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《内燃机学》习题集

《内燃机学》习题集

第一部分内燃机学（Ⅰ）（理论学时：

72学时）

第一章概论（2学时）

一、内容

1.内燃机简史

2.内燃机的发展

第二章内燃机的工作指标（5学时）

一、内容

1.内燃机指标体系

2.内燃机指示性能指标

3.内燃机有效性能指标

4.内燃机热平衡

5.提高内燃机动力性能与经济性能的途径

二、填空题

1.内燃机指标体系中主要有、、、、、等几类指标。

2.内燃机强化指标主要有：

、、等。

3.造成内燃机有效指标与指示指标不同的主要原因是。

4.平均有效压力可以看作是一个假想不变的力作用在活塞顶上，使活塞移动一个冲程所做的。

5.在标定工况下，高速四冲程柴油机的有效燃油消耗率的一般范围为g/kW.h。

6.汽油机有效效率的一般区间为：

；柴油机有效效率的一般区间为：

。

7.从内燃机示功图上可以得到的信息包括：

、、等。

8.增压柴油机的示功图与非增压相比，主要不同点有：

、等。

9.什么动力机械应该用持续功率？

；什么动力机械应该用十五分钟功率？

。

10.给出几个能反映普通汽油机特点的性能指标值：

、、等。

11.内燃机的指示指标是指工质对做功为基础的指标；指示功减有效功等于。

12.平均指示压力是一个假想不变的压力，这个压力作用在活塞顶上，使活塞所做的功。

13.发动机转速一定，负荷增加时，机械效率。

14.测量机械损失的方法主要有几种。

15.内燃机中机械损失最大的是：

。

16.活塞和活塞环的摩擦损失大约占机械损失功率的％。

17.机械损失的测量方法有：

、、等。

18.当发动机负荷一定，转速降低时，平均机械损失压力，机械效率。

19.过量空气系数的定义为。

20.过量空气系数a=1表示：

。

21.内燃机的燃油消耗率和哪两个因素成反比：

、。

22.燃料化学能在柴油机内最终分配情况大致为：

，，等。

23.提高内燃机经济性的主要措施有：

、、、、、等。

24.提高内燃机升功率的主要措施有：

、、、、等。

三、论述与计算题

1.绘制某类内燃机的示功图，并基于此图，分析说明该内燃机的特点。

2.提高内燃机经济性的技术措施都有哪些类？

（请系统、分类说明）

3.运用内燃机学的有关知识论述提高发动机平均有效压力的措施有哪些？

4.提高内燃机升功率的主要技术措施有哪些？

5.请选择一台特定用途的柴油机，用新技术改造它，并说明如何匹配各项技术才能使其性能更优异。

（供油、燃烧室、增压、进排气、增压中冷、配气机构、电子管理等）

6.6135Q柴油机，行程S=140mm，转速n=2200r/min时，有效功率Pe=154kW，实测比油耗be=217g/kW.h，假设柴油的低热值为Hu=41868kJ/kg

求：

（1）该发动机的平均有效压力、扭矩和有效热效率。

（2）当机械效率为75%时，计算指示比油耗、指示热效率、指示功率和机械损失功率。

（3）当指示效率、充气效率、过量空气系数等参数不变，机械效率由75%提高到80%，计算此时的有效功率和有效比油耗。

（4）通过提高充气效率将有效功率提高到160kW，而指示效率和机械损失功率不变，此时指示功率、机械效率和有效比油耗是多大？

（5）通过以上计算，你可以得出哪些结论？

7.要设计一台六缸四冲程柴油机，在2000r/min时假设平均指示压力为0.85MPa，平均机械损失压力为0.15MPa。

希望能发出的功率为73.5kW。

（1）为将活塞速度控制在8m/s，缸径行程比取多大合适？

（2）为使缸径行程比为1：

1.2，缸径与行程各取多大？

8.请对下面的柴油机进行特点分析与计算评价。

该发动机是法国雪铁龙公司在某国际汽车展览会上曾经展出的4冲程4缸轿车用柴油机。

该机S/D=85.5mm/90mm，压比ε=22，标定转速n=4500r/min，标定功率Pe=48.5kW，每缸循环喷油量gb=2.1×10-5kg/（cyc.缸）。

