典型發(fā)動機原理簡答題及參考答案

12第一章發(fā)動機的性能1、簡述工質(zhì)轉(zhuǎn)變對發(fā)動機實際循環(huán)的影響。答：①工質(zhì)比熱容變化的影響：比熱容Cp、Cv加大，k值減小，也就是一樣加熱量下，溫升值會相對降低，使得熱效率也相對下降。②高溫?zé)岱纸猓哼@一效應(yīng)使燃燒放熱的總時間拉長，實質(zhì)上是降低了循環(huán)的等容度而使熱效率ηt有所下降。一般狀況下μ＞1時，分子數(shù)增多，輸出功率和熱效率會上升，反之μ＜l時，會下降。④可燃混合氣過量空氣系數(shù)的影響：當(dāng)過量空氣系數(shù)φ

<1aη

下降。而φt

>1ηtφaa2、S/D〔行程/缸徑〕這一參數(shù)對內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速、構(gòu)造、氣缸散熱量以及與整車配套的主要影響有哪些？答：活塞平均運動速度msn30，假設(shè)S／D小于1，稱為短行程發(fā)動機，旋轉(zhuǎn)半徑減小，曲柄連桿機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運動質(zhì)量的慣性力減?。辉诒ＷC活塞平均運動速度 不變的狀況下，發(fā)動機轉(zhuǎn)速mn增加，有利于與汽車底盤傳動系統(tǒng)的匹配，發(fā)動機高度較小，有利于在汽車發(fā)動機倉的布置；S／D值較小，相對散熱面積較大，散熱損失增加，燃燒室扁平，不利于合理組織燃燒等。反之假設(shè)S／D值較大，當(dāng)保持不變時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速n將降低。S／D較大，發(fā)動機高度將增加，相m對散熱面積削減，散熱損失削減等。3、內(nèi)燃機的機械損失包括哪幾局部？常用哪幾種方法測量內(nèi)燃機的機械損失？答：機械損失由活塞與活塞環(huán)的摩擦損失、軸承與氣門機構(gòu)的摩擦損失、驅(qū)動附屬機構(gòu)的功率消耗、流體節(jié)流和摩擦損失、驅(qū)動掃氣泵及增壓器的損失等組成。測定方法有：①示功圖法、②倒拖法、③滅缸法、④油耗線法等。4、簡述單缸柴油機機械損失測定方法優(yōu)缺點。答：測量單缸柴油機機械損失的方法有：示功圖法，油耗線法，倒拖法等。用示功圖法測量機械損失一般在發(fā)動機轉(zhuǎn)速不是很高，或是上止點位置得到準(zhǔn)確校正時才能取得較滿足的結(jié)果。在條件較好的試驗室里，這種方法可以供給最可信的測定結(jié)果。油耗線法僅適用干柴油機。此法簡潔便利，甚至還可以用于實際使用中的柴油機上。但用這種方法求得的Pm

也是近似的，其Pm

值隨負(fù)荷變化的恒定程度和曲線在空載四周的直線性。倒拖法在具有電力測功器的條件下可以簡便而快速地進展。此法用于柴油機上時，由于一些緣由，往往測得的結(jié)果要高于實際的機械損失值。對于廢氣渦輪增壓柴油機，不能應(yīng)用倒拖法，而只能應(yīng)用示功圖法和油耗線法。5、內(nèi)燃機的強化指標(biāo)有哪些？PL

P eiVs〔kW/L〕比質(zhì)量——發(fā)動機的干質(zhì)量與標(biāo)定功率之比，mepCe m

m強化系數(shù)——即平均有效壓力與活塞平均速Pe631想循環(huán)的溫—摘〔T—S〕圖。試求：1．對應(yīng)的壓—容〔P—V〕圖，并標(biāo)出各熱力過程的性質(zhì)；2．循環(huán)的加熱量和放熱量在T—S圖上用哪些面積表示？答案要點：定容加熱循環(huán)的P—V3所示其中1—2為絕熱等熵壓縮過程，2—3為等容加熱過程，3—4為絕熱等熵膨脹過程，4—1T—S6123456循環(huán)放熱量用T—S614567、簡述真實循環(huán)特性對發(fā)動機實際循環(huán)熱效率t的影響?！病场?〕時間損失：實際循環(huán)時，燃燒及向工質(zhì)加熱不行能瞬間完成，因此：存在點火〔噴油〕提前角，產(chǎn)生燃燒提前的時間損失；由于高溫?zé)岱纸?，產(chǎn)生后燃損失?！?〕換氣損失：存在排氣門早開的自由排氣損失和進排氣過程的泵氣損失?！?〕不完全燃燒損失：燃料、空氣混合不良，燃燒組織不善而引起的燃料熱值不能完全釋放的損失。〔5〕缸內(nèi)流淌損失：壓縮及燃燒、膨脹過程中，由于缸內(nèi)氣流〔渦流和湍流〕所形成的損失?！玻丁彻べ|(zhì)泄漏的損失：工作過程中，工質(zhì)通過活塞外向外泄漏是不行避開的。由此產(chǎn)生泄漏損失。31圖相應(yīng)的T—S〔溫—熵〕圖如右：8、簡述提高汽油機充氣效率的主要途徑。答：①降低進氣系統(tǒng)的阻力損失，提高氣缸內(nèi)進氣終了時的壓力。②降低排氣系統(tǒng)的阻力損失，以削減缸內(nèi)的剩余廢氣稀釋。③削減高溫零件在進氣系統(tǒng)中對穎充量的加熱，降低進氣充量的溫度。

