民用航空燃气涡轮发动机原理课程设计
学院：航空工程学院
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一、序言 (1)
一.热力计算的目的和作用---------------------------------2
二.单轴涡喷发动机热力计算------------------------------3
三.分别排气双轴涡扇发动机设计点热力计算-------7
四.结果分析---------------------------------------------------14
五.我的亮点-----------------------------------------------------18
序言
航空燃气涡轮发动机是现代飞机与直升机的主要动力，为飞机提供推力，为直升机提供转动旋翼的功率。飞机或直升机在飞行中，一旦发动机损坏而停车，就会由于失去推力而丧失速度与高度，如果处理不当就会出现极为严重的事故。因此发动机的正常工作与否，直接影响到飞行的安全，故称发动机为飞机的心脏。在这次课程设计中，为了使结果更加准确，充分利用Matlab 在数值计算上的强
大功能，运用polyfit 函数对a h 2*，a h 3*
进行数值拟合，拟合的结果R=1，相
关性非常的好。其中空气的低压比热容与温度有关，使用与温度有关的经验公式，减小了误差。
热力计算的目的和作用
发动机的设计点热力计算是指在给定的飞行和大气条件（飞行高度、马赫数和大气温度、压力），选定满足单位性能参数要求（单位推力和耗油率）的发动机工作过程参数，根据推力（功率）要求确定发动机的空气流量和特征尺寸（涡轮导向器和尾喷管喉部尺寸）。
设计点热力计算的目的：对选定的发动机工作过程参数和部件效率或损失系数，计算发动机各界面的气流参数以获得发动机的单位性能参数。
发动机设计点热力计算的已知条件：
1)给定飞行条件和大气条件：飞行高度和飞行马赫数，大气温度和压力。
2)在给定的飞行条件和大气条件下，对发动机的性能要求，如推力、单
位推力和耗油率的具体值。
3)根据发动机的类型不同，选择一组工作过程参数：内涵压气机增压比、
外涵风扇增压比、涵道比、燃烧室出口总温等。
4)预计的发动机各部件效率和损失系数等。
一台新发动机的最终设计不可能仅取决设计点的性能，而且还决定于飞行包线内非设计点的性能。但发动机的热力计算有如下重要作用：
1.只有先经过设计点的热力计算，确定发动机特征尺寸后进行非设计点的
热力计算以确定非设计点的性能。
2.设计点的热力计算可初步确定满足飞行任务的发动机设计参数选择的
大致范围。
单轴涡喷发动机热力计算
1. 已知条件：
1) 发动机的飞行条件与大气条件： H ＝0; Ma 0＝0；
T 0= 288.15 K; P 0=101325Pa;
2）通过发动机的空气流量：
q m =80kg/s
2) 发动机的工作参数：
*c π=7.30; *3T =1130 K
3) 各部件效率及损失系数：
进气道总压恢复系数：in σ=1.0；
压气机效率：*
c η=0.81；
燃烧室总压恢复系数：b σ=0.91； 燃烧室放热系数：ζ=0.97；
涡轮效率：*T η=0.88；冷却空气系数：col ν=0.03；
机械效率：m η=0.98；喷管总压恢复系数：e σ=0.93; 2. 计算步骤：
1) 计算进气道出口气流参数：
K T T 15.288*
0*1==;
Pa P P in 101325*
0*1==σ 2) 计算压气机出口气流参数：
;5.739672
*
1**2Pa P P c ==π W c =
*
,c s
Wc η
C p (T 2*-T 1*)=C P T 1*(
*
1
*1
c
c
ηπγ
γ--) ；
;2.560)1
1(*
1**
1*2K T T c
c
=-+
=-ηπγ
γ 3) 计算燃烧室出口气流参数：
;0.673102
*
2*
3Pa P P b ==σ ;1130*
3K T =
4) 计算油气比：
已知燃烧室进口总温和燃烧室出口总温以及燃烧室的放热系数，则可以求出燃烧室油气比f 。
T 2*=560K ; T 3*=1130K
根据和查表得：
a h 2*=555.0； a h 3*=1196.1；
H *3=2730.36;
01612
.02
.56036.2730-42900*97.02
.560-1.1196*
2*3*2*3=+=
+--=
a
u a
a h H H b
h h f ζ
其中：2a h *、3a h *
通过拟合得到,*3
H 查表得到
5) 计算涡轮出口气流参数：
由 N c =N T *m η
m col T C V f W W η)1(-+=
m col p p v f T T c T T c η)1)((')(*4*3'*1*2-+-=-
K v f c T T c T T m
col p
p 4.886)1(')('
*1*2*3
*4=-+--
=η
*1**3*
,11'*T
T P T S T T T C W W ηπηγγ????
?
??-==-’’
1.3)1(1''
**3*4*3*
=--=--γγηπT
T T T T
Pa P P T 7.217129
/*
*3*4==π 6) 计算喷管出口气流参数：
在进行喷管出口气流参数的计算时，首先要判别喷管所处的工作状态。方法是根据喷管的可用落压比与临界落压比进行比较：
判别喷管所处的工作状态
99.193.0*101325
7.217129**e b *4e *
b b *5====σσπP P P P
cr b
*
5,85.199.1π>>P P
故喷管处于超临界状态；
a 6.201930
*5P P = K T T 4.886*4*5== .1,155==λa M
Pa P P cr 3.109123
*
55==β γ’=1.33
K T T 6.744886.4*8464.0**555=== λτ
s
m T V /5191.18*55==
()
555
5
,λq A T
p K
q g m **
=
s V f col /kg 9.78)1(q q a m g m =-+=
25*5*5,529.0201930.6
*0.03974
.886*9.78)
(m q KP T q A g m ==
=
λ
7推力和单位推力的计算：
N 44348)1)(f p p (p A 50
*
505=-=λF
kg s N q F
F m
s /554?==
8 燃油消耗率的计算：
)/(1016.0)
1(3600h N kg F v f sfc s
col ?=-=
分别排气双轴涡扇发动机设计点热力计算
（1） 定比热容计算的基本假设
定比热容计算简单且具有相当的精度，可用于发动机设计的方案研究阶段。分别排气定比热容计算需做如下假设：
1) 气流是完全（理想）气体，流经每一部件时是定常的和一维的。
即不考虑散热损失以及气流与壁面的摩擦。
2) 气流流经进气道、风扇、压气机、涡轮、尾喷管时具有各自恒定
不变的定压比热容、定容比热容和定熵指数。
3) 气流流过燃烧室时、和值以及气体常数R 值变化。 4) 风扇由低压涡轮驱动，此涡轮也为附件提供机械功。 5) 外涵道气流流动是等焓的。 （2） 截面符号
（3） 给定的工作参数：
设计点飞行条件：
飞行马赫数：Ma=0.5；飞行高度：H=6km 发动机工作过程参数：
