发布时间 : 星期六 文章发动机原理作业题库（1-9章）更新完毕开始阅读2c4499b82cc58bd63186bdae
4-18 什么是可变进气歧管长度系统？它主要用来改善发动机的什么性能？高、低转速下如何改变进气歧管的长度？
解：可变进气歧管长度系统，可以在不同的转速下控制气流沿不同长度的路径进入气缸，从而可以在低速时获得大转矩，在高速时获得大功率。
主要改变发动机的动力性能。
高速时使用短的进气管长度，提高功率；低速时使用长的进气管长度，增加扭矩。
4-19 为了利用进气动态效应提高某一汽油机在n=5000r/min时的?c，对其进气管进行设计，已知进气早开角和晚关角分别为30°CA和50°CA，设当地音速为350m/s，试计算并选定最佳进气管长度。
解：本循环（惯性效应）：
设该汽油机的进气管长度为L，则若本循环压力波对进气过程有正效应时需满足的条件为：
?t??ts，即
2L180 ?a2?n/60????式中a为当地声速，??为进气门总的开启角度值； 所以，
?a?30?180?50??350m?1.5167m ???a180L???50004?n/60720n/60720?60
（1）
上循环（波动效应）
????
上循环残余压力波动的正压波如能处于本循环进气时期，则会对?c有利。 记气门口处压力波动频率为：
f1?a 4L进气门开启频率为：
f2?n 120f130a为1.5,2.5?, 残余正波到达, 对?c有利。所以有： ?f2nL频率比q?29
30a30?3502.1???1.5,2.5? nL5000LLL?2.1?1.4,0.84,0.6?m；
(1.5,2.5,3.5?)
(2)
管长L与转速n要合理匹配：L太长，对?c没有影响；L过短，多次返回的密波和疏波相互抵消。由式(1)、(2)可知，最佳的进气管长度为L=1.4m。
4-20有一常规的四缸四冲程汽油机，在发动机台架上做试验，下表是测得的数据。
排量 消耗400cm3燃料和3.38m3空气的时间 发动机转速 有效平均压力 环境温度 环境压力 残余废气系数 2.0 dm3 53.0 s 4800 r/min 0.951 MPa 293 K 0.1 MPa 0.05 假设气门重叠很小，对换气循环的影响可以忽略不计。已知汽油密度为0.76kg/L，低热值为42MJ/kg，摩尔质量为98kg/kmol。
计算：(1)新鲜进气充量；(2) 空燃比；(3) 充量系数；(4) 残余废气质量；(5) 混合气热值；(6) 有效效率。 解：（1）
?a?pM100000?29??1190.48g/m3 RT8.314?293每循环进入发动机的空气量：
3.38ma??aVa?1190.48?53?1.898g
480060?2每循环进入发动机的燃料量为：
0.4mf??fVf?760?53?0.1434g
480060?2所以每循环进入发动机的新鲜充量为：
m1?ma?mf?1.898?0.1434?2.041g
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（2）
空燃比为：
??ma1.898??13.24 mf0.1434（3）
充量系数为：
3.38534800V?c?a?60?2?0.7972
Vs2?10?3（4）
残余废气质量：
mr??rm1?0.05?2.041?0.1021g
（5）
因空燃比小于理论空燃比，所以混合气所能发出的热值应按空气量计算： 单位质量混合气热值：
?Hum?m?m?13.24?44000l014.8???2764.197kJ/kg 1??1?13.24Hu?混合气密度为：
1??1?13.24??1.2721kg/m3
29313.24??1?1293???22.4???22.4?????29??107.5?273.15?MfMa?273.15混合气的体积热值为：
?Hum?V??Hum?m?m?2764.197?1.2721?3516.33kJ/m3
（6）
发动机的有效热效率为：
pmeVs0.951?106?2?10?3?e???0.3014
mfHu0.1434?44000
4-21 涡轮增压和气波增压发动机各自是如何利用废气能量的？为什么增压中冷是发动机发展的重要方向之一。
解：涡轮增压：高温高速的废气进入涡轮机后，低温、低速排出，废气的焓差和动能差转化
为涡轮机的机械功，用以驱动压气机，提高发动机的进气压力。一方面加大了进气充量，提高输出功率；另一方面，泵气过程功为正功，同时机械效率相对提高，增加了整机有效效率。
气波增压：利用管道中压力波特性，是废气与新鲜空气接触，在相互不混合的前提下，
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直接将废气能量传给低压空气，并提高其压力，实现增压。
增压中冷对增压后较热的空气再进行冷却，降低其进气温度，则输出功率进一步增大，排放、噪声等性能也有所改善，所以增压中冷是发动机发展的重要方向之一。
4-22 什么是定压增压系统？什么是脉冲增压系统？比较定压增压和脉冲增压两种系统的优缺点，并说明它们各自适用的场合。
解：定压涡轮增压系统把所有气缸的排气歧管通向一个体积较大的排气总管，排气总管基本保持恒定压力，起到了稳压的作用；废气按定压由总管导入涡轮机的喷嘴环。
脉冲涡轮增压系统将各缸排气歧管中的脉冲气流直接导入涡轮机中，以尽量减少定压系统的不可逆膨胀能量损失。
两者的比较：
（1）定压系统废气流入总管造成强烈的节流和不可逆膨胀损失，可用能利用率低。 （2）脉冲系统对扫气有好处。
（3）定压系统动态过程的响应比脉冲系统慢，对发动机的加速性能和排放性能不利。 （4）脉冲系统绝热效率低于定压系统。
（5）脉冲系统瞬时最大流量高于定压系统的稳定流量。
中、小型车用柴油机多为低增压，采用脉冲系统较为有利；大型柴油机增压比高，宜采用定压系统；但是，车用柴油机从提高低速转矩和加速性能角度考虑，即使增压比较高，也常选用脉冲增压系统。
4-23 为什么涡轮增压柴油机的机械效率一般比原型自然吸气式发动机的高？是不是所有工况都高？有没有机械效率反而低的情况？为什么？
解：增压后发动机由于利用废气能量做功增加了一块泵气正功，使其机械效率有所提高。
不是所有工况都高。
低速工况和动态工况下机械效率可能机械效率反而低。
低速工况时，涡轮增压效果较弱，机械效率较低，且低速转矩特性不足。
动态工况下，气流响应需要时间，增压器叶片也有较大惯性，动态过渡过程过长，影响发动机排放和经济性能。
4-24 为什么涡轮增压发动机会出现压气机后增压压力pb小于涡轮机前入口压力pk的情况？哪些工况会是这样？pb大于pk是否就意味着会出现理论和实际泵气正功？为什么？ 解：起动工况、加速工况、低速小负荷工况下，可能压气机后增压压力反而小于涡轮机前入口压力。
起动工况时，涡轮增压没有介入； 加速工况时，由于压气机需要的响应时间较长，增压压力上升比涡轮机前入口压力的上升存在一定的迟滞；
低速小负荷工况时，涡轮增压效率低。
pb大于pk意味着理论泵气正功，但实际泵气不一定是正功，因为可能存在较大的泵气
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