其次章發(fā)動機的換氣過程9、對于汽油機，均質(zhì)燃燒系統(tǒng)與分層燃燒系統(tǒng)相比有何缺點？簡述分層燃燒的原則。答：與分層燃燒相比，均質(zhì)燃燒系統(tǒng)有以下缺點：〔1〕簡潔發(fā)生爆燃；〔2〕汽油機功率變化時，混合氣仍需維持在點火范圍內(nèi)的濃度，使得空燃比不行能變化很大，這就打算了汽油機的負(fù)荷調(diào)整只能實行量調(diào)整，而不能承受質(zhì)調(diào)整，低負(fù)荷時經(jīng)濟性更差；〔3〕汽油機始終以點火范圍的混合氣工作，熱效率較低；〔4〕排氣污染嚴(yán)峻。t分層燃燒的原則：當(dāng)點火的瞬間，在火花塞間隙的四周局部具有良好著火條件與較濃的混合氣。而在燃燒室大局部地區(qū)具有較稀的混合氣，在此二者之間，為了有利于火焰的傳播，有從濃到稀各種空燃比混合氣過渡，只要一旦形成火焰，在火焰?zhèn)鞑ミ^程中，即使是相當(dāng)稀的混合氣，還是能正常燃燒。由于將混合氣濃度有組織地進展分層，所以稱為分層燃燒系統(tǒng)。10、如何選擇高速發(fā)動機和低速發(fā)動機的進氣管長度？答：高速、大功率時的發(fā)動機，應(yīng)配裝粗短的進氣管，短管內(nèi)的反射壓力波能滿足高速慣性效應(yīng)的要求；中低轉(zhuǎn)速、最大扭矩時的發(fā)動機，應(yīng)配裝瘦長的進氣管，長管內(nèi)的反射壓力波能滿足中低速慣性效應(yīng)的要求。進氣管長度的增加或管徑的減小，可使充量系數(shù)的峰值向發(fā)動機低速一側(cè)移動，反之則向高速側(cè)移動。11、畫出汽油機充氣效率速度特性曲線，簡述曲線的變化規(guī)律。c轉(zhuǎn)速上升而較快下降。局部負(fù)荷節(jié)氣門關(guān)小時，阻力更大，下降c更急劇，其速度特性線如下圖。12、簡述發(fā)動機進、排氣門提前開啟、滯后關(guān)閉的緣由。答：膨脹過程末期，缸內(nèi)壓力較高，假設(shè)到下止點才翻開排氣門，由于開啟初期氣門上升緩慢，開度也?。辉偌由蠚饬饕驊T性而不會馬上高速流出，都會使排氣不暢，排氣損失和阻力增大，并間接影響充氣量。因此，要求排氣門提前開啟，這就消滅了排氣早開角。假設(shè)排氣門在上止點關(guān)閉，此時廢氣還具有肯定的往外運動速度。為充分利用這—慣性，增大排氣量，可適當(dāng)晚關(guān)排氣門，大約在缸內(nèi)壓力接近排氣門外背壓時關(guān)閉，則可獲最大的排氣成效。這一延遲關(guān)閉角即排氣晚關(guān)角。進氣門假設(shè)在上止點開啟，則因開啟初期氣門上升緩慢，通過截面面積小，以及進氣氣流的加速需要一段時間等慣性的影響，會使缸內(nèi)真空度加大，進氣量削減，而進氣損失增大。所以要求進氣門適當(dāng)提前開啟，此即進氣早開角。進氣門晚關(guān)主要是為了充分利用下止點時高速進氣氣流的慣性，增大進氣充量。進氣門假設(shè)能推遲到氣缸壓力接近氣門外背壓時關(guān)閉，將獲得最大的慣性利用。進氣門晚于下止點關(guān)閉的角度叫做進氣晚關(guān)角。13、簡述多缸機“進氣搶氣”和“排氣干預(yù)”現(xiàn)象，如何避開？答：多缸機各缸的進、排氣總管和歧管相互串聯(lián)或并聯(lián)。假設(shè)某一缸進氣時，其它缸的疏波正好到達，則會降低此缸進氣壓力，使c減小，此即所謂“搶氣”或“進氣干預(yù)”現(xiàn)象。同理，某缸排氣時，正好其它缸的排氣密波到達，則會使該缸排氣背壓上升，剩余廢氣量增多，也間接使減小，此為“排氣干預(yù)”現(xiàn)象。多缸機各缸的上述現(xiàn)象各不一樣，這就會消滅多缸機各缸c進氣不均勻的現(xiàn)象。為了消退上述不利影響，可把各缸中進、排氣時間根本不重疊的幾個缸合成一組，使用相對獨立的進、排氣系統(tǒng)。譬如，傳統(tǒng)工作挨次為1-5-3-6-2-4的六缸機，可分為1、2、3缸和4、5、6缸兩組。各組的三個缸兩兩之間，進、排氣相位均相差240°曲軸轉(zhuǎn)角，接近各缸真實的進、排氣總相位角。一缸氣門開啟，另兩缸則根本關(guān)閉，這就在某種程度上排解了相互“干預(yù)”的可能性。進一步還可以選擇適宜的歧管長度，類似單缸機那樣，充分利用其動態(tài)效應(yīng)來改善各缸的進、排氣性能。e14、作出進氣遲閉角分別為40o和60o時的充氣效率cn曲線和有效功率Pe

