《汽車 原理》課后習題答第一泵氣過程功=面積W2+W3，負功增壓：動力過程功=aczbaWt=W1，正功泵氣損失功W2+W3負功增壓：理論泵=pk和pb間的矩形面積，正功(3)自然吸氣：總指示功＝W1+W3，正凈指示功＝(W1+W3)-(W2+W3)=W1-W2，正增壓：總指示功=W1＋(pb-pk)*Vs，正功理論泵：綠線包圍的矩形面積，負功實際泵：進排氣線包圍的面積，負功氣二沖程發的示功圖兩塊面積各表示什么含義？說明曲軸箱換的形成過程，不同機型對比常用：有效平均壓力、升功率和bepme表示的有效輸出功率PeTtq的計算公式（標出各參數的量綱比較同為動力性指標的Pe和Ttq有何區別；分析在發結構參數不變的前提下提高輸出功率Pe的途徑。PinVspme和TiVspme， 其中：pme量綱為MPa，PekW，Ttq量綱為N.m確定后輸出功率Pe（或轉矩Ttq）主要取決于有效效率ηet和循環可燃混合氣進氣量（汽油機）或循環供油量（柴油機）？而有效消耗率be則主要取決于有效效率n增壓四沖程發的c、t和m有何區別？的化學計量比？具有化學計量比的可燃混合氣的過量空氣系數a是α系數a1，其空燃比α14.2。：發由自然吸氣改為渦輪增壓時，如果燃燒組織得較好，、、、略有增加，、大幅增加，、、不變。如下：發轉速n=5900r/min；有效轉矩Ttq=107.1N·m；指示平均壓力pmi=1.19MPa。值為Hu=42500kJ/kg。求此時發的pme、Ttq、Pm、et和Wi各值。結果如下：21.22s內消耗體積200cm3，密度0.83kg/dm3；30.1s內消耗空氣體積機械損失平均壓力0.1758MPa；柴油低熱值42500kJ/kg。計算該測試條件下： Pv1000008.3141.16kg/空氣體積流量530.13600598m3/1.16PeTn42426503.142/60bB100028.11000238.9g/P Peet 238.9

30Pe304117.6 62650 0.8875

bibem0.835238.9199.4g/itet/m0.355/0.835L排量的V4工作模式。該發在轉速為1750r/min時，采用V8工作模式，此時發100%200.1MPa的條件（1）1750r/min時，V8工作模式的進氣質量流量（kgs（2）1750r/min時，V8工作模式的消耗質量流量（kg/s（3）1750r/min時，V8工作模式的有效消耗率（g/(kW·h)V4工作模式發出與V8工作模式相同有效功率所需的轉速（rmin（g/(kWh)第二解：(1)工質的各種熱力參數—(4)的組份—燃燒和排 —C7H16和異辛烷C8H180100為什么對壓燃式柴油機是優良的，對點燃式汽油機則一般是不良的？綜合考慮發的動力、經濟性和排放要求，理想的汽油和柴油應由何種結構和成分的烴組造成排放升高。從何考慮發的各種性能，理想的柴油機應由碳原子數為16左右的直鏈烷烴構成，而汽油機應由碳原子數為8左右的異構烷烴或環烷烴構成。正十六烷與α-甲基萘的十六烷值分別為多少？為什么兩者的著火特性有顯著差別？解：十六烷值CN100αCN0C而有的卻是RON<CON解：說明抗爆性優于異辛烷，若待測比參比更敏感，則RON>MON；反之，解：10％餾程(T10) 50％餾程(T50) 什么是的飽和蒸氣壓？汽油飽和蒸氣壓的過高和過低分別會對發性能帶來給系統中形成“氣阻Choking”。：（1）烯烴是汽油提高辛烷值的理想成分。但是由于烯烴有熱不穩定性，導致它易形成膠沉積物，增加尾氣排放，包括CO2。（0~∞cp、cV隨溫度T上升而增加，K隨溫度T上升而下降。分子自由度(原子數)增大，cpcV增大，K減小。K越大，cp和cV越小，相同加熱量下，工質溫升越高，循環熱效率高影響殘余廢氣系數r的主要因素有哪些？為什么汽油機的r一般比柴油機的大？而增壓柴油機的r很小？柴油機r小是因為掃氣效果強。與反應；另外，柴油含H量低。解：氣體烴H/C高，Hu高，但本身是氣體（密度小H燃燒要求空氣多，Hum小。為減少CO2排放量和改善全球溫室效應，應如何選擇汽車?一臺小型3缸渦輪增壓車用發燃用異辛烷，發吸入的空氣量為化學計量 l0=(8/3gc+8gH-一種的組分構成如下：40％（wt）正己烷（C6H1430（wt異辛烷（C8H18（C6H12（wt（C6H6C 19O6CO7H C 25O8CO9H C6H129O26CO2CH15O6CO3H 32g/mol(0.41kg190.31kg250.251kg90.051kg 86g/ 114g/ 84g/ 78g/ 即該種的化學計量比 l0=14.9895，因而其過量空氣系數為lal