涵道比：B=6；风扇增压比：*LPC π=3.0；
高压压气机增压比：*
HPC π=4.3；
燃烧室出口总温：*4T =2100K
预计部件效率或损失系数：
进气道总压恢复系数:i σ=1；燃烧室总压恢复系数:b σ=0.97；
外涵气流总压恢复系数:'
m σ=0.98；尾喷管总压恢复系数:e σ=1；
风扇绝热效率:*LPC η=0.87；高压压气机效率:*
HPC η=0.88；
燃烧效率:b ξ=0.97；高压涡轮效率:*
HPt η=0.88；
低压涡轮效率:*LPt η=1；高压轴机械效率:*
HPm η=0.98；
低压轴机械效率:*
LPm η=1；功率提取机械效率:mP η=1；
空气定熵指数:p c =1.4；燃气定熵指数:'p c =1.33; 空气定压比热容:
p C =)/(005.1K kg kJ ?；
燃气定压比热容；
g
p C ,=)/(224.1K kg kJ ?;
空气气体常数:R =0.287 kJ/(kg*k)； 燃气气体常数:R =0.287 kJ/(kg*k) 燃油低热值:Hu =)/(42900kg kJ ；
相对功率提取系数:0T C =0.5KJ/Kg ；冷却高压涡轮：1δ=5%； 冷却低压涡轮：2δ=5%；飞机引气：β=1%； （4）
计算步骤和公式
1 0截面的温度和压力：
H=6km ，
T 0=288.15-6.5×H=249.15K
P0=101325×（1-H/44.308）^5.25588=47177.6
s m RT a /4.31615.2492874.100=??==γ s m M a V a /2.1584.316*5.0000===
总温:Pa M P P a 7.55962)
2
1
1(1
200*0
=-+=-γγ
γ
总压:K
M T T a 6.261)2
1
1(2
00*0=-+
=λ
2计算进气道出口总温和总压
总温:K T T 6.261*0*2==
总压:Pa P P i 7.55962
*
0*2==σ
3计算风扇出口总温和总压
总温:K T T Lpc
Lpc
5.372)1
1(*1**2*2.2=-+
=-η
π
γγ
总压:Pa P P Lpc 5*
2**2.210*67.17.55962
*3===π 风扇消耗功:
kg kJ T T c W p Lpc /43.111)6.261-5.372(005.1)(*
2*2.2=?=-=
4计算外涵道出口总温和总压及出口速度
k T T 5.372*
22*11_9== pa p P 5*
22*11_910*67.1==
5208.028.010*67.110*472.0/05
5
*
11
_9<==p p 所以出口达到临界
s m a v /2.3534
.115
.372*287*4.1*211911_9=+=
=-
5计算高压压气机出口总温和总压
高压压气机进口站位为2.5，风扇出口站位为2.2，可假设气流从风扇出口到高压压气机进口这一段流动为定熵绝能流动。则，。
K
T T Pa
P P Hpc
Hpc
Hpt 4.591)1
1(10*22.710*57.13.4*1**2
.2*355*2.2*
*3=-+
==?==-η
π
πγγkg kJ T T c W p H pc /0.220)5.372-4.591(005.1)(*2.2*3=?=-=
6计算燃烧室出口的总温总压
总温（给定）:K T 2100*4=
总压:Pa P P b 5
5*3
*410*22.710*22.71=?==σ 计算1kg 空气的供油量。已知燃烧室进口总温和出口 及燃烧室的燃烧效率，根据燃烧室能量平衡，可写出：
0551.0*
4
'*3*4'3=--=
=
T
c H T c T c W W f p b u p p a
f ?
7计算高压涡轮出口总温和总压
冷却高压涡轮的空气从高压压气机出口引出，冷却高压涡轮导向器热力计算时假设冷却空气在混合气中与主流燃气混合后进入高压涡轮转子膨胀做工，因此应先求出混合后的气流参数，混合后总压认为等于混合前总压。 流入燃烧室的空气流量为：
)1(213βδδ---=c a W W
流出燃烧室的燃气流量为：
)
1)(1()1(2133f W f W W W W c a f a 4+---=+=+=βδδ
流出高压涡轮混合气的燃气流量为：
c c 4a W f W W 121)1)(1(δβδδ++---=
根据混合器能量平衡（图3）：
整合上述公式，有：
Pa
P P K f c T c T c f T T W c T W c T W c a p
p p a
a a p p c p 5*4*4121'*
31*4'21*4*44'*44'*3110*22.70.2018]
)1)(1[()1)(1(===++---++---=
=+δβδδδβδδδ
高压涡轮后的气流参数要根据高压压气机和高压涡轮的功率平衡来求：
K
f c T T c T T T T W c T T W c Hpm
p
p a
c p Hpm a a p 5.1835])1)(1[()
()()(121'*2.2*3*4*
5
.4*2.2*3*5.4*44'=++-----
=-=-ηδβδδη
根据高压涡轮功求高压涡轮落压比：
()
54
.1]
-1[]1
1[1
''**4*
5.4*a 4**
*5
.4*4''1
'**
4'=-=-=-
=---γγγγηπ
ηπ
Hpt
a Hpt
Hpt
a p Hpt
a
p Hpt T T T T T c T c W
Pa P P H pt
5
5**4*5.410*67.454.1/10*2.7/===π 8.计算低压涡轮出口总温和总压
流入低压涡轮混合器的燃气流量为：
c c W f W W 1215.4)1)(1(δδδβ++---=
流出低压涡轮混合器的燃气流量为：
])1)(1[(21214δδδδβ+++---=f W W c c
根据低压混合器能量平衡（图4），有：
低压涡轮后的气流参数要根据低压压气机和低压涡轮的功率平衡来求：
K f c T c T c f T p
p p c
2.1770]
)1)(1[(])1)(1[(2121'*
32*5.4'121*4=+++---+++---=
δδβδδδδβδδ
Pa P P c 5*5.4*410*67.4==
根据低压涡轮功求低压涡轮落压比：
)(])1)(1[(*5*4'2121T T c f W N c p c L pt -+++---=δδβδδ
)
1]()([0
*2*
22βη++
-=mp
T p c Lpc C T T C W N
K c f c T T c T T Lpm
p mp
T p c 7.1171])1)(1[()
1]()(['21210
*2*2.2*4*5=+++---++
--=ηδδβδδβη
*Lpt
Lpt
Lpts W W η=
**
5*4'
1**4']1
1[Lpt
c p
Lpt
c
p Lpts T T c
T c W η
πγγ-=-
=-’
‘
84.4]-1[1
''
**4*5*4c *=-=--γγηπ
Lpt
c Lpt
T T T
Pa P P L pt 55**c 4*510*97.084.4/10*67.4/===π
计算尾喷管出口总温和总压及排气速度
K
T T Pa P P e 7.1171pa
10*472.0P P 10*.97010*85.0*1*5*950955*5*9=======σ