n曲線，分析轉(zhuǎn)速變化對進氣遲閉角的影響？答：要強化發(fā)動機，提高轉(zhuǎn)速，加大輸出功率時，進氣晚關(guān)角應(yīng)適當(dāng)加大。要加大低速轉(zhuǎn)矩，提高爬坡及低速加速力量時，進氣晚關(guān)角應(yīng)適當(dāng)減小。目前消滅的電控可變配氣相位機構(gòu)，就是依據(jù)這一原理開發(fā)的。15、氣門的氣流通過力量常用氣門的開啟“時間—斷面”表示，分析增加此“時間—斷施有哪些？〔１增加氣門最大升程，但不行能無限制增大，當(dāng)氣門開啟截面等于氣門喉口斷面時，再增大氣門升程也沒有什么用處了〔２〕適當(dāng)增加氣門早開晚關(guān)角度。盡可能使用氣門早開、晚關(guān)。但要從配氣定時全面考慮，配氣定時有一最正確值，氣門也不能無限制地早開、晚關(guān)?！玻场澈侠碓O(shè)計凸輪型線改善氣門運動規(guī)律，增大氣門開啟、關(guān)閉的速度，也可以增加時面值，但氣門運動速度、加速度增大，沖擊、噪聲都將增加。磨損加劇〔４〕氣門頭部、氣道、喉口處的幾何外形、尺寸的合理設(shè)計，如增加氣門直徑、承受多氣門及合理選擇氣門錐角等擴大氣流通路截面積亦可提高時面值。第三章燃料與燃燒17、發(fā)動機工作過程中，缸內(nèi)不斷變化的工質(zhì)對發(fā)動機的各種性能以及燃燒工作模式有巨大影響，為什么？答：不斷變化的工質(zhì)對發(fā)動機的各種性能以及燃燒模式有著巨大的影響。第一，缸內(nèi)工質(zhì)是熱力循環(huán)中熱功轉(zhuǎn)換的傳遞物。其次，缸內(nèi)燃料與空氣組成的可燃混合氣又是發(fā)動機能量輸出的源泉。第三，燃料的理化特性在很大程度上打算了混合氣形成、著火燃燒以及發(fā)動機負(fù)荷調(diào)整的不同模式。這一模式反過來又對循環(huán)效率、充量系數(shù)有重大的影響，即對動力、經(jīng)濟性能產(chǎn)生間接的重大的影響。此外，不同燃料的理化特性也影響到有害排放物的成分和數(shù)量。18、簡述傳統(tǒng)汽油機與柴油機工作模式的差異。答：第一，混合氣形成方式的差異；汽油——易氣化，在常溫或稍加熱的條件下易于在缸外與空氣形成預(yù)制均勻混合氣；柴油——難氣化，缸內(nèi)高壓燃油噴射霧化與高溫空氣混合；其次，著火燃燒模式的差異；汽油機預(yù)制均勻混合氣，只能適用外源強制點火，在混合氣中進行火焰?zhèn)鞑ト紵?；柴油機高壓噴霧混合，利用壓縮高溫空氣使柴油自行著火，緊接著進展邊噴油、邊汽化混合的集中燃燒；第三，負(fù)荷調(diào)整方式的差異；汽油機均勻混合氣能點燃的混合氣濃度范圍小，只能靠變化節(jié)氣門開度，掌握混合氣進氣量來調(diào)整負(fù)荷。這種方式稱為負(fù)荷量調(diào)整；柴油機在較大的混合氣濃度范圍都可以壓燃著火，所以靠轉(zhuǎn)變循環(huán)供油量來調(diào)整負(fù)荷，由于進氣量根本不變，也就是說靠轉(zhuǎn)變混和氣濃度來調(diào)整負(fù)荷，這種方式稱為負(fù)荷質(zhì)調(diào)整。19、簡述預(yù)混合燃燒和集中燃燒的主要特點?！?〕集中燃燒時，由于燃料與空氣邊混合邊燃燒，因而燃燒速度取決于混合速度；而預(yù)混合燃燒時，因燃燒前已均勻混合，因而燃燒速度主要取決于化學(xué)反響速度，即取決于溫度T和過量空氣系數(shù)〔濃度〔2〕集中燃燒時，為保證燃燒完全，一般要求過量空氣系數(shù)φa≥1.2，并在總體的φa＞6.8〔稀燃φa=0.8～1.2，〔3〕集中燃燒時，混合氣濃度和燃燒溫度分布極不均勻，易產(chǎn)生局部高溫缺氧現(xiàn)象，生成炭煙；而預(yù)混合燃燒時，由于混合均勻，一般不產(chǎn)生炭煙〔4〕集中燃燒時，由于有炭煙產(chǎn)生，碳粒的燃燒會發(fā)出黃或白色的猛烈輻射光，因此也稱“有焰燃燒”；而預(yù)混合燃燒時，無碳粒燃燒問題，火焰呈均勻透亮的藍(lán)色，因此也稱“無焰燃燒”?！?〕預(yù)混合燃燒由于燃燒前已形成可燃混合氣，有回火的危急；而集中燃燒一般無此危急。20、從提高發(fā)動機有效效率方面說明有哪些措施可以提高發(fā)動機的能量利用效率？答：提高ηet的途徑：第一，超膨脹發(fā)動機循環(huán)——米勒循環(huán)；其次，汽油機向稀燃和缸內(nèi)直噴的進展；第三，汽、柴油機電子掌握與可變技術(shù)的結(jié)合；提高ηet的常規(guī)途徑：包括合理組織混合氣和燃燒等提高燃燒效率、合理選擇循環(huán)參數(shù)等提高熱效率及削減摩擦損失、驅(qū)動附件損失和泵氣損失等提高機械效率。21、簡述代用氣體燃料在發(fā)動機燃料供給系統(tǒng)的可能使用方法。答：內(nèi)燃機常用的氣體代用燃料有壓縮自然氣〔CNG〕和液化石油氣〔LPG，可能使用方法有：〔1〕氣體代用燃料與空氣在缸外混合、火花點火〔2〕氣體代用燃料與空氣在缸外混合、柴油〔3〕〔4〕〔5〕〔6〕氣體代用燃料缸內(nèi)噴射、壓縮自燃。第四章汽油機混合氣的形成與燃燒22、汽油機的燃燒過程分哪幾個階段？影響點火提前角的因素有哪些？答：汽油機的燃燒過程分滯燃期、急燃期、后燃期。點火提前角的影響因素：轉(zhuǎn)速、過量空氣系數(shù)、進氣壓力、溫度、剩余廢氣系數(shù)、燃燒室構(gòu)造、燃料品質(zhì)、空燃比、點火能量、火花塞間隙等23、為什么有大缸徑的柴油機而無大缸徑的汽油機？答：汽油機氣缸直徑的增大主要受到爆燃的限制。缸徑愈大，則火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x也愈大，爆燃傾向增加，所以一般沒有大缸徑的汽油機。在汽車上使用的汽油機氣缸直徑常小于100毫米。24、簡述汽油發(fā)動機爆燃的燃燒機理及爆燃產(chǎn)生的主要緣由。答：火花塞點火后，火焰前鋒面呈球面波外形以30～70m／s的速度快速向四周傳播，缸內(nèi)壓力和溫度急劇上升。燃燒產(chǎn)生的壓力波(密波)以音速向四周傳播，遠(yuǎn)在火焰前鋒面之前到達燃燒室邊緣區(qū)域，該區(qū)域的可燃混合氣(即末端混合氣)受到壓縮和熱輻射，其壓力和溫度上升，燃前化學(xué)反響加速，一般來說，這些都是正?，F(xiàn)象，但假設(shè)這一反響過于快速，則會使末端混合氣在火焰鋒面到達之前即以低溫多階段方式開頭自燃。由于這種著火方式類似柴油機，即在較大面積上多點同時者火，因而放熱速率極快，使局部區(qū)域的溫度壓力陡增。這種類似階躍的壓力變化，形成燃燒室內(nèi)往復(fù)傳播的激波，猛烈撞擊燃燒室的壁面，使壁面產(chǎn)生振動、發(fā)出高頻振音(即鋒利敲缸聲)，這就是爆燃。主要緣由〔1〕燃料的性質(zhì) 抗暴性能好壞〔2〕末端混合氣的壓力和溫度過高導(dǎo)致爆燃的〔3〕火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x過長，時間過長。25、簡述汽油機爆燃時的特征。答：爆燃時，缸內(nèi)壓力曲線消滅高頻大幅度波動〔鋸齒波擊聲，因此也稱爆燃為敲缸〔Knock。汽油機爆燃時一般消滅以下外部特征：1〕發(fā)出3000～7000Hz2〕稍微爆燃時，發(fā)動機功率略有增加，猛烈爆燃時，發(fā)動機功率下降，轉(zhuǎn)速下降，工作不穩(wěn)定，機身有較大振動。3〕冷卻系統(tǒng)過熱，氣缸蓋溫度、冷卻水溫順潤滑油溫均明顯上升。4〕爆燃嚴(yán)峻時，汽油機甚至冒黑煙。26、簡述影響外表點火的因素和防止措施。答：但凡能促使燃燒室溫度和壓力上升以及積碳形成的因素，都能促成外表點火。外表點火多發(fā)生在高壓縮比〔ε>9〕的強化汽油機上。點火能量小的燃料也簡潔產(chǎn)生外表點火。苯、芳香烴、醇類燃料抗表火性較差；而異辛烷抗表火性好，抗爆性也好，是很優(yōu)良的燃料成分。防止外表點火的主要措施有：防止燃燒室溫度過高，這包括與降低爆震同樣的方法，如降低壓縮比和減小點火提前角等。合理設(shè)計燃燒室外形，使排氣門和火花塞等處得到合理冷卻，避開尖角和突出部。