5-22 一辆四缸四冲程增压直喷柴油机驱动的汽车，发动机排量1896 cm3，最大功率70 kW

/ 4000r/min，传动效率0.8，5挡传动比1.947，驱动轮有效轮胎直径0.62 m，有效迎风面积0.5906 m2，空气密度1.25 kg/m3，燃油密度840kg/m3。计算时可忽略滚动阻力，只考虑空气阻力。下图给出的满负荷曲线可以看作为在发动机转速2400~3200r/min之间的水平线。计算： （1）这辆车在平路上平稳行驶能达到的最大车速是多少？

（2）假设4挡在发动机最大功率点达到最高车速，那么4挡的传动比是多少？

（3）汽车以120km/h的车速在平路上行驶，迎风速度为10.3m/s。计算此条件下，4挡和5挡的百公里油耗，并在图上标出这些运行点。

be /(g/(kW.h))

有效平均压力, 105Pa 转速, r/min

解：（1）

Acd?n2??3D3 pme?314400iVsiT?T代入数据可知，当发动机转数分别为2000，3000，4000 r/min时，5档运行阻力点分别为：5.41，12.2，21.64 （105 Pa）。

做出5档运行阻力曲线，则最大转速约为3000r/min，对应的最大车速为：

v?（2）

n3000?D?3.6??3.14?0.62?3.6?180km/h 60iT60?1.9474档n4?4000r/min时汽车车速v?3所以，4挡的总传动比为

2P?t?53.33m/s cd?A37

iT4??Dn460v?2.43

（3）

汽车以4档120 km/h行驶时，对应的转速和有效平均压力为：

12060iT4v3.6?2496r/min n4???D3.14?0.622?120?0.5906?1.25???10.3??0.62?3.14?4Acd?v?2D??3.6??pme4???7.42bar?64iVsiT4?T4?1896?10?2.26?0.8

60?2.26?在图上找到（2496 r/min,7.42bar）所对应的be，约为229 g/kWh。

发动机功率为：

inVspme41896?10?6?2496?7.42?105Pe4???29262.1W30?30?4 100100Pe4be4?29.2621?229v120g100???6.65L/100km?f840

汽车以5档120 km/h行驶时，对应的转速和有效平均压力为：

12060iT5v3.6?2000r/minn5???D3.14?0.62

2?120?0.5906?1.25???10.384??0.62?3.14?42Ac?v'D???3.6?pme5?d??9.30bar?64iVsiT5?T4?1896?10?1.947?0.8

60?1.947?在图上找到（2000 r/min,9.30 bar）所对应的be，约为216 g/kWh。

因同等车速，所以发动机功率与4挡时相同，为29286W：

g100100100Pe4be4?29.286?216v120???6.28L/100km?f840

运行点如图所示：

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5-23 分析混合动力电动汽车的节油原理。

解：因为混合动力电动汽车的发动机只在某一个工况点附近运行。

5-24 比较串联、并联、混联混合动力系统各自的优缺点及应用场合。 解：串联的形式相当于发动机只充当一台发电机的角色，它的运转只为供给车辆行驶所需的电能，目前几乎不被使用。

并联式混合动力的两个系统既可以同时协调工作，也可以各自单独工作驱动汽车。这种系统适用于多种不同的行驶工况，尤其适用于复杂的路况，而且具备结构简单和成本低的优点。目前主要被本田所运用。

混联式混合动力系统的特点在于发动机系统和电机驱动系统各有一套机械变速机构，两套机构或通过齿轮系，或采用行星轮式结构结合在一起，从而综合调节内燃机与电动机之间的转速关系。与并联式混合动力系统相比，混联式动力系统可以更加灵活地根据工况来调节发动机的功率输出和电机的运转。此联结方式系统复杂，成本高，目前主要被丰田所运用。

