汽車發(fā)動機原理課后答案

第一章1簡述發(fā)動機的實際工作循環(huán)過程。答：2畫出四沖程發(fā)動機實際循環(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)中假設工質比熱容是定值，而實際氣體隨溫度等因素影響會變大，而且實際循環(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，會導致實際循環(huán)放熱率低于理論循環(huán)。指示功時指氣缸內完成一個工作循環(huán)所得到的有用功Wi,指示功Wi反映了發(fā)動機氣缸在一個工作循環(huán)中所獲得的有用功的數量。4什么是發(fā)動機的指示指標？主要有哪些？答：以工質對活塞所作之功為計算基準的指標稱為指示性能指標。 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)動機的有效指標？主要有哪些？答:以曲軸輸出功為計算基準的指標稱為有效性能指標。主要有：1）發(fā)動機動力性指標，包括有效功和有效功率?有效轉矩.平均有效壓力.轉速n和活塞平均速度；2）發(fā)動機經濟性指標，包括有效熱效率?有效燃油消耗率；3）發(fā)動機強化指標，包括升功率PL.比質量me。強化系數PmeCm.第二章1為什么發(fā)動機進氣門遲后關閉.排氣門提前開啟？提前與遲后的角度與哪些因素有關/答：進氣門遲后關閉是為了充分利用高速氣流的動能，從而實現在下止點后繼續(xù)充氣，增加進氣量。排氣門提前開啟是由于配氣機構慣性力的限制，若在活塞到下止點時才打開排氣門，則在排氣門開啟的初期，開度極小，廢棄不能通暢流出，缸內壓力來不及下降，在活塞向上回行時形成較大的反壓力，增加排氣行程所消耗的功。在發(fā)動機高速運轉時，同樣的自由排氣時間所相當的曲軸轉角增大，為使氣缸內廢氣及時排出，應加大排氣提前角。2四沖程發(fā)動機換氣過程包括哪幾個階段，這幾個階段時如何界定的？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壓力的這個時期。強制排氣階段：廢氣是由活塞上行強制推出的這個時期。進氣過程：進氣門開啟到關閉這段時期。氣門重疊和燃燒室掃氣：由于排氣門遲后關閉和進氣門提前開啟，所以進.排氣門同時打開這段時期3影響充量系數的主要因素有哪些？答：1）進氣門關閉時氣缸內壓力Pa,其值愈高，巾c值愈大。進氣門關閉時氣缸內氣體溫度Ta'，其值愈高，巾c愈低。殘余廢氣系數丫，其值增大會使巾c下降。進排氣相位角：合適的配氣相位應使Pa具有最大值。壓縮比：壓縮比￡c增加，巾c會有所增加。近期狀態(tài)：其對巾c影響不大。4提高發(fā)動機工作轉速，從換氣方面會遇到哪些阻礙因素？該如何克服？答：發(fā)動機轉速提高，氣體流速增大，？Pa顯著增加，（?Pa=入?pv2/2），使迅速下降（Pa'=Ps-?Pa,從而使充量系數巾c下降。同時，進氣門進氣阻力、排氣門排氣終了廢氣壓力增大，降低了充量系數，增加了排氣損失?？蛇m當加大進氣門遲閉角，利用廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，降低進排氣系統(tǒng)的阻力，減少對進氣充量的加熱，合理選擇進、排氣相位角。5什么是進氣管動力效應？怎樣利用它來提高充量系數？答：進氣管具有較長的長度時，由于管內氣體具有相當慣性和可壓縮性，所以在活塞變速運動以及進氣過程間歇而又周期性的作用下，進氣管內的氣體壓力、流速、密度、聲速、溫度等物理量做周期性的變動叫進氣管動力效應。利用：如果進氣管長度適當，使從膨脹波發(fā)出到壓縮波回到氣缸處所經過的時間，正好與進氣門從開啟到關閉所需的時間配合，即壓縮波到達氣缸時，進氣門正好處于關閉前夕，則能把較高壓力的空氣關在氣缸內，得到增壓效果。6什么叫進氣馬赫數？它對充量系數有什么影響？答：進氣馬赫數M時進氣門處氣流平均速度Vm與該處聲速a之比。大量試驗結果表明：當M超過一定數值時，大約在0.5左右，充量系數巾c便急劇下降。第三章2增壓前后，發(fā)動機的性能參數時如何變化的？增壓后，可以提高進氣密度，提高平均指示壓力，而平均機械損失基本不變，即提高了內燃機的機械效率，同時，充量系數也增大，所以,有效功率和燃油經濟性都得到提高。3為什么增壓后需要采用進氣中冷技術？答：對增壓器出口空氣進行冷卻，一方面可以進一步提高發(fā)動機進氣管內空氣密度，提高發(fā)動機的功率輸出，另一方面可以降低發(fā)動機壓縮始點的溫度和整個循環(huán)的平均溫度，從而降低發(fā)動機的排氣溫度、熱負荷和NOx的排放。5車用發(fā)動機采用增壓時應注意哪些問題？答：1）適當降低壓縮比，加大過量空氣系數。