《内燃机学》课程作业习题（含答案）第二章 内燃机的工作指标

第二章习题与答案1.何谓内燃机的理想循环？研究理想循环有什么实际意义？答：为了了解内燃机热能利用的完善程度，能量相互转换的效率，寻求提高热量利用率的途径，在不失其基本物理、化学过程特征的前提下，将内燃机的实际循环进行若干简化，使其既近似于所讨论的实际循环，而又简化了实际变化纷繁的物理、化学过程，从而提出一种便于作定量分析的假想循环，这种假想循环就称为“理想循环”。利用假想循环能够清楚的比较说明影响内燃机热能利用完善程度的主要因素：①热能利用的完善程度：②能量相互转换的效率；③寻求提高热量利用率的途径。2.以循环热效率来分析、比较各种形式的理想循环。分析影响热效率的因素，探讨提高热效率的途径。答YQ'PI力P1QQ1CQPVV.DVTV.VeVV.(a)(b)(e)上图是各理想循环示功图(a)混合循环（b）等容循环（c）等压循环1对于（b）等容循环，其热效率为n，=1-从中可以看到其热效率只随压缩比ef-18与绝热指数k变化而变化。由于在实际循环中k变化不大，所以n,主要随的增加而增加，故一般采用在一定范围内提高压缩比的方法来提高热效率；pt-!1 对于（c）等压循环：n,=1其中p为膨胀比，由公式可以看出热效率k-l k(p-1)是随ε，k，p的变化而变化，其中k，ε对n,的影响同上。而p增大将使n.下降。1Ap*-1对于（a）混合循环：n,=1-k-l -1+k(p-1)综上所述，提高增压比是提高循环热效率最有效的最直接的途径

3.内燃机的实际循环与理想循环存在哪些差异？为使实际循环更接近理想循环可采用哪些可行的措施？从中是否能得出某些提高内燃机性能的有益启示？答：差异主要有：1.工质不同；2.气体流动阻力；3.供热损失；4.燃烧不及时，后然及不完全燃烧损失：5.漏气损失。实际过程中可以通过合理设计进排气系统，减少气体流动阻力，合理的组织燃烧过程减少燃烧过程中的损失，采用新材料减少传热损失，等等措施使实际循环更接近理想循环，通过使实际循环接近理想循环来提升内燃机性能。4.压缩比的定义是什么？压缩比的大小对热效率的影响如何？应按什么原则来取定压缩比？答：压缩比是一个描述工质容积变化和压缩程度的参数，定义为压缩始点容积比上压缩终点容积，V.V,+VC=V.一般来说在一定的范围内压缩比增加会使热效率提高，但实际过程中受到混合可燃气早然或爆燃的限制，因此压缩比的选择有上限。对于点燃式内燃机一般在不发生早然的情况下尽量选用较大的压缩比，以获得较好的混合过程和良好的燃烧过程。对于压燃式内燃机为保证在压缩终点的气体温度不低于燃料的自燃温度，故存在一个最低压缩比，而过大的压缩比将使最高燃烧压力增加，使曲轴连杆机构的机械负荷增加，活塞的热负荷增加，造成磨损加剧，机械效率下降，噪声增大，排放变差等等系列问题，并且当压缩比超过一定数值其对热效率的影响并不显著。故压缩比在一定范围内合理选定。5.多变压缩指数n和多变膨胀指数n2为什么是一个变数？各自的影响因素有哪些？答：内燃机实际循环的压缩过程是一个很复杂的过程，工质与气缸壁之间存在热交换，热流的方向在不同时期内也各不相同，所以，在实际循环中压缩过程是一个多变过程，其压缩多变指数在整个压缩过程中是变化的。工质受热dQ>0，n>kj，工质放热dQ0，n2k2。膨胀初期，后燃较多，过程接近等温过程，n2～1。后燃及分解产物重新化合，工质受热量大于向缸壁散热量，所以dQ>0工质仍受热，所以n2<kz。影响多变压缩指数的主要因素有周壁散热强度及充量扰动的速度、气缸尺寸、曲轴速度等；影响多变膨胀指数的主要因素有：转速、燃烧速度、气缸尺寸、负荷等。6.什么是示功图，它的作用是什么？答：把内燃机在一个循环中气缸内工质状态的变化，表示为压力和容积的关系，即压力与活塞行程的关系的图形成为示功图。示功图直接表示了内燃机作功的大小，除此之外，还包含了许多反映内燃机工作性能的其他信息和数据，是评价和分析内燃机性能的重要依据，具有重要的作用