汽车发动机原理课后答案王建昕帅石金清华大学出版社.docx
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汽车发动机原理课后答案王建昕帅石金清华大学出版社
汽车发动机原理课后答案-王建昕-帅石金-清华大学出版社
海黄和紫檀哪个更有价值
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北京十里河古玩市场，美不胜收的各类手串让记者美不胜收。
“黄花梨和紫檀是数一数二的好料，市场认可度又高，所以我们这里专注做这两种木料的手
串。
”端木轩的尚女士向记者引见说。
海黄紫檀领风骚
手串是源于串珠与手镯的串饰品，今天曾经演化为集装饰、把玩、鉴赏于一体的特征珍藏品。
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“目前珍藏、把玩木质手串的人越来越多，特别是海黄和印度小叶檀最受藏家追捧，有人把黄花梨材质的手串叫做腕中黄金。
”纵观海南黄花梨近十年的价钱行情，不难置信尚女士所言非虚。
一位从事黄花梨买卖多年的店主夏先生通知记者，在他的记忆中，2000年左右黄花梨上等老料的价钱仅为60元/公斤，2002年大量收购时，价
格也仅为2万元/吨左右，而往常，普通价钱坚持在7000-8000元/公斤，好点的1公斤料就能过万。
“你看这10年间海南黄花梨价钱涨了百余倍，都说
水涨船高，这海黄手串的价钱自然也是一路飙升。
”
“这串最低卖8000元，能够说是我们这里海黄、小叶檀里的一级品了，普通这种带鬼脸的海黄就是这个价位。
”檀梨总汇的李女士说着取出手串
让记者感受一下，托盘里一串直径2.5m
m的海南黄花梨手串熠熠生辉，亦真亦幻的自然纹路令人入迷。
当问到这里最贵的海黄手串的价钱时，李女士和记者打起了“太极”，几经追问才通知记者，“有
10万左右的，普通不拿出来”。
同海南黄花梨并排摆放的是印度小叶檀手串，价位从一串三四百元到几千元不等。
李女士引见说，目前市场上印度小叶檀原料售价在1700元/公斤左
右，带金星的老料售价更高，固然印度小叶檀手串的整体售价不如海黄手串高，但近年来有的也翻了数十倍，随着老料越来越少，未来印度小叶檀的升值空间很大。
“和海黄手串比起来，印度小叶檀的价钱相对低一些，普通买家能消费得起。
”正说着店里迎来一位老顾客，这位顾客通知记者，受经济条件所限，他是先从1000元以内的小叶檀手串玩起，再一步一步升级的。
“我这算是以藏养藏吧，往常手里面也有上万元的了。
”
记者走访发现，无论是出于珍藏赏玩还是以投资为目的，海南黄花梨和印度小叶檀手串以其品相精巧与投资前景可期成为珍藏市场宠儿，同领风骚。
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料少品优身价高
一条木质手串价位低的一二百元，高的可达上万元，百余倍的差价主要体往常手串的材质、品相上，珍稀老料、品相好的价钱较高，升值空间也比较大。
“2008以后，海黄里的好料就曾经很难找了，当地老百姓的老房子、老家具之类的都曾经收得差不多了，海黄真是木材里的大熊猫。
”店主夏先生说。
海南黄花梨是我国海南特类稀有宝贵树种，由于前期掠取性开发，海南黄花梨曾经呈现干涸态势；而小叶紫檀价钱逐年上涨，一棵小叶紫檀的树至少要
500年以上才可成材，原料的生长速度远远跟不上销售的速度。
“提起紫檀木料，业内常说十檀九空，老料太少了，要是还带金星就太宝贵了，用这样的根
料、边角料做的手串是十分有价值的。
”
往常手串的珍藏把玩曾经进入了按品相论价的时期，同样规格的手串因种类、品相不同价钱会相差数倍，其中海黄鬼脸和老料金星小叶檀通常被以为是目前市场上身价最高的木质手串。
