武汉理工发动机原理期末内燃机学部分问答+画图+分析.doc

问答与分析1．为什么φa是反映柴油机混合气形成与燃烧完善程度及整机性能的一个指标？其减小有何限制？答：对柴油机来说，φa总是大于1，以保证喷入气缸的柴油能完全燃烧。柴油机在吸入气缸的空气量一定的情况下，φa小意味着可以向气缸多喷油，吸入气缸的空气的利用率高，发出的功率大。因此，φa是反映柴油机混合气形成与完善及整机性能的一个指标，应力求φa减小。减小φa在小型高速柴油机中主要受燃烧完善程度的限制，在大新及增压柴油机中主要受热负荷的限制。2．简述机械损失有哪几部分组成，有哪几种测定方法？答：1）活塞与活塞环的摩擦损失；2）轴承与气门机构的摩擦损失；3）驱动附属机构的功率损失；4）风阻损失；5）驱动扫气泵及增压器的损失。 示功图法，倒拖法，灭缸法，油耗线法。3． PL，be的表达式，提高动力性能与经济性的基本途径？答： QUOTE ①采用增压技术；（在保持过量空气系数等参数不变的情况下，增压技术增加了吸进空气的密度，）②合理组织燃烧过程，提高循环指示热效率；③改善换气过程，提高气缸充量系数；④提高发动机转速；⑤提高内燃机机械效率；⑥采用二冲程提高生功率。4．内燃机理论循环是在实际循环的基础上进行了哪些假设后得到的?答：①把压缩和膨胀过程简化为理想的绝热可逆的等熵过程，忽略工质与外界的热量交换及其泄漏的影响②将燃烧过程简化为等容、等压或混合加热过程，将排气过程简化等容放热过程③将循环简化为闭口循环④以空气为工质，并视为理想气体，在整过循环中工质的物理及化学性质保持不变。5．分析提高内燃机理论循环热效率和平均有效压力的措施受到实际工作的哪些限制？答：1）结构强度的限制。增加压缩比εc和压力升高比λp，将导致最高燃烧压力Pz和压力升高率dp/dψ的升高，使发动机的负荷水平、震动和噪声大大增加；2）机械效率的限制。内燃机的机械效率ηm与气缸中的Pz密切相关，相同转速下，Pz的增加不仅会使活塞与气缸套之间的摩擦损失增加，也使得活塞、连杆等运动件的质量及其惯性力增加，轴承的承压面积加大，进一步增加摩擦损失，因此不加限制的提高εc和λp，将导致ηm的下降；3）燃烧方面的限制。若εc过高，汽油机易产生爆燃、表面点火等不正常燃烧的现象。对于柴油机，过高的εc将使压缩容积变得很小，燃烧室的设计和制造难度增加，也不利于混合气的形成和燃烧的高效运行。4）排放方面的限制。εc和λp的增加，使最高燃烧温度和压力上升，NOx的排放增加。6．分析内燃机理论循环与实际循环的差别？答：1）工质的影响。理论循环的工质是理想的双原子气体，物化性质不变；实际循环中时混合气体，燃烧过程中比热容增大，使得实际循环所能达到的最高燃烧温度和气缸压力小于理论循环，循环作功能力和热效率下降。2）传热损失。理想循环燃烧室壁面是绝热的，没有传热损失，实际循环中壁面存在热交换使循环热效率和指示功下降，也增加了发动机的热负荷。3）换气损失。理论循环基本不考虑换气过程，而实际循环中存在换气损失。4）燃烧损失。理论循环燃烧速度根据加热方式有等容加热和等压加热，前者加热速度极快。实际循环存在燃烧速度有限性和不完全燃烧损失。7．分析内燃机燃烧速度的有限性对实际循环带来了哪些影响？答：①压缩负功增加。为了使燃料在上止点附近燃烧，燃料的燃烧在上止点之前开始，增加了压缩负功；②最高压力下降。由于燃烧速度的有限性，等容加热部分达不到瞬时完成加热的要求，再加上活塞在上止点后的下行运动使工质体积增加，实际循环的压力升高率有限，使最高压力下降；③膨胀功减少。实际循环的燃烧持续期长，部分热量是在膨胀行程的后期加入，这部分热量的做功能力低，循环获得的膨胀功减小。8．分析内燃机换气过程进排气门提前开启和迟后关闭的原因?答：排气门提前开启：如果排气门刚好在膨胀形成的下止点才开始打开，则由于排气不畅造成气缸压力下降迟缓，活塞在上行运动强制排气时，将增加排气行程所消耗的推出功；排气门迟后关闭：一方面避免因排气流动截面及过早减小而造成的排气阻力的增加，使活塞强制排气所消耗的推出功与缸内残余废气量增加;另一方面还可以利用排气管内气体流动的惯性从气缸内抽吸一部分废气，实现过后排气；进气门提前开启：为了使活塞下行时新鲜混合气在最小阻力下吸入气缸；进气门迟后关闭：利用进气过程中形成气流惯性，实现向气缸的过后充气，增加缸内的充量。9．写出充量系数的分析表达式，简述提高他的措施？答： QUOTE 1）降低进气系统的阻力损失，提高气缸进气终了压力2）降低排气系统的阻力损失，减小缸内残余废气系数3）减少高温零件在进气过程中对新鲜充量的加热，降低进气终了时的冲量温度4）合理的配气正时和气门升程规律，在减小残余废气的同时增加新鲜充量，即增加Pa减φ