P0/P *
9P =0.472/0.97*105=0.48<0.5404
即尾喷管处于超临界状态,有：
6.61933
.27.1171*287*33.1*233.11**33.1*2*
99==+=T R a m/s
V9=9a =619.6 m/s
1. 计算单位推力和燃油消耗率
Fs=7/))11_9(*6)9(*))1)(1(((2121V V V V f -+-+++---δδβδδ ={[(1-0.05-0.05-0.01)*(1+0.0551)+0.05*2]*(619.6-158.2）+ 6*(353.2-158.2)}/7 =272.8N
)/(085.0)
1()
1(3600121h N kg B F f sfc s ?=+---=
βδδ
结果分析
单位推力Fs 与燃油消耗率sfc 随马赫数的变化如下图图所示：
在亚音速范围内，单位推力Fs随马赫数Ma的增大而逐渐减小，主要是因为9截面与9_11截面的速度在马赫数增大的情况下变化缓慢，小于飞行速度的变化。随着单位推力的减小，燃油流量必然增加。
单位推力Fs与燃油消耗率sfc随飞行高度H的变化如下图图所示：
在11km高度下，单位推力Fs随飞行高度H的减小而减小，在飞行马赫不变的情况下，9截面与9_11截面的速度都降低了，单位推力Fs减小。在当前的假设条件下，燃油消耗率是上升的。
单位推力Fs与燃油消耗率sfc随涵道比B的变化如下图图所示：
在大涵道比混合排气的我扇发动机中，涵道比增加，单位推力减小，燃油消耗率也减小。也就是说，在一定涵道比范围内，涵道比增加会使涡扇发动机更省油。
单位推力Fs与燃油消耗率sfc随风扇增压比的变化如下图图所示：
由图像可知，在大涵道比，单位推力随风扇增压比增大而增大，燃油消耗率随风扇增压比增大而减小，更加经济。
单位推力Fs与燃油消耗率sfc随涵道比B的变化如下图图所示：
由图像可知，单位推力Fs 与燃油消耗率sfc 都高压压气机的增压比的增大而减小的，Fs 减小是有害的，sfc 的减小是有利于节约成本。
我的亮点
1.本次课程课程设计，我采用matlab 的GUI 界面设计工具箱完成的，没有现成的模版可以套用，程序界面都是我自己动手完成的。在做的课程中，遇到的困难，查阅资料，向航空自动化及电信专业的学生请求帮助。
2使用Matlab 中的polyfit 函数对a h 2*，a h 3*
进行二次多项式数值拟合，拟合
的结果R=1。
3涡喷发动机上定压比热容不准确，经过计算，我认为供热书上的经验公式更准确。
通过整个设计过程，虽然有些图并不理想，理论值与实际值有些许偏差，但这都是自己根据自己的数据一步一步算出来的。由于学习Matlab 做界面花了很长的时间，没有时间对程序做更简洁，更具逻辑的修改，手抄版也无法完成，交了打印版本。因此自己的完成情况，我对这次的成绩期望值是90分，希望老师您可以满足我的这个期望。
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 考试剩余开始计时.. 答题卡 一、判断题 1 2 3 4 5 6 二、单项选择题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 三、解释题 1 2 四、问答题 1 已做未做 西南大学网络与继续教育学院课程考试 课程名称：(0962)《发动机原理》考试时间：90分钟满分：100分 考生姓名：周金平学号： 一、判断题(本大题共6小题，每道题2.0分，共12.0分) 1. 内燃机的换气损失包括：进气损失、排气损失和泵气损失三部分。 对 错 2. 由于车用发动机的功率和转速独立地在很大范围内变化，故其工况是面工况。 对 错 3. 国产汽油是以辛烷值来标号的。 对 错 4. 内燃机的扭矩储备系数指外特性上最大扭矩与标定扭矩之比。 对 错 5. 柴油机缸内的不均匀混合气是在高温、高压下多点自燃着火燃烧的。 对 错 6. 在进、排气门开、闭的四个气门定时中，排气提前角对充量系数的影响最大。 对 错 二、单项选择题(本大题共16小题，每道题3.0分，共48.0分) 1. 发动机排放中一氧化碳生成的机理中，不包括（）。 A.混合器不均匀 B.氧的浓度过高 C.燃料不完全燃烧 D.二氧化碳和水在高温时的裂解
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 2. 为了利用气流的运动惯性，在活塞运动到上止点以后，才关闭气门。从上止点到气门完全关闭之间的曲轴转角称为（）。 A.排气迟闭角 B.进气提前角 C.排气提前角 D.进气迟闭角 3. 为控制柴油机的压力升高率，应减少在着火落后期的（）。 A.可燃混合气的量 B.压力 C.温度 D.空气量 4. 浓混合气的过量空气系数是（）1的。 A.小于 B.大于 C.等于 D.不确定 5. 发动机增压就是增加进入发动机气缸的充量密度从而提高（），达到提高发动机功率，改善燃料经济性和排放性能的目的。 A.平均有效压力 B.排气压力 C.燃烧温度 D.燃油雾化程度 6. 汽油机的着火属于（）。 A.同时爆炸燃烧 B.扩散燃烧 C.低温多阶段 D.高温单阶段 7. 进气涡流是在进气过程中形成的绕（）旋转的有组织的气流运动。 A.气缸轴线 B.垂直于气缸轴线 C.气门轴线 D.气道轴线 8. 汽油机采用废气涡轮增压后，带来的主要问题包括（）、热负荷增加、反应滞后等。 A.燃烧温度降低 B.负荷降低 C.爆燃 D.排放增加 9. 汽油机（）是其燃烧的主要时期。 A.后燃期 B.着火落后期 C.明显燃烧期 D.缓燃期 10. 废气涡轮增压器中涡轮的功用是将废气所拥有的能量尽可能多地转化为涡轮旋转的
汽车发动机原理试题（2002年） 姓名学号班级成绩 一、解释下列概念（本题30分） 1）平均有效压力 2）预混燃烧 3）有效燃油消耗率 4）机械效率 5）残余废气系数 6）火焰传播速度 7）爆燃 8）柴油机滞燃期 9）表面点火 10）理论空气量 11）过量空气系数 12）外特性 13）扫气系数 14）喷油规律 15）挤流 二、简要回答下列问题（本题25分） 1.何谓内燃机的充气效率？简述提高汽油机充气效率的主要途径。（5分） 2.内燃机的机械损失包括哪几部分？常用哪几种方法测量内燃机的机械损失？简述其原理。（10分） 3.对于电控柴油机何谓时间控制，高压共轨系统主要的优缺点？（10分） 三、选择正确答案（每小题1分，共10分） 1、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 2、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Tz是 a、Pz柴油机大于汽油机，Tz柴油机大于汽油机 b、Pz柴油机大于汽油机，Tz柴油机小于汽油机 c、Pz柴油机小于汽油机，Tz柴油机小于汽油机 d、Pz柴油机小于汽油机，Tz柴油机大于汽油机