“海黄鬼脸是生长过程中的结疤所致，它的结疤跟普通树种不同，纹理外形多样，生动多变，可呈现美丽的图案，特别是用带颗颗鬼脸的一块料做成的海
黄手串，备受玩家喜欢，价钱也就高。
”夏先生还通知记者，小叶紫檀里老料带金星要比不带金星的价钱贵出数十倍“不是一切的小叶紫檀树干都能产生金星，只需
特殊土壤环境下才干构成，而且从老料中开出的金星最为少见。
”正因如此，老料金星小叶紫檀在市场上也是千金难求。
除了自身体质和原本品相，经过长时间把玩构成包浆后也会令手串身价倍增，这就是圈内人常挂在嘴边的“盘”。
木质手串中的紫檀、黄花梨、老山檀等
宝贵木材内部都具有油性，经过长时间正确把玩，串珠自身油脂慢慢外泄，和空气接触后慢慢氧化，相互融通，逐步构成具有琥珀质感的表面皮壳。
“从目前来看，像鬼脸海黄和老料金星小叶檀你买了摆在那里也能增值，但盘出来的手串增值更明显。
”夏先生说，一位老顾客两年前花6万元从他店里买了一串海黄油梨手串，盘好之后他打算出价10万元回收，对方说几钱都不卖。
常言道：
乱世黄金，盛世珍藏。
随着人们生活消费水平不时进步，开端从事手串把玩、珍藏的人越来越多，而材质、品相等的选择都充溢学问，非一日之功。
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细辨真伪慎投资
自古以来物以稀为贵，宝贵老料越少价值自然越高，而鱼龙混杂、以次充好的市场现状正提示着文玩新手和投资者认真辨别，谨慎买卖。
夏先生引见说，海南黄花梨和越南黄花梨、小叶紫檀和大叶紫檀在价钱上有很大差距，把越黄当海黄、大叶紫檀当小叶紫檀来珍藏其价值就会大打折扣，这就需求藏家控制相关学问，仔细分辨。
海南黄花梨普通比越南黄花梨贵三倍，市场上有很多商家用越黄充任海黄卖，这就需求买家认真辨别。
普通来讲，海黄颜色相对深一些，纹路明晰流利，
如行云流水，闻起来是幽幽的降香；而越黄颜色要浅一些，纹路也略粗，闻起来香味里面带点酸。
假如在选择手串时难辨海黄还是越黄，花纹漂亮是首选。
目前市场上带金星的印度小叶檀很受欢送，但业内人士提示，要当心金星是用铜粉加胶伪造的，而分辨金星真伪相对艰难一些，在置办时较为可行的操作是认真察看珠子内侧金星状况。
业内人士表示，辨别手串木质真伪的最好办法就是多看、多闻、多上手，没有一定的阅历积聚，想要经过有限的差别去精确辨别它们似乎很难。
关于初入
门的新手而言，要摆正心态，碰到入眼的手串要冷静一下，心态平和一些，不要有捡漏以至占低价的心态。
在不被夸大广告、侥幸心理左右，多接触真品海黄和小叶
檀手串的同时，量入为出，不盲目置办是谨慎投资的明智选择。
此外，投资的谨慎还体往常“盘出来的好东西”。
像文玩核桃、木质手串这一类藏品都是需求经过把玩者用心盘玩，构成包浆后，充溢灵气光泽的手串就会随之增值。
盘手串要细致、有耐烦，经过用柔软的棉布盘搓、在阴凉处自然放置、让珠子自然单调等过程，不能直接用手盘，特别留意不要在任何时分接触较大的水分。
“前段时间有顾客买了一串十分好的小叶檀手串，直接手盘，没几天珠子就发乌了，原本很有珍藏价值的，可惜了。
”一手串卖家难掩可惜地通知记者。
海黄和紫檀的珍藏价值为业界看好，未来市场前景悲观。
但业界专家表示，投资有风险，特别是对刚入门的新手，谨慎而行许是无害的。
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《汽车发动机原理》课后习题答案
第一章
1-1图1-2示出了自然吸气与增压四冲程发动机的示功图，请问：
（1）各自的动力过程功、泵气过程功指的是图中哪块面积？
功的正负如何？
（2）各自的理论泵气功、实际泵气功和泵气损失功指的是图中哪块面积？
