（空气冷却）复合冷却）按燃烧室设计分为（开式燃烧室）（分隔式燃烧室） 2. 指示功：发动机在一个循环中所获得的有用功数量（Wi）平均指示压力Pmi=Wi/Va单位气缸的容积一个循环所作的指示功 指示效率：单位时间所作的指示功（Pi） 指示热效率：发动机实际循环指示功和所消耗的燃料热量的比值即 ηit=Wi/Qi=3.6x1000Pi/BHu 3. 燃油消耗率：单位指示功的耗油量 B：每小时燃油消耗量 H：燃料的低热值
有效功率Pe=Pi-Pm(损失功率) ηm(机械效率)=Pe/Pi 4. 平均有效压力：Pme=30TPe/Vs ni Ttq=318.3PmeVsi/i
5. 升功率：在标定工况下，发动机每升气缸工作容量所发出的有效功率
6. 充量系数Φc=V1/Vs=M1/Msh(实际充满气缸的空气量与理论充满气缸空气量之比)
过量空气系数Φa=m1/gblo(燃烧1kg燃烧的实际空气量与理论空气量之比) 7．有效热功率：实际循环的有效功与为得到此有效功所消耗的热量的比值即：ηet=We/α1=ηitηm
8.有效燃油消耗率：单位有效功的耗油量be=B/PeΧ1000 Be=3.6x1000/ηetHu PL=k1ΦcηitηmPs n/Φa bQ=3.6x1000/ηitηmHu=k2/ηitηm
采用涡轮增压使Ps↑从而使发动机动力性能增加改善换气过程提高气缸充量系数Φc从而使PL↑
9．提高压缩比提高循环热效率提高压缩比εc可提高工质的最高燃烧温度扩大循环温度阶梯从而使热效率ηt增高，但热效率随着压缩比εc的提高逐渐减少 柴油机压缩比为12-22之间，最高爆发压力不超过14MPa 汽油机的压缩比在6-12之间，最高爆发压力不超过8.5MPa
10．抗爆性：燃料对于发动机发生爆燃的抵抗能力，无论是点燃式还是压燃式转速高的发动机宜采用较大的气门叠开角和气门开启持续期，以提高发动机的充量系数
11．提高充量系数措施
A．降低进气系统的阻力损失，提高气缸进气终了时的压力Pa B.降低排气系统的阻力损失，减少缸内残余废气系数Φr
C.减小高温零件在进气过程中对新鲜充量的加热以降低进气终了时的充量温度Ta
D.合理的配气正时和气门升程规律在减少mr同时增加m1.
12．柴油的特性参数：柴油的密度、粘度、表面张力、闪点、浊点、凝点、热值、化学计量空燃比、十六烷值。
13．汽油的理化性质：挥发性、抗爆性。
14．内燃机缸内的气体流动：1、涡流2、挤流3、滚流和斜轴涡流4、湍流 15．点火过程：1、击穿阶段2、电弧阶段3、辉光放电阶段
16．点燃式发动机的燃烧过程：1、着火阶段2、急燃期3、后燃期
17．不同工况下的燃烧过程的特点：1、点火提前角不同时燃烧过程2、混合气浓度不同时的燃烧过程3、负荷不同时的燃烧过程4、转速不同时的燃烧过程 18．爆燃：在某种条件下（如压缩比过高），汽油机的燃烧会变得不正常，压力曲线出现高频大幅波动，上止点附近的dp/dt值急剧波动达（dp/dt）max=0.2MPa/us之高，此时火焰传播速度和火焰前锋形状发生急剧的改变，称为爆燃。
19．防止爆燃的方法：使用抗爆性高的燃料，降低终燃混合气温度，提高火焰传播速度或缩短火焰传播距离，缩短终燃混合气暴露在高温中的时间。
表面点火：在点燃式发动机中，凡是不依靠电火花点火，而是由于炽热表面（如过热的火花塞绝燃体和电极、排气门，更多的是燃烧室表面炽热的沉积物）点燃混合气而引起的不正常燃烧现象。
20．典型燃烧室：1、木契形燃烧室2、浴盆室燃烧室3、碗形燃烧室4、半球形燃烧室5、其他类型燃烧室（带湍流罐的燃烧室，双火花塞的燃烧室） 21．醇类燃料：甲醇，乙醇，二甲醚，煤制油，生物柴油
22．柴油机的供给系统：泵管嘴系统，泵喷嘴系统，共轨式系统 23．电控系统的组成：传感器、电控器、执行器
24．污染物的成分：CO，碳氢化合物，氮氧化合物，微粒 25．降低柴油机的排放： 1、增压
2、低排放燃油喷射系统 3、气流组织和多气门技术 4、低排放燃烧室 5、排气再循环
26．内燃机排后处理： 1、三效催化转化器 2、氧化催化转化器
3、富氧降NOx催化转化器 4、柴油机微粒捕集器
27．内燃机工况：实际运行的工作状况。
28．内燃机负荷特性：当内燃机的转速不变时，性能指标随负荷而变化的关系 29．内燃机速性：内燃机在供油量调节机构保持不变的情况下，性能指标随转速而变化的关系.