该机采用灰铸铁机体，铝合金缸盖、下置凸轮轴，涡流室式燃烧室，轴向压缩式分配泵。

（柴油的低热值Hu=41868kJ/kg）

第三章燃料与热化学（5学时）

一、内容

1.燃料的分类

2.石油产品的组成

3.燃料的性质

4.燃料的燃烧（化学）

5.代用燃料的性质与应用

二、填空题

1.造成柴油机与汽油机各种特征巨大差别的根本原因是：

。

2.内燃机燃用石油产品的优点是：

、、。

3.燃料的高热值与低热值之差为。

内燃机使用燃料的进行热功转换。

4.98号汽油的十六烷值大约是：

；柴油的辛烷值大约是：

。

5.正烷烃的碳链越长，则化学稳定性越、辛烷值越。

6.柴油比汽油的化学稳定性，因为。

7.与柴油化学稳定性有关的燃料特性有：

、、等。

8.提高汽油辛烷值的方法有：

、等。

9.使汽油机易爆燃的燃料，其辛烷值；使柴油机易自燃的燃料，其十六烷值。

10.使用高十六烷值柴油的优点有：

、；缺点有：

。

11.当最低气温为-15℃时，应该选用如下哪个标号的柴油？

。

（15、5、-5、-15、-25）

12.实际分子变化系数μ可表示为。

13.以氢气为燃料的内燃机的特点有：

、、等。

14.汽油的标号是以来定的，测定时用的两种标准燃料是、。

三、论述与计算题

1.根据汽油和柴油特性的差异说明汽油机和柴油机在混合气形成与燃烧等方面的差异。

2.分析燃料化学稳定性对汽油机燃烧及柴油机燃烧的影响。

第四章内燃机工作循环（4学时）

一、内容

1.内燃机理论循环

2.内燃机实际循环

3.内燃机多变指数分析

二、填空题

1.卡诺循环的特点有：

、、。

2.卡诺循环难以实用的主要障碍是：

、。

3.如果压缩比一定，等容燃烧和等压燃烧哪个热功转换效率高？

。

4.汽油机比柴油机效率低很多的主要原因是：

。

5.等压燃烧相对等容燃烧的优点有：

。

6.工质的定容比热越、燃烧产物越高温分解，则热功转换的效率越高。

7.与理论双烧循环相比，实际循环在燃烧阶段有哪些损失？

、。

8.高等容度燃烧所具有的特点是：

、、等。

9.在限定最高燃烧压力的条件下，等容燃烧的热效率比等压燃烧。

汽油机燃烧的等容度比柴油机。

10.提高内燃机的等容度会引起、、等现象。

11.提高理论双烧循环的初始膨胀比0，则循环平均压力，循环热效率t。

12.内燃机气缸的面容比越大，则传热损失越，燃烧室越简单，则传热损失越。

13.内燃机热功转换、传热损失、排气能量占燃料总化学能的比例大约为：

、、。

14.造成实际循环与理论循环不同的原因有：

、、、、、等。

15.在压缩过程初期，工质温度低，受气缸壁面加热，压缩多变指数绝热指数。

16.当发动机转速一定，负荷增加时A.平均机械损失压力增加，机械效率减小；B.平均机械损失压力减小，机械效率增加；C.平均机械损失压力不变，机械效率增加；D.平均机械损失压力增加，机械效率增加