0.8818計算由甲醇和汽油組成的混合（甲醇占20％體積，汽油占80%體積）燃燒時所g汽油=1-CO2、H2O和N256.21、43.8733.71kJ/(kmol·K。 Hreac

1(74870)207.520 nh0 139352056.21 f p,iad adad ad224183043.87 2987.52033.71ad ad VppRnT 8.31410.52298- ureac prodad ad 解得定容條第三.如何計算渦輪增壓發和機械增壓發的指示效率ηit和機械效率ηm？兩者的ηit和若將真實工質特性替論循環的理想工質特性，將在哪幾個方面對熱效率產生影響？比熱容：真實工質κ＜理想工質κ真實工質高溫熱分解：燃燒放熱時間拉長→等容度σ↓→ηt↓什么是相對熱效率ηrel？引入ηrel有何現實意義使有用功面積下降，ηt↓；pz出現在TDC后10°CA，而非等容加熱，使有用功面積油耗：在轉速不變的情況下，測出整機油耗隨負荷的變化曲線。將此線外延上面這四種測定發機械損失的方法中只有示功圖法可以得到凈循環指示功，因而可解：（1）活塞平均速度：cm↑，摩擦阻力↑，泵氣損失↑，單靠提高轉速來提高功率受限增壓發每循環排氣的最大可利用能量是由哪幾部分組成的？為什么渦輪增壓發動（3）3g’i23：掃氣部分轉入排氣中的能量發由冷卻介質帶走的能量約占總能量的1/3，如果燃燒系統能全部絕熱，是否循環的熱效率。假設Diesel理論循環壓縮始點溫度為18oC，空氣的加熱量等于完全燃（kg·K壓縮至上止點時，工質溫度T2為則預脹比ρ計算發的：（1）有效效率和消耗率；（2）空氣流量、功率和有效平均壓力。工質的摩爾質量為28.97kg/kmol；等熵指數為1.4。等容加熱后的pz’和溫度Tz’對應的Tz’為：定壓過程后工質的溫度Tz為：工作循環（1）的火用損失為“Ⅱ面積”，理論工作循環（2）的火用損失為0。圖中： 故，理論工作循環（1）的火用損失I(1)由圖可知，理論工作循環（3）的火用損失I(2)為油機的壓縮比為14，且壓縮始點的溫度為60℃，壓力為101kPa。計算：2-3第四發充量系數指單缸每循環吸入缸內的新鮮空氣質量與按進氣狀態計算得到的理論充氣質量的比值，該參數是決定發動力性能和進氣過程完善程度的極為重要的評定指p-V圖，標出進、排氣相位角的位置。比解：p-VbEVO，dIVO，rEVC，aIVC進氣和排氣為什么要早開和晚關？4個相位角中，哪兩個角最重要？這兩個角對發動 氣環境條件計算，此時定義的c反映了什么？氣量是環境條件下完全排氣和進氣時的進氣量的1.2倍，但增壓的效率。c也必然大幅度增加，這種說法對不對？為什么？渦輪增壓發 影響穩定條件下發c的主要因素有哪些？它們是如何影響c的為什么近代轎車汽油機普遍采用多氣門機構？它有什么優缺點？柴油機為什么較少24功率來說，除了在相同轉速的條件下增加了輸出轉矩，使功率上升之外，24氣門24氣門后，由于氣門流通面積大大增加，防止了進氣壅塞現象，使得在高轉速下為什么說c—n進氣外特性曲線是發特別是汽油機極為重要的性能曲線之一？一般發的c—n外特性曲線的變化趨勢有何特點？由哪些因素決定？進氣晚關角是如何影響c—n曲線？為什么發提高標定轉速時要相應加大進氣晚關角？什么是可變氣門正時（VVT）？VVT是如何分類的？它影響發的哪些性能？無凸輪VVT有何突出優點？VVT利用電磁或電液機構直接驅動進、排氣門的開啟和關閉，省去了凸輪軸，tt2L

