 比质量me (kg/kw)：是发动机的干质量m与所给出的标定功率之比。它表征质量利用程度 和结构紧凑性。 me=m/Peee干质量：未加燃油、机油、冷却液的发动机质量。比容积V (m3/kw):发动机外廓尺寸与其标定功率之比。e强化系数 pme Cm平均有效压力P与活塞平均速度C的乘积称为强化系数。mmp C *活塞单位面积的功率。其值愈大，发动机的热负荷和机械负荷愈高。 mem发动机的发展趋势：强化程度继续

26、提高。P C值的提高是技术进步的标志me m第二章 发动机的换气过程一、换气过程 发动机的换气过程：是指从排气门或排气口(二行程)开启至进气门或排气口关闭的整个阶 段。四行程发动机的换气过程约占曲轴转角 410480 换气过程的阶段：自由排气、强制排气、进气和气门迭开四个阶段。换气过程阶段、特点、特征四冲程发动机的换气过程包括从排气门开启到进气门关闭的整个时期。约占410 480 曲轴转角。换气过程可分作自由排气、强制排气、进气和燃烧室扫气四个阶段。(1 自由排气阶段，从排气门开启到气缸压力接近于排气管内压力的时期 超临界状态流动：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 30

27、80 曲轴转角。此时气缸内废气压力较高，约为0.2-0.5MPa，气缸压力p与排气管压力pr之比 大于临界值1.9。排气流动处于超临界状态，流速为当地声速c (m/s)。此阶段，废气流量 与排气管内压力无关，只取决于气缸内的气体状态和气门最小开启截面。亚临界状态流动 随着气体大量流出，缸内压力迅速下降，气体流速小于声速，转入亚音速 流动状态。此时废气流量决定于气缸内和排气管内的压力差。到某一时刻缸内压力与排气管 内压力相近时，自由排气阶段结束。自由排气约在下止点后1030(CA)结束。自由 排气阶段虽然时间不长，因速度高，此阶段排出的废气量达 60%以上。强制排气阶段此阶段废气被上行活塞推出。

28、因为要克服排气系统阻力，缸内压力略高于排气管内压力 约 10kPa 左右。流速越高，压差越大，消耗功亦越多。排气过程一直进行到上止点之后 10 35（CA）,排气门才完全关闭。进气过程为保证活塞下行时进气门有足够的开启面积，新鲜工质可以顺利进入气缸，一般进气门 在上止点前040（CA）开始打开，到下止点后4070（CA）关闭，延续时间为 200290（CA）。由于活塞下行及进气门座处节流，使气缸内呈负压，因此新鲜充量才能顺利流入气缸。 随气门升程渐大，气流通道面积加大 ，进入气缸的充量增加，使得缸内压力上升，到进气 终了时，气流动能部分转为压力能，使气缸压力又有所提高，接近或略高于进气管内压力

29、。 一般情况下，进气过程中气缸压力低于进气管内压力，这是由于进气系统存在阻力的缘故。 气体速度越高，阻力越大。）进排气门早开晚关，气门重叠和燃烧室扫气配气相位（定义）进、排气门的实际开、闭时刻和持续时间，称为配气相位，通常用曲轴转角（CA）表示。 为了实现最大限度的吸进新鲜空气和排净废气，尽可能地减小换气损失，必须设法延长进、 排气时间。因此，进、排气门都是提前开启，滞后关闭。进、排气过程比一个活塞行程长得 多。进、排气门早开、晚关的原因：进气门早开晚关是为了增大进入汽缸的混合气量和减少 进气过程所消耗的功；排气门早开晚关是为了减少残余废气量和排气过程消耗的功。同时减 少残余废气量会相应地增大

30、进气量。气门重叠和燃烧室扫气（定义）由于排气门晚关和进气门提前打开，因而存在进、排气门同时开启的现象，称为气门重 叠。在气门重叠开启期内，可利用气流压差和惯性清除残余废气，增加新鲜充量。特别是增 压发动机，由于进气压力高和较长的气门重叠时间，可以更好地利用新鲜充量来帮助清除废 气和降低燃烧室热区零件的温度，称为燃烧室扫气。换气损失，是由排气损失和进气损失两部分组成。排气损失（从排气门提前打开到进气过程开始，缸内压力达到大气压力前，循环功的损失称为排气损失，它包括以下两部分。1）自由排气损失w,因排气门早开，排气压力线从b点开始离开理想循环的膨胀线引起膨胀功的损失。2）强制排气损失y,它是活塞

