汽車發(fā)動機原理作業(yè)和標準答案

1、汽車發(fā)動機原理作業(yè)和標準答 案汽車發(fā)動機原理作業(yè)第一章1-1研究理論循環(huán)的目的是什么？理論循環(huán)與實際循環(huán)相比，主要作了哪些簡 化？答：研究理論循環(huán)的目的：（1）用簡單的公式來闡明發(fā)動機工作過程中各基本熱力參數(shù)的關系，以 明確提高以理論循環(huán)熱效率為代表的經(jīng)濟性和以循環(huán)平均壓力為代 表的動力性的基本途徑。（2）確定循環(huán)熱效率的理論極限，以判斷實際發(fā)動機工作過程的經(jīng)濟性 和循環(huán)進行的完善程度以及改進潛力。（3）有利于分析比較發(fā)動機各種熱力循環(huán)方式的經(jīng)濟性和動力性。 理論循環(huán)與實際循環(huán)相比，主要作了如下簡化：（1）假設工質(zhì)是理想氣體，其物理常數(shù)與標準狀態(tài)下的空氣物理常數(shù)相 同；（2）假設工質(zhì)是在閉口系

2、統(tǒng)中作封閉循環(huán)；（3）假設工質(zhì)的壓縮及膨脹是絕熱等熵過程；（4）假設燃燒是外界無數(shù)個高溫熱源定容或定壓向工質(zhì)加熱。工質(zhì)放熱 為定容放熱。1-3試分析影響循環(huán)熱效率、循環(huán)平均壓力的主要因素。:影響循環(huán)熱效率有：(1)壓縮比& c；(2)等熵指數(shù)k ；(3)壓力升咼比入p(4)初始膨脹比p 0影響循環(huán)平均壓力的主要因素：上述四個因素，以及進氣終點壓力 Pde。此外還有如下限制：（1）結構條件的限制；（2）機械效率的限制；（3）燃燒方面的限制；（4）排放方面的限制。1-7什么是發(fā)動機的指示指標？主要有哪些？ 答：發(fā)動機的指示指標：發(fā)動機的指示指標用來評定實際循環(huán)的質(zhì)量，它是以工質(zhì)對活塞作功為

3、 基礎的指標。主要有如下指標：指示功Wi；平均指示壓力Pmi ；指示功率P ；指示熱效 率n it ;指示燃料消耗率bi。1-8 什么是發(fā)動機的有效指標？主要有哪些？答：發(fā)動機的有效指標：發(fā)動機的有效指標是以曲軸對外輸出的功率為基礎，代表了發(fā)動機整機的性能。主要有如下指標：（1） 動力性指標：有效功率Pe；有效轉(zhuǎn)矩Ttq ；平均有效壓力pme ；轉(zhuǎn)速 n和活塞平均速度Cm（2） 經(jīng)濟性指標：有效熱效率n et ；有效燃料消耗率be。（3） 強化指標：升功率PL;比質(zhì)量m；強化系數(shù)pmeCm 。計算題：某汽油機在3000r/min時測得其轉(zhuǎn)矩為55N.m,在該工況下燃燒50mL的汽油需 要的時間

4、是25.7s，試計算有效功率Pe（kW）、每小時耗油量B（ kg/h ）和比油 耗（每千瓦小時耗油量）be（g/kW.h ）。汽油的密度為0.73g/mL。解：Pe=nXT tq/9550=3000 X 55/9550=17.28（kW）3B=p V/t=0.73 X 50X 10- X 3600/25.7=5.11 （kg/h）b e=BX 1000/Pe=5.11 X 1000/17.28=295.72（g/kW.h）答：有效功率為17.28KW 每小時耗油量為5.11kg/h ;比油耗為295.72g/kw.h第二章2-1敘述四沖程發(fā)動機的換氣過程。答：（1）自由排氣階段（超臨界與亞臨界

5、狀 態(tài)）從排氣門打開到氣缸壓力接近了排氣管壓 力的這個時期稱為自由排氣階段。排氣門是在活塞到達下止點之前開啟，從排 氣門開始打開到下止點這段曲軸轉(zhuǎn)角，稱為 排氣提前角，一般為30°80°曲軸轉(zhuǎn)角。（2）強制排氣階段此階段廢氣是由活塞上行強制推出。由于要 克服排氣門、排氣道處的阻力，缸內(nèi)平均壓 力比排氣管平均壓力略高一些，一般高出 10kPa左右。氣流的速度愈高，此壓差愈大, 耗功愈多。(3) 進氣過程進氣提前角：進氣門一般在上止點前 5° 20°曲軸轉(zhuǎn)角開始打開，以保證活塞下行時 有足夠大的開啟面積，新鮮工質(zhì)可以順利流 入氣缸。進氣遲閉角：進氣門一般在下

