内燃机第2版学习题答案周龙保.doc

2-1 内燃机的动力性能和经济性能指标为什么要分为指示指标和有效指标两大类？表示动力性能的指标有哪 些？它们的物理意义是什么？它们之间的关系是什么？表示经济性能的指标有哪些？它们的物理意义是什么？它 们之间的关系是什么？ 5）经济性能指标有循环热效率、燃料消耗率、有效热效率和有效燃料消耗率。 指示热效率ηi是指实际循环功与所消耗的燃料热量的比值。 指示比油耗bi是指单位指示功的耗油量。 有效热效率ηe是发动机的有效功与所消耗的燃料热量的比值。 有效燃油消耗率be是单位有效功的耗油量。 2-2、怎样求取发动机的指示功率、有效功率、平均指示压力和平均有效压力？ 答：1）指示功率：设发动机的气缸数为i，缸径为D（cm），行程S（cm），每缸工作容积为Vs（L），转速为n（r/min），平均指示压力为pmi（MPa），则每循环工质所做的指示功Wi（kj）为： 则发动机指示功率为： 2）有效功率Pe即指示功率-机械损失功率，由试验测得。 3）平均指示压力pmi：是发动机单位气缸工作容积指示功。 4)平均有效压力pme：是发动机单位气缸工作容积输出的有效功。6） 2-4 平均有效压力和升功率在作为评定发动机的动力性能方面有何区别？Φc =V1/Vs）（2）充量系数高低反映换气过程进行完善程度。 2-6、试推导由吸入的空气量来计算平均有效压力的解析式及升功率的解析式，并分析提高发动机升功率的途径。 答：已知充量系数 ，过量空气系数，所以每循环供油量（其中ρs为进气管状态下的空气密度） 而， 其中：， 所以（Hu(J/kg)是燃料低热值, ρs(kg/m3),pme单位是（Pa））。 将代入，Ts单位为K，R=287J/(kg.K),得 ，因为燃料（Hu/l0）的比值变化不大，所以 提升途径：1）采用增压技术，2）合理组织燃烧过程，提高循环指示效率，3）改善换气过程，提高气缸的充量系数，4）提高发动机的转速，5）提高内燃机的机械效率，6)采用二冲程提高升功率，7）增加排量 2-8 过量空气系数的定义是什么？在实际发动机上怎样求得？ Φa 可由废气分析法求得，也可用仪器直接测得；对于自然吸气的四冲程内燃机，也可由耗油量与耗气量按下式求得（Φa=Aa/BLo ） 2-9 内燃机的机械损失由哪些部分组成？详细分析内燃机机械损失的测定方法，其优缺点及适用场合。ηm 的值。优：在发动机真实工作情况下进行，理论上完全符合机械损失定义。缺：示功图上活塞上止点位置不易正确确定，多缸发动机中各缸存在一定的不均匀性。应用：上止点位置能精确标定的场合。 2倒拖法：发动机以给定工况稳定运行到冷却水，机油温度达正常值时，切断对发动机供油，将电力测功器转换为电动机，以给定转速倒拖发动机，并且维持冷却水和机油温度不变。这样测得的倒拖功率即为发动机在该工况下的机械损失功率。缺点：1倒拖工况与实际运行情况相比有差别2求出的摩擦功率中含有不该有的Pp这一项。3在膨胀，压缩行程中，p-v图上膨胀线与压缩线不重合。4上述因素导致测量值偏高。应用：汽油机机械损失的测定。 3灭缸法：在内燃机给定工况下测出有效功率Pe，然后逐个停止向某一缸供油或点火，并用减少制动力矩的办法恢复其转速。重新测定其有效功率。则各缸指示功率为（Pr）x=（Pe-Pe）x。总指示功率。Pi=∑(Pi)x。然后可求出Pm和ηm.优点：无须测示功图，也无须电力测功器。缺点：要求燃烧不引起进排气系统的异常变化。应用：只适用于多缸发动机，且对增压机及汽油机不适用。 4油耗线法：将负荷特性实验时获得的燃油消耗率曲线延长并求出横坐标的交点，就可得到Pmm。优点：无须电力测功器和燃烧分析仪。缺点：只是近似方法，低负荷附近才可靠。应用：除节气门调节的汽油机和中高增压的柴油机。 2-10、要设计一台6缸四冲程高速柴油机，设平均指示压力pmi=0.85MPa，平均机械损失压力pmm=0.15MPa，希望在2000r/min时能发出功率为73.5KW。 解：1）为将活塞平均速度控制在8m/s，缸径与行程比取多大？ 2）为使缸径行程比为1：1.2，缸径与行程取多大？ 解：1）由 由 又，所以 所以D/S=10.55/12=0.88 2)由题意知，和D/S=1：1.2 得 2-11、有一台6135Q-1柴油机，D*S=135mm*140mm，6缸，在2200r/min，发动机的有效功率154KW，be=217g/（kW*h）。 1）求发动机的pme、Ttq和ηet。 2）当ηm=0.75时，试求bi、ηit、Pi、和Pm的值。 3）当ηit、φc、φa均未变，ηm由0.75提高到0.8，此时PL、Pe和be的值。 4）若通过提高φc使Pe提高到160kW，而ηit、Pm均未