汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理課后答案

發(fā)動(dòng)機(jī)原理答案第一章1簡述發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際工作循環(huán)過程。答:2畫出四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際循環(huán)的示功圖,它與理論示功圖有什么不同?說明指示功的概念和意義。理論循環(huán)中假設(shè)工質(zhì)比熱容是定值,而實(shí)際氣體隨溫度等因素影響會(huì)變大,而且實(shí)際循環(huán)中還存在泄露損失.換氣損失燃燒損失等,這些損失的存在,會(huì)導(dǎo)致實(shí)際循環(huán)放熱率低于理論循環(huán)。指示功時(shí)指氣缸內(nèi)完成一個(gè)工作循環(huán)所得到的有用功Wi,指示功Wi反映了發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸在一個(gè)工作循環(huán)中所獲得的有用功的數(shù)量。4什么是發(fā)動(dòng)機(jī)的指示指標(biāo)?主要有哪些?答:以工質(zhì)對(duì)活塞所作之功為計(jì)算基準(zhǔn)的指標(biāo)稱為指示性能指標(biāo)。它主要有:指示功和平均指示壓力.指示功率.指示熱效率和指示燃油消耗率。5什么是發(fā)動(dòng)機(jī)的有效指標(biāo)?主要有哪些?答:以曲軸輸出功為計(jì)算基準(zhǔn)的指標(biāo)稱為有效性能指標(biāo)。主要有:1)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性指標(biāo),包括有效功和有效功率.有效轉(zhuǎn)矩.平均有效壓力.轉(zhuǎn)速n和活塞平均速度;2)發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo),包括有效熱效率.有效燃油消耗率;3)發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)化指標(biāo),包括升功率PL.比質(zhì)量me。強(qiáng)化系數(shù)PmeCm.第二章1為什么發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣門遲后關(guān)閉.排氣門提前開啟?提前與遲后的角度與哪些因素有關(guān)/答:進(jìn)氣門遲后關(guān)閉是為了充分利用高速氣流的動(dòng)能,從而實(shí)現(xiàn)在下止點(diǎn)后繼續(xù)充氣,增加進(jìn)氣量。排氣門提前開啟是由于配氣機(jī)構(gòu)慣性力的限制,若在活塞到下止點(diǎn)時(shí)才打開排氣門,則在排氣門開啟的初期,開度極小,廢棄不能通暢流出,缸內(nèi)壓力來不及下降,在活塞向上回行時(shí)形成較大的反壓力,增加排氣行程所消耗的功。在發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),同樣的自由排氣時(shí)間所相當(dāng)?shù)那S轉(zhuǎn)角增大,為使氣缸內(nèi)廢氣及時(shí)排出,應(yīng)加大排氣提前角。2四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)換氣過程包括哪幾個(gè)階段,這幾個(gè)階段時(shí)如何界定的?答:1)自由排氣階段:從排氣門打開到氣缸壓力接近于排氣管內(nèi)壓力的這個(gè)時(shí)期。強(qiáng)制排氣階段:廢氣是由活塞上行強(qiáng)制推出的這個(gè)時(shí)期。進(jìn)氣過程:進(jìn)氣門開啟到關(guān)閉這段時(shí)期。氣門重疊和燃燒室掃氣:由于排氣門遲后關(guān)閉和進(jìn)氣門提前開啟,所以進(jìn).排氣門同時(shí)打開這段時(shí)期。3影響充量系數(shù)的主要因素有哪些?答:1)進(jìn)氣門關(guān)閉時(shí)氣缸內(nèi)壓力Pa',其值愈高,фc值愈大。