3、当发动机燃料的自燃温度增加时 a、汽油机爆震倾向增加，柴油机工作粗暴倾向增加 b、汽油机爆震倾向增加，柴油机工作粗暴倾向减小 c、汽油机爆震倾向减小，柴油机工作粗暴倾向增加 d、汽油机爆震倾向减小，柴油机工作粗暴倾向减小 4、当发动机的点火提前角或喷油提前角增加时 a、汽油机爆震倾向增加，柴油机工作粗暴倾向也增加 b、汽油机爆震倾向增加，柴油机工作粗暴倾向减小 c、汽油机爆震倾向减小，柴油机工作粗暴倾向增加 d、汽油机爆震倾向减小，柴油机工作粗暴倾向减小 5、对于汽油机来说，最佳点火提前角如下变化 a、油门位置一定，转速增加时，最佳点火提前角不变， b、油门位置一定，转速增加时，最佳点火提前角减小， c、转速一定，负荷增加时，最佳点火提前角增大 d、转速一定，负荷增加时，最佳点火提前角减小 6、柴油机比汽油机经济性好的主要原因是 a、柴油机压缩比大，热效率高 b、柴油机机械效率高 c、柴油机转速低 d、柴油机功率大 7、我国柴油的标号是指 a、闪点 b、凝固点 c、十六烷值 d、10%馏出温度 8、汽车选配内燃机时，如果后备功率大，那么汽车在运行时 a、动力性好，使用经济性差 b、动力性好，使用经济性也好 c、动力性差，经济性差 d、动力性差，经济性好 9、当发动机转速不变，负荷增大时 a、汽油机α基本不变，柴油机α减小 b、汽油机α减小，柴油机α基本不变 c、汽油机α基本不变，柴油机α增加 d、汽油机α减小，柴油机α增加 10、当发动机油门位置固定，转速增加时 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、平均机械损失压力减小，机械效率减小 d、平均机械损失压力增加，机械效率增加 四、判断对错简述理由（本题10分） 1．内燃机转速一定，负荷增加时，内燃机的机械效率增加。 2．当汽油机转速一定，负荷增加时，最佳点火提前角减小。 3．增压柴油机比非增压柴油机气门叠开角大。 4．汽油机是量调节，柴油机是质调节。 5．内燃机的扭矩储备系数指外特性上最大扭矩与标定扭矩之比。 6．当汽油机油门位置一定，转速变化时，过量空气系数a基本不变。 7．当汽油机在使用中出现爆震，常用的消除办法是增加点火提前角。 8．内燃机的换气损失包括：进气损失、排气损失和泵气损失三部分。 9．为了减少柴油机燃烧噪声，应尽量减少其滞燃期中的喷油量。 10．高速小型柴油机通常采用浅盆型燃烧室。
发动机原理l两套试题以及答案(整理)
汽车发动机原理试题一（含答案） 一、单项选择题 1、高速柴油机的实际循环接近于（D） A、定压加热循环 B、定容加热循环 C、定温加热循环 D、混和加热循环 2、增加排气提前角会导致（C） A、自由排气损失增加 B、强制排气损失增加 C、提前排气损失增加 D、换气损失增加 3、汽油机早燃的原因是混和气（ C ） A、自燃 B、被火花塞点燃 C、被炽热表面点燃 D、被废气点燃 4、对自然吸气的四冲程内燃机，提高充气效率的措施中有（ D ） A、提高进气气流速度 B、加大进气迟闭角 C、提高进气管内压力 D、合理选择进气迟闭角
转角 C、大于180°曲轴转角 D、不小于180°曲轴转角 10、发动机的工况变化取决于其所带动的工作机械的（A） A、运转情况 B、功率情况 C、速度情况 D、传动情况 11、柴油机出现不正常喷射的各种原因中包括（C） A、高压油管过细 B、油管壁面过厚 C、喷油压力过高 D、喷油数量过多 12、描述发动机负荷特性时，不能代表负荷的参数是（ A ） A、转速 B、功率 C、扭矩 D、油门位置 13、汽油机的燃烧过程人为地分为（C） A、5个阶段 B、4个阶段 C、3个阶段 D、2个阶段 14、实际发动机的膨胀过程是（C）
A、定压过程 B、定温过程 C、多变过程 D、绝热过程 15、发动机的整机性能用有效指标表示，因为有效指标以（ D ） A、燃料放出的热量为基础 B、气体膨胀的功为基础 C、活塞输出的功率为基础 D、曲轴输出的功率为基础 16、为了评价发动机进、排气过程中所消耗的有用功，引入的参数是（ A ） A、泵气损失 B、传热损失 C、流动损失 D、机械损失 17、柴油机间接喷射式燃烧室类型中包括下面列出的（D） A、半开式燃烧室 B、开式燃烧室 C、统一室燃烧室 D、预燃室燃烧室 18、发动机的外特性是一种（B） A、负荷特性 B、速度特性 C、调整特性 D、万有特性 19、柴油机的理想喷油规律是（B）
汽车构造大作业 班级建筑学22 姓名万家轩 学号 2120703033 日期 2014年5月16日
1.自主研发还是合资合作，阐述你对中国汽车工业发展的看法。 答：我觉得目前还是合资合作才可以促进中国汽车工业更快的发展。中国的汽车工业较西方国家和亚洲的某些发达国家晚了不少，现在虽然已经在飞速发展且国家也在大力支持民族汽车工业的发展，但是总体上依旧处于技术不如外国品牌先进，做工不如外国品牌精致，口碑不如外国品牌好，质量不如外国品牌稳定，售后不如外国品牌完善，甚至广告营销都不如外国品牌有新意的阶段，唯一相比外国品牌可能有的优势就是价格较亲民了。 汽车算是家庭里的大件，但很多人对汽车并不了解，所以买车的决定因素往往是价格，品牌，用途，质量这几个因素，所以中国车企应该抓住大多数消费者的心理，与外国车企合作，利用对方的口碑和关键技术来拉拢消费者，为自己的品牌打开这一重要瓶颈。同时继续研发核心技术，先让自己的技术迎合本国消费者的口味，做足市场调查，严把质量关，逐步改变中国国民对民族品牌的看法。 总之，自主研发和合资合作都是必须要走的路，只不过有先有后而已。 2.试述内燃机代用燃料的研究现状和重要性。 答：现状：目前国际上公认最有前途的内燃机清洁代用燃料是醇类燃料。我国是世界上研究和应用生物质燃料较早的国家之一。20 世纪40 年代中期即将酒精、发生炉煤气以及由桐油热裂成的燃油用于车用发动机上，并对菜籽油、大豆油及松根油等进行实验研究。长期以来对沼气的研究与应用进行得广泛而深入，全国都设立了沼气应用技术推广站。目前有一些地区不仅将沼气当作生活燃料，而且也用于内燃机。自70 年代末起，山西、四川、吉林及北京等省市对汽油甲醇混合燃料进行了初步实验研究。原国家科委在“六五”期间组织了M10~M15 的台架实验及车队使用实验研究。除了对甲醇、汽油混合燃料进行实验研究外，中国科学院工程热物理所和华中理工大学还分别对汽油机燃用100%的甲醇及在柴油机中掺烧甲醇进行了实验研究。与此同时，原国家科委组织了从煤中提炼甲醇等工艺技术的研究。天津大学、浙江大学、西安交通大学及山东工业大学等对在汽油机及柴油机中燃用甲醇进行了很多实验研究工作。 浙江大学还对氢气、液化石油气及煤粉浆进行过研究。贵阳山地农机研究所、上海内燃机研究所、上海交通大学及南京野生植物研究所等单位对可食用植物油及野生植物油在内燃机中的应用也进行了很多工作。解放军后勤工程学院军事油料应用教研室许世海等人以菜籽油为原料，与甲醇发生酯交换反应制备生物柴油，找到了合适的醇油比，得到的产品的主要理化指标达到0#柴油的使用标准。原国家科委组织的攻关项目，上述各单位以及国内其它有关单位的台架实验、环境保护等研究工作，都取得了很多有价值的成果。 重要性：醇类燃料主要是指甲醇、乙醇, 它们都具有使用、储存和运输方便的特点。醇类燃料作为柴油机的代用燃料有巨大的优越性, 特别是对于环境的改善作用来说, 柴油机使用醇类燃料可减少常规污染物( CO、HC、NOx、PM ) , 尤其是颗粒物的排放量, 降低烟度和致癌度。同时，世界上的石油及天然气资源开采加剧，因此，为保证未来交通运输以及国民经济的持续发展，研究与开发代用燃料是势在必行。 3.纯电动汽车、混合动力汽车和纯发动机汽车的各自发展前景及存在问题。 答：纯电动汽车：（1）前景：2010 年年初国际气候组织曾对40 名电动汽车相关行业专家进行访谈，结果表明充电基础设施建设的重要程度在电动汽车发展众多影响因素中排名第2，超过了购买价格因素，仅次于排名第1的电池技术提高因素。充电设施的基础性、关键性作用各方已达成共识。 从国外发展情况来看，尽管国外主要发达国家的充电设施建设还处于起步阶段，但是政府支持力度非常大。从国内发展情况来看，我国充电设施建设主要参与者包括国家电网公司、南方电网公司、普天海油、中石化、比亚迪等企业。 近几年来，我国已经投产了一定数量的充电站与充电桩，充电方式有快充、慢充、换电池等多种，先期的工作为后续建设提供了宝贵经验。目前，国家电网公司、南方电网公司、普天海油、中石化等企业已经与多数地方政府签订了战略合作协议，制定了较为明确的建设目标和计划，充电站建设开始呈现加速发展的势头。 （2）问题：虽然纯电动汽车已经有134年的历史，但一直仅限于某些特定范围内应用，市场较小。主要原因是由于各种类别的蓄电池，普遍存在价格高、寿命短、外形尺寸和重量大、充电时间长等严重缺点。 混合动力汽车：（1）前景：混合动力汽车的车载动力源有多种，蓄电池、超级电容、燃料电池、太阳能电池、内燃机车的发电机都可，同时电池可以十分方便地回收制动时、下坡时、怠速时的能量，内燃机可以十分方便地解决耗能大
