发布时间 : 星期日 文章发动机原理作业题库(1-9章)更新完毕开始阅读2c4499b82cc58bd63186bdae
2pme4?120?0.5906?1.25??10.3??0.62?3.14?4?2Ac?v?D???3.6??d??7.42bar?64iVsiT4?T4?1896?10?2.26?0.8
在图上找到（2496 r/min,7.42bar）所对应的be，约为229 g/kWh。
发动机功率为：
inVspme41896?10?6?2496?7.42?105Pe4???29262.1W30?30?4 100100Pe4be4?29.2621?229g100?v?120?6.65L/100km?f840
汽车以5档120 km/h行驶时，对应的转速和有效平均压力为：
12060iT5v3.6?2000r/minn5???D3.14?0.62
2?120?0.5906?1.25???10.384??0.62?3.14?4Acd?v'2D??3.6??pme5???9.30bar?64iVsiT5?T4?1896?10?1.947?0.8
60?1.947?在图上找到（2000 r/min,9.30 bar）所对应的be，约为216 g/kWh。
因同等车速，所以发动机功率与4挡时相同，为29286W：
g100100100Pe4be4?29.286?216?v?120?6.28L/100km?f840
运行点如图所示：
5-23 分析混合动力电动汽车的节油原理。
45
解：因为混合动力电动汽车的发动机只在某一个工况点附近运行。
5-24 比较串联、并联、混联混合动力系统各自的优缺点及应用场合。
解：串联的形式相当于发动机只充当一台发电机的角色，它的运转只为供给车辆行驶所需的电能，目前几乎不被使用。
并联式混合动力的两个系统既可以同时协调工作，也可以各自单独工作驱动汽车。这种系统适用于多种不同的行驶工况，尤其适用于复杂的路况，而且具备结构简单和成本低的优点。目前主要被本田所运用。
混联式混合动力系统的特点在于发动机系统和电机驱动系统各有一套机械变速机构，两套机构或通过齿轮系，或采用行星轮式结构结合在一起，从而综合调节内燃机与电动机之间的转速关系。与并联式混合动力系统相比，混联式动力系统可以更加灵活地根据工况来调节发动机的功率输出和电机的运转。此联结方式系统复杂，成本高，目前主要被丰田所运用。
5-25 以丰田Prius系统为例进行该混合动力汽车的能量流动分析。 解：略。
5-26 PHEV与常规油电混合动力电动汽车相比，有何突出优点？ 解：具有纯电动车的优点。
第六章
6-1 汽油、柴油和CNG在发动机中的燃烧，属液相燃烧还是气相燃烧？
解：燃烧可分为气相燃烧和固相燃烧。汽油机、柴油机和CNG发动机都属于气相燃烧。
6-2 利用热着火理论，解释为什么存在可燃混合气着火的浓限和稀限？此界限与何种因素有关？
解：热着火理论认为，着火原因在于热量的积累，当放热速率大于散热速率时才可能着火。因此，当混合气过浓或过稀时，放热速率小于散热速率，不能着火。所以存在可燃混合气着火的浓限和稀限。
6-3 根据扩散燃烧和预混合燃烧的基本特点，分析为什么柴油机燃烧容易产生炭烟，以及汽油机燃烧难以稀燃。
解：柴油机属于扩散燃烧。扩散燃烧时，混合气浓度和燃烧温度的空间分布极不均匀，易产生局部高温缺氧现象，生成炭烟。
汽油机属于预混合燃烧，当空燃比过大时，预制的均质混合气难以进行燃烧，所以汽油
46
机难以稀燃；而柴油机即使过量空气系数较大，由于燃烧区域（油束边缘）的局部空燃比并不会过大，所以燃烧仍能正常进行。
6-4 利用链式反应着火理论解释滞燃期的形成机理。
解：根据链式反应着火理论的低温多阶段燃烧理论，着火需要经历冷焰诱导阶段、冷焰阶段和蓝焰阶段。在蓝焰阶段明显燃烧之前，冷焰诱导阶段、冷焰阶段释放的化学能较少，且反应速度相比蓝焰阶段较慢。柴油机压缩着火即具有低温多阶段着火的特点，故存在滞燃期。