三、论述与计算题

1.现代汽油机与现代柴油机的理论循环参数有何主要差别，由此引起的性能差别是什么？

2.内燃机工作循环等容度的物理意义是什么？

3.请分析提高内燃机等容燃烧的比例有何优点与问题？

4.试分析现代高速柴油机、汽油机在工作循环上的差别。

5.简述用单缸熄火法测量内燃机机械损失的原理，适用范围。

6.画出非增压内燃机理论循环和实际循环的p—V图，说明内燃机的实际循环与理想循环相比存在哪些损失？

分析各种损失及其形成原因。

7.实际工质的燃气空气循环与理论循环的区别，并解释这些区别点造成效率变化的原因。

8.试分析内燃机实际工作循环与理论工作循环不同的原因。

9.内燃机实际循环与理论循环相比，存在哪些损失？

10.解释为什么发动机的指示效率难以进一步提高。

11.叙述测量内燃机机械损失的方法有几种及其适用范围。

选其中两种方法的测量原理进行说明。

第五章内燃机换气过程（5学时）

一、内容

1.换气过程与特点

2.换气过程评价参数

3.充量系数解析式

4.影响换气质量的因素

5.内燃机缸内气流

6.气体波动效应

7.进排气系统可变机构

8.二冲程发动机换气

二、填空题

1.四冲程内燃机排气过程可以细分为：

、、、。

2.排气门提前开启的主要目的是：

。

3.进气门滞后关闭的主要目的是：

。

4.配气相位的四个角度中，对充量系数影响最大的是角。

5.发动机转速越高，一般进气门滞后关闭角应该越。

6.当排气门截面小、发动机转速高时，排气门提前开启角应。

7.四冲程内燃机的换气过程分为、、、等四个阶段。

8.充量系数是内燃机每循环实际进气量与以状态充满气缸的工作容积的理论进气量之比。

9.使内燃机充量系数增大的主要因素有：

、、、等。

10.汽油机随着负荷的减小，其充量系数将；随着转速的增加，其充量系数将。

11.对小型四冲程发动机，当进气Ma超过后，充量系数将急剧下降。

12.与四冲程内燃机相比，二冲程内燃机换气的特点有：

、、等。

13.内燃机采用多气门技术的优点有：

、、等。

14.改善内燃机换气质量的主要措施有：

、、、、等。

15.内燃机缸内气流的主要成分包括：

、、、等。

三、论述与计算题

1．如何理解工况不同排气门的最佳提前开启角也会不同。

2．试解释内燃机换气要求与评价指标间的关系。

3．在P-V坐标图上画出四冲程涡轮增压柴油机的换气过程——气缸内气体压力的变化，并标出进、排气阀开启和关闭的近似位置点，图上相关符号的意义。

4．何为进气马赫数Z？

试分析进气马赫数Z对充气效率的影响。

5．各配气相位角选择合理与否直接影响发动机换气过程的什么参数？

这些参数如何影响配气相位的选择？

6．试论述气体波动效应改善发动机性能的机理与具体措施。

7．解释说明利用进气管长度可变提高充气效率的原理。

8．请详细列举说明提高充量系数的措施有哪些？

9．试分析内燃机进排气门提前开启和滞后关闭的原因。

在研制一台新内燃机时，你是如何考虑确定其进排气门提前开启和滞后关闭角大小？

其数值大小与哪些因素有关？

10．解释内燃机进排气门提前开启与滞后关闭的目的及何时应该增大配气相位角。

11．试应用波动效应理论预测柴油机在哪几个转速时，充气效率c具有峰值。

柴油机参数为：

S195型，单缸，S/D=115/95，工作转速范围n=15～34r/s，进气管长2m，管径d=42mm。

12．什么是断缸技术？

第六章内燃机增压（6学时）

一、内容

1.增压技术

2.排气涡轮增压器

3.涡轮增压系统

4.涡轮增压器与发动机的匹配

5.汽油机增压

6.机械增压

二、填空题

1.普通废气涡轮增压柴油机的缺点有：

、、等。

2.机械增压的主要优点有：

、、等。

3.气波增压有何特点：

、、等。

4.采用可调废气涡轮增压器（VGT），主要是为了解决等问题。

5.压气机喘振的原因是：

。

6.压气机堵塞的原因是：

。

7.单纯增压，柴油机的排放将减少，排放将增加。

8.相对脉冲增压，定压增压对排气能量的利用率，涡轮效率。

9.汽油机采用增压的主要困难是：

、、等。

10.车用柴油机宜采用脉冲涡轮增压系统的理由是：

。

11.从对过渡工况的适应能力看，定压增压与脉冲增压哪一个较好？

。

12.车用柴油机常用增压系统，该类增压系统的涡轮效率、加速性。

三、论述与计算题

1.车用柴油机采用增压后要进行哪些调整？

2.什么是顺序增压？

3.为什么要追求涡轮、压气机可调？

实现可调的措施有哪些？

4.增压后对柴油机的性能、工作粗暴度、排放等有什么影响？

增加中冷后又如何？

5.论述汽油机增压的难点及实现方法。

6.一台车辆用多缸柴油机利用增压技术提高功率20%时，试问采用何种增压方式为宜，原因何在？

并指出发动机结构及工作过程参数有何变化、原因何在？

7.将一台70kW的非增压柴油机通过增压技术使其功率达到88kW，使述柴油机需要做哪些改动？

8.车用发动机采用增压时应进行哪些方面的调整？

9.说明增压柴油机扭矩适应性差的原因。

采用废气放气阀方案和可调涡轮喷嘴面积方案解决扭矩适应性的问题在原理和性能上各有何不同?