1．1KG海平面标准大气状态下的静止空气在汽缸内压缩到8×105Pa，，试问压缩后气体的温度为多少？消耗的功为多少？分别按理想绝热过程（k=1.4）和实际绝热过程（k=1.48）进行计算，并比较所得的结果。 答：对于理想绝热过程pV k= const 得到P2 p1=( T2 T1 )k 由此可得8×105 1.013×10=( T2 273 )1.40.4 得到T2 =492.7K=219.7℃消耗的功为 ?2??1 =RT1P2 1 k?1 k ?1= 286.98×2738×105 5 1.4?1 1.4 ?1 =1.57×105Pa 实际过程把k换成n，即可求得实际状况下得T2，?2??1 2. 某涡轮喷气发动机在地面试车台工作，已知A9=1520cm2，p0=101322pa，p9=135822pa，c9=538m/s，q mg=50.7kg/s，求发动机的推力。 答： F=q ma C9?C0+A9(P9?P0) ∵地面静止条件下，C0=0 P0=101325Pa ∴F=50.7×538+0.152135822?101322=6.18×104Pa 3. 一空气瓶容积为0.07m3，瓶内压力为2×106Pa，瓶内空气温度为30℃，若瓶内空气用去2/5，问将瓶内空气加温至多少摄氏度才能保证瓶内的压力仍为2×106Pa？空气的R=286.98。答：V1=V2=0.07 m3，P1=P2=1.5×106Pa, T1=30+273=303K，M2=3/5M1 根据气体状态方程式pV=MRT/μ 得到M1RT1/μ= M2RT2/μ 得到T2=5/3* T1=5/3*303=505K=505-273=232℃
一、发动机的性能 一、解释术语 1、指示热效率：是发动机实际循环指示功与消耗燃料的热量的比值. 2、压缩比：气功容积与燃烧室容积之比 3、燃油消耗率：发动机每发出1KW有效功率,在1h内所消耗的燃油质量 4、平均有效压力：单位气缸工作容积所做的有效功 5、有效燃料消耗率：是发动机发出单位有效功率时的耗油量 6、升功率：在标定工况下，发动机每升气缸工作容积说发出的有效功率 7、有效扭矩：曲轴的输出转矩 8、平均指示压力：单位气缸容积所做的指示功 2、示功图：发动机实际循环常用气缸内工质压力P随气缸容积V（或曲轴转角）而变化的曲线 二、选择题 1、通常认为，汽油机的理论循环为（ A ） A、定容加热循环 B、等压加热循环
C、混合加热循环 D、多变加热循环 6、实际发动机的膨胀过程是一个多变过程。在膨胀过程中，工质（ B ） A、不吸热不放热 B、先吸热后放热 C、先放热后吸热 D、又吸热又放热 2、发动机的整机性能用有效指标表示，因为有效指标以（ D ） A、燃料放出的热量为基础 B、气体膨胀的功为基础 C、活塞输出的功率为基础 D、曲轴输出的功率为基础 5、通常认为，高速柴油机的理论循环为（ C ） A、定容加热循环 B、定压加热循环 C、混合加热循环 D、多变加热循环 6、实际发动机的压缩过程是一个多变过程。在压缩过程中，工质（ B ） A、不吸热不放热 B、先吸热后放热 C、先放热后吸热 D、又吸热又放热
2、发动机工作循环的完善程度用指示指标表示，因为指示指标以（ C ） A、燃料具有的热量为基础 B、燃料放出的热量为基础 C、气体对活塞的做功为基础 D、曲轴输出的功率为基础 2、表示循环热效率的参数有（ C ）。 A、有效热效率 B、混合热效率 C、指示热效率 D、实际热效率 3、发动机理论循环的假定中，假设燃烧是（ B ）。 A、定容过程 B、加热过程 C、定压过程 D、绝热过程 4、实际发动机的压缩过程是一个（ D ）。 A、绝热过程 B、吸热过程 C、放热过程 D、多变过程 5、通常认为，高速柴油机的理论循环为（ C ）加热循环。 A、定容 B、定压 C、混合 D、多变
《汽车理论实习》实习报告 别克凯越1.6LE-AT 2011款 综合性能分析 学院： 专业班级： 指导老师： 实习时间： 姓名：学号：成绩： 姓名：学号：成绩： 组员任务分配： 动力性，燃油经济性—— 制动性，操纵稳定性——
目录 一、别克凯越1.6LE-AT 2011款动力性分析 (2) 1.发动机主要参数 (2) 2.参数计算 (3) 3.驱动力和行驶阻力平衡图 (6) 4.动力特性图 (7) 5.功率平衡图 (8) 二、别克凯越1.6LE-AT 2011款燃油经济性分析 (9) 1.百公里油耗估算 (9) 2.等速行驶百公里燃油消耗量计算 (12) 3.等加速行驶工况燃油消耗量的计算 (13) 4.等减速行驶工况燃油消耗量的计算 (15) 5.数据分析 (16) 三、别克凯越1.6LE-AT 2011款制动性分析 (18) 1.结构参数 (18) 2.参数分析 (18) 四、别克凯越1.6LE-AT 2011款操纵稳定性分析 (22) 1.结构参数 (23) 2.参数分析 (23)
一、别克凯越1.6LE-AT 2011款动力性分析 1.发动机主要参数 整车技术参数 动力参数
2.参数计算 （1）转矩和功率计算 根据发动机的最大功率max e P 和最大功率时的发动机转速p n ，则发动机的外特性的功率e P n --曲线可用下式估算： 23 max 12e e p p p n n n P P C C n n n ?? ??????=+- ? ? ? ???????? ? 汽油机中C1=C2=1， n 为发动机转速(r ／min), Pe max =81kw ， p n =6000r/min ； 发动机功率Pe 和转矩tq T 之间有如下关系：9549e tq P T n = 可得发动机外特性中的功率与转矩曲线：
图说燃气涡轮发动机的原理与结构 曹连芃 摘要：文章介绍燃气涡轮发动机的工作原理；对燃气轮机的主要部件轴流式压气机、环管形燃烧室、轴流式涡轮分别进行了原理与结构介绍；对燃气涡轮发动机的整体结构也进行了介绍。 关键字：燃气涡轮发动机，燃气轮机，轴流式压气机，燃烧室，轴流式涡轮 1. 燃气涡轮发动机的工作原理 燃气涡轮机发动机（燃气轮机）的原理与中国的走马灯相同，据传走马灯在唐宋时期甚是流行。走马灯的上方有一个叶轮，就像风车一样，当灯点燃时，灯内空气被加热，热气流上升推动灯上面的叶轮旋转，带动下面的小马一同旋转。燃气轮机是靠燃烧室产生的高压高速气体推动燃气叶轮旋转，见图1。 图1-走马灯与燃气涡轮 燃气轮机属热机，空气是工作介质，空气中的氧气是助燃剂，燃料燃烧使空气膨胀做功，也就是燃料的化学能转变成机械能。图2是一台燃气轮机原理模型剖面，通过它来了解燃气轮机的工作原理。 从外观看燃气轮机模型：整个外壳是个大气缸，在前端是空气进入口；在中部有燃料入口，在后端是排气口（燃气出口）。 燃气轮机主要由压气机、燃烧室、涡轮三大部分组成，左边部分是压气机，有进气口，左边四排叶片构成压气机的四个叶轮，把进入的空气压缩为高压空气；中间部分是燃烧器段（燃烧室），内有燃烧器，把燃料与空气混合进行燃烧；右边是涡轮（透平），是空气膨胀做功的部件；右侧是燃气排出口。