功的正负如何？
（3）各自的净指示功和总指示功又是由图中哪些面积组成？
功的正负如何？
（4）造成自然吸气与增压发动机示功图差异的原因是什么？
解：
由图1-2，
（1）自然吸气：
动力过程功=面积aczbaWt=W1+W3，正功
泵气过程功=面积W2+W3，负功
增压：
动力过程功=面积aczbaWt=W1，正功
泵气过程功=面积brabWt=W2，正功
（2）自然吸气：
理论泵气功=0
实际泵气功=W2+W3，负功
泵气损失功W2+W3负功
增压：
理论泵气功=pk和pb间的矩形面积，正功
实际泵气功=W2，正功
泵气损失功=阴影面积，负功
（3）自然吸气：
总指示功＝W1+W3，正功
净指示功＝（W1+W3）-（W2+W3）=W1-W2，正功
增压：
总指示功=W1＋（pb-pk）*Vs，正功
净指示功=W1+W2，正功
（4）差异的原因：
增压发动机的进气压力高于排气压力，因此泵气过程功为正。
1-2增压四冲程发动机在中、小负荷工况运转时，有可能出现压气机后进气压力pb小于涡轮前排气压力pk的情况，请画出此时发动机一个循环的p-V图，标出上下止点、进排气门开关和着火时刻的位置，以及理论泵气功和泵气损失功面积，并判断功的正负。
解：
p-V图如下图所示：
理论泵气功：
绿线包围的矩形面积，负功
实际泵气功：
进排气线包围的面积，负功
泵气损失功：
两块面积之差，负功
1-3假设机械增压与涡轮增压四冲程发动机的动力过程功Wt和压气机后压力pb均相同，请问两者的示功图有何异同？
二者的泵气过程功有何差异？
为什么？
解：
涡轮增压的理论排气线为pk，机械增压的理论排气线为p0；且涡轮增压的实际排气线位于机械增压实际排气线的上方。
机械增压的泵气功大，因为机械增压的排气压力更低。
1-4图1-4曲轴箱扫气二冲程发动机的示功图两块面积各表示什么含义？
说明曲轴箱换气功的形成过程，并判别功的正负。
解：
上图-缸内工质对活塞做的功；下图-曲轴箱内工质对活塞做的功。
对于气缸，排气门先开启排气，然后扫气门开启开始扫气，扫气门关闭时扫气结束，排气门关闭后整个气缸的换气过程结束。
对于曲轴箱，进气门从开启到关闭为进气过程，扫气门从开启到关闭为扫气过程。
曲轴箱换气功为负功。
1-5为什么发动机性能指标有指示指标与有效指标的分别？
两种指标各在什么场合使用？
为什么一般不把净指示功作为常用的指示功指标？
解：
指示指标：
不受循环过程中机械摩擦、附件消耗以及进排气和扫气流动损失的影响，直接反应缸内热功转换进行的好坏，因而在内燃机工作过程分析中广泛应用；有效指标：
被用来直接评定发动机实际工作性能的优劣，因而在发动机生成和试验研究中广泛应用。
因为净指示功难以直接测算得出，所以一般不把净指示功作为常用的指示功指标。
1-6发动机的动力、经济性能在生产使用中主要用哪几个指标来表示？
如果要进行不同机型性能的对比，应该使用何种动力、经济性能指标？
解：
动力性：
功率、扭矩、速度；
经济性：
有效效率、燃油消耗率、润滑油消耗率。
不同机型对比常用：
有效平均压力、升功率和be。
1-7为什么发动机原理把有效平均压力pme当作一个极为重要的性能指标？
解：
因为pme与整机的功率、扭矩和功都成正比，又是可比指标，是表示动力性能的最具代表指标。
1-8为什么说活塞平均速度νm是比转速n更为本质的动力性能速度指标？
解：
因为转速n只能作为同一机型的速度指标，不能用来判断不同机型运动速度的快慢。
1-9试推导以有效平均压力pme表示的有效输出功率Pe和有效转矩Ttq的计算公式（标出各参数的量纲）；比较同为动力性指标的Pe和Ttq有何区别；分析在发动机结构参数不变的前提下提高输出功率Pe的途径。
解：
和
，
其中：