進(jìn)氣門關(guān)閉時(shí)氣缸內(nèi)氣體溫度Ta',其值愈高,фc愈低。殘余廢氣系數(shù)γ,其值增大會(huì)使фc下降。進(jìn)排氣相位角:合適的配氣相位應(yīng)使Pa'具有最大值。壓縮比:壓縮比εc增加,фc會(huì)有所增加。近期狀態(tài):其對(duì)фc影響不大。4提高發(fā)動(dòng)機(jī)工作轉(zhuǎn)速,從換氣方面會(huì)遇到哪些阻礙因素?該如何克服?答:發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高,氣體流速增大,?Pa顯著增加,(?Pa=λ·ρν2/2),使迅速下降(Pa'=Ps-?Pa),從而使充量系數(shù)фc下降。同時(shí),進(jìn)氣門進(jìn)氣阻力、排氣門排氣終了廢氣壓力增大,降低了充量系數(shù),增加了排氣損失?？蛇m當(dāng)加大進(jìn)氣門遲閉角,利用廢氣再循環(huán)系統(tǒng),降低進(jìn)排氣系統(tǒng)的阻力,減少對(duì)進(jìn)氣充量的加熱,合理選擇進(jìn)、排氣相位角。5什么是進(jìn)氣管動(dòng)力效應(yīng)?怎樣利用它來提高充量系數(shù)?答:進(jìn)氣管具有較長的長度時(shí),由于管內(nèi)氣體具有相當(dāng)慣性和可壓縮性,所以在活塞變速運(yùn)動(dòng)以及進(jìn)氣過程間歇而又周期性的作用下,進(jìn)氣管內(nèi)的氣體壓力、流速、密度、聲速、溫度等物理量做周期性的變動(dòng)叫進(jìn)氣管動(dòng)力效應(yīng)。利用:如果進(jìn)氣管長度適當(dāng),使從膨脹波發(fā)出到壓縮波回到氣缸處所經(jīng)過的時(shí)間,正好與進(jìn)氣門從開啟到關(guān)閉所需的時(shí)間配合,即壓縮波到達(dá)氣缸時(shí),進(jìn)氣門正好處于關(guān)閉前夕,則能把較高壓力的空氣關(guān)在氣缸內(nèi),得到增壓效果。6什么叫進(jìn)氣馬赫數(shù)?它對(duì)充量系數(shù)有什么影響?答:進(jìn)氣馬赫數(shù)M時(shí)進(jìn)氣門處氣流平均速度Vm與該處聲速α之比。大量試驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)M超過一定數(shù)值時(shí),大約在0.5左右,充量系數(shù)фc便急劇下降。第三章2增壓前后,發(fā)動(dòng)機(jī)的性能參數(shù)時(shí)如何變化的?增壓后,可以提高進(jìn)氣密度,提高平均指示壓力,而平均機(jī)械損失基本不變,即提高了內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械效率,同時(shí),充量系數(shù)也增大,所以,有效功率和燃油經(jīng)濟(jì)性都得到提高。3為什么增壓后需要采用進(jìn)氣中冷技術(shù)?答:對(duì)增壓器出口空氣進(jìn)行冷卻,一方面可以進(jìn)一步提高發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管內(nèi)空氣密度,提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出,另一方面可以降低發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮始點(diǎn)的溫度和整個(gè)循環(huán)的平均溫度,從而降低發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣溫度、熱負(fù)荷和NOx的排放。5車用發(fā)動(dòng)機(jī)采用增壓時(shí)應(yīng)注意哪些問題?答:1)適當(dāng)降低壓縮比,加大過量空氣系數(shù)。2)對(duì)供油系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造,增加每循環(huán)供油率。3)合理改進(jìn)配齊相位。