6-5 柴油机着火准备过程包含哪两种准备？汽油机和柴油机的着火过程各有什么特点？
解：柴油机着火准备过程包括雾化、蒸发、扩散、与空气混合等物理准备阶段，以及低温多阶段着火的化学准备阶段。
柴油机的压缩着火属于低温多阶段着火；汽油机的火花点燃属于高温单阶段着火，即不经过冷焰阶段，直接进入蓝焰-热焰阶段。
6-6 分析论述均质混合气火花点火燃烧时湍流火焰传播速度大大高于层流火焰传播速度
的原因。
解：均质混合气混合气火花点火燃烧时，湍流火焰传播速度大大高于层流火焰传播速度的原因有两方面：一是由于微元气体的无规则脉动运动，加速了火焰前锋面内的传热传质过程和化学反应速度，使沿前锋面法向的火焰传播速度加大；二是微元气体脉动使火焰前锋面出现皱褶，表面积明显增大，按整个褶皱面积算出的混合气燃烧质量比层流时大为增加。
6-7 描述高压喷雾油束的几何形状与其内油粒大小和分布的特点，并指出贯穿特性与雾化
特性有哪些评价指标？它们对柴油机性能会产生什么影响？
解：油束在进行中逐渐横向扩张，形成锥形。整个喷雾过程可分为两个阶段，即液柱阶段和分裂雾化阶段。在分裂距离内，燃料保持密集的液柱状态；在湍流和液体表面张力的作用下，液柱在一段距离后开始分裂成油线和碎片，液体燃料区域变得不连续。分裂后的油线和碎片继续在湍流和表面张力的作用下进一步分裂，并与卷入的空气进行摩擦冲撞，被细化成燃油微粒，即雾化。
评价指标包括贯穿距离、喷雾锥角和喷雾粒径。贯穿距离影响燃料的空间区域分布情况，贯穿距离过大或过小都会对燃烧造成不利影响。喷雾锥角过小时燃油雾化程度变差，且不能有效地在燃烧室空间中分布；喷雾锥角过大时，贯穿距离会减少，火焰变得短而粗。喷雾粒径的大小表征了燃油的雾化程度，雾化程度越好，则可以大大增加油粒与周围空气接触的表面积，加速吸热和气化过程，对燃烧放热规律和着火点位置都有重要影响。
6-8 实际柴油机为液滴群着火，其初期着火点在何处？液滴群的两个阶段燃烧指的是什
么？属于何种类型燃烧？各有何特点？
47
解：柴油机的初期着火点一般在油束核心与外缘之间混合气浓度适当的地方。两阶段燃烧指先发生预混合燃烧，在着火前部分液滴蒸发形成可燃混合气，这部分混合气的燃烧属于预混合燃烧；后发生扩散燃烧，较大的液滴一边蒸发一边燃烧，这部分液滴的燃烧属于扩散燃烧。两阶段燃烧的特点参照预混合燃烧与扩散燃烧的特点。
6-9 什么是燃烧放热率？它需要已知和测试哪些数据才能计算获得？
解：1kmol混合气在单位曲轴转角或单位时间的燃烧放热量称为燃烧放热速率。一般情况为，为了计算燃烧放热率，需要测得p??示功图、比热容比以及壁面传热情况（传热系数、燃烧室壁表面积、燃烧室壁面温度）等数据，然后按照（6-27）式进行计算。
6-10 由式（6-7）和式（6-8）给出的燃烧速率与式（6-27）的是否相同？其原理有何不同？
实际计算时分别需要测量哪些参数？
解：由式6-7和6-8表示的燃烧速率公式与式6-27的不同。不同之处在于：
式6-7和6-8只适用于火花塞点火，有火焰传播过程且能分辨出火焰前锋面的发动机。而对柴油机的喷雾扩散燃烧，较难定义火焰前锋面，则不适用。而式6-27则是对能量守恒定律的具体描述，具有普适性。
如通过式6-7和6-8计算燃烧速率，需测量火焰传播速度、火焰前锋面积、混合气浓度等
如通过式6-27计算燃烧速率，则需测量缸内压力，计算工质绝热指数，以及工质向缸壁的传热系数等。
6-11 试推导放热速率的计算公式（式（6-27））。
解：假设工质为n mol，忽略燃烧过程n的变化，并认为缸内每一时刻的状态处处相等。有热力学第一定律：
dQBdQdQw?? d?d?d?dQdUdW?? d?d?d?d(cT)dU?nv d?d?cv?R ??1pV nR(1)
(2)
(3)
(4)
T?(5)
由(3)、(4)、(5)三式得
48