選用低沸點汽油，以削減重餾分形成積碳。掌握潤滑油消耗率，由于潤滑油簡潔在燃燒室內(nèi)形成積碳；同時應(yīng)選用成焦性較小的潤滑油。有些汽油和潤滑油添加劑有消退或防止積碳作用。提高燃料中抗表火性好的成分，如異辛烷等。27、簡述汽油機循環(huán)波動的影響因素及改善措施。〔1〕過量空氣系數(shù)φa的影響最大，一般在φa=0.8-1.0〔最易點燃和燃燒范圍〕時的循環(huán)波動率最小，過濃或過稀都會使循環(huán)波動率增大，這也是淡薄燃燒汽油機須解決的主要問題?！?〕油氣混合均勻程度有重要影響，而適當(dāng)提高氣流運動速度和湍流程度可改善混合氣的均勻性?！?〕剩余廢氣系數(shù)φr過大，則循環(huán)波動率增大，除合理掌握剩余廢氣量之外，通過燃燒室合理設(shè)計和組織掃氣以防止火花塞四周廢氣過濃也很重要?！?〕發(fā)動機工況不同循環(huán)波動率不同，一般低負(fù)荷〔φr會增大〕和低轉(zhuǎn)速〔湍流程度會降低〕時循環(huán)波動率增加?！?〕提高點火能量或承受多點點火可降低循環(huán)波動率。如承受雙火花塞點火或型火花塞，可使循環(huán)波114be10%左右。第五章柴油機混合氣的形成和燃燒28、對于汽油機和柴油機而言，期望有怎樣的放熱規(guī)律？答：為了兼顧發(fā)動機的各種性能，合理的燃燒過程應(yīng)作到：對于汽油機而言，著火點位置要適宜，燃燒持續(xù)期不過長，放熱率曲線宜先緩后急；對于柴油機則更具體為：滯燃期要縮短，速燃期不過急，緩燃期要加快，后燃期不過長。29、從化學(xué)反響的角度看，轉(zhuǎn)變哪些因素可以縮短柴油機的著火延遲期？1〕壓縮壓力、溫度提高，則燃料的物理、化學(xué)預(yù)備速度加快，著火延遲期會i縮短；增壓壓力提高，2〕噴油提前角加大，則著火延遲期增加；減小，會縮i i i短〔在小于工況最正確噴油提前角的范圍內(nèi)變化〕；3〕發(fā)動機轉(zhuǎn)速增加，縮短；負(fù)荷增加，i i縮短；4〕縮短i30、簡述壓縮比對汽油機及柴油機性能的影響及其選擇的主要依據(jù)。答：通過對理論循環(huán)的分析可知，當(dāng)壓縮比增加時，柴油機、汽油機的循環(huán)熱效率都增加。但當(dāng)已較大時，假設(shè)再增加，的增加將很小，但此時最大爆發(fā)壓力和壓力上升率均較大，發(fā)t動機工作粗暴，零部件將受到更大的機械負(fù)荷。對柴油機而言，目前已比較大〔一般在16～22〕，從發(fā)動機工作牢靠性、改善排放性能等方面考慮，壓縮比不再增加，甚至有降低的趨勢；但對汽油機，目前仍不太高，一般在6～10，還有提高的潛力，但對的增加受到爆燃的限制。因此對柴油機的選取只要能保證壓縮終了時氣缸內(nèi)氣體溫度大于柴油的自然溫度200～300℃以保證起動的要求。對于汽油機的選取主要是考慮爆燃等因素。31、簡述放熱規(guī)律對柴油機性能的影響及改善放熱規(guī)律的措施。答柴油機如開頭放熱較快，dpd上升快產(chǎn)生操音大發(fā)動機工作粗爆如開頭放熱慢，dpd上升慢，但由于燃料不能在上止點四周燃燒完全，造成后燃，經(jīng)濟性不好，b較高。所以，比e較適宜的放熱規(guī)律是期望燃燒先緩后急，即開頭放熱適中，滿足放熱嚴(yán)峻的要求；隨后燃燒加快，使燃燒盡量在上止點四周完成。改善放熱規(guī)律的措施是：選用適宜的噴油規(guī)律，放熱開頭時刻和放熱持續(xù)時間，可由噴油時刻和噴油時間在肯定程度上加以掌握。另外，改進燃燒室也是改善放熱規(guī)律的重要方面。32、簡述柴油機的噴油提前規(guī)律及緣由。答：柴油機要求轉(zhuǎn)速及負(fù)荷都提前。轉(zhuǎn)速提前的緣由是：油量調(diào)整桿位置不變時，高轉(zhuǎn)速的著火落后角要比低轉(zhuǎn)速大得多；再加上噴油持續(xù)角和相應(yīng)的燃燒持續(xù)角也都加大〔這是噴油特性所打算的〕，所以要求轉(zhuǎn)速提前。但是轉(zhuǎn)速不變噴油量加多時，主要由于噴油持續(xù)角加大也要求適當(dāng)提前。這一點與汽油機負(fù)荷減小時的真空提前正好相反。33、對于電控柴油機而言，何謂時間掌握？試述高壓共軌系統(tǒng)原理和主要特點。答：時間掌握系統(tǒng)：在高壓油路中利用一個或兩個高速電磁閥的啟閉掌握噴油泵和噴油器的噴油過程。噴油量的掌握由噴油器的開啟時間長短和噴油壓力大小打算，噴油定時由掌握電磁閥的開啟時刻確定，從而實現(xiàn)噴油量、噴油定時和噴油速率的柔性掌握和一體化掌握。〔1〕噴油壓力柔性可調(diào)，對不同工況可確定其最正確噴射壓力，優(yōu)化掌握柴油機的綜合性能〔2〕可獨立地柔性掌握噴油定時，協(xié)作高的噴射壓力，可同時掌握有害物的排放〔3〕柔性掌握噴油速率變化，實現(xiàn)抱負(fù)的噴油規(guī)律，降低柴油機NO、dp/dφ保證優(yōu)良的動力性與經(jīng)X濟性〔4〕電磁閥掌握噴油，掌握精度高，高壓油路不會消滅氣泡和殘壓為零現(xiàn)象。34、試述柴油機冷起動困難的緣由及改善冷起動的措施。答：柴油機冷起動困難的緣由：壓縮終點溫度過低柴油機自燃著火的條件是，壓縮終點溫度應(yīng)高于柴油自燃溫度。隨壓力的下降，為保證著火所需的自燃溫度上升。在冷起動時，由于活塞與氣缸的間隙較大，且缺少潤滑油的關(guān)心密封，引起壓縮過程中漏氣量增加；氣缸及燃室壁面溫度低，引起傳熱損失增大；上述緣由造成壓縮終點的溫度及壓力同時下降。壓縮終點溫度取決于環(huán)境溫度、起動轉(zhuǎn)速和燃燒室構(gòu)造。不同燃燒室構(gòu)造的柴油機，其冷起動特性不同。非直噴式柴油機的燃燒室比外表積大，散熱損失也大，因而其冷起動特性比直噴式柴油機差?？扇蓟旌蠚庑纬蛇^慢低溫時燃料粘度增大，使霧化和蒸發(fā)速度降低，加之轉(zhuǎn)速低使缸內(nèi)氣體運動較弱，這些均導(dǎo)致可燃混合氣形成速度變慢?；旌蠚庑纬伤俣群突瘜W(xué)反響速度的降低，使著火落后期明顯拉長，最高燃燒壓力和壓力上升率均較正常燃燒時增高，甚至發(fā)出猛烈的“敲缸”聲和發(fā)生“沖缸墊”〔急劇上升的燃燒壓力使氣缸墊被損并漏氣〕的故障。阻力過大低溫時的潤滑油粘度大，機械摩擦功加大；加上蓄電池性能的下降，使起動電機工作轉(zhuǎn)速降低，這些都增加了冷起動的困難。改善冷起動的措施：依據(jù)以上冷起動困難的主要緣由，可以確定改善冷起動的主要思路是保證足夠的著火溫度壓力和足夠的可燃混合氣量，同時降低潤滑油粘度。為此，可承受以下措施。選擇適宜的起動轉(zhuǎn)速對不同類型的柴油機，其起動轉(zhuǎn)速不同。起動轉(zhuǎn)速過低，由于漏氣量增加會導(dǎo)致壓縮終點壓力缺乏；但轉(zhuǎn)速過高，燃油蒸發(fā)混合時間縮短，也不利于起動。適當(dāng)增加循環(huán)噴油量低溫起動時，首先蒸發(fā)混合著火的是柴油中的輕餾分局部，循環(huán)噴油量增加，輕餾分增加，著火前形成的可燃混合氣量增加。但循環(huán)噴油量過多會使混合氣溫度降低，反而不利于冷起動。適當(dāng)推遲噴油提前角越接近壓縮上止點，缸內(nèi)溫度和壓力越高，適當(dāng)推遲噴油提前可改善冷起動。承受高性能燃料承受高十六烷值的柴油，提高自燃性；承受與氣溫、季節(jié)相適應(yīng)的柴油以保證蒸發(fā)混合。承受預(yù)熱方法對冷卻水、進氣進展預(yù)熱可提高燃室溫度，燃燒室設(shè)置電熱塞也是常用的方法。其中對冷卻水預(yù)熱還可使機油粘度降低，由此降低起動阻力。機油粘度與起動阻力的關(guān)系如圖7－11所示。第六章發(fā)動機的特性35、何謂發(fā)動機工況？哪幾個參數(shù)可以確定一種工況？答：發(fā)動機的運行狀況稱為工況。發(fā)動機兩個獨立的運行特征參數(shù)可以確定一種工況。汽車的運行狀況是由速度和行駛時抑制的總阻力來表示的。相應(yīng)的，發(fā)動機的工況則由轉(zhuǎn)速和曲軸輸出的功率表示。因此，一個確定的轉(zhuǎn)速〔n〕和相應(yīng)的輸出功率〔Pe