图2-模型燃气轮机结构 在图3中表示了燃气轮机的简单工作过程：空气从空气入口进入燃气轮机，高速旋转的压气机把空气压缩为高压空气，其流向见浅蓝色箭头线；燃料在燃烧室燃烧，产生高温高压空气；高温高压空气膨胀推动涡轮旋转做功；做功后的气体从排气口排出，其流向见红色箭头线。 图3-燃气轮机工作过程 在燃气轮机中压气机是由涡轮带动旋转，压气机的叶轮与涡轮安装在同一根主轴上组成燃气轮机转子，如图4所示。
发动机原理》复习题 一、名词解释 1、充气效率 2、平均有效压力 3、曲轴箱强制通风 4、扭矩储备系数 5、理想化油器特性 6、喷油泵速度特性 7、过量空气系数 8、点火提前角调整特性 9、机械效率 10、负荷特性 11、理论循环热效率 12、爆震燃烧 二、简答题 1、绘出三种理论循环的示功图，比较三者的差异及对应近似机种 2、简述四冲程汽油机的实际工作循环过程 3、根据汽油和柴油的物性差异，分析比较汽油机和柴油机在混合气形成、着 火和燃烧方面的不同 4、绘出汽油机示功图，并简述汽油机的燃烧过程 5、喷油器的作用是什么？根据混合气的形成与燃烧对喷油器有哪些要求？ 6、简述NO的生成机理，并列举柴油机降低NO生成量的方法（至少两种） 7、画出四冲程机的配气相位图，并标明气门提前开启角，气门滞后关闭角和气 门重叠角。简要说明气门提前开启，气门滞后关闭和气门重叠的原因。 8、绘出理想化油器的特性曲线，并简要分析曲线走势的成因 9、为改善柴油机的可燃混合气形成条件及燃烧性能可采取哪些措施？ 10、汽油机燃烧室一般应满足哪些要求？ 11、在一张图上画出汽油机HGCC和NO的排放量和与过量空气系数a （或 空燃比A/F）之间的关系，并进行简要分析。 三、计算题 1、BJ492QA型汽油机有四个气缸，气缸直径92mm,活塞行程92mm,压缩比 为6。计算其每缸工作容积、燃烧室容积及发动机排量（容积以L 为单 位）。 2、某汽油机在3000r/min时测得其扭矩为105N?m在该工况下燃烧50ml的汽 油的时间是14.5秒。计算该工况点的有效功率Pe （kw）,每小时耗油量B （kg/h ）,比油耗be （g/kw?h）。（汽油的密度为0.74g/ml ） 四、综合分析题 1、分析比较柴油机半开式燃烧室和涡流室燃烧室各自的优缺点。 2、分别绘出汽油机和柴油机的负荷特性曲线的一般走势图，并回答以下问题：
北京交通大学 《汽车电子技术》综合性大作业 2017---2018第一学期教师：陈宏伟 学号13221023班级能动1401姓名王勉 经济型轿车机械式自动变速器初步设计 一、动力性换挡规律设计 首先计算轮胎直径。 根据轮胎型号：165/70R14 可计算出轮胎直径为：165*0.7*2+(14*25.4)= 586.6 mm 据此可算出各节气门开度不同转速发动机扭矩大小，可根据不同节气门开度各档位扭矩图得出如下图升档规律，动力性降挡规律是在动力
性升挡规律的基础上选择合适的收敛程度来进行计算，动力性降挡规律的确定采用以下的控制策略： 1.节气门开度在0到25之间时采用等延迟型降档规律，以舒适稳定 为主，延迟区间设为：1挡和2挡4km/h，2挡和3挡4km/h，3挡和4挡5km/h，4挡和5挡5km/h。 2.节气门开度在25到75之间采用收敛型降档规律，这种换挡规律 在大油门时降挡速差最小，升降挡都有较好的功率利用，动力性好，减小油门时，延迟增大，避免过多的换挡，且发动机可以在较低的转速下工作，燃料经济性好，噪声低，行驶平稳舒适。换挡规律的收敛程度用 K 进行评价： V n+1=(1?K)V n 式中V n+1为n+1挡时对应降档车速，V n为n挡时对应升档车速。通常K的取值应该小于0.4～0.45。本次报告在25%~75%取K=0.2。 3.节气门开度在75到100之间时采用等延迟型降档规律，以获得最 佳动力性， 延迟区间设置为3.96km/h。
二、AMT 总体方案设计 1.绘制所开发的 AMT 电子控制系统（包含被控对象）工作原理示意图，
南京航空航天大学·能源与动力学院 航 空 燃 气 涡 轮 发 动 机 原 理 大 作 业 设计题目：涡轮喷气发动机气动热力计算 小组成员：XXX 0207105？？ YYY 0207105？？ ZZZ 0907601？？ 指导教师：AAA 日期：2010/12/12
航空燃气涡轮发动机原理大作业报告 一、设计要求： 海平面、静止状态、标准大气条件，最大工作状态时，对有关涡轮喷气发动机的F ，SFC 的要求如下表所示，它们均采用收敛喷管，col ν为压气机相对引气量，R ν为涡轮中的相对回气量。试选择有关参数，计算画出s F ，SFC 及ma q 随*k π（或*3T ）的变化关系曲线，并确定满足性能要求的工作过程参数。 二、设计计算 1、参数选择（以A 组要求为准） （1）物性参数： 空气比热： 1.005/p KJ Kg C = 燃气比热：' 1.1607/p KJ Kg C = 空气绝热指数： 1.4k = 燃气绝热指数：' 1.3k = 空气气体常数：287/J Kg K R =? 燃气气体常数：'288/J Kg K R =? 燃油低热值：42900/Hu KJ Kg =
（2）发动机及各部件参数： 发动机推力：2600F dN = 进气道总压恢复系数：0.97i σ= 压气机效率：* 0.78k η= 燃烧室总压恢复系数： 0.905b σ= 燃烧效率 ：0.96b ξ= 涡轮效率：* 0.88t η= 轴机械传动效率：0.98m η= 尾喷管总压恢复系数：0.96e σ= 压气机相对引气量：0.03col ν= 涡轮中的相对回气量：0.02R ν= 2、热力计算及结果输出 热力计算过程参数计算过程采用定比热计算方法，对涡轮喷气发动机工作过程参数进行初步计算。过程与书上给出过程一致，油气比的计算采用等温焓差法，为计算方便起见，根据文献【3，13】提供公式和方法，算出油气比随燃烧室进出口温度变化关系，通过曲线拟合可得油气比 5()495727 .0197799.00110966.0[(2*38 *34 1010 +?+?+-=--T T f f θ-)]2.000258.0)(01.0*3 6 * 210 T T -?+ 采用matlab 语言编程分别对涡轮前燃气温度一定，单位推力和耗油率随增压比（压气机总压比）的变化情况及增压比（压气机总压比）一定，单位推力和耗油率随涡轮前燃气温度的变化情况两种情况进行计算。 （1）编程代码如下： clc clear %%飞行条件%%%%%%%%%%%%%% h=0;