2n/式中a為當地聲速，為進氣門總的開啟 L a30 350m4n/ 720上循環殘余壓力波動的正壓波如能處于本循環進氣時期，則會對c有利。f f c頻率比qf130a1.5,2.5…,殘余正波到達,對c 30a303502.1 L

1.4,0.84,0.6m L與轉速n要合理匹配：L太長，對c沒有影響；L過短，多次返回的密波和疏波2.0消耗400cm3和3.38m3空氣的時53.048000.9512930.1值為42MJ/kg，摩爾質量為98kg/kmol。計算：(1)新鮮進氣充量；(2)空燃比；(3)充量系數；(4)殘余廢氣質量；(5)混合氣熱值；(6)有效效率。a

1190.48g/8.314mV 1.898 a 60mV 0.1434 f 60m1mamf1.8980.14342.041

60

cs 2csmrrm10.052.0410.10210u 0u

Humm1

2764.197kJ/m

1

1.2721kg/293 13.24fMa273.1522.4M fMa

29VHumV

2764.1971.27213516.33kJ/mmmmpV0.9511062103 memf 0.1434

渦輪增壓和氣波增壓發各自是如何利用廢氣能量的？為什么增壓中冷是發為什么渦輪增壓柴油機的機械效率一般比原型自然吸氣式發的高？是不是所有為什么渦輪增壓發會出現壓氣機后增壓壓力pb小于渦輪機前壓力pk的情況？哪些工況會是這樣？pb大于pk是否就意味著會出現理論和實際泵氣正功？為什么？pbpk意味著理論泵氣正功，但實際泵氣不一定是正功，因為可能存在較大的泵氣荷以及減少NOx排放有利；第五 銘牌上規定的最大輸出功率Pemax及其對應轉速所確定的工況。轎車使 全小柴油機在不同油量調節桿位置時的速度特性曲線而柴油機的轉矩主要由循環供油量gb和機械效率ηm決定。 解：轉矩校正：通過一定的校正措施獲得更大的KT和Kn的？“飛車”是否是由于理論上無法穩定運行而造成的？形成柴油機這種外特性線的主 計算4擋發轉速分別為2000,4000,5500r/min時的運行阻力點，并在圖上畫出這耗率減少10％，問5擋總傳動比應該是多少？并計算其百公里油耗。發發TrFwDiVspmei T Acd60iD iV

smei TAcn2pme144d00iVis v

D3.660

3.140.63.6184.0954544000r/min時具有相同P

40002103430349.0188e

W30W iV iV

n53.5

100 g100vB6.274kg

bePe60

54niT5n2.85700456054

57008.911.125Acn2根據 14400iV

，發以5檔運行時的2000，3000，4000r/min所對應s n60viT 2229.30 Acn2根據pme 14400iVs 穩定穩定工作換擋工作FDiVspmeig TmgsinDiVspmei T 2iV 221037.61052.80.8 meiTTarcsin 3.14410509.8 爬坡度is為:istan m2，空氣密度1.25kg/m3，燃油密度840kg/m3。計算時可忽略滾動阻力，只考慮空氣阻力。be轉速be轉速

pmeAcn2pmed14400iVids 為：5.41，12.2，21.64（105Pa。v

D3.6

3.140.623.61803 cd4檔n43 cd

53.33m/iT

Dn42.43n60iT4v 3.62496r/ Ac 0.59061.253.6

0.623.14

4iVi 418961062.26sT4inV 189610624967.42Pe4 sme4

30

100P

29.2621

e4120 6.65L/100kmn60iT5v 3.6 Acv'2 0.59061.253.6

0.623.14

4iVi 418961061.947sT5 功率與4擋時相同，為29286W：100P 10029.286 e4e4 g100f

混聯式混合動力系統的特點在于發系統和電機驅動系統各有一套機械變速機構，兩套機構或通過齒輪系，或采用行星輪式結構結合在一起，從而綜合調節內燃機與電之間第六分析論述均質混合氣火花點火燃燒時湍流火焰速度大大高于層流火焰速度等27解：假設工質為nmol，忽略燃燒過程n的變化，并認為缸內每一時刻的狀態處處相等。有dQBdQ dQdU dUnd(cvT c