〕就表征發(fā)動機的一個運行工況。36、柴油機標(biāo)定功率有哪幾種？說明應(yīng)用場合?！玻薄?5分鐘功率指發(fā)動機可連續(xù)運行15min仍保持正常狀態(tài)的最大有效功率。汽車、摩托車、摩托艇等發(fā)動機使用最大功率的時間很短暫，多項選擇用這種方法進展標(biāo)定以獲得更大的動力性能?！玻病?允許發(fā)動機可正常連續(xù)運行１小時的最大有效功率。適于有較長時間重載使用的拖拉機、工程機械等發(fā)功機?！玻场?2允許發(fā)動機可正常連續(xù)運行12小時的最大有效功率。適于連續(xù)長達12小時左右重載工作的拖拉機、排灌、電站等發(fā)功機?！玻础吵掷m(xù)功率允許發(fā)動機長期正常連續(xù)運轉(zhuǎn)的有效功率。適用于遠(yuǎn)洋船舶、日夜運行的鐵路機車和排灌、發(fā)電機組的發(fā)動機。37、簡述汽油機的點火提前規(guī)律及緣由。答：作出汽油機的最正確點火提前特性圖。對于汽油機最正確 角將隨轉(zhuǎn)速的上ig升而加大，稱為轉(zhuǎn)速提前；而又隨進氣管真空度的上升〔負(fù)荷下降〕而加大，稱為真空提前。最正確點火提前角在n及負(fù)荷變ig化時的變化規(guī)律。這是由于，在節(jié)氣門開度不變時，各個轉(zhuǎn)速的著火落后期均變化不大。但轉(zhuǎn)速上升后，一樣落后期所占的轉(zhuǎn)角將正比增加，于是高轉(zhuǎn)速時的著火落后角顯著加大。為