燃气涡轮发动机 1.压气机、燃烧室、涡轮称为燃气发生器，燃气发生器又称为核心机。 2.发动机压力比EPR：低压涡轮出口总压与低压压气机进口总压之比，同气流通过发动机的 加速成比例。表征推力。 发动机涵道比：指涡扇发动机通过外涵的空气质量流量与通过内涵的空气质量流量之比。 涵道比为1左右是低涵道比，2～3左右是中涵道比，4以上的高涵道比。低涵道比发动机产生推力是热排气高温高压。高涵道产生推力是风扇。 风扇转速n1：对于高涵道比涡扇发动机，由于风扇产生的推力占绝大部分，风扇转速也是推力表征参数。 3.总推力是指当飞机静止时发动机产生的推力，包括由排气动量产生的推力和喷口静压和环 境空气静压之差产生的附加推力。 4.当量轴功率ESHP：计算总的功率输出时，轴功率加上喷气推力的影响。 5.进气道的流量损失用进气道的总压恢复系数σi表示：σi = p1*/ p0* (进气道出口截面 总压 / 进气道前方来流总压) ＜1 6.喘振：压气机喘振是气流沿压气机轴线方向发生的低频率、高振幅的振荡现象。喘振的根 本原因是由于气流攻角过大，使气流在叶背处发生分离，而且这种气流分离严重扩展至整个叶栅通道。 7.VSV偏开导致高压压气机流量系数变大，气流在压气机叶盆会发生偏离，形成涡流状态； 高压压气机会变轻，高压压气机转速上升，由于高压压气机出现涡轮状态，导致压气机进气量下降，此时风扇的流量系数下降，会在风扇和低压压气机叶片背处出现分离，发生喘振现象，之后风扇和低压压气机所需的功率上升，低压转子呈减速降低趋势。为保证发动机风扇的转速不变，发动机控制系统就会增加燃油流量，t3*与EGT上升，涡轮做功能力上升，保证风扇转速n1不变，n2上升。 8.防喘措施：防止压气机失速和喘振的方法常用：放气活门、压气机静止叶片可调和采用多 转子。 9.压气机结构的核心是转子组件和机匣。
2009春季学期《汽车发动机原理》期中考试试题 姓名：班级：学号： 一、单项或多项选择题（每题1分，共10分） 1．我国汽油标号如93＃代表汽油的（ b ）。 a）MON b）RON c）馏出温度d）粘度 2．我国柴油标号如0＃代表柴油的（ c ）。 a）闪点b）十六烷值c）凝固点d）饱和蒸汽压 3．转速不变，负荷增加时，（ c ）。 a）汽油机φa 增加，柴油机φa 基本不变 b）汽油机φa 减小，柴油机φa 增加 c）汽油机φa基本不变，柴油机φa 减小 d）汽油机φa 基本不变，柴油机φa 增加 4．下列替代燃料中，属于可再生能源的是（ b ）。 a）LPG b）BTL c）CTL d）CNG 5．机械损失功不包括（ b ）。 a）泵气损失功b）发电机消耗功c）冷却水泵消耗功d）活塞摩擦消耗功 6．汽油机采用“Downsizing”技术后，可以（ a, d ）。 a）增加升功率b）增加压缩比c）减小面容比d）减小摩擦损失 7．PFI汽油车加速时，为了保持化学计量比运行，燃油喷射量应该（ c ）。 a）不变b）减小c）增加d）先减小再增加 8．下列柴油机喷射系统需要调速的是（ a, c ）。 a）机械分配泵b）电控单体泵c）电控直列泵d）高压共轨 9．应用发动机VVT技术可以（ a, d ）。 a）提高充量系数b）减小过量空气系数c）减少机械摩擦损失d）降低排气损失10．提高循环等容度，意味着（ c ）。 a）增大加热量b）减少放热量c）靠近TDC加热d）靠近BDC放热 二、判断题（每题1分，共10分）（正确√，错误×） 1．燃料的C/H比越小，则燃料的燃烧越清洁，但燃料的热值越低。（×） 2．化学计量比GDI发动机不是稀燃，所以不能节能。（×） 3．在可变进气系统中，为利用波动效应，低速时使进气通过短管进入气缸，高速时使进气通过长管进入气缸。（×） 4．转速一定，负荷增加时，内燃机的机械效率增加。（√） 5．增大进气门晚关角有利于高速大功率，但会降低低速最大转矩。（√） 6．选择对转速不太敏感的燃料系统，可以使万有特性的最经济区域在横坐标方向变宽。（√） 7．化学安定性越差的燃料，辛烷值越低。（×） 8．内燃机的换气损失包括进气损失、排气损失和泵气损失三部分。（×） 9．轿车用发动机的额定功率一般按1小时功率进行标定。（×） 10．发动机缸内涡流比越大，则充量系数越小。（√）
兰州理工大学2015级线性系统理论大作业 线性系统理论Matlab 实验报告 1、在造纸流程中，投料箱应该把纸浆流变成2cm 的射流，并均匀喷洒在网状传送带上。为此，要精确控制喷射速度和传送速度之间的比例关系。投料箱内的压力是需要控制的主要变量，它决定了纸浆的喷射速度。投料箱内的总压力是纸浆液压和另外灌注的气压之和。由压力控制的投料箱是个耦合系统，因此，我们很难用手工方法保证纸张的质量。 在特定的工作点上，将投料箱线性化，可以得到下面的状态空间模型： u x x ?? ????+??????-+-=0001.0105.0002.002.08.0. []21,x x y = 其中，系统的状态变量x1=液面高度，x2=压力，系统的控制变量u1=纸浆流量u2=气压阀门的开启量。在上述条件下，试设计合适的状态变量反馈控制器，使系统具有实特征根，且有一个根大于5 解：本题目是在已知状态空间描述的情况下要求设计一个状态反馈控制器，从而使得系统具有实数特征根，并要求要有一个根的模值要大于5，而特征根是正数时系统不稳定，这样的设计是无意义的，故而不妨采用状态反馈后的两个期望特征根为-7，-6，这样满足题目中所需的要求。要对系统进行状态反馈的设计首先要判断其是否能控，即求出该系统的能控性判别矩阵，然后判断其秩，从而得出其是否可控。 Matlab 判断该系统可控性和求取状态反馈矩阵K 的程序,如图1所示，同时求得加入状态反馈后的特征根并与原系统的特征根进行了对比。
图1系统能控性、状态反馈矩阵和特征根的分析程序上述程序的运行结果如图2所示： 图2系统能控性、反馈矩阵和特征根的运行结果
一.涡轮发动机的工作原理、特点 答：1.燃气涡轮喷气发动机 工作原理：航空燃气涡轮喷气发动机是一种热机，将燃油燃烧释放出的热能转变为流经发动机气流的动能。由于气流的速度增加而直接产生反作用推力，因此，这种发动机既是热机也是推进器 特点：与航空活塞发动机相比，燃气涡轮喷气发动机结构简单，重量轻，推力大，推进效率高，而且在很大的飞行速度范围内，发动机的推力随飞行速度的增加而增加，然而其较高的耗油率逐渐被涡扇发动机所替代。 2.涡轮风扇发动机 组成：进气道、风扇、低压压气机、高压压气机、燃烧室、高压涡轮、低压涡轮和喷管工作原理：涡扇发动机内路的工作情形与涡喷发动机相同。即流入内含的空气通过高速旋转的风扇，低压压气机和高压压气机对空气做功，压缩空气，提高空气压力。高压空气在燃烧室内和燃气混合，燃烧，将化学能转变为热能，形成高温高压的燃气。高温高压燃气首先在高压涡轮内膨胀，推动高压涡轮旋转，去带动高压压气机，然后再低压涡轮内膨胀，推动低压涡轮旋转，去带动低压压气机和风扇，最后燃气通过喷管排入大气产生反作用推力。 特点：与涡喷发动机相比，涡扇发动机具有推力大，推进效率高，噪音低，在一定的飞行速度范围内燃油消耗率低等优点。但涡扇发动机结构复杂，速度特性差。目前民航干线飞机大多装配涡扇发动机。 二．轴流式压气机的基元增压原理 答：轴流式压气机主要是利用扩散增压的原理来提高空气压力的。（根据气动知识得知亚音速气流流过扩张形通道时）速度降低，压力升高。参数分析。 基元级组成：由工作叶栅和整流器叶栅组成，两处叶栅通道均是扩形的 三．压气机转子的结构形式分析图3-40 答：（图3-40为CFM56发动机风扇后增压级转子，鼓筒靠精密螺栓固定于风扇轮盘后端，其外圆上作出三道凸缘，用拉刀一次拉出三级燕尾形榫槽，因此三级叶片数目相同，虽然对性能有一定影响，但加工却大大地简化） 轴流式压气机转子的基本结构型式有三种：鼓式盘式鼓盘式 特点 鼓式：结构简单、零件数目少、加工方便、有较高的抗弯刚度，但由于受到强度的限制，目前在实际中应用的不广泛。 盘式：强度好，但抗弯刚性差，并容易发生振动。目前这种简单的盘式转子只用于单盘或小流量的压气机上。 鼓盘式：这种转子兼有鼓式转子抗弯性好和盘式转子强度高的优点在发动机广泛应用。 四．燃烧室的分类工作过程优缺点 分类：管型燃烧室，环型燃烧室，管环型燃烧室。 工作过程：发动机工作时，被压气机压缩的空气，进入燃烧室，它一边向后流动，一边与喷嘴喷出的燃油混合，组成混合气。发动机起动时，混合气由点火装置产生的火花点燃：起动后，点火装置不再产生火花，新鲜混合气全靠已燃混合气的火焰引火而燃烧。 混合气在燃烧室内燃烧时，喷嘴喷出的燃油与燃烧室中流动的空气不断混合组成新的混合气，以供连续不断的燃烧之用，这样就形成了燃边油与空气混合边燃烧的连续不断的