T

ddUdd

2 1 1 dWpdV

dQ pdVVdp d

12dQwFTT t dp dB＝ p V tFwTTw d 12d1200r/min102mm焰速度為15.8m/s。計算：的時間單位102

62lt 2l

206.5360nt13.5612000.00362.8L41400r/min以0.75MPa220g/(kw·h)，該工況下噴油時的氣缸壓力為2.5MPa。試計算噴油壓力分別為、、MPa時的噴霧距離和時20以及噴時的貫穿距離、噴霧錐角、Sauter粒徑；并分析噴油壓力對噴霧850kg/m311.85kg/m3，空氣粘度為3.56度10-5kg/m·s。 cL0.392 c

1/2 p 1/L c dtp0p0 tb28.65

f

app appd200.05 a02 SMD23.9pp01350 根據上述公式可計算距離、時間，以及噴油后20°CA的貫穿距、噴霧錐角、°所對應的時間ts。 binVs

bVe g b e e

esme2200.70.75 4 360043=9.436 inVspme

beVs 4

608in

14400 2200.70.759.436106m3t

60

0.002381s=2.381

6LptbLsSMD5090130第七 相互關系？并由此說明控制柴油機放熱規律的主要有哪些?解：dQBdφ曲線的雙峰，第一個峰對應速燃期的預混合燃燒階段，而第二個峰則對應緩燃期2000r/min，采用直噴式燃燒室和廢氣渦輪增壓，缸始，噴油持續期2.25ms，滯燃期為0.92ms。計算：解：（1）滯燃期長度：11.04CA 第八異：現象上，柴油機燃燒“鋸齒波”出現在Pmax之前，而汽油機爆燃“鋸齒波”出在Pmax之后；機理上，柴油機燃燒是由于燃燒和放熱速率過快，造成壓升率過高產生Pmax之后出現“鋸齒波”Pmax一般在TDC之后；而早火時，不會出現“鋸齒波”，但是在TDC之前可以觀察到缸內壓力的急劇增高，Pmax一般在TDC之前。舉出此種改造對于現代發的設計和運行過程所帶來的3點好處和3處不足。 是獲得燃油噴射所需的各項發運行狀況的參數，并傳輸給控制單元。控制單元ECU在寬等，并傳輸給執行器。執行器即噴油器，根據ECU的控制信號，執行電控噴油。TWC的加熱。暖機階段需要對進氣量、燃油噴射量和點火角進行相應的控制，以補償發低溫時的轉矩要求。另外，為了使TWC盡早開始工作，一般用排氣對TWC進行加熱，使其盡快達到工作溫度。瞬態工況。對于進氣道噴射發，加速時，由于燃油形成油膜的部分遠大于油解：空燃比閉環控制邏輯：ECU根據發排氣管中的氧傳感器信號判斷混合氣的濃稀狀明TWC劣化。解：分層稀燃GDIGDI采用化學計量比的均質混合氣，在所有工況下均采用進氣沖程早噴的GDI可以使用三效催化器。分層稀燃GDI發在燃油經濟性方面優勢明顯，但由于汽油機稀燃時不能使用三效催化器，在后處理方面有待改進；均質當量比GDI發能夠兼顧降低油耗和滿足排放法GDI明顯，尚需進一步改進提高。因此，目前均質當量比GDI是GDI發的主流。分層稀燃GDI發尚需在汽油機稀燃催化劑方面取得突破火焰過程從上止點前10°CA時開始，并持續0.001667s，計算：ATDC2400 束時對應的曲軸轉角為14°CAATDC。2.0L43500r/min，燃用化學計量比的汽油。在該轉速下，發的充量系數為93%，燃燒效率為98%，指示熱效率是47%，機械效率是86%。計算：有效功率（平均有效壓力BMEP（kPa從發中排出的未燃的質量流量（單位kg/hg/kW·h 0.980.470.862.00.93350060103Pet(Gm)V(Hum)V e