pme量纲为MPa，Pe量纲为kW，Ttq量纲为N.m。
提高输出功率Pe的途径：
提高转速，增大平均有效压力（增压，提高效率等）。
1-10为什么说发动机转速n确定后输出功率Pe（或转矩Ttq）主要取决于有效效率ηet和循环可燃混合气进气量（汽油机）或循环供油量（柴油机）？
而有效燃料消耗率be则主要取决于有效效率ηet？
解：
当转速n确定后，单位时间内做功的次数一定。
决定做功快慢的主要因素变为一次做功的多少。
而循环可燃混合气量和循环喷油量所产生的热量与有效效率的乘积即为每循环做的功。
因此，当n确定后，循环可燃混合气量和循环喷油量所产生的热量与有效效率成为影响Pe主要指标。
1-11燃料低热值Hu和混合气热值Hum有何异同？
决定混合气热值的因素有哪些？
解：
燃料热值：
单位质量的燃料在标准状态下，完全燃烧所能释放的热量。
可燃混合气热值为单位质量或体积的可燃混合气在标准状态下燃烧所释放的热量。
取决于燃料的热值和空燃比。
1-12发动机有效效率计算公式ηet=ηc·ηt·ηm中，ηc、ηt、ηm各自的物理含义是什么？
自然吸气、涡轮增压和机械增压四冲程发动机的ηc、ηt和ηm有何区别？
解：
燃烧效率：
燃料化学能通过燃烧转化为热能的百分比。
循环热效率：
燃烧加热量经过发动机工作循环转化为对活塞的指示功的百分比。
机械效率：
指示功减去机械损失后，转化为有效功的百分比。
一般增压发动机大于自然吸气发动机。
对于机械效率，涡量增压大于机械增压。
1-13影响有效燃料消耗率be的因素有哪些？
降低be的途径有哪些？
解：
影响因素：
燃烧效率、机械效率、循环热效率等。
降低途径：
增压小排量技术、稀薄燃烧、增大压缩比等。
1-14可燃混合气的浓与稀可以用哪几个指标表示？
各指标的意义为何？
彼此间如何换算？
解：
空燃比：
混合气中空气和燃料的质量比。
过量空气系数：
实际空气量比理论空气量。
燃空当量比：
理论与实际空气量之比。
空燃比与当量比互为倒数。
过量空气系数为空燃比与理论空燃比的比值。
1-15什么是燃料燃烧时的化学计量比？
具有化学计量比的可燃混合气的过量空气系数φa是多少，其空燃比α又是多少？
解：
燃料和空气恰好能够完全反应时两者的比值。
具有化学计量比的可燃混合气的过量空气系数φa为1，其空燃比α为14.2。
1-16基于Pe的综合表达式（1-40）分析：
（1）哪些参数属于“质”环节参数？
哪些参数属于“量”环节参数？
（2）发动机在结构参数不变的情况下，由自然吸气改为涡轮增压时，式中各种参数怎样变化？
解：
（1）：
上式中，
、
、
三者为“质”环节参数，其余为“量”环节参数。
（2）：
发动机由自然吸气改为涡轮增压时，如果燃烧组织得较好，
、
、
、
略有增加，
、
大幅增加，
、
、
不变。
1-17一台4缸四冲程火花点火发动机（缸径D＝80mm，冲程s＝76.5mm）节气门全开时在台架上的测量结果如下：
发动机转速n=5900r/min；有效转矩Ttq=107.1N·m；指示平均压力pmi=1.19MPa。
计算：
（1）循环指示功Wi；
（2）指示功率Pi和有效功率Pe；
（3）有效平均压力pme；
（4）机械效率ηm；
（5）机械损失功率Pm和机械损失平均压力pmm。
解：
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
1-186135Q-1四冲程柴油机的冲程s＝140mm，在发动机转速n=2200r/min时的机械效率为ηm=0.75，有效输出功率Pe=154kW，有效燃料消耗率为be=217g/（kW·h）。
已知柴油机低热值为Hu=42500kJ/kg。