4)進(jìn)排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)要與增壓系統(tǒng)的要求一致。5)對(duì)增壓器出口空氣進(jìn)行冷卻。7汽油機(jī)增壓的技術(shù)難點(diǎn)有哪些?答:限制汽油機(jī)增壓的主要技術(shù)障礙時(shí):爆燃、混合氣的控制、熱負(fù)荷和增壓器的特殊要求等。第四章1我國的汽油和輕柴油時(shí)分別根據(jù)哪個(gè)指標(biāo)來確定牌號(hào)的?答:汽油根據(jù)辛烷值來確定牌號(hào);輕柴油按凝點(diǎn)來確定牌號(hào)。2蒸發(fā)性不好和太好的汽油,在使用中各有什么缺點(diǎn)和可能產(chǎn)生的問題?答:蒸發(fā)性過強(qiáng)的汽油在炎熱夏季以及大氣壓力較低的高原和高山地區(qū)使用時(shí),容易使發(fā)動(dòng)機(jī)的供油系統(tǒng)產(chǎn)生“氣阻”,甚至發(fā)生供油中斷。另外,在儲(chǔ)存和運(yùn)輸過程中的蒸發(fā)損失也會(huì)增加;蒸發(fā)性若的汽油,難以形成良好的混合氣,這樣不僅會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)困難,加速緩慢,而且未氣化的懸浮油粒還會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)工作不穩(wěn)定,油耗上升。如果未燃盡的油粒附著在氣缸壁上,還會(huì)破壞潤滑油膜,甚至竄入曲軸箱稀釋潤滑油,從而使發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑遭破壞,造成機(jī)件磨損增大。3試述汽油辛烷值和柴油十六烷值的意義。答:辛烷值用來表示汽油的抗爆性,抗爆性時(shí)指汽油在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)燃燒時(shí)抵抗爆燃的能力。辛烷值是代表點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)燃料抗爆性的一個(gè)約定數(shù)值。在規(guī)定條件下的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)中通過和標(biāo)準(zhǔn)燃料進(jìn)行比較來測定。采用和被測定燃料具有相同的抗爆性的標(biāo)準(zhǔn)燃料中異辛烷的體積百分比來表示。柴油十六烷值時(shí)用來評(píng)定柴油的自燃性。將十六烷值規(guī)定為100的正十六烷和規(guī)定十六烷值為0的α-甲基萘按不同比列混合得出不同十六烷值的標(biāo)準(zhǔn)燃料,其十六烷值為該混合氣中正十六烷的體積百分比。如果某種柴油與某標(biāo)準(zhǔn)燃料的自燃性相同,則該標(biāo)準(zhǔn)燃料的十六烷值即為該柴油的十六烷值。4什么是過量空氣系數(shù)?它與混合氣濃度有什么關(guān)系?答:發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程中,燃燒1kg燃油實(shí)際共給的空氣量與理論空氣量之比,稱為過量空氣系數(shù)。過量空氣系數(shù)大于1稱為稀混合氣,等于1稱為標(biāo)準(zhǔn)混合氣,小于1稱為濃混合氣。8發(fā)動(dòng)機(jī)采用代用燃料的意義是什么?答:減緩石油消耗速度,改善發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性,降低有害物質(zhì)排放。第五章3什么時(shí)供油提前角和噴油提前角?解釋兩者的關(guān)系以及他們對(duì)柴油機(jī)性能的影響。答:供油系統(tǒng)的理論供油始點(diǎn)到上止點(diǎn)為止,曲軸轉(zhuǎn)過的角度叫供油提前角。噴油器的針閥開始升起也就是噴油始點(diǎn)到上止點(diǎn)間曲軸轉(zhuǎn)過的角度叫噴油提前角。供油提前角的大小決定了噴油提前角,供油提前角越大,噴油提前角約到。但兩者并不同步增大,兩者之差稱為噴油延遲角。