发动机原理作业1(精)

P e2
g e1
最大输出功率Pe 为95.5 kW，最低燃油消耗率ge 为272.2 g/(kW· h)
2. 某汽油机转矩适应系数KT=1.86，转速适应系数 Kn=1.62。转速nn= 7500r/min，输出最大力矩为 Tm=267Nm，求汽油机标定工况输出转矩和最大力矩 对应的转速为多少？
作业题(参考答案） 1. 测功机上测取某发动机两个工况点的参数为：1） 转速n1= 4800r/min时，输出转矩为Ttq1 = 178N· m和燃 油消耗量B1 =406g/min。2）转速为n2= 6000r/min时， 输出转矩为Ttq2 = 152N· m和燃油消耗量B2 = 510g/min。 求发动机的最大输出功率Pe 和最低燃油消耗率ge。
P P 255 145 ek eo 0.76 Peo 1450
b
pb 0.22 2.2 po 0.1
4.分析在小负荷时，柴油机与汽油机的循环热效率的差 异为什么会进一步扩大？
答:小负荷时，扩大柴油机与汽油机循环热效率差异的 原因有下面几个方面:
1)汽油机的实际压缩比大大减小,而柴油机的实际压缩 比还稍有加大； 2）汽油机的φa=0.7左右,为浓混合气。相当一部分燃油 未能充分燃烧。而柴油机的平均φa远远大于1，燃油 能得到充分燃烧；
3）小负荷时，汽油机缸内的废气使燃烧放慢，等容 加热的λ减小，容积预膨胀比ρ变大，而ηt 减小。而 柴油机因喷油持续时间缩短，ρ减小，λ增大，提高 了ηt。 4 )小负荷时，汽油机排气的温度高，而柴油机排气 的温度相对低，因此，汽油机的ηt较柴油机更低。
5.提高预混合燃烧和扩散燃烧速率的措施有那些? 答：l）预混合燃烧的燃烧速度主要取决于化学反应 速度(即过量空气系数φa)和气体运动的强度。 按过量空气系数φa = 0.9配制混合气，火焰燃烧速 度最快。加强进气涡流和压缩挤流，扩大火焰面 积和增加火焰面厚度，提高单位时间的燃烧速率。 2）扩ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ燃烧的燃烧速度取决于混合气形成的速度。 提高喷油压力，减小喷孔直径，细化油粒，缩 短蒸发时间。
1.提高发动机实际工作循环热效率的基本途径是什么？可采 取哪些基本措施？ 提高实际循环热效率的基本途径是：减小工质传热损失、 燃烧损失、换气损失、不完全燃烧损失、工质流动损失、工 质泄漏损失。提高工质的绝热指数κ。 可采取的基本措施是：⑴减小燃烧室面积，缩短后燃期 能减小传热损失。⑵. 采用最佳的点火提前角和供油提前角 能减小提前燃烧损失或后燃损失。⑶采用多气门、最佳配气 相位和最优的进排气系统能减小换气损失。⑷ 加强燃烧室气 流运动，改善混合气均匀性，优化混合气浓度能减少不完全 燃烧损失。⑸优化燃烧室结构减少缸内流动损失。⑹ 采用合理的配缸间隙，提高各密封面的密封性减少工质泄漏 损失。
8. 设计汽油机和柴油机的燃烧室，主要满足哪些要求？ 答：设计汽油机燃烧室主要满足的要求是： 1 ．燃烧室结构紧凑，面容比F / V 小，散热损失小，循 环热效率高。HC 排放降低，不易发生爆燃。 2 ．合理的燃烧室形状，提高火焰传播速率和放热速率。 3 ．合理布置火花塞的位置，缩短火焰传播的距离，提 高燃烧的等容度。火花塞靠近排气门，避免爆燃。 4 ．提高涡流和湍流强度，使燃烧速率高，提高循环热 效率。减小淬熄层厚度，降低HC 排放。 5 ．尽可能地增大进、排气门数和流通截面积，提高充 气系数，下降泵气损失。
降低柴油机的燃烧噪声主要减少在着火落后期内 形成混合气的数量。其中减少着火落后期内的喷油量 是非常重要的。采用紧凑的燃烧室、减小喷油提前角、 提高冷却水温度和提高燃油的着火性能均能缩短着火 落后期，达到减少着火落后期内形成混合气的目的。 采用球型燃烧室和IDI型燃烧室也能减小燃烧噪声。
7. 如何降低汽油机排气中HC的含量？如何降低柴油 机微粒和碳烟的含量？ 答：合理的燃烧室设计对控制汽油机HC 的排放能产 生明显的效果。缩小燃烧室表面积和加强燃烧室内气 流的运动，能减少淬熄效应所的HC 。减小点火提前 角能降低HC。减小活塞头部、燃烧室的挤气面积、 火花塞和进排气门等处的缝隙容积是降低因缝隙效应 所产生HC 的有效方法。汽油机除中等负荷外，多数 情况为φa<1的浓混合气，采用分层燃烧能大幅度降 低小负荷和怠速产生的HC。
合理设置喷孔数、喷孔位置、油束贯穿距离、喷 雾锥角，使油粒均匀分布在整个燃烧室内，同时加强 气流运动强度，提高空气与燃油蒸汽混合的速度。 提高速燃期和缓燃期的喷油速率，缩短喷油持续 时间，加大混合气形成的速率。
6. 如何降低汽油机爆燃的趋势？如何降低柴油机的燃 烧噪声？ 答：提高火焰前锋传播的速度，延长末端混合气自燃 着火所需时间，能有效防止爆燃。优化燃烧室设计： 提高燃烧室的紧凑性和合理布置火花塞的位置，缩短 火焰前锋传播的距离，排气门靠近火花塞，削弱排气 门对末端混合气加热的作用。降低压缩比和提高燃料 抗爆性能降低爆燃的风险，加强燃烧室内气流运动的 强度能防止爆燃的发生。当汽油机出现爆燃的现象时， 适当减小点火提前角是消除爆燃最有效的方法。
柴油机产生微粒和碳烟的主要原因是在高温缺氧 条件下由液态和气态烃直接裂解生成的。 提高喷油压力到200MPa 以上，缩小喷孔直径， 细化油粒直径到5um以下，缩短油粒蒸发的时间。采 用多孔喷油器（12孔），合理的油束贯穿距离，喷雾 锥角，使油粒均匀分布在整个燃烧室内。提高主喷射 阶段的喷油速率，缩短喷油的过程。加强涡流和湍流 运动，加速混合气生成速率。让涡流和湍流的强度能 保持到燃烧的后期对降低微粒和碳烟的含量能产生显 著的效果，如缩口型燃烧室。以上措施均能有效地降 低柴油机微粒和碳烟的含量。
nm nn 7500 4630 r / min Kn 1.62
Ttqn
Ttq max Kt

267 143.5 1.86
N m
3．某增压柴油机，经过增压，进气压力提高到 0.22MPa。增压前的标定功率为145kW，增压后的标 定功率为255kW，计算该增压柴油机的增压度φ与 增压比πb。
Pe nTtq 9550
B1 ge Pe g / h kW
(kW )
答：计算两个工况的输出功率Pe 和燃油消耗率ge。
P e1
g e1
4800178 89.5 (kW ) 9550 9550 60B1 60 406 272.2 g /(kW h) P 89.5 e1 n1Ttq1 6000152 95.5 kW 9550 9550 60B1 60 510 320 .4 g /(kW h) P 95.5 e2 n2Ttq 2