5-25 以丰田Prius系统为例进行该混合动力汽车的能量流动分析。 解：略。

5-26 PHEV与常规油电混合动力电动汽车相比，有何突出优点？ 解：具有纯电动车的优点。

第六章

6-1 汽油、柴油和CNG在发动机中的燃烧，属液相燃烧还是气相燃烧？

解：燃烧可分为气相燃烧和固相燃烧。汽油机、柴油机和CNG发动机都属于气相燃烧。

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6-2 利用热着火理论，解释为什么存在可燃混合气着火的浓限和稀限？此界限与何种因素有关？

解：热着火理论认为，着火原因在于热量的积累，当放热速率大于散热速率时才可能着火。因此，当混合气过浓或过稀时，放热速率小于散热速率，不能着火。所以存在可燃混合气着火的浓限和稀限。

6-3 根据扩散燃烧和预混合燃烧的基本特点，分析为什么柴油机燃烧容易产生炭烟，以及汽油机燃烧难以稀燃。

解：柴油机属于扩散燃烧。扩散燃烧时，混合气浓度和燃烧温度的空间分布极不均匀，易产生局部高温缺氧现象，生成炭烟。

汽油机属于预混合燃烧，当空燃比过大时，预制的均质混合气难以进行燃烧，所以汽油机难以稀燃；而柴油机即使过量空气系数较大，由于燃烧区域（油束边缘）的局部空燃比并不会过大，所以燃烧仍能正常进行。

6-4 利用链式反应着火理论解释滞燃期的形成机理。

解：根据链式反应着火理论的低温多阶段燃烧理论，着火需要经历冷焰诱导阶段、冷焰阶段和蓝焰阶段。在蓝焰阶段明显燃烧之前，冷焰诱导阶段、冷焰阶段释放的化学能较少，且反应速度相比蓝焰阶段较慢。柴油机压缩着火即具有低温多阶段着火的特点，故存在滞燃期。

6-5 柴油机着火准备过程包含哪两种准备？汽油机和柴油机的着火过程各有什么特点？

解：柴油机着火准备过程包括雾化、蒸发、扩散、与空气混合等物理准备阶段，以及低温多阶段着火的化学准备阶段。

柴油机的压缩着火属于低温多阶段着火；汽油机的火花点燃属于高温单阶段着火，即不经过冷焰阶段，直接进入蓝焰-热焰阶段。

6-6 分析论述均质混合气火花点火燃烧时湍流火焰传播速度大大高于层流火焰传播速度

的原因。 解：均质混合气混合气火花点火燃烧时，湍流火焰传播速度大大高于层流火焰传播速度的原因有两方面：一是由于微元气体的无规则脉动运动，加速了火焰前锋面内的传热传质过程和化学反应速度，使沿前锋面法向的火焰传播速度加大；二是微元气体脉动使火焰前锋面出现皱褶，表面积明显增大，按整个褶皱面积算出的混合气燃烧质量比层流时大为增加。

6-7 描述高压喷雾油束的几何形状与其内油粒大小和分布的特点，并指出贯穿特性与雾化

特性有哪些评价指标？它们对柴油机性能会产生什么影响？

解：油束在进行中逐渐横向扩张，形成锥形。整个喷雾过程可分为两个阶段，即液柱阶段和分裂雾化阶段。在分裂距离内，燃料保持密集的液柱状态；在湍流和液体表面张力的作用下，液柱在一段距离后开始分裂成油线和碎片，液体燃料区域变得不连续。分裂后的油线和碎片继续在湍流和表面张力的作用下进一步分裂，并与卷入的空气进行摩擦冲撞，被细化成燃油微粒，即雾化。

评价指标包括贯穿距离、喷雾锥角和喷雾粒径。贯穿距离影响燃料的空间区域分布情况，贯穿距离过大或过小都会对燃烧造成不利影响。喷雾锥角过小时燃油雾化程度变差，且不能有效地在燃烧室空间中分布；喷雾锥角过大时，贯穿距离会减少，火焰变得短而粗。喷雾粒径的大小表征了燃油的雾化程度，雾化程度越好，则可以大大增加油粒与周围空气接触的表

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