性能的影響:噴油延遲角限制了柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,即發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高,高壓油管越長,噴油延遲角越大,它越大,在著火期間噴入的油越多,低壓油噴入氣缸的量增多,燃油霧化變差,燃燒不充分,易產(chǎn)生積碳堵塞噴油孔的現(xiàn)象,降低柴油機(jī)的性能。4什么是噴油嘴流通特性?說明噴油嘴流通截面對(duì)噴油過程和柴油機(jī)性能的影響。答:噴孔流通截面積與針閥升程的關(guān)系稱為噴油器的流通特性。噴油嘴的流通截面積隨針閥的上升而增大,其增大的速度與著火后期的噴油量有直接關(guān)系。若初期的流通面積增長快,則著火后期噴油量增多,低壓油噴入氣缸的量增多,燃油霧化變差,燃燒不充分,易產(chǎn)生積碳堵塞噴油孔的現(xiàn)象,降低柴油機(jī)的性能。5柴油機(jī)有哪些異常噴射現(xiàn)象和他們可能出現(xiàn)的工況?簡述二次噴射產(chǎn)生的原因和危害及消除方法。答:柴油機(jī)有二次噴射、斷續(xù)噴射、不規(guī)則噴射、隔次噴射和滴油這幾種異常噴射現(xiàn)象。二次噴射易發(fā)生在高速、大負(fù)荷工況下;斷續(xù)噴射常發(fā)生于某一瞬間噴油泵的供油量小于噴油器噴出的油量和填充針閥上升空出空間的油量之和。不規(guī)則噴射和隔次噴射易發(fā)生在柴油機(jī)怠速工況下。二次噴射是因?yàn)閲娪拖到y(tǒng)內(nèi)的壓力高、變化快,噴油峰值壓力高達(dá)100MP甚至200MP,而谷值壓力由于出油閥減壓容積中的作用接近零甚至真空,在壓力波動(dòng)影響下針閥落座后再次升起造成的。由于二次噴射是在燃油壓力較低的情況下噴射的,導(dǎo)致這部分燃油霧化不良,燃燒不完全,碳煙增多,并易引起噴孔積炭堵塞。此外,二次噴射還使整個(gè)噴射持續(xù)時(shí)間拉長,則燃燒過程不能及時(shí)進(jìn)行,造成經(jīng)濟(jì)性下降,零部件過熱等不良后果。為避免出現(xiàn)不正常噴射現(xiàn)象,應(yīng)盡可能地縮短高壓油管的長度,減小高壓容積,以降低壓力波動(dòng),減小其影響。并合理選擇噴射系統(tǒng)的參數(shù)。6噴霧特性與霧化質(zhì)量的指標(biāo)和參數(shù)有哪些?答:油束射程L、噴霧錐角β、油束的最大寬度B、貫穿率。油束的霧化質(zhì)量一般時(shí)指油束中液滴的細(xì)度和均勻度。評(píng)價(jià)噴霧粒徑的指標(biāo)有平均粒徑、索特粒徑和粒徑分布。8燃燒放熱規(guī)律三要素是什么?什么是柴油機(jī)合理的燃燒放熱規(guī)律?答:一般將燃燒放熱始點(diǎn)(相位)、放熱持續(xù)期和放熱率曲線的形狀稱為放熱規(guī)律三要素。合理的放熱規(guī)律是:燃燒要先緩后急。在初期的燃燒放熱要緩慢以降低NOx的排放,在中期要保持快速燃燒放熱以提高動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性能,在后期要盡可能縮短燃燒以便降低煙度和顆粒的排放。11柴油機(jī)燃燒過程優(yōu)化的基本原則是什么?答:(1)油-氣-燃燒室的最佳配合。(2)控制著火落后其內(nèi)混合氣生成量。(3)合理組織燃燒室內(nèi)的渦流和湍流運(yùn)動(dòng)。(4)緊湊的燃燒室形狀。(5)加強(qiáng)燃燒期間和燃燒后期的擾流。(6)優(yōu)化運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)。12什么是柴油機(jī)合理的噴油規(guī)律?答:噴射開始時(shí)段的噴油率不能太高,以便控制著火落后期內(nèi)形成的可燃混合氣量,降低初期放熱率,防止工作粗暴。在燃燒開始后,應(yīng)有較高的噴油率以期縮短噴油持續(xù)期,加快燃燒速率,同時(shí)盡可能減少噴油系統(tǒng)中的燃油壓力波動(dòng),以防止不正常噴射現(xiàn)象。第六章2爆燃燃燒產(chǎn)生的原因是什么?它會(huì)帶來什么不良后果?答:燃燒室邊緣區(qū)域混合氣也就是末端混合氣燃燒前化學(xué)反應(yīng)過于迅速,以至在火焰鋒面到達(dá)之前即以低溫多階段方式開始自然,引發(fā)爆燃。