31、将废气推出所消耗的功。）为了减少排气损失可以选择适当的排气提前角，使（w+y）最小。减小排气系统阻力及排气 门处流动损失，是降低排气损失的主要方法。进气损失 x 进气损失主要是指进气过程中，因进气系统的阻力面引起的功的损失，与排 气损失相比进气损失较小。 换气损失等于排气损失与进气损失之和，即 w+x+y 所示面 积所代表的功。什么是充气效率？怎样确定一台发动机的充气效率？答：充量系数9C,（充气效率或充量效率）衡量不同发动机动力性能和进气过程完善程度的 重要指标，称充量系数，又称充量效率或容积效率。定义：内燃机每缸每循环实际进入气缸 的新鲜空气质量与进气状态下理论计算充满气缸工作容积的空气质

32、量比值。, mV1e r 丄式中：Ma实际进入气缸的新鲜空气质量。VI实际进入气缸c m Vss的新鲜空气在进气状态下的体积ms进气状态下理论计算充满气缸工作容积的空气质量。Vs气缸工作容积影响充量系数的因素1、进气门关闭时缸内压力Pa。2、进气门关闭时缸内气体温度Ta3、残余废气系数r4、进排气相位角5、压缩比6、进气状态充气效率是评价内燃机实际换气过程完善程度的重要参数，充气效率n值高，说明每循环v进入一定汽缸容积的充气量越多，内燃机的功率和转矩大，动力性好。实际内燃机充气效率可用实验方法直接测定。对于非增压内燃机，可视燃烧室没有扫气，用流量计来实测内燃机吸入的总充气量V （m3/h）。而

33、理论充气量V可由下式算出：shVsh=0.03inVh由此可得实验测定的充气效率值为n =V/Vvsh试根据充气效率的分析式，说明提高充气效率的措施。答：由式耳二和厶 知提高进气终了压力p，适当减少进气终了温度T可提 v 1 p T 1 + raa0a高充气效率。提高发动机充量系数的措施 减少各段通道的阻力，增大其流通能力，是提高充气效率，改善发动机性能的主要途径。措施：1降低进气系统的阻力损失。a减少进气门处的流动损 失 b 减少进气道，进气管和空气滤清器的阻力 2 减少对进气充量的加热 3 降低排气系统流通 阻力 4 合理选择相进，排气相位角 5 谐振进气与可变进气支管影响充气效率的因素有

34、哪些？是如何影响的？答: 1.进气终了压力Pa： Pa值越大，“ c越大；2进气终了温度Ta： Ta上升，$c下降；压缩比与残余废气系数Y:压缩比 C增加，$ C会有所增加。残余废气系数Y，其 值增大会使$ c 下降。配气定时：合理的配气定时可使 $ c 增大，或者合适的配气相位应使 Pa 具有最大值。5进气状态：进气温度Ts升高，$ c增加，进气压力Ps下降，Pa随之下降，且Pa/Ps的比值基本不变，对 $ c 影响不大。 近期状态：其对$ c 影响不大。什么是换气损失，它由哪些部分组成？并作图说明。答：换气损失就是理论循环换气功与实际循环换气功之差 。换气损失由排气损失和进气 损失两部分组

35、成。换气损失功=X+ （Y+W ）排气损失功Y+W进气损失功X泵气损失功（X+Y-d）图中 X， Y 中间有一条水平虚线，曲线最右边有一条竖直虚线（也就是将 W， d 都封闭起来）第三章 车用发动机的废气涡轮增压试述增压比、增压度、压气机喘振、涡轮机阻塞的定义。答：增压比：增压比nK是指增压后气体压力Pk与增压前气体压力Po之比。增压度：增压度甲k是指发动机在增压后的功率与增压前的功率之比。压气机踹振：在一定转速下，当空气流量减少到低于一定数值时，压气机的工作便开始不稳定，气流发生强烈的脉动，引起整台压气机剧烈振动，甚至导致损坏，同时发出粗暴的踹息声，这种不稳 定工况称为踹振。涡轮机阻塞：当涡