2）對供油系統(tǒng)進行結構改造，增加每循環(huán)供油率。3）合理改進配齊相位。4）進排氣系統(tǒng)設計要與增壓系統(tǒng)的要求一致。5）對增壓器出口空氣進行冷卻。7汽油機增壓的技術難點有哪些？答：限制汽油機增壓的主要技術障礙時：爆燃、混合氣的控制、熱負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分別根據哪個指標來確定牌號的？答：汽油根據辛烷值來確定牌號；輕柴油按凝點來確定牌號。2蒸發(fā)性不好和太好的汽油，在使用中各有什么缺點和可能產生的問題？答：蒸發(fā)性過強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，容易使發(fā)動機的供油系統(tǒng)產生氣阻”甚至發(fā)生供油中斷。另外，在儲存和運輸過程中的蒸發(fā)損失也會增加； 蒸發(fā)性若的汽油，難以形成良好的混合氣，這樣不僅會造成發(fā)動機啟動困難，加速緩慢，而且未氣化的懸浮油粒還會使發(fā)動機工作不穩(wěn)定，油耗上升。如果未燃盡的油粒附著在氣缸壁上，還會破壞潤滑油膜，甚至竄入曲軸箱稀釋潤滑油，從而使發(fā)動機潤滑遭破壞，造成機件磨損增大。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，抗爆性時指汽油在發(fā)動機氣缸內燃燒時抵抗爆燃的能力。辛烷值是代表點燃式發(fā)動機燃料抗爆性的一個約定數值。在規(guī)定條件下的標準發(fā)動機試驗中通過和標準燃料進行比較來測定。采用和被測定燃料具有相同的抗爆性的標準燃料中異辛烷的體積百分比來表示。柴油十六烷值時用來評定柴油的自燃性。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a-甲基萘按不同比列混合得出不同十六烷值的標準燃料，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準燃料的自燃性相同，則該標準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？它與混合氣濃度有什么關系？答：發(fā)動機工作過程中，燃燒1kg燃油實際共給的空氣量與理論空氣量之比，稱為過量空氣系數。過量空氣系數大于1稱為稀混合氣，等于1稱為標準混合氣，小于1稱為濃混合氣。8發(fā)動機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)動機的動力性和燃油經濟性，降低有害物質排放。第五章3什么時供油提前角和噴油提前角？解釋兩者的關系以及他們對柴油機性能的影響。答：供油系統(tǒng)的理論供油始點到上止點為止，曲軸轉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到上止點間曲軸轉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)動機的轉速，即發(fā)動機轉速越高，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，易產生積碳堵塞噴油孔的現象，降低柴油機的性能。4什么是噴油嘴流通特性？說明噴油嘴流通截面對噴油過程和柴油機性能的影響。答：噴孔流通截面積與針閥升程的關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，易產生積碳堵塞噴油孔的現象，降低柴油機的性能。5柴油機有哪些異常噴射現象和他們可能出現的工況？簡述二次噴射產生的原因和危害及消除方法。答：柴油機有二次噴射、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象。二次噴射易發(fā)生在高速、大負荷工況下；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)生在柴油機怠速工況下。二次噴射是因為噴油系統(tǒng)內的壓力高、變化快，噴油峰值壓力高達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，二次噴射還使整個噴射持續(xù)時間拉長，則燃燒過程不能及時進行，造成經濟性下降，零部件過熱等不良后果。為避免出現不正常噴射現象，應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，減小其影響。并合理選擇噴射系統(tǒng)的參數。6噴霧特性與霧化質量的指標和參數有哪些？答：油束射程L、噴霧錐角B、油束的最大寬度B、貫穿率。