60 WetPe V 2.04103 30.14kg/ G2.01030.93350060(10.98)30.14 0.305kg/ B2.01030.9335006030.14 15.24kg/ 14.8bB10315.24103189.05g/(kWe 一臺2.4L排量的4缸四沖程發是多點進氣道燃油噴射的，即每缸對應一個噴油器。其噴油器是恒定流量的，因而噴入燃油的多少是靠噴油脈寬控制的。在WOT工況下，壓力為101kPa，汽油按照化學計量比燃燒。而在怠速時，發的轉速是600r/min，進氣30kPaWOT工況下的充量系數為 30.14kg/ G2.41031580030.14 2.26103kg/ 2 2600.0207 6.1451036.1451036003601/410°CA80°CA的G4.81030.9842006028.724.45124.848kg/ 4200

3.57210380.02464(3.572103)1.721g/0.02463(15.874104)11.623g/412cm1200r/min時，火花塞在上止點前機所有轉速下從火花塞跳火到火焰開始所經歷的時間均為0.00125s。可以假定所有燃火焰過程結束時所對應的曲軸轉角，1200r/min時的火焰速度為VT=48m/s(°CA所要求的火花塞跳火時刻對應的曲軸轉角是多少（°CABTDC）？(5)燃燒過程結束時燃燒室內的容積大小（單位：m3。1200 題目中沒有給出火花塞距離TDC時活塞頂面的距離，但根據發的沖程長度和TDC時活塞頂面的的距離為10cm。焰速度計算出火焰的最遠距離。構建兩者相等的關系，可得求解x的方程如下：在中，計即此時的最遠距離為16.04cm。當轉速為2400r/min時，火焰速度96m/s。故火 2400600. 由于此時對應的曲軸轉角位14.06°CA，連桿與鉛垂線的夾角為sin(903.3)sin(14.06 2420.646524235(8.21) 第九影響ThermalNO生成的三因素是什么？ 、Ox及微粒四種污染物排放是汽油 中期應盡量提高燃燒速率和放熱速率，同時應減少后燃期的燃燒時間，避免PM的生成。何謂Pilot噴射，其目的和基本原理是什么？分析采用Pilot噴射時PM的原因后期縮短，使初始放熱速率和最高燃燒溫度降低，因而可明顯降低NOx排放。預噴射造成PM的的原因是PM和NOx存在Trade-off關系。預噴射使燃燒溫度降解：在三效催化劑（TWC）中，當混合氣濃度正好為化學計量比時，COHCNOx互為氧化劑和還原劑，發生氧化還原反應，生成無害的CO2、H2ON2。對于空燃比，TWCCO、HCNOx的轉化效TWCTWC空速特性解：TWC的工作原理，只有當空燃比在化學計量比附近狹窄的范圍內，TWC才能同CO、HCNOxTWC解：汽油車在冷啟動時，由于TWCTHC排放較大。在實行國III及以后的排放后，為了滿足日益嚴苛的排放，一般采用電控燃油噴射可以靈活的控制噴油時間（噴油提前角NOx排放；熱速率，降低最大壓升率和燃燒溫度，改善柴油機NOx排放。勻，從而可以改善柴油機PM排放。解：SCRDPFSCR技術路線時，機內采用電控高壓噴射和DPFEGRNOxDPFPMSCR技術路線由于取消推遲噴油和EGR，好處是可以改善油耗，同時SCR后處理系統，且尿素消耗也DPFDPF輕型柴油車滿足歐V排放應采取何種技術路線（機內與機外凈化）？可從凈化技術路線，由于增加了SCR后處理系統，特別是增加了尿素，占用了較大的空間。而會升高。因此采用SCR技術路線比DPF技術路線燃油經濟性要好。SCRDPF技術路線油耗降低不少，在歐洲油價高昂，而尿SCR系統成本高于DPFSCR技術路線相對于之前的柴油機而言，對發的改動較小，無須重新對發進行設計；而采用DPF技術路線，由于要采用大量EGR，以及推遲噴油等技術，對發的改動很大。如果考慮發變動和研發的成本，