36、轮机转速一定，随着膨胀比Pt*/P2的增大，流量随着增加，当膨胀 比增加到某一临界时，流量达到最大值，不再增加，这种现象称为涡轮机的阻塞现象。废气涡轮增压对发动机性能有什么影响？答：（一）动力性f，升功率f,经济性f （二）排气污染及噪声/ （三）加速性I （四） 发动机的低速扭矩偏低（五）起动性与制动性I （六）热负荷、机械负荷f什么是恒压系统、脉冲系统？对它们进行比较？答：恒压系统：这种增压系统的特点是涡轮前排气管内压力基本是恒定，它把柴油机所有的排气管都连接于一根排气总管，而排气总管的截面积又尽可能做得大，排气管实际上起到了 集气箱的作用，由于集气箱起了稳压作用，因而在排气总管内的压力振

37、荡是较小的。脉冲系统：特点是使排气管中的压力造成尽可能大的压力变动，把涡轮增压器尽量靠近汽缸， 把排气管做得短而细，并且几个缸连一根排气管。这样每一根排气管中就形成几个连续的互 不干扰的排气脉冲波进入废气涡轮机中，同时把涡轮的喷嘴环，根据排气管的数目分组隔开， 使互不干扰。脉冲可利用能量大于恒压系统。脉冲系统有利于扫气。脉冲系统加速性能好。脉冲系统 结构复杂、流动损失大。低增压：脉冲系统 高增压：恒压系统恒压与脉冲两种增压系统的比较：1）由于脉冲系统部分利用了废气脉冲能量El,所以系统的可用能量比恒压系统大。特 别是在低增压时，采用脉冲系统增压效果比较明显。2）脉冲增压系统扫气效果好，（因为脉

38、 冲系统在扫气时废气压力 PT 正处于低谷.）3）脉冲系统的加速性能好, （因为其排气系统容 积小,当柴油机负荷改变时,排气压力波动立刻发生变化,并迅速传到涡轮机,引起涡轮机 转速变化。另外,柴油机转速降低时,脉冲系统可用能比恒压系统大,所以有利于柴油机转 矩特性的改善。 ） 4）脉冲系统的绝热效率较低, （这是因为该系统有较大的流动损失、撞击 损失和部分进气损失。 ）5）脉冲系统的涡轮尺寸大, （这是因为脉冲系统流量是脉动的,最 大瞬时流量比恒压系统大。排气歧管结构复杂,受每根排气管连接气缸数的限制,在一台柴 油机上可能用几个废气涡轮增压器。 ）4高增压系统为什么必须加装中冷器？答：将增压器

39、出口的增压空气加以冷却，一方面可以提高充气密度，从而提高柴油机功 率，另一方面也可以降低柴油机压缩始点的温度和整个循环的平均温度，从而降低柴油机的 热负荷和排气温度。冷却增压空气尽管是降低热负荷的最合理的措施之一，但只有在增压压 力较高时才是合适的，低增压时没有必要设置中冷器。汽油机增压的困难：爆燃汽油机增压后，由于混合气压缩始点的压力、温度增高，以及燃烧室受热零 件热负荷提高等原因,将促使爆燃的发生,限制汽油机增压。 采用降低压缩比、推迟点火 时刻、中冷技术解决。混合气的调节汽油机采用变量调节，化油器式发动机进行增压时气体流经化油器 喉口的压力是变化的，不仅难于精确供应一定浓度的混合气，还增

40、加了一些如增压方案的选 择、化油器的密封、加速响应性能等新问题。 热负荷高 汽油机的过量空气系数小，燃烧温度高，膨胀比小，废气温度也比柴油 机高200C300C。增压后，汽油机的整体温度水平提高，热负荷问题加重。对增压器的特殊要求 汽油机要求增压器体积要小、耐高温性能要好、转动惯量 要小，同时效率还要保证在一定的范围内，还要求有增压调节装置，这就造成它的成本比柴 油机用增压器要高。第四章 燃料与燃料化学1、汽油的主要性能有：抗爆性、蒸发性、氧化安定性、抗腐蚀性、清净性2、抗爆性：汽油机在发动机缸内燃烧时抵抗爆燃的能力3、氧化安定性：汽油抵抗大气或氧气的作用而保持其性质，不发生长久性变化的能力。