《汽车发动机原理练习题》 第一章发动机性能 一、概念解释： 1、发动机的理论循环：是将非常复杂的实际工作过程加以抽象简化，忽略次要因素后建立的循环模式。 2、循环热效率：是工质所做循环功与循环加热量之比，用以评定循环经济性。（P2） 3、有效指标：以曲轴输出功为计算基准的指标。有效指标被用来直接评定发动机实际工作性能的优劣。（P15） 4、有效热效率：是实际循环的有效功与为得到此有效功所消耗的热量的比值。（P17） 5、平均有效压力：是发动机单位气缸工作容积输出的有效功。（P16） 6、有效燃油消耗率：是指每小时单位有效功率所消耗的燃料。（P17） 二、填空： 1、发动机的性能指标主要有动力性能指标、经济性能指标和运转性能指标。（P1） 2、三种发动机的理论循环，即等容加热循环、等压加热循环和混合加热循环。（P1） 3、发动机实际循环是由进气、压缩、燃烧、膨胀和排气五个过程组成的，较之理论循环复杂得多。（P6） 4、以工质对活塞所作之功为计算基准的指标称为指示性能指标；以曲轴输出功为计算基准的指标称为有效性能指标；（P12）、（P15） 5、机械损失的测定方法有多种，常用的方法有示功图法、倒拖法、灭缸法、 油耗线法等。（P19） 三、判断题： 1、随着发动机压缩比的增大，循环热效率提高，循环平均压力增大。（√） 2、压缩过程的作用是增大作功过程温差，获得最大限度的膨胀比,提高热功转换率,同时也为燃烧过程创造有利条件。在柴油机中，压缩后气体的高温还是保证燃料着火的必要条件。（√）（P7） 3、衡量发动机经济性能的重要指标是有效热效率和有效燃油消耗率，它们两者之间成正比关系。（×）（P17）———反比。 4、发动机的排气温度高，说明燃料燃烧后，转变为有用功的热量多，工作过程进行得好。（×）（P10）————改为“发动机的排气温度低，……” 5、人们在研究发动机循环时，通常将实际循环简化为理论循环。两种循环最大的区别为：实际循环向冷源放热，理论循环绝热。（）（P1） 四、简答： 1、发动机的理论循环是将非常复杂的实际工作过程加以抽象简化，需作五个假设，哪五个？（P1） 1）假设工质是理想气体，其物理常数与标准状态下的空气物理常数相同，整个循环中工质的物理性质及化学性质不变，工质比热容为常数。 2）假设工质是在闭口系统中作封闭循环。 3）假设工质的压缩及膨胀是绝热等熵过程。 4）假设燃烧是外界无数个高温热源等容或等压向工质加热。工质放热为等容放热。 5）假设循环过程为可逆循环。 2、用倒拖法测量机械损失的过程？（P19） 在电力测功器的试验台上，先使发动机在给定工况稳定运转，当冷却液、机油温度到达正常数值时，立即切断对发动机的供油（柴油机）或停止点火（汽油机），同时将电力测功器转换为电动机，倒拖发动机到同样转速，并且维持冷却液和机油温度不变，这样测得的倒拖功率即为发动机在该工况下的机械损失功率。 3、用灭缸法测量机械损失的过程？（P20）
选择题： 1.曲轴后端的回油螺纹的旋向应该是（与曲轴转动方向相反） 2.四冲程发动机曲轴，当其转速为3000r/min时，则同一气缸的进气门，在一分钟时间内开闭的次数应该是（1500次） 3.四冲程六缸发动机。各同名凸轮的相对夹角应当是（120度） 4.获最低耗油率的混合气体成分应是（α=1.05-1.15） 5.柱塞式喷油泵的柱塞在向上运动的全行程中，真正供油的行程是（有效行程） 6.旋进喷油器端部的调压螺钉，喷油器喷油开启压力（升高） 7.装置喷油泵联轴器，除可弥补主从动轴之间的同轴度外还可以改变喷油泵的（每循环喷油量） 8.以下燃烧室中属于分开式燃烧室的是（涡流室燃烧式） 填空题： 1.柴油机燃烧室按结构分为统一燃烧室和分隔式燃烧室两类 2.喷油泵供油量的调节机构有齿杆式油量调节机构和钢球式油量调节机构两种 3.在怠速和小负荷工况时化油器提供的混合气必须教浓过量空气系数为0.7-0.9 4.闭式喷油器主要由孔式喷油器和轴式喷油器两种 5.曲轴的支撑方式可分为全支承轴和非全支承轴两种 6.排气消声器的作用是降低从排气管排出废气的能量。以消除废气中的火焰和火星和减少噪声 7.配气机构的组成包括气门组和气门传动组两部份 8.曲柄连杆机构工作中受力有气体作用力运动质量惯性力离心力和摩擦力 9.凸轮传动方式有齿轮传动链传动齿形带传动三种 10.柴油机混合气的燃烧过程可分为四个阶段备然期速燃期缓燃期后燃期 名词解释: 发动机排量：多缸发动机各气缸工作容积的总和，称为发动机工作容积或发动机排量 配气相位：配气相位就是进排气门的实际开闭时刻，通常用相对于上下点曲拐位置的曲轴转角的环形图来表示。这种图形称为配气相位图。 过量空气系数： 发动机转速特性：发动机转速特性系指发动机的功率，转矩和燃油消耗率三者随曲轴转速变化的规律 压缩比：压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小体积之比称为压缩比 简答题： 1.柴油机燃烧室有哪几种结构形式？ 答：可分为两大类：统一式燃烧室和分隔式燃烧室统一式燃烧室有分为ω形燃烧室和球形燃烧室分隔式燃烧室有分为涡流式燃烧室和预燃式燃烧室 2.柴油机为什么要装调速器？ 答：柴油机经常在怠速的工况下工作此时供入气缸的燃油量很少，发动机的动力仅用以克服发动机本身内部各机构运转阻力，而这阻力测随发动机转速升高而增加，这时，主要问题在于发动机能否保持最低转速稳定运转而不熄火。对此驾驶员几乎不可能事先估计到并且及时操纵油量调节拉杆加以适当的调节。因此，汽车柴油机一般都装有两速调速器，以限制发动机最高转速和稳定怠速而自动进行供油量调节。汽车柴油机多采用全速调速器来对供油量作自动的调节。全速调节器不仅限制超速和稳定怠速，而且能使发动机在其工作转速范围内的任一选定的转速下稳定地工作。有些在城市内或公路上行驶的柴油机汽车，为适应车辆多，人流大，减速，加速，停车频繁的情况，也采用全速调速器. 3.传统铅蓄电池点火系统有哪些缺点？ 答：断电器触点分开时在触点出形成的火花使触点逐渐烧蚀，因而断电器的使用寿命短，在火花塞积炭时因火花塞间隙漏电，使次级电升不上去，不可能靠地点火，次级电压的大小随发动机的转速的增高和气缸数的增多而下降，因此在高速时易出现缺火等现象。尤其是近年来，一方面汽车发动机向多缸高速化发展；另一方面人们力图通过改善混合气的燃烧状况，以减少空气污染，以及燃用稀混合气以达到节约燃油的目的，这些都要求点火装置能够提供足够的次级电压和火花能量，保证最佳点火时刻，现行传统点火装置已不能适应这一要求。 4.汽油机经济混合气范围一般是多少？为什么过浓或过稀燃油消耗增加？