10.请说明柴油机脉冲增压系统的特点及何时应采用脉冲增压系统？

第七章汽油机燃烧（9学时）

一、内容

1.汽油机燃烧过程与特点

2.燃烧稳定性

3.非正常燃烧

4.汽油机燃烧室

5.稀薄燃烧与分层燃烧

二、填空题

1.燃烧后，在火花塞附近温度会远高于其它区域，原因是：

。

2.汽油机燃烧放热的特点是：

。

3.汽油机燃烧急燃期结束点的定义方法有：

、等几种。

4.提高汽油机缸内气流强度，滞燃期τi将变，最佳点火提前角应该。

5.在发动机正常运转的情况下，是影响汽油机滞燃期的主要因素。

6.汽油机燃烧稳定性差的主要原因是：

、。

7.汽油机产生燃烧循环变动的主要原因有：

、等。

8.汽油机的燃烧稳定性在、、情况下易变差。

9.火焰传播到末端所需时间t1，末端混合气自燃所需时间t2，则产生爆燃的条件为：

。

10.燃烧室的面容比F/V大，火焰传播距离，爆燃倾向，HC排放。

11.汽油机最高燃烧温度比柴油机高主要是因为：

。

12.汽油机最高燃烧温度点约在处，柴油机最高燃烧温度点约在处。

13.汽油机最高温度较（高、低），主要是因为燃烧速度较高。

14.爆燃性表面点火与爆燃的差别有：

、等。

15.汽油机火花塞应尽可能布置在或。

16.布置火花塞时，需考虑：

、、等问题。

17.汽油机采用分层、稀薄燃烧的优点有：

、、等。

18.保证稀薄燃烧汽油机可靠点燃的措施有：

、、等。

19.汽油机非正常燃烧有哪些形式：

、、等。

20.当发动机压缩比增加时，汽油机爆燃倾向，柴油机工作粗暴倾向。

21.汽油机的爆燃主要出现在燃烧过程的期，而表面点火主要出现在期。

22.汽油机在使用中发生爆震，常用的消除方法是：

A.加大点火提前角；B.减小点火提前角；C.换低标号汽油；D.调整气门间隙。

23.降低汽油机爆燃的主要措施有：

、、、、等。

三、论述与计算题

1.分析说明汽油机缸内气流与柴油机缸内气流如何影响各自的燃烧过程？

2.请论述汽油机、柴油机燃烧的区别。

3.汽油机采用非均值的缸内燃油直接喷射（GDI）的目的、问题和相关措施是什么？

4.试述汽油机爆燃和柴油机工作粗暴产生的原因，并简述防止汽油机爆燃的措施。

5.什么是汽油机的点火提前角？

点火提前角不当对汽油机的性能有何影响？

试分析影响最佳点火提前角的因素。

6.试述汽油机爆燃的外部特征，在使用过程中如何用简单的方法消除出现的爆燃。

7.试分析说明分层燃烧系统的原理，当前研究的目的与实现方法。

8.提高汽油机的压缩比对性能提高有什么意义？

如何保证在汽油机上使用较高的压缩比？

9.说明汽油机采用缸内直喷、分层燃烧的优点及有关问题。

10.请分析汽油机爆燃与柴油机工作粗暴两者的共同点和不同点。

第八章柴油机燃烧（9学时）

一、内容

1.柴油机的燃烧过程

2.放热规律

3.燃油喷雾

4.柴油机混合气形成

5.柴油机燃烧室

6.燃烧分析应用

二、填空题

1.柴油机速燃期、缓燃期、后燃期放热量占总放热量的百分比大约分别为：

、、。

2.对柴油机燃烧噪声影响最大的燃烧阶段为，对经济性影响最大的为。

3.柴油机速燃期的结束点大约是最高点，缓燃期的结束点大约是最高点。

4.先慢后快燃烧方式的特点有：

、、等。

5.柴油机燃烧噪音较大的工况：

A.冷车怠速；B.大负荷稳定工况；C.中等负荷稳定工况；D.热车减速工况。

6.汽油机比柴油机排气温度高的主要原因是：

、、等。

7.当发动机压缩比增加时，A.汽油机爆震倾向增加，柴油机工作粗暴倾向增加；B.汽油机爆震倾向减小，柴油机工作粗暴倾向增加；C.汽油机爆震倾向增加，柴油机工作粗暴倾向减小；D.汽油机爆震倾向减小，柴油机工作粗暴倾向减小。

