发布时间 : 星期二 文章清华大学发动机原理思考题答案第一至四及十章十一章（仅供参考） - 图文更新完毕开始阅读4cde894bb7360b4c2e3f647a
解：a）先判断工作循环类型：假设为理论Diesel循环，则：
Pc?PaVaTc?Pa?k?0.1?171.4?5.3MPa?9.5MPa VcTa所以，该工作循环类型为混合循环。
B）略
C）求峰值温度： Q?cv(Tz??Tc)?cp(Tz?Tz?) 其中，
cv?1RkR?0.717kJ/kgK， cp??1.004kJ/kgK
k?1Mk?1M ??Pz?9.5(k?1)?1655K，Tc?Ta?(k?1)?919K ??1.8，Tz???Ta?Pc5.3所以求得： 峰值温度Tz?3241K 求效率：
??VzTz??1.96 Vz?Tz?1(??k?1)?64%
[(??1)?k?(??1)]故效率：?t?1??(k?1)17、依据下列条件，确定思考题16的工作循环的exergy(火用)损失：a) 没有膨胀到大气压力；b) 没有膨胀到大气温度。在p-V图和T-s图上指出不同损失的区域，并计算膨胀到大气压力和膨胀到大气温度的热效率。 解：a）b）：
（1）计算膨胀到大气压力的热效率： （参考教材61页图）
b?a过程为等压放热过程：
?1Tb?Pb?kk1(??k?1)?()，得到?t?1?(k?1)由?92.2%Tb??880K， TzPz???[(??1)?k?(??1)]因而，
Vb?Tb?880???3 VaTa296Vb??3??51 从而，???Vc所以?t?1?1??(k?1)(??k?1)?76.7%
[(??1)?k?(??1)]（2）计算膨胀到大气温度的热效率： （参考教材61页图）
bb??为等熵绝热膨胀过程，b??a为等温过程：
Tb?Vb??k?1?()，得到Vb???15.2Vb??15.2?3Va?775.2Vc 由
VbTb??Vb???775.2 从而，????Vc所以?t?1?
1???(k?1)(??k?1)?92.2%
[(??1)?k?(??1)]第四章
1、什么是内燃机的换气过程？合理组织换气过程的目的是什么？
答：发动机排出废气和充入新气（空气或可燃混合气）的全过程叫气体交换（换气）过程。 合理组织换气过程应达到下述四个目的： 1).保证标定工况和全负荷条件下，吸入尽可能多的充量，以获得更高的输出功率和转矩。这就是提高充量系数
?c的问题，也是换气过程的中心问题。
2).保证多缸机各缸的循环进气量的差异不超出应有的范围，以免对整机性能产生不利影响。这就是多缸机各缸进气不均匀性问题。 3).应尽量减小不可避免的换气损失，特别是占最大比例的排气损失。 4).进气后在缸内所建立的流场（旋流场与湍流场），应能满足快速合理燃烧的要求。 2、画出四冲程自然吸气汽油机的低压换气过程p-V图，标出进排气相位角的位置。比较大负荷（用实线标出）与小负荷（用虚线标出）时的换气损失，说明在膨胀损失、排气损失以及进气损失等方面的不同。
答：四冲程自然吸气汽油机的低压换气过程p-V图如下所示：
实线为节气门全开，虚线为节气门部分开启的过程线。b’为排气门早开点的位置，r’为排气门晚关点的位置，d为进气门早开点的位置，a’为进气门晚关点的位置。 膨胀损失：大负荷下气缸内的可燃混合气较多，气缸内的气体压力大，在同样的排气门提前角下，排出的气体较多，气体压力降低更多，膨胀做功减少更多，也就是膨胀损失更大；小负荷则相反。 排气损失：自由排气阶段，大负荷下缸内气体压力大，排气阻力也大，因而排气损失较大；强制排气阶段，无论大小负荷，气缸内气体压力都与大气压力差别不大，由于大负荷在自由排气阶段的排气速度较快，由于气体惯性，气缸内压力下降更多，因此大负荷的强制排气损失较小。 进气损失：由于小负荷下节气门部分开启，因此进气损失远大于大负荷时的进气损失。 因此，总的来说，小负荷下的换气损失比大负荷大。
3、自由排气与强制排气有何本质差别？简述超临界、亚临界和强制排气三个阶 段中影响排气流量的主要因素。可以采取哪些措施来提高排气流量？ 答：本质差别正如字面所言，在排气过程中不必依靠活塞强制将废气推出则为自由排气阶段，此时缸内压力很大；必须依靠活塞上行强制排气为强制排气阶段，此时缸内压力大大降低。在超临界和亚临界阶段中，由于是自由排气，缸内压力与排气管气门端的压力差是影响排气流量的主要因素，同时受到气门流通面积的影响；强制排气阶段主要受气门流通面积的影响。提高气门的流通面积可以提高排气流量。
4、进气和排气为什么要早开晚关？四个相位角中，哪两个最为重要？对发动机性能有何影响？气门重叠的作用是什么？比较汽油机和柴油机、增压机与非增压机气门重叠角的大小，并说明原因。
答：排气早开，为了减小排气阻力和排气损失，使排气顺畅，间接增加充气量；排气晚关，为了利用排气惯性，增加排气量；进气早开，增大进气初期的气流通过面积，减小进气阻力，增加进气量；进气晚关，利用进气惯性，增大进气充量。
四个相位角中，进气晚关和排气早开最为重要。前者影响进气充量，后者 影响换气损失。
汽油机对进气早开比较敏感，废气进入进气管，低负荷时，进气管内真空度加大，更易出现回火现象，重叠角一般均小于40°；非增压柴油机，由于冲入气缸的是空气不是混合
气，新气排出和废气倒入进气管的影响不大，低负荷也没有进气管真空度大的现象，重叠角一般约60°；增压柴油机，进气门外的压力高于排气背压，重叠期间出现“扫气”，既可以扫除更多废气，降低残余废气系数，增加充气量，又可以冷却高温部件，降低热负荷和燃烧室壁温，重叠角一般比较大，约80°～160°。
5、充量系数φc是如何定义的？若利用体积大小来定义，所涉及的体积是何含义？ 答：φc定义为每缸每循环吸入缸内的新鲜空气量ma与按进气系统前状态计算而得到的理论充气量?sVs的比值，?s为大气密度（自然吸气机型）或压气机增压空气密度（增压机型）。 ?c?mam，如果将ma化为标准状态下所占的当量体积V1?a，则φc可以表示为
?s?sVs?c?V1。 Vs6、影响稳定条件下内燃机充量系数的主要因数有哪些？如何影响解：
?c？
KTR?c?ass(??1)ps?ps??pa??p?pr????????
R(T??T)RTa?sa?r?r???如果把进气看为稳流过程，则?pa就?pa—大气压力与进气冲程下止点时缸内压力的压差，
是进气系统流动的总压力损失。
?Ta?—进气过程中进入缸内空气的温度上升值。
?p?—由进气下止点到进气们晚关点的压力升值。
因数：
1． 沿程流动阻力对充量系数的影响
它是通过影响?pa，来影响?c的大小。包括有：沿程损失和节气们引起的局部损失；进气旋流和气道阻力；气门口的阻力损失。 2． 进气温升?Ta?对?c的影响
进气工质的温升?Ta?加大，必然降低缸内工质的密度，从而降低?c值。 3． 进、排气相位角对?c的影响
进、排气晚关角影响系数?及?，进气晚关角加大，?下降，但?p?上升；排气晚关角加大，?上升，而pr?却下降。这表明对?c而言，存在最有利的进、排气晚关角。