6、止點后20° 50°曲軸轉(zhuǎn)角才關閉，以利用高速氣流的慣 性，在下止點后繼續(xù)充氣，以增加進氣量。(4) 氣門疊開由于排氣門的遲后關閉和進氣門的提前開 啟，存在進、排氣門同時開著的現(xiàn)象，稱為 氣門疊開。2-2為何進、排氣門要提前打開和遲閉，對換氣過程有何影響？何時存在氣 門疊開現(xiàn)象？氣門疊開角的大小對換氣過程有何影響？答：發(fā)動機運行時，在如此短的換氣時間內(nèi)，要使排氣干凈、進氣充足是比 較困難的。為了增加氣門開啟的時間斷面，并充分利用氣流的流動慣性以及 減少換氣過程的損失，從而改善換氣過程，提高發(fā)動機的性能，進、排氣門 一般都是提前打開、遲后關閉，所以整個換氣過程大于360C A

7、,約占410 480 C A。在排氣門遲后關閉和進氣門提前開啟，存在進、排氣門同時開著的現(xiàn)象。 過?。翰荒芾脷饬鞯膲翰睢T性或進、排氣管壓力波的幫助，來清除 殘余廢氣，增加進氣量，降低高溫零件的溫度。過大：使廢氣倒流。2-4何為充量系數(shù)？提高充量系數(shù)的重要主要措施有哪些？?答：充量系數(shù)：實際進入氣缸的新鮮工質(zhì)的質(zhì)量與進氣狀態(tài)下充滿氣缸 工作容積的新鮮工質(zhì)質(zhì)量的比值。重要措施：1、提高進氣終了壓力，增壓；2、降低進氣終了溫度，中冷；3、降低殘余廢氣系數(shù)；4、合理的配氣定時;5、提高壓縮比。2-6簡述發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化時，充量系數(shù)的變化特征。 答：當轉(zhuǎn)速增加時，進氣阻力增加，充量系數(shù)下降； 轉(zhuǎn)速增加

8、，負荷不變，加熱新氣時間短，充量系數(shù)略上升； 轉(zhuǎn)速不變，負荷增加，新氣加熱多，充量系數(shù)下降。第三章1汽油和柴油的標號分別是根據(jù)什么指標來確定的？答：國產(chǎn)汽油用辛烷值來標號；我國輕柴油的牌號按凝點來標號。2、什么叫過量空氣系數(shù)？它與混合氣濃度有何關系？答：燃燒1kg燃料實際提供的空氣量L與理論上所需空氣量L0之比，稱為過量 空氣系數(shù)a。 a=L/LO代表了混合氣濃度。第四章2爆燃燃燒產(chǎn)生的原因是什么？它會帶來什么不良后果？答：原因：火花塞點火，火焰鋒面到達之前，末端混合氣即以低溫多段方式開 始自燃。類似于柴油機的著火方式。影響因素：(1) 燃料性質(zhì)。辛烷值高的燃料，抗爆能力強；(2) 末端混合氣

9、的應力和溫度。提高壓縮比，易爆燃；(3) 火焰前鋒傳播到末端混合氣的時間。提高火焰?zhèn)鞑ニ俣龋s短火焰?zhèn)鞑ゾ?離，有利于避免爆燃。危害：機械負荷增加；活塞、氣缸和活塞環(huán)磨損加??；熱負荷及散熱損失增加；動力性和經(jīng)濟性惡化。3爆燃和早燃有什么區(qū)別？? 爆燃現(xiàn)象：缸內(nèi)壓力曲線出現(xiàn)高頻大幅度波動(鋸齒波)，同時產(chǎn)生一種高頻金屬 敲擊聲，因此稱爆燃為敲缸。早燃：指在火花塞點火之前，熾熱表面點燃混合氣的現(xiàn)象。早燃與爆燃的關系：早燃會誘發(fā)爆燃，爆燃又會讓更多的熾熱表面溫度升高， 促使更劇烈的表面點火，兩者互相促進，危害可能更大。5何謂汽油機表面點火？防止表面點火的主要措施有哪些? 表面點火凡是不靠電火花塞點火