8.一般汽油机和柴油机标定工况相比，最高燃烧压力PZ和最高燃烧温度是：

A.PZ柴油机大于汽油机，Tmax柴油机大于汽油机；B.PZ柴油机大于汽油机，Tmax柴油机小于汽油机；C.PZ柴油机小于汽油机，Tmax柴油机大于汽油机；D.PZ柴油机小于汽油机，Tmax柴油机小于汽油机。

9.柴油机排气温度随负荷变化很大主要是因为：

。

10.柴油机最大爆发压力较（高、低），主要是因为燃烧速度较高。

11.喷油提前角越大，着火延迟期越，着火延迟期准备的可燃混合气量越，柴油机工作越。

12.柴油机着火延迟期的长短主要影响内燃机的：

、、、、等。

13.一般柴油机的着火延迟期越长，燃烧噪声将，经济性将，NOx排放将。

14.提高柴油机的转速，着火延迟时间将，一般应将喷油提前角适当调。

15.加快柴油机缓燃期燃烧速度的主要措施有、等。

16.目前理想放热规律的特点是：

。

17.影响柴油机燃烧粗暴性的关键因素是：

着火延迟期内。

18.直喷燃烧室式柴油机常采用双韦伯放热规律经验公式的原因是：

。

19.柴油机燃烧匹配的主要内容有：

、、。

20.使柴油机混合燃烧良好的关键问题是。

21.从排放、经济性、可靠性角度综合考虑应采用特点的放热规律。

22.对柴油机半开式收口燃烧室，其收口程度主要影响、、、等。

23.需要借助较强进气涡流的直喷式柴油机，一般空气利用率较，有效效率较，燃烧粗暴度较。

24.对进气涡流要求越强，柴油机对工况的敏感性越；涡流室式柴油机对工况的敏感性较。

25.一般缸内气体涡流度低的柴油机，空气利用率较，有效效率较，燃烧粗暴度较。

26.在直喷式燃烧室中，对喷油压力要求由高到低依次为：

、、，燃烧的稳定性由高到低依次为：

、、。

27.燃油喷射速率高的主要优点是：

，主要缺点是：

。

28.直喷燃烧室式柴油机最主要的优势是：

、、等。

29.油膜蒸发燃烧方式的主要优点：

、、等。

30.从降低燃油消耗率的角度看，近代柴油机采用的是燃烧室。

31.分隔式燃烧室的主要优点为：

、、、、等。

32.目前直喷燃烧室式柴油机正逐步取代涡流室式柴油机的主要原因是：

、。

33.保证柴油机混合燃烧良好的关键问题是：

在各个工况、、三者配合良好。

34.在各个工况、、三者配合好是柴油机混合燃烧良好的关键。

三、论述与计算题

1.分析说明柴油机燃烧与汽油机燃烧的差别及原因。

2.请针对缸径为100mm的多缸轿车用柴油机，设计一种较好的油、气、室匹配方式，对喷油、缸内气流组织、燃烧室结构提出要求，并简单解释做出这一匹配设计的理由。

3.请分析说明，柴油机采用燃油预喷技术后对放热规律有何影响，对性能有何影响？

4.详细描述直喷式柴油机缸内燃烧的孕育、发生、发展过程。

5.分析一柴油机示功图后，计算得出p/=1MPa/曲轴转角。

这种现象对柴油机工作有何影响？

与哪些因素有关？

如何防止？

6.试述柴油机敲缸（粗暴）与汽油机爆燃的原因、区别（用示功图表示），减轻粗暴与爆燃因素的比较。

7.对比分析柴油机工作粗暴与汽油机爆燃的异同之处。

8.某柴油机速燃期的平均压力增长率过大说明了什么？

如何解决这一问题。

9.分析高速、直喷、开式燃烧室式柴油机放热规律的特点及形成这些特点的原因。

10.从降低排放、提高经济性角度考虑，柴油机理想的放热规律曲线是什么？

为什么？

如何实现？

11.为什么直喷燃烧室式柴油机高速时不希望有进气涡流？