最正確點火提前角特性圖節(jié)氣門全開 (b)n＝1600rmin保證最大壓力點相位大致不變，必定要加大 角。在轉(zhuǎn)速不變時，隨著節(jié)氣門的減小，進氣管ig真空度上升，剩余廢氣系數(shù)將加大，使得燃燒速度下降。這樣，著火落后期和燃燒持續(xù)期都r加大，就要求點火提前以保證加熱中心接近上止點位置38、舉例簡述爭論調(diào)整特性的意義。答：爭論調(diào)整特性的意義在于對性能進展優(yōu)化。從單一性能的角度提要求，均可找出調(diào)整的最優(yōu)值，如汽油機動力、經(jīng)濟性的工況最正確點火提前角就是一例。但從綜合性能的角度來看，單項最優(yōu)未必能保證整體最優(yōu)，一般要折衷選出適宜數(shù)值以獲得最正確的匹配。從發(fā)動機進展的歷程來看，對于一些重要的調(diào)整參數(shù)，早已使用了實時調(diào)控的裝置來改善某些φa，利用汽油機的轉(zhuǎn)速與真空點火提前器以及柴油機的自動供油提前器來調(diào)整點火及噴油提前角就是例證。但是傳統(tǒng)發(fā)動機對于大多數(shù)的參數(shù)是無法實時調(diào)控的，只能在設(shè)計時選用一個折衷值而已。發(fā)動機電控技術(shù)的普及，使得更多參數(shù)有了實時自動調(diào)控的可能〔汽油機電控、柴油機電控。這不僅全方位地改善了發(fā)動機的性能，也使調(diào)整特性的爭論更具有現(xiàn)實的意義。39、簡述發(fā)動機運行特性的分析思路。答：先推導(dǎo)動身動機穩(wěn)定運行條件下，有效輸出功率Pe