41、4、自燃点：燃油在没有外界火源的情况下能自行着火的最低温度。5、柴油的主要性能有：自燃性、雾化和蒸发性、硫含量、安定性、低温流动性6、闪点：柴油加热后，柴油蒸汽与外界的空气混合形成混合气。当混合气与火焰接触发生 闪火的最低温度。7、安定性：指柴油在运输、储存和使用过程中应保持其外观颜色、组成和使用性能不变的 能力8、凝点：柴油失去流动性而开始凝固的温度。9、热值：单位量的燃料完全燃烧时所发生的热量。10、天然气和液化石油燃料相比具有以下特点：（1）天然气的体积低热值和质量低热值略 高于汽油，但理论混合气热值比汽油低，甲烷含量越高，相差越大。（2）抗爆性能高。（3） 混合气着火限宽。（4）天然气

42、和液化石油气比汽油和柴油燃烧更清洁。（5）天然气和液化石 油气比汽油的着火温度高、传播速度慢，因此需要较高的点火能量。11、空气过量系数9 （a ）：发动机工作过程中，燃烧1kg燃料实际供给的空气量与理论空 气量之比12、空燃比：燃烧时空气流量和燃料流量的比例13、发动机内燃烧过程的步骤：（1）形成燃油与空气的可燃混合气。（2）点燃可燃混合气, 或可燃混合气在湿度和混度湿度的地方发生自燃，在一处或同时在数处着火。（3）火源扩大 到整个可燃混合气，形成全面燃烧。14、发动机燃烧方式：（1 ）同时爆炸燃烧：均匀混合气在燃烧室内的燃烧前后一瞬间，燃烧 室内只有一个相。燃烧前是正在进行焰前反应的可燃混

43、合气相，燃烧后是燃烧产物相。（2） 预混合燃烧：均匀混合气的过量空气系数是一个常数，着火极限和火焰速度均与压力、温度 和过量空气系数有关。（3）扩散燃烧：固体或液体的燃烧现象。我国的汽油和轻柴油时分别根据哪个指标来确定牌号的？ 答：汽油根据辛烷值来确定牌号；轻柴油按凝点来确定牌号。蒸发性不好和太好的汽油，在使用中各有什么缺点和可能产生的问题？ 答：蒸发性过强的汽油在炎热夏季以及大气压力较低的高原和高山地区使用时，容易使发动 机的供油系统产生“气阻”，甚至发生供油中断。另外，在储存和运输过程中的蒸发损失也 会增加； 蒸发性若的汽油，难以形成良好的混合气，这样不仅会造成发动机启动困难，加 速缓慢，

44、而且未气化的悬浮油粒还会使发动机工作不稳定，油耗上升。如果未燃尽的油粒附 着在气缸壁上，还会破坏润滑油膜，甚至窜入曲轴箱稀释润滑油，从而使发动机润滑遭破坏， 造成机件磨损增大。试述汽油辛烷值和柴油十六烷值的意义 。 答：辛烷值用来表示汽油的抗爆性，抗爆性时指汽油在发动机气缸内燃烧时抵抗爆燃的能力。 辛烷值是代表点燃式发动机燃料抗爆性的一个约定数值。在规定条件下的标准发动机试验中 通过和标准燃料进行比较来测定。采用和被测定燃料具有相同的抗爆性的标准燃料中异辛烷 的体积百分比来表示。柴油十六烷值时用来评定柴油的自燃性。将十六烷值规定为 100 的正十六烷和规定十六 烷值为0的a -甲基萘按不同比列

45、混合得出不同十六烷值的标准燃料，其十六烷值为该混合 气中正十六烷的体积百分比。如果某种柴油与某标准燃料的自燃性相同，则该标准燃料的十 六烷值即为该柴油的十六烷值。什么是过量空气系数？它与混合气浓度有什么关系？答：发动机工作过程中，燃烧 1kg 燃油实际共给的空气量与理论空气量之比，称为过量 空气系数。过量空气系数大于 1 称为稀混合气，等于 1 称为标准混合气，小于1 称为浓混合 气。5，汽油机的机内净化技术有那些？ 答：1.推迟点火时间（点火提前角）；2.废气再循环；3.燃烧系统优化设计；4.提高点火能量； 5.电控汽油喷射技术（ EFI ） 。 ,8 发动机采用代用燃料的意义是什么？ 答：