爆燃會(huì)給柴油機(jī)帶來很多危害,發(fā)生爆燃時(shí),最高燃燒壓力和壓力升高率都急劇增大,因而相關(guān)零部件所受應(yīng)力大幅增加,機(jī)械負(fù)荷增大;爆燃時(shí)壓力沖擊波沖擊缸壁破壞了油膜層,導(dǎo)致活塞、氣缸、活塞環(huán)磨損加劇,爆燃時(shí)劇烈無序的放熱還使氣缸內(nèi)溫度明顯升高,熱負(fù)荷及散熱損失增加,這種不正常燃燒還使動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性惡化。3爆燃和早燃有什么區(qū)別?答:早然是指在火花塞點(diǎn)火之前,熾熱表面點(diǎn)燃混合氣的現(xiàn)象。爆燃是指末端混合氣在火焰鋒面到達(dá)之前即以低溫多階段方式開始自然的現(xiàn)象。早燃會(huì)誘發(fā)爆燃,爆燃又會(huì)讓更多的熾熱表面溫度升高,促使更加劇烈的表面點(diǎn)火。兩者相互促進(jìn),危害更大。另外,與爆燃不同的時(shí),表面點(diǎn)火即早燃一般是在正?；鹧鏌街坝蔁霟嵛稂c(diǎn)燃混合氣所致,沒有壓力沖擊波,敲缸聲比較沉悶,主要是由活塞、連桿、曲軸等運(yùn)動(dòng)件受到?jīng)_擊負(fù)荷產(chǎn)生震動(dòng)而造成。4爆燃的機(jī)理是什么?如何避免發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)爆燃?答:爆燃著火方式類似于柴油機(jī),同時(shí)在較大面積上多點(diǎn)著火,所以放熱速率極快,局部區(qū)域的溫度壓力急劇增加,這種類似階越的壓力變化,形成燃燒室內(nèi)往復(fù)傳播的激波,猛烈撞擊燃燒室壁面,使壁面產(chǎn)生振動(dòng),發(fā)出高頻振音(即敲缸聲)。避免方法:適當(dāng)提高燃料的辛烷值;適當(dāng)降低壓縮比,控制末端混合氣的壓力和溫度;調(diào)整燃燒室形狀,縮短火焰前鋒傳播到末端混合氣的時(shí)間,如提高火焰?zhèn)鞑ニ俣取⒖s短火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x。5何謂汽油機(jī)表面點(diǎn)火?防止表面點(diǎn)火有什么主要措施?答:在汽油機(jī)中,凡是不靠電火花點(diǎn)火而由燃燒室內(nèi)熾熱表面點(diǎn)燃混合氣的現(xiàn)象,統(tǒng)稱為表面點(diǎn)火。防止措施:1)適當(dāng)降低壓縮比。2)選用沸點(diǎn)低的汽油和成焦性小的潤滑油。3)要避免長時(shí)間的低負(fù)荷運(yùn)行和汽車頻繁加減速行駛。4)應(yīng)用磷化合物為燃油添加劑使沉積物中的鉛化物成為磷酸鉛從而使碳的著火溫度提高到560℃且氧化緩慢,放出熱量少,從而減少表面點(diǎn)火的產(chǎn)生。6何謂汽油機(jī)燃燒循環(huán)變動(dòng)?燃燒循環(huán)變動(dòng)對(duì)汽油機(jī)性能有何影響?如何減少燃燒循環(huán)變動(dòng)?答:燃燒循環(huán)變動(dòng)是點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程的一大特征,是指發(fā)動(dòng)機(jī)以某一工況穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),這一循環(huán)和下一循環(huán)燃燒過程的進(jìn)行情況不斷變化,具體表現(xiàn)在壓力曲線、火焰?zhèn)鞑デ闆r及發(fā)動(dòng)機(jī)功率輸出均不相同。影響:由于存在燃燒循環(huán)變動(dòng),對(duì)于每一循環(huán),點(diǎn)火提前角和空燃比等參數(shù)都不可能調(diào)整到最佳,因而使發(fā)動(dòng)機(jī)油耗上升、功率下降,性能指標(biāo)得不到充分優(yōu)化。隨著循環(huán)變動(dòng)加劇,燃燒不正常甚至失火的循環(huán)次數(shù)逐漸增多,碳?xì)浠衔锏炔煌耆紵a(chǎn)物增多,動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性下降。同時(shí),由于燃燒過程不穩(wěn)