如何协调高、低速对进气涡流的不同要求。

12.直接喷射燃烧室式柴油机如何组织、协调燃油喷射、缸内气流及燃烧室形状？

13.试分析说明采用深坑形（半开式）燃烧室的直喷式柴油机，对喷油及缸内气流组织的要求，以及该类柴油机的性能特点。

14.说明直接喷射开式燃烧室式柴油机燃烧的组织方式及性能特点。

15.说明开式燃烧室式柴油机主要的工作特点与性能特点，并解释原因。

16.试分析柴油机不同工作工况对进气涡流强度的不同要求。

17.请分析空气运动对直接喷射柴油机混合气形成和燃烧的影响。

18.试分析空气运动对直接喷射式柴油机混合气形成和燃烧的影响。

19.分析直喷式、涡流室式及预燃室式柴油机可燃混合气形成的方式有什么区别？

各自的优势是什么？

20.试分析在柴油机中如何进行燃油供给喷射、燃烧室内气流组织与燃烧室结构的匹配。

第九章柴油机燃油供给（9学时）

一、内容

1.高性能喷油泵原理与发展

2.燃油喷射过程

3.供、喷油规律

4.喷射过程试验与仿真

5.异常喷射

6.供油系统参数及其影响

二、填空题

1.引起柴油机的实际喷油规律与几何供油规律差别很大的主要原因有：

、、等。

2.实际喷油持续期大于理论供油持续期的主要原因为：

。

3.实际喷油量低于理论供油量的主要原因为：

、等。

4.提高燃油喷雾质量（减小索特平均直径）的因素有：

、等。

5.普通柴油机甭管嘴供油系统，喷油持续期大于供油持续期的主要原因是：

。

6.普通供油系统，实际喷油量远小于理论供油量的主要原因有：

、等。

7.柴油机喷油系统中常出现二次喷射的工况是：

A.空车运转；B.高速全负荷；C.低速小负荷；D.减速工况

8.引起柴油机喷油系统产生二次喷射的主要原因是：

、，它常常出现在情况下。

9.判断柴油机出现异常二次喷射方法有：

、。

10.缓解不稳定喷射的措施有：

、、等。

11.柴油机喷油系统产生空泡与穴蚀常见机型是：

。

12.柴油机不稳定喷射的常见机型与工况为：

、、。

13.着火延迟角为8oCA，喷油延迟角为10oCA，从经济性角度考虑，最佳供油提前角应为为。

14.随着转速的提高，普通柴油机的喷油速率将，柴油机的经济性将。

15.喷油泵出油阀的作用有：

、、等。

16.普通柱塞泵随着转速的提高循环供油量会变大的原因是：

、等。

17.高压油泵每循环供油量随泵转速的提高将，主要原因是：

、。

三、论述与计算题

1.请详细描述泵—管—器供油系统的供、喷油过程。

2.大幅度提高泵—管—器供油系统喷油压力的难点是什么？

为什么？

3.分析说明柴油机供油、燃烧系统的发展趋势以及该系统如何克服目前常规柴油机供油、燃烧系统的缺点。

4.如何大幅度提高内燃机供油系统的喷油压力？

并简单解释可以采取的技术措施。

5.与常规的泵-管-器供喷油系统相比，如果采用泵喷嘴供油系统，其喷油规律会有何差别，并请简单解释原因？

6.试分析引起柴油机实际喷油规律与几何供油规律差别很大的主要原因。

7.分析柴油机二次喷射、穴蚀的原因及易出现二次喷射、穴蚀的工况。

8.说明产生柴油机供油系统二次喷射的原因、常见机型与工况以及柴油机出现二次喷射的判别方法。

9.柴油机装调速器的作用是什么？

为什么汽油机可以不装调速器？

10.什么是柴油机的供油提前角、喷油提前角、着火提前角，试分析其影响因素。

11.柴油机为何必须加调速器？

柴油机调速器有哪几