46、减缓石油消耗速度，改善发动机的动力性和燃油经济性，降低有害物质排放。三、汽油、柴油性能差异对发动机的影响 引起在混合气形成上的差异汽油的挥发性强（50C200C）,而柴油（200r350 C）。汽油可在较低的温度下以较充裕的时间在气缸外部进气管中形成均匀的混合气，因而控帘g 混合气的数量，便可调节汽油机的功率。柴油蒸发性差，但粘性比较好，其不可能在低 温下形成油气混合气，但适宜用油泵、油嘴向气缸内部喷油，靠调节供油量来调节负荷，而 吸入的空气量基本上不变。引起着火与燃烧上的差异汽油机：汽油自燃温度高，但汽油蒸气在外部引火条件下的温度较低，因而不宜压燃但适宜外源点 火；为促使有规律的燃烧，应防止

47、其自燃（不能太高）；混合气均匀，着火后，以火 焰传播的方式向均匀的混合气展开。柴油机：柴油易自燃，采用压缩自燃的方式；为促进自燃，不能太低；柴油的喷射 及与空气的混合，既短暂又不均匀，常有边喷边烧的现象，燃烧时间较长。（滞燃期、速燃 期、缓燃期、后燃期）四、醇类燃料石油储量日益减少，在发动机上使用代用燃料： 醇类燃料、人造汽油、氢燃料、煤浆燃料、植物油等 人造汽油：煤的液化技术上可行，成本高。氢燃料：较有前途氢的制取，储运较难。煤浆燃料：煤粉与柴油掺合形成固液两相的煤浆 存在燃烧不完全、积炭磨损。 较成熟的代用燃料：醇类与汽油掺合酒精汽油醇类燃料（甲醇、乙醇）来源广泛，有较好的燃烧特性，能满足

48、汽车燃料的基本要求。 与汽油相比，它的特点： 1）热值低。但含氧量大，所需的空气量不到汽油的一半，所以两者混合气的热值差不多， 发动机动力性不下降。2）汽化潜热高。混合气蒸发汽化后，可促进进气管温度降低，增加充气量，提高功率。但 困难的是需要强预热。3）较高抗爆性。较高。4）沸点低。易气阻。5）常温下难溶于汽油，且混合不均。发动 机运转不稳定。6）混合燃料有毒性、腐蚀性。五、气体燃料气体燃料：天然气（NG）、液化石油气（LPG）、工业生产中的气体燃料。天然气（NG）：以自由状态生于自然界的可燃气体，主要成分甲烷。液化石油气（LPG）：是在石油炼制过程中产生的石油气，主要成分丙烷、丙烯等车辆上应

49、用最多的气体燃料是天然气（NG）：压缩天然气（CNG），20Mpa储于高压气瓶 中。液化天然气（LNG）, 162C储于隔热的液化气罐中。液化天然气与压缩天然气相比： 能量密度高、储运性好。但其需要低温技术，储运困难，仍处于研究中。目前应用广泛的是压缩天然气（CNG）。天然气的优点： 1）排放好。2）辛烷值高。3）燃烧下限宽，稀燃特性优越。4）低温起动性 及低温运转性能好。5）适用性好。6）固体微粒的排放率几乎为零。 天然气的缺点： 1） 储运性比液体差，一次充气行驶距离短。2）储气压力高，燃料容器重。3）呈气体吸入，发 动机体积效率低。第五章 柴油机混合气形成和燃烧1， 简述柴油机混合气形成

50、的两个基本方式和特点。答：1、空间雾化混合 特点：a对燃料喷雾要求高（采用多孔喷嘴），经济性好。对空气运动 要求不高3初期空间分布燃料多，工作粗暴2、油膜蒸发混合 特点：对燃料喷雾要求不高2放热先缓后急，工作柔和，噪声小3低速性能 不好，冷起动困难。2，喷雾特性与雾化质量的指标和参数有哪些？答：油束射程L、喷雾锥角B、油束的最大宽度B、贯穿率。油束的雾化质量一般时指 油束中液滴的细度和均匀度。评价喷雾粒径的指标有平均粒径、索特粒径和粒径分布。 油束射程L：也称油束的贯穿距离。L的大小对燃料在燃烧室中的分布有很大的影响。如果 燃烧室尺寸小， 射程大，就有较多的燃油喷到燃烧室壁上。反之如果 L 过