10、而由燃燒室內(nèi)熾熱表面(如排氣門頭部、火花塞絕 緣體或零件表面熾熱的沉積物等)點燃混合氣的現(xiàn)象，統(tǒng)稱為表面點火。 防止表面點火的主要措施有：降低燃燒室溫度和壓力升高；減少積碳。 第五章5、分析比較直噴式和分隔式柴油機的性能特點及各自的適用場合。 性能特點：(1)在燃油經(jīng)濟性方面，直噴式燃燒室柴油機明顯優(yōu)于 分隔式燃燒室柴油機。在能源問題已成為全球性重大問題的今天， 直噴式燃燒室柴油機由過去主要用于中重型卡車變?yōu)楝F(xiàn)在日益向中 小型卡車以及轎車領域擴展。(2) 在排放特性上，分隔式燃燒室柴油機在原理上是低排放燃燒方 式，比直噴式燃燒室柴油機有優(yōu)勢，但近年來發(fā)展的高壓電控噴射 等技術，使直噴式燃燒室柴

11、油機的 NOX和微粒排放有了顯著的改善, 縮小了在排放特性上與分隔式燃燒室柴油機的差距。(3) 在噪聲振動性能方面，分隔式燃燒室柴油機比直噴式柴油機有優(yōu)勢，加 上咼速性能好、制造成本低以及容易實現(xiàn)低排放污染等優(yōu)點， 在缸徑D< 100m 轉(zhuǎn)速n> 3500r/min的車用高速柴油機上仍有較廣泛地應用。適用場合：(1)在缸徑D>200mm轉(zhuǎn)速n< 1000r/min的重型汽車、大型增壓柴油機上, 目前幾乎都采用無渦流或低進氣渦流的開式燃燒室。(2) 中、輕型車的應用領域中，目前主要是渦流燃燒室與半開式燃燒室。對 于開式燃燒室，由于其小缸徑和高轉(zhuǎn)速的限制而難以采用；對于預燃

12、室燃燒 室，由于其經(jīng)濟性比渦流室燃燒室還要略差，故極少采用。在缸徑相對較大 的中型車用柴油機中，半開式燃燒室占有一定優(yōu)勢并可能會繼續(xù)發(fā)展這一優(yōu) 勢。(3) 在包括農(nóng)用運輸車和小型拖拉機在內(nèi)的農(nóng)用柴油機領域，考慮到對制造 成本、工作可靠性及壽命的要求，渦流室燃燒室仍被較多地應用，但直噴式 燃燒室的比重在不斷擴大。(4) 分隔式燃燒室(特別是預燃室燃燒室)還常用于一些要求噪聲特別低的 特殊場合，例如在礦井內(nèi)或潛艇中應用。10、柴油機著火需要哪兩個條件？為什么柴油機是多處著火? 可燃混合氣著火的條件：(1) 可燃混合氣必須加熱到臨界溫度以上(約250C)；(2) 燃料與空氣的比例要在著火界限范圍。由

13、于在氣缸中形成濃度適宜的混合氣及溫度條件相同的地方不止一處，因此,14、柴油機工作粗暴的原因是什么？如何防止？(1) 噴油提前角過大；(2) 燃燒室形式，直噴式燃燒室比分隔式燃燒室工作較粗暴;(3) 十六烷值過低；(4) 壓縮比大。(5) 噴油規(guī)律，初期噴油量過大。防止：(1) 適當?shù)膰娪吞崆敖牵?2) 米用分隔式燃燒室；(3) 適當?shù)氖橹?，為使柴油機工作柔和，十六烷值應在4050之間。(4) 適當?shù)膲嚎s比；(5) 盡可能實現(xiàn)理想的噴油規(guī)律。為避免工作粗暴，希望實現(xiàn)“先緩后 急”的噴油規(guī)律。第六章I、研究發(fā)動機特性的意義是什么？(1) 評價發(fā)動機性能；(2) 合理選用發(fā)動機。5、試分析汽油

14、機和柴油機負荷特性的區(qū)別。(1) 汽油機的燃油消耗率普遍較高，且在從空負荷向中、小負荷段過渡時，燃 油消耗率下降緩慢，仍維持在較高水平，燃油經(jīng)濟性明顯較差。(2) 汽油機排氣溫度普遍較高，且與負荷關系較小。(3) 汽油機的燃油消耗量曲線彎曲度較大，而柴油機的燃油消耗量曲線在中、 小負荷段的線性較好。II、萬有特性、負荷特性和速度特性有何實用意義？ 萬有特性：能在一張圖上較全面地表示發(fā)動機的性能。負荷特性：用于評價發(fā)動機工作的經(jīng)濟性。速度特性：發(fā)動機在供油量調(diào)節(jié)機構保持不變的情況下，發(fā)動機指標隨發(fā)動機 轉(zhuǎn)速的變化關系。當油量控制在標定位置時，測得的特性稱為全負荷特性(簡 稱外特性)。外特性反映了發(fā)動機所能達到的最高性能，確定了最大功率、最大 轉(zhuǎn)矩以及對應的轉(zhuǎn)速，因而是十分重要