求此时发动机的pme、Ttq、Pm、ηet和Wi各值。
解：
1-19一台6缸四冲程柴油机（缸径D＝102mm；冲程s＝125mm），在全负荷时的台架测量结果如下：
21.22s内消耗燃料体积200cm3，燃料密度0.83kg/dm3；30.1s内消耗空气体积5m3；环境空气压力0.1MPa；环境空气温度300K；有效转矩424N·m；发动机转速2650r/min；机械损失平均压力0.1758MPa；柴油低热值42500kJ/kg。
计算该测试条件下：
（1）燃料体积流量和质量流量；
（2）空气体积流量和质量流量；
（3）有效功率Pe；
（4）有效燃料消耗率be和有效热效率ηet；
（5）指示燃料消耗率bi和指示热效率ηit。
解：
1-20一台排量为4.6L的四冲程V8汽油机采用了断缸技术，当功率需求减小时，切换成2.3L排量的V4工作模式。
该发动机在转速为1750r/min时，采用V8工作模式，此时发动机的充量系数为0.51，机械效率为0.75，空燃比为14.5，发出的有效功率是32.4kW。
发动机在更高的转速下切换成V4工作模式时，充量系数为0.86，机械效率为0.87，空燃比为18.2。
假定不同转速下的指示热效率相同，且燃烧效率为100%，空气是在20℃和0.1MPa的条件下吸入气缸的。
计算：
（1）1750r/min时，V8工作模式的进气质量流量（kg/s）；
（2）1750r/min时，V8工作模式的燃料消耗质量流量（kg/s）；
（3）1750r/min时，V8工作模式的有效燃料消耗率（g/（kW·h））；
（4）V4工作模式发出与V8工作模式相同有效功率所需的转速（r/min）；
（5）上述V4工作模式时发动机的有效燃料消耗率（g/（kW·h））。
解：
（1）根据pv=nRT，有以下关系式
（2）
（3）
（4）
因为只是热效率相等，所以：
（5）be*0.75/0.87=268g/kW.h
第二章
2-1缸内工质是从哪几个方面影响发动机的性能及其燃烧模式的？
解：
（1）工质的各种热力参数—质
（2）燃料热值（可燃混合气的热值）—量
（3）燃料的理化特性—不同工作方式
（4）燃料的组份—燃烧和排放
2-2什么是发动机的常规燃料和代用燃料？
代用燃料是如何分类的？
为什么要加强代用燃料的研究和应用？
解：
常规燃料：
汽油、柴油。
代用燃料：
除石油汽油、柴油以外的烃类/醇类/醚类/酯类/氢气等燃料；分类详见表2-1。
加强代用燃料研究主要出于能源安全和环境保护考虑。
2-3醇、醚和酯类燃料都是含氧燃料，它们的分子结构各有什么特点？
分别列出1～2种常用的醇、醚和酯类代用燃料及其燃烧模式。
解：
醇类是烃类物质中的氢被羟基取代的产物。
常见醇类燃料有甲醇和乙醇。
因其辛烷值较高，一般为点燃；
醚类物质是两个烃基通过氧原子连接起来的化合物。
常见醚类燃料为二甲醚，其十六烷值较高，一般为压燃；
酯类物质是烃类物质中的氢被羧基取代的产物。
常见酯类燃料为生物柴油，其十六烷值较高，一般为压燃。
2-4分子结构相同的烃燃料，其分子中碳原子数的多少对发动机的性能有何影响？
原因何在？
解：
C越多，化学稳定性差，着火温度低，易自燃；但物理稳定性好，不易气化。
因为高C烃结构庞大冗长，易于裂解；但相对分子量较大，不易气化。
2-5成分相同但分子结构不同的烃燃料对发动机的性能有何影响？
原因何在？
解：
（1）链与环—环化学稳定性好，不易自燃；
（2）直链与支链（或正烷与异烷）—支链（异烷）的化学稳定性好，抗爆好（如正庚烷C7H16和异辛烷C8H18的辛烷值分别为0和100）；
（3）单键和多键—多键非饱和烃不易断链，不易自燃，但安定性差，贮存中易氧化结胶（如烯烃）。