51、小，则燃料不能很 好地分布到燃烧室空间，燃烧室中空气得不到充分利用。因此油束射程必须根据混合气形成 方式的不同要求与燃烧室的大小相互配合。喷雾锥角P :他与喷油器结构有很大关系。对相同的喷油器结构，一般用卩来标志油束的 紧密程度，卩大说明油束松散，卩小说明油束紧密。雾化质量 ： 表示然后喷散雾化程度，一般是指喷雾的细度和均匀度。细度可用油束中的 油粒的平均直径来表示。 均匀度是指喷注中油粒直径相同的程度，油粒的尺寸差别越小，说 明喷雾均匀度越高。3，什么时供油提前角和喷油提前角？解释两者的关系以及他们对柴油机性能的影响。答：供油系统的理论供油始点到上止点为止，曲轴转过的角度叫供油提前角。 喷油

52、器 的针阀开始升起也就是喷油始点到上止点间曲轴转过的角度叫喷油提前角。 供油提前角 的大小决定了喷油提前角，供油提前角越大，喷油提前角约到。但两者并不同步增大，两者 之差称为喷油延迟角。 性能的影响：喷油延迟角限制了柴油发动机的转速，即发动机转速 越高，高压油管越长，喷油延迟角越大，它越大，在着火期间喷入的油越多，低压油喷入气 缸的量增多，燃油雾化变差，燃烧不充分，易产生积碳堵塞喷油孔的现象，降低柴油机的性 能。什么是喷油嘴流通特性？说明喷油嘴流通截面对喷油过程和柴油机性能的影响。答：喷孔流通截面积与针阀升程的关系称为喷油器的流通特性。 喷油嘴的流通截面 积随针阀的上升而增大，其增大的速度与着

53、火后期的喷油量有直接关系。若初期的流通面积 增长快，则着火后期喷油量增多，低压油喷入气缸的量增多，燃油雾化变差，燃烧不充分， 易产生积碳堵塞喷油孔的现象，降低柴油机的性能。柴油机有哪些异常喷射现象和他们可能出现的工况？简述二次喷射产生的原因和危害及 消除方法。答：（1）二次喷射：是指喷油器针阀落座以后，在压力波动的影响下再次升起的喷油现 象。（2）断续喷射：由于在某一瞬间喷油泵的供油量小于从喷油器喷出的油量和填充针阀上 升空出空间的油量之和，造成针阀在喷射过程中周期性跳动的现象。（3）不规则喷射和隔次 喷射：供油量过小时，循环喷油量不断变动，还可能出现有的循环不喷油的现象。（4）滴油 现象：在

54、针阀密封正常的情况下，喷射终了时，由于系统内的压力下降过慢使针阀不能迅速 落座，出现仍有燃油流出的现象。二次喷射 是因为喷油系统内的压力高、变化快，喷油峰值压力高达100MP甚至200MP，而谷值压力由于出油阀减压容积中的作用接近零甚至 真空，在压力波动影响下针阀落座后再次升起造成的。由于二次喷射是在燃油压力较低的情 况下喷射的，导致这部分燃油雾化不良，燃烧不完全，碳烟增多，并易引起喷孔积炭堵塞。 此外，二次喷射还使整个喷射持续时间拉长，则燃烧过程不能及时进行，造成经济性下降， 零部件过热等不良后果。 为避免出现不正常喷射现象，应尽可能地缩短高压油管的长度， 减小高压容积，以降低压力波动，减小

55、其影响。并合理选择喷射系统的参数。 6，燃烧放热规律三要素是什么？什么是柴油机合理的燃烧放热规律？答：一般将燃烧放热始点（相位）、放热持续期和放热率曲线的形状称为放热规律三要 素。 合理的放热规律是：燃烧要先缓后急。在初期的燃烧放热要缓慢以降低 NOx 的排 放，在中期要保持快速燃烧放热以提高动力性和经济性能，在后期要尽可能缩短燃烧以便降 低烟度和颗粒的排放。7，柴油机燃烧过程优化的基本原则是什么？答：（1）油-气-燃烧室的最佳配合。（2）控制着火落后其内混合气生成量。（3）合理组 织燃烧室内的涡流和湍流运动。（4）紧凑的燃烧室形状。（5）加强燃烧期间和燃烧后期的扰 流。（6）优化运转参数。8