发动机原理 习题
第一章 发动机工作循环及性能指标
[1]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： 知提高压缩比可以提高发动机热效率。
?t?1??1k?1????1(??1)?k?(??1)k[2] 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。
1ε增高将Pz使急剧上升，对承载零件的强度要求更高，增加发动机的质量，降低发动机的
使用寿命和可靠性
2ε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
3ε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
[3]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]何为指示指标？何为有效指标？
答：指示指标：以工质在气缸内对活塞做功为基础，评价工作循环的质量。 有效指标：以曲轴上得到的净功率为基础，评价整机性能。
[5] 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。
[6] 写出机械效率的定义式，并分析影响机械效率的因素。
NipiNi
影响机械效率的因素：
?m?Ne?pe?1?Nm?1?pmpi1、转速ηm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
p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 ，?m?1?m?pi?机械效率=0
3、润滑油品质和冷却水温度 冷却水、润滑油温度通过润滑油粘度间接影响润滑效果。
[7] 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； 2.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(2)+?]
（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。
[8] 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：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。
[9] 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）α=0.5~1.3，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。
[10] 已知：某汽油机的气缸数目i = 6，冲程数t = 4，气缸直径D = 100 [mm]，冲
程S = 115 [mm]，转速n = 3000 [r/min]，有效功率Ne = 100 [kW]，每小时耗油量Gt = 37 [kg/h]，燃料低热值hu = 44100 [kJ/kg]，机械效率hm = 0.83。求：平均有效压力，有效扭矩，有效燃料消耗率，有效热效率，升功率，机械损失功率，平均机械损失压力，指示功率，平均指示压力，指示燃料消耗率，指示热效率。 解：平均有效压力：Pe=30Ne*t/（Vn*i*10-3）=738kPa
有效扭矩： Me=9550*Ne*103/n=318.4N·m 有效燃油消耗率：ge=GT/Ne*103=370 g/（KN·h）
有效热效率：ηe=We/Q1=Wi*hm/Q1=3.6/（ge*hu）*106=0.22
-3
升功率：P1=Ne/(Vn*i)=pe*n/（30t）*10=18.45Kw/L 机械损失功率Pm=Ni—Ne，hm=Ne/Ni Pm=20.48Kw 平均机械损失压力pm=pi—pe=151.2kPa 指示功率：Pi=Ne/hm=120.48Kw
平均指示压力：pi=30tPi/(Vn*i*n)*103=889.14kPa 指示燃油消耗率：gi=GT/Pi*103=307.1g/(KN·h) 指示热效率：ηi=3.6/（gi*hu）*10=0.27
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第二章 发动机的换气过程
[1]什么是充气效率？怎样确定一台发动机的充气效率？
答：如果把每循环吸入汽缸的工质换算成进口状态（Pa、Ta）下的体积V1,则V1值一定比活塞排量Vh小，两者的比值定义为充气效率，即：ηv=G1/Gsh=M1/Msh=V1/Vh
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ηv值高，说明每循环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（m/h）。而理论充气量Vsh可由下式算出： Vsh=0.03inVh
由此可得实验测定的充气效率值为ηv=V/Vsh
[2]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?v??高充气效率。
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?T0pa1??1p0Ta1?r知提高进气终了压力pa，适当减少进气终了温度Ta可提
[3]影响充气效率的因素有哪些？是如何影响的？
答：1.进气终了压力Pa：Pa值越大，ηv越大； 2.进气终了温度Ta：Ta上升，ηv下降；
3.压缩比ε与残余废气系数γ：ε增加，ηv略有上升，γ增加，ηv下降； 4.配气定时：合理的配气定时可使ηv增大；
5.进气状态：进气温度Ts升高，ηv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ηv影响不大。
[4]汽车由平原行驶高原地区，发动机的功率下降是不是由于充气效率下降所致？为什么？
答：不是，进气压力Ps下降，Pa随之下降，且Pa/Ps的比值基本不变，对ηv影响不大。原因是高原地区空气稀薄，进气量减少使发动机的功率下降。
[5]柴油机和汽油机的进气管应如何布置？
答：柴油机的进气管应与排气管分置两侧，避免排气管给进气管加热
化油器式汽油机进气管应与排气管同置一侧，这样可以改善混合气形成，但是会使充气效率下降
电喷汽油机的进气管应与排气管分置两侧，避免排气管给进气管加热
[6]如何利用进气惯性效应和波动效应增大进气量？
答：惯性效应： 转速升高，气流惯性增大，进气迟闭角应增大。 ----可变气门正时技术（VVT-i,VTEC)
波动效应：转速升高，发动机吸气频率增大，应缩短进气管。