2-6为什么对压燃式柴油机是优良的燃料，对点燃式汽油机则一般是不良的燃料？
综合考虑发动机的动力、经济性和排放要求，理想的汽油和柴油应由何种结构和成分的烃燃料组成？
解：
因为柴油机燃料一般有较高的十六烷值以便压燃，高十六烷值意味着容易自燃，如果应用在点燃式汽油机上，会引起严重的爆震，造成发动机性能及寿命下降。
汽油机使用的燃料要求有较高的辛烷值，以抑制爆震产生。
另外柴油燃料一般不易气化，不利于火焰传播，会造成排放升高。
从何考虑发动机的各种性能，理想的柴油机燃料应由碳原子数为16左右的直链烷烃构成，而汽油机燃料应由碳原子数为8左右的异构烷烃或环烷烃构成。
2-7正十六烷与α-甲基萘的十六烷值分别为多少？
为什么两者的着火特性有显著差别？
解：
十六烷值CN=100，自燃性很好；α－甲基萘CN=0，自燃性很差。
其着火特性与C原子数密切相关。
2-8测定辛烷值时，为什么有的燃料的辛烷值会大于100？
为什么有的燃料的RON>MON，而有的燃料却是RON解：
说明抗爆性优于异辛烷，若待测燃料比参比燃料更敏感，则RON>MON；反之，RON2-9汽油燃料蒸发曲线中，10％，50％，90％馏程的意义是什么？
它们对发动机的性能有何影响？
燃烧一种终馏点很高的汽油会出现什么结果？
解：
10％馏程（T10）—燃料中含有轻馏分的大概数量，反映汽油机的冷起动性。
50％馏程（T50）—燃料的平均蒸发性能，反映汽油机的工作稳定性。
90％馏程（T90）—燃料中的重质馏分含量，反映汽油机燃烧完全性。
EP高，易积碳，加剧磨损，烧机油。
2-10什么是燃料的饱和蒸气压？
汽油饱和蒸气压的过高和过低分别会对发动机性能带来什么影响？
解：
饱和蒸气压：
在规定条件下燃油和燃油蒸气达到平衡状态时，燃油蒸气的压力。
蒸气压过低，发动机冷起动性能差，混合气形成速度慢，不利于燃烧。
蒸气压过高，在储存和运输过程中易产生蒸发损失，着火的危险性大；也容易在燃油供给系统中形成“气阻Choking”。
2-11芳烃和烯烃是理想的高辛烷值汽油组分，为什么在汽油标准中却要限制它们的含量？
解：
（1）烯烃是汽油提高辛烷值的理想成分。
但是由于烯烃有热不稳定性，导致它易形成胶质，并沉积在进气系统中，影响燃烧效果，增加排放。
活泼烯烃蒸发排放到大气中会产生光化学反应，进而引起光化学污染。
（2）芳烃通常是汽油的高辛烷值组分，具有高能量密度。
但是，芳烃会导致发动机产生沉积物，增加尾气排放，包括CO2。
2-12为什么随着燃料品质等级的提高，燃料中硫的含量呈现大幅度下降的趋势？
解：
硫天然存在于原油中。
硫可明显地降低催化转化器中催化剂的功效，同时在高温条件下对氧传感器造成不良影响。
高硫燃油会使车载诊断系统（OBD）失灵，使催化转化器监控装置发送错误的诊断码，并向司机发出错误的故障信号。
2-13常规汽油机和柴油机在混合气形成、着火和负荷调节三方面有何差异？
形成这些差异的主要原因是什么？
解：
（1）混合气形成方式不同：
汽油—易气化，缸外低压喷射蒸发，与空气形成预制均质混合气
柴油—难气化，缸内高压喷雾成细小液滴，与空气形成非均质（分层）混合气
（2）着火及燃烧方式不同：
汽油—难自燃，易点燃（SI），用高压电火花点燃预混燃烧，火焰传播。
可在ϕa=1的条件下完全燃烧
柴油—难点燃，易压燃（CI），扩散燃烧，即边喷-边混-边燃，为了完全燃烧，必须ϕa>1.2
（3）负荷调节方式不同：
汽油机—预混合，ϕa基本保持不变，量调节
柴油机—分层混合，ϕa变化范围大（0~∞），质调节
原因：
燃料的理化特性不同。
2-14汽油可以压燃吗？
如果可以，汽油压燃有什么优缺点
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