56、，什么是柴油机合理的喷油规律？答：喷射开始时段的喷油率不能太高，以便控制着火落后期内形成的可燃混合气量，降 低初期放热率，防止工作粗暴。在燃烧开始后，应有较高的喷油率以期缩短喷油持续期，加 快燃烧速率，同时尽可能减少喷油系统中的燃油压力波动，以防止不正常喷射现象。 9，喷射过程？答：喷射过程是指喷油泵开始供油直至喷油器停止喷油的过程。分为三个阶段：喷射延 迟阶段、高喷射阶段、喷射结束阶段。喷射延迟阶段：从喷油泵的柱塞顶封闭进回油孔的理 论供油始点起到喷油器的针阀开始升起为止。主喷射阶段：从喷油始点到喷油器端压力开始 急剧下降为止。喷油结束阶段：从喷油器端压力开始急剧下降到针阀落座停止喷油为止。

57、 10，供油规律与喷油规律区别、联系及差别原因？ 答：供油规律是供油速率随凸轮轴转角的的变化关系；喷油规律是指喷油速率随凸轮转角 的变化关系。喷油规律由供油规律决定，二者之间有明显差别，除了始点一般差别 8o12o 曲轴转角之外，喷油持续时间较供油持续时间长，最大喷油速率较供油速率低，其形状有明 显畸变，循环喷油量也低于循环供油量。差别原因：燃油的可压缩性压力波传播滞后 压力波动高压容积变化11、柴油机燃烧可以分为：着火落后期（滞燃期）、速燃期、缓燃期、补燃期12、柴油机混合气的形成方式：空间雾化混合、壁面油膜蒸发混合13、内燃机缸内的气体流动方式：涡流、挤流、滚流、湍流 14，为什么应尽量减

58、少发动机的补燃？ 答：在高速柴油机中，由于燃油和空气形成混合气时间短，混合不均匀，总有一些燃油不能 及时燃烧，要拖到膨胀过程燃烧。由于这部分热量是在活塞远离上止点时放出，故做功的效 果很差。同时还会增加传给冷却水的热量，并使排气温度升高，零件热负荷增加，使柴油机 经济性和动力性下降，所以应尽量减少发动机的补燃。第六章 汽油机混合气的形成和燃烧1、汽油燃烧过程可分为：着火落后期、明显燃烧期、补燃期三个阶段2、改善循环变动的措施：（1） 一般Q （a）=0.81.0时循环变动最小，过浓或过稀都会使 循环变动加剧。（2）适当提高气流运动速度和湍流程度可改善混合气的均匀性，进而改善循 环拨动。（3）残

59、余废气系数丫过大，则循环变动加剧。（4）发动机在低负荷、低转速时，循 环变动加剧。（5）多点点火有利于减少循环变动。（6）提高点火能量，优化放电方式，采用 大的火花塞间隙，有助于减少循环拨动。3、表面点火：在汽油机种，凡是不靠电火花点火而由燃烧室内炽热表面点燃混合气的现象。 爆震燃烧（爆燃）是燃烧室中末端混合气在火焰前锋面到达之前发生的自燃，在燃烧室中产生多个火焰中心，引发爆炸式燃烧反应。4、汽油喷射的优点：（ 1）可以对混合气空燃比进行精确控制，使发动机在任何工况下都处 于最佳工作状态。（2）由于进气系统不需要喉管，减少了进气阻力。（3）由于进气温度低， 使得爆燃燃烧得到了有效控制，从而有可

60、能采用较高的压缩比，这对发动机效率的改善有显 著作用。（4）保证各缸混合比的均匀性问题比较容易解决，相对发动机可以使用辛烷值低的 燃料。（5）发动机冷启动和加速性能号。5、空气供给系统主要由空气流量计或进气支管绝对压力传感器、进气温度传感器、节气门 位置传感器、进气支管、空气阀及空气滤清器等组成。6、对燃烧室的要求：（1）结构紧凑。（2）具有良好的充气性能。（3）火花塞位置安排得当。（4）要产生适当的气体流动。（5）适当冷却末端混合气。7、爆燃和早燃的区别：早燃是指在火花塞点火之前，炙热表面点燃混合物的现象。早燃会 诱发爆燃，爆燃又会让更多的炙热表面温度升高，促使更剧烈的表面点火，两者相互促进