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?m =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、?et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：21.22 s内消耗燃料体积200 cm3，燃料密度0.83 kg/dm3；30.1 s内消耗空气体积5m3；环境空气压力0.1 MPa；环境空气温度300 K；有效转矩424 N·m；发动机转速2650 r/min；机械损失平均压力0.1758 MPa；柴油低热值42500 kJ/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?et； （5）指示燃料消耗率bi和指示热效率?it。 解：
Pv?RT100000?8.314?300???1.16kg/m3(1)燃料体积流量：200/21.22?3600?33.9L/h燃料质量流量：0.83?33.9=28.1kg/h(2)空气体积流量：5/30.1?3600?598m3/h空气质量流量：1.16?598=693.7kg/h(3)Pe?Tn?424?2650?3.14?2/60?117.6kW(4)be?B28.1?1000??1000?238.9g/kWhPe117.636000003600000??0.355beHu238.9?4250030?Pe30?4?117.6??0.8875MpainVs6?2650?1
?et?(5)pme??m?0.8875?0.8350.8875?0.1758bi?be??m?0.835?238.9?199.4g/kWh?it??et/?m?0.355/0.835?0.425
1-20一台排量为4.6 L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2.3
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L排量的V4工作模式。该发动机在转速为1750 r/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32.4 kW。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）1750 r/min时，V8工作模式的进气质量流量（kg/s）； （2）1750 r/min时，V8工作模式的燃料消耗质量流量（kg/s）； （3）1750 r/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
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(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，
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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，RON 2-9 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?a =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?a >1.2 （3）负荷调节方式不同： 汽油机—预混合，?a基本保持不变，量调节 8