和有效燃油消耗率be

的多因素綜合解析式?？紤]到發(fā)動機實際運行中，式中的很多參數(shù)都是常數(shù)，假設(shè)將各常量用一個統(tǒng)一的常系數(shù)來表示，則上述解析式可簡化。利用上述各式進展穩(wěn)態(tài)特性曲線分析時，先要單獨分析各因素隨工況參數(shù)的變化規(guī)律和曲線，然后疊加在一起，再分析P、be e

、T 和B等指標(biāo)隨工況的變化規(guī)律和走向特點，并指出各單個tq因素影響的緣由和程度，作為修正特性曲線和選擇性能改進措施的依據(jù)。響？

Ttq曲線比汽油機的平坦些？這對實際使用有何影答：汽油機φ和ηc

總體上隨轉(zhuǎn)速呈下降趨勢，轉(zhuǎn)矩Ｔm

線主要受φ和ηc

的影響，在某一較低mη

對曲線的影it響不大，僅使高、低轉(zhuǎn)速處的Ｔ值略降低。tq柴油機轉(zhuǎn)矩Ｔtq

gηb

線有相反變化的趨勢而使總體上變化較平坦。ηm

的影響it雖不大，但可使兩端加大一些下垂量?？傮w上看，低速有上升趨勢，小負(fù)荷時上升加劇。而高速均略為下降，大負(fù)荷時下降多一些。就同一排擋的加速和抑制阻力的力量而言，一樣標(biāo)定點前提下，汽油機的動力性能明顯優(yōu)于柴油機，由于在低于標(biāo)定轉(zhuǎn)速下各點的轉(zhuǎn)矩與功率，汽油機都比柴油機高。其次，就最高檔可達tq油機比較平緩的原因。這恰恰是汽油機的優(yōu)點。由于標(biāo)定轉(zhuǎn)速原來就足夠高，過多超越就會帶來超速或“飛車”的危急。上述分析說明，汽油機的外特性線要比柴油機外特性線的動力適應(yīng)性好，所以汽油機一般不進展外特性線的改造；柴油機則往往要在低于標(biāo)定轉(zhuǎn)速段處進展“校正”，使Ｔtq加大；而在高41、從發(fā)動機與汽車傳動系的合理匹配的角度說明如何提高汽車動力性能？答：汽車傳統(tǒng)系統(tǒng)對動力性能的影響，主要反映在排擋的選擇和速比的安排上面，從理論上說，傳動系統(tǒng)實現(xiàn)無級傳動將使整車具有最大的動力性能。無級傳動的汽車以任何速度行駛都可使發(fā)動機在標(biāo)定功率點運轉(zhuǎn)，因此。無論最大轉(zhuǎn)矩、最大車速以及總后備功率都會到達最高值。一樣車速時，最低擋的最大驅(qū)動力：無級傳動大于有級傳動。最高檔的最大車速：無級傳動大于有級傳動。車速由某一低速加速到某一較高車速時的總后備功率：無級傳動大于有級傳動。按此推論，承受有級傳功時，排擋愈多理論上愈有利于動力性能的提高。同時也愈有利于經(jīng)濟性的提高。近年來，轎車的手動變速器多已增至5～６個擋，專用重型汽車、牽引車甚至承受10～16個擋位，均與此有關(guān)系。對于只有少數(shù)檔位的變速器，各檔傳動比及主減速比的選擇，對動力性能有較大影響。低檔速比應(yīng)照看抑制最大阻力的力量；高檔速比則要照看所能到達的最高車速，而各檔速比的安排，應(yīng)按獲得最正確加速性能和經(jīng)濟性能的要求來考慮。提高汽車燃油經(jīng)濟性能？答：1〕汽車的每一個工況〔由車速和驅(qū)動力打算機輸出一個確定的功率。假照實現(xiàn)無級傳動，就可以選擇發(fā)動機等功率線上的最低燃油消耗率bemin發(fā)動機的等功率線就是圖上虛線所示的雙曲線族。各線的bemin點就是該等功率線與等耗油率線2〕對于大多數(shù)有級傳動的車輛，合理匹配的關(guān)鍵是排擋數(shù)與各擋速比、主傳動比的選擇與安排nVai0ikpme及be，則可求得最經(jīng)濟的g100值。3〕從發(fā)動機的角度，如何使全特性曲線更好地滿足整車燃油經(jīng)濟性的要求是合理匹配的另一個重要方面。43、在負(fù)荷特性中，為什么柴油機的有效燃料消耗率be曲線比汽油機的平坦些？答：汽油機：在轉(zhuǎn)速不變時，ηit在高、低負(fù)荷兩頭均有下降，總體上則隨負(fù)荷下降而變小。這是由于，隨著節(jié)氣門開度的減小，缸內(nèi)循環(huán)進氣量下降而使剩余廢氣系數(shù)φr加大，從而燃燒速φa)和單位工質(zhì)傳熱量增加(工質(zhì)總量削減，但傳熱面積不變)等因素，均使ηit漸漸減小。但節(jié)氣門開度高于85％左右時，由于功率混合氣的要求。φa將漸漸加濃到０.85～０.90，因燃燒不完全致使ηit也降低。指示燃油消耗率bi線：由ηit的倒數(shù)所打算，為兩端上翹，總體上隨負(fù)荷上升而略下降的曲線。有效燃油消耗率be線：在bi線上，疊加ηm的影響。怠速〔ηm＝０80%～85%濃”又有上升。柴油機：在轉(zhuǎn)速不變時，ηit線高、低負(fù)荷兩頭均有下降趨勢，總體上則隨負(fù)荷降低而增加。此趨勢與汽油機正相反。這是由于，作為質(zhì)調(diào)整的發(fā)動機。一方面負(fù)荷減小意味著噴油量下降，噴油及燃燒持續(xù)時間都縮短，即等容度有所上升；另一方面噴油量下降也就是混合氣變稀，以上都使熱效率上升。但是負(fù)荷太小，缸內(nèi)溫度太低，燃燒反會惡化；負(fù)荷過大，混合氣加濃到—定程度后混合氣燃燒均不完善，因此，高、低負(fù)荷兩頭都有ηit下彎趨勢，尤以超負(fù)荷時更為嚴(yán)峻。指示燃油消耗率bi線：由ηit的倒數(shù)所打算?？傮w上隨負(fù)荷上升而加大，兩頭則有上翹趨勢，大功率時增長較大。有效燃油消耗率be線：由bi線疊加ηm線影響。從總趨勢看與汽油機有相像之處。但值得留意的是，由于ηit線和ηm線的總變化趨勢正好相反，因此be在中負(fù)荷區(qū)有較寬闊的平緩段，約接近80％～904436A、BAB充氣效率 (2)過量空氣系數(shù) AB消(3)指示效率 (4)機械效率 耗消率(5)點火提前角 油率燃 耗效 消有 油燃效有答：〔1〕A<B 〔2〕A=B〔根本不變〕〔3〕A<B 〔4〕A<B 〔5〕A>B第七章車用發(fā)動機的廢氣渦輪增壓

平均有效壓力45、何謂噴油提前角？說明它與供油提前角有何不同？分析噴油提前角對柴油機工作過程參數(shù)及性能有何影響？答：噴油器針閥開啟向氣缸噴油至上止點這段曲軸轉(zhuǎn)角叫噴油提前角。供油提前角是指噴油泵開頭向高壓油管供油到上止點為止的這段曲軸轉(zhuǎn)角。供油提前角與噴油提前角之間的關(guān)系：供油提前角＝噴油提前角＋噴油延遲角噴油提前角太大，燃料在壓縮過程中燃燒的數(shù)量就多，不僅增加了壓縮負(fù)功，使燃油消耗率增高，馬力下降，且由于噴油提前角過大，著火延遲期較長，壓力上升率及最高燃燒壓力均較大，使發(fā)動機工作粗暴。假設(shè)噴油提前角過小，則燃料不能在上止點四周快速完全燃燒，后燃增加，燃油消耗率較高，排溫上升，發(fā)動機過熱。因此有一最正確噴油提前角，此時油耗最低。最正確噴油提前角通常是在調(diào)試過程中，由試驗最終選定。46、試述速度特性曲線和負(fù)荷特性曲線的測取方法?！玻薄乘俣忍匦詼y取方法〔５分〕內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)，柴油機在油量調(diào)整機構(gòu)保持不變〔負(fù)荷肯定，各工況調(diào)整到最正確噴油提前角，水〔負(fù)荷肯定各工況調(diào)整到最正確點火提前角，過量空氣系數(shù)按抱負(fù)值配制，水溫、機油溫度、機油壓力等參數(shù)保持正常穩(wěn)定的范圍。調(diào)整測功器負(fù)荷,使轉(zhuǎn)速到達預(yù)定值,B、be

、P和T ，在e tqB、b、Pe e和T ，并在特性曲線圖上標(biāo)出該點……將全部點用一條光滑曲線連接即為速度特性。tq〔２〕負(fù)荷特性測取方法〔５分〕內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)，汽油機各工況調(diào)整到最正確點火提前角，過量空氣系數(shù)按抱負(fù)值配制，水溫、機油溫度、機油壓力等參數(shù)保持正常穩(wěn)定的范圍，節(jié)氣門開度固定到第一個預(yù)定值；柴油機各工況調(diào)整到最正確噴油提前角，水溫、機油溫度、機油壓力等參數(shù)保持正常穩(wěn)定的范圍，油量調(diào)整桿固定到第一個預(yù)定值。調(diào)整測功器負(fù)荷,使轉(zhuǎn)速到達預(yù)定值。測量計算B、be

P，在特性曲e線圖上標(biāo)出該點。再調(diào)整節(jié)氣門開度或油量調(diào)整桿到其次個預(yù)定值，同時調(diào)整測功器負(fù)荷，使B、be曲線連接即為負(fù)荷特性。

和P，并在特性曲線圖上標(biāo)出該點……將全部點用一條光滑e47、柴油發(fā)動機承受進氣增壓有何優(yōu)點？答：(1)提高動力性能：在排量和發(fā)動機質(zhì)量根本不變的條件下，增壓使輸出功率大幅度提高。(2)改善經(jīng)濟性能：柴油機增壓后，要對噴油、進氣和燃燒諸系統(tǒng)重進展性能匹配，以保證不低于自然吸氣原機的燃燒效率和循環(huán)熱效率。實際上，增壓機型的機械效率也提高了，這是總機械損失功率變化不大，而有效功率大幅上升的結(jié)果。增壓機大都作泵氣正功，這會使指示效率提高。再加上增壓后，標(biāo)定工況的過量空氣系數(shù)都要加大(變稀)，這是由于熱負(fù)荷、機械負(fù)荷加大以及進氣量增多后應(yīng)實行的措施。這些都使經(jīng)濟性能改善。改善排放性能：增壓后，由于進氣量加大，混合氣變稀，使得有害排放ＨＣ、ＣＯ和煙度都有所下降。但是增壓后，主要由于進氣溫度的上升，NOX有害排放有所增加。此時，假設(shè)承受增壓中冷技術(shù)，即實行措施使增壓后的熱空氣經(jīng)冷卻降溫后再進入氣缸，則NO 反會低于自然吸X氣機型。降低燃燒及排氣噪聲：增壓后，由于壓縮壓力與進氣溫度的增加，使燃燒的滯燃期縮短，燃燒的壓力上升率下降，其結(jié)果使燃燒噪聲下降。由于排氣可在渦輪機中進一步膨脹，所以排氣噪聲也有所降低。對大型柴油機而言，這一效益更為突出?？梢韵鳒p缸數(shù)或氣缸直徑，削減整機外型尺寸和單位功率的質(zhì)量，這對提高車輛使用經(jīng)濟性很有意義。(６)對補償高原功率損失格外有利。48、試述柴油機恒壓及脈沖兩種渦輪增壓系統(tǒng)的優(yōu)缺點。答：恒壓系統(tǒng)及脈沖系統(tǒng)的優(yōu)缺點比較如下：〔１〕脈沖增壓系統(tǒng)由于局部的利用了廢氣的脈沖能量，所以，系統(tǒng)的可用能量比恒壓系統(tǒng)大?！玻病趁}沖增壓對氣缸中的掃氣有明顯的好處?！玻场吃诿}沖系統(tǒng)中，由于排氣管容積較小，當(dāng)柴油機負(fù)荷轉(zhuǎn)變時，排氣的壓力波馬上發(fā)生變化，并快速傳遞到渦輪，所以脈沖系統(tǒng)加速性能較好。此外，在柴油機轉(zhuǎn)速降低時，脈沖系統(tǒng)可用能與恒壓系統(tǒng)可用能之比增大，改善了柴油機的扭矩特性?！玻础趁}沖系統(tǒng)的渦輪平均絕熱效率比恒壓系統(tǒng)的低。由于柴油機開頭排氣時，廢氣以很高的流速進入渦輪，流淌損失很大，以及氣流和葉片不斷發(fā)生沖擊以及氣流分別，造成較大的撞擊損失等緣由。但是，隨著增壓壓力的提高，脈沖波幅減小，脈沖系統(tǒng)的渦輪平均絕熱效率將有所提高?！玻怠趁}沖系統(tǒng)的廢氣瞬時流量也是周期變化的，其瞬時最大流量比恒壓系統(tǒng)的流量大。因此，脈沖系統(tǒng)的尺寸較大。總之，在低增壓時，承受脈沖渦輪增壓較為有利。而在高增壓時，則宜承受恒壓渦輪增壓。第八章排氣污染與掌握49、發(fā)動機的排放污染物主要有哪些成份？〔一〕排氣污染——占發(fā)動機總污染量的65～85%〔1〕CO〔2〕氮氧化合物NOX〔3〕HC〔4〕燃料液滴和炭?！?〕各類鉛、硫化合物〔二〕曲軸箱通風(fēng)污染——占發(fā)動機總污染量的20%左右HC?！踩称拖渫L(fēng)污染——占發(fā)動機總污染量的5%左右HC?！菜摹秤凸?、油泵接頭處的泄漏污染——占發(fā)動機總污染量的5～10%主要是碳?xì)浠衔颒C。50、柴油機冒黑煙的主要緣由是什么？削減碳煙排放的措施有哪些？答：該現(xiàn)象是由于燃油燃燒不完全而產(chǎn)生的。炭煙的生成機理，概括地說是烴類燃料在高溫缺氧條件下裂解生成的。一般認(rèn)為，當(dāng)燃油噴射到高溫的空氣中時，輕質(zhì)烴很快蒸發(fā)汽化，而重質(zhì)烴會以液態(tài)臨時存在。液態(tài)的重質(zhì)烴在高溫缺氧條件下，直接脫氫碳化，成為焦炭狀的液相析出型碳粒，粒度一般比較大。而蒸發(fā)汽氣化了的輕質(zhì)烴，經(jīng)過不同的簡單途徑，產(chǎn)生氣相析出型碳粒，粒度相對粒小。首先，氣相的燃油分子在高溫缺氧條件下發(fā)生局部氧化和熱裂解，生成各種不飽和烴類，它們不斷脫氫形成原子級的碳粒子，漸漸聚合成直徑2nm左右的炭煙核心(碳核)；氣相的烴和其它物質(zhì)在碳核外表的分散，以及碳核相互碰撞發(fā)生的分散，使碳核連續(xù)增大，成為直徑20～30nm的炭煙基元；而炭煙基元經(jīng)過相互聚攏形成直徑1μm以下的球狀或鏈狀的多孔性聚合物。重餾分的未燃烴、硫酸鹽以及水分等在碳粒上吸附凝集，形成排氣微粒。冒黑煙時，常伴有發(fā)動機功率下降，排氣溫度過高，水溫過高，從而導(dǎo)致發(fā)動機的機件磨損，降低發(fā)動機壽命。該現(xiàn)