油束的霧化質量一般時指油束中液滴的細度和均勻度。評價噴霧粒徑的指標有平均粒徑、索特粒徑和粒徑分布。8燃燒放熱規(guī)律三要素是什么？什么是柴油機合理的燃燒放熱規(guī)律？答：一般將燃燒放熱始點（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力性和經濟性能，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）控制著火落后其內混合氣生成量。（3）合理組織燃燒室內的渦流和湍流運動。（4）緊湊的燃燒室形狀。（5）加強燃燒期間和燃燒后期的擾流。（6）優(yōu)化運轉參數。12什么是柴油機合理的噴油規(guī)律？答：噴射開始時段的噴油率不能太高，以便控制著火落后期內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，同時盡可能減少噴油系統(tǒng)中的燃油壓力波動，以防止不正常噴射現象。第六章2爆燃燃燒產生的原因是什么？它會帶來什么不良后果?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反應過于迅速，以至在火焰鋒面到達之前即以低溫多階段方式開始自然， 弓I發(fā)爆燃。爆燃會給柴油機帶來很多危害，發(fā)生爆燃時，最高燃燒壓力和壓力升高率都急劇增大，因而相關零部件所受應力大幅增加，機械負荷增大；爆燃時壓力沖擊波沖擊缸壁破壞了油膜層，導致活塞、氣缸、活塞環(huán)磨損加劇，爆燃時劇烈無序的放熱還使氣缸內溫度明顯升高，熱負荷及散熱損失增加，這種不正常燃燒還使動力性和經濟性惡化。3爆燃和早燃有什么區(qū)別？答：早然是指在火花塞點火之前，熾熱表面點燃混合氣的現象。爆燃是指末端混合氣在火焰鋒面到達之前即以低溫多階段方式開始自然的現象。早燃會誘發(fā)爆燃，爆燃又會讓更多的熾熱表面溫度升高，促使更加劇烈的表面點火。兩者相互促進，危害更大。另外，與爆燃不同的時，表面點火即早燃一般是在正?；鹧鏌街坝蔁霟嵛稂c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、曲軸等運動件受到沖擊負荷產生震動而造成。4爆燃的機理是什么？如何避免發(fā)動機出現爆燃？答：爆燃著火方式類似于柴油機，同時在較大面積上多點著火，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，形成燃燒室內往復傳播的激波，猛烈撞擊燃燒室壁面，使壁面產生振動，發(fā)出高頻振音（即敲缸聲）。避免方法：適當提高燃料的辛烷值；適當降低壓縮比，控制末端混合氣的壓力和溫度；調整燃燒室形狀，縮短火焰前鋒傳播到末端混合氣的時間，如提高火焰?zhèn)鞑ニ俣?、縮短火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x。5何謂汽油機表面點火？防止表面點火有什么主要措施？答：在汽油機中，凡是不靠電火花點火而由燃燒室內熾熱表面點燃混合氣的現象，統(tǒng)稱為表面點火。防止措施：1）適當降低壓縮比。2）選用沸點低的汽油和成焦性小的潤滑油。3）要避免長時間的低負荷運行和汽車頻繁加減速行駛。4）應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 560C且氧化緩慢，放出熱量少，從而減少表面點火的產生。6何謂汽油機燃燒循環(huán)變動？燃燒循環(huán)變動對汽油機性能有何影響？如何減少燃燒循環(huán)變動？答：燃燒循環(huán)變動是點燃式發(fā)動機燃燒過程的一大特征，是指發(fā)動機以某一工況穩(wěn)定運轉時，這一循環(huán)和下一循環(huán)燃燒過程的進行情況不斷變化，具體表現在壓力曲線、火焰?zhèn)鞑デ闆r及發(fā)動機功率輸出均不相同。影響：由于存在燃燒循環(huán)變動，對于每一循環(huán)，點火提前角和空燃比等參數都不可能調整到最佳，因而使發(fā)動機油耗上升、功率下降，性能指標得不到充分優(yōu)化。隨著循環(huán)變動加劇，燃燒不正常甚至失火的循環(huán)次數逐漸增多，碳氫化合物等不完全燃燒產物增多，動力性、經濟性下降。同時，由于燃燒過程不穩(wěn)定，也使振動和噪聲增大，零部件壽命下降，當采用稀薄燃燒時，這種循環(huán)變動情況加劇。減少措施：1）盡可能使巾a=0.8~1.0,此時的循環(huán)變動最小。2）適當提高氣流運動速度和湍流程度可改善混合氣的均勻性，進而改善循環(huán)變動。3）改善排氣過程，降低殘余廢氣系數丫。4）避免發(fā)動機工作在低負荷、低轉速工況下。5）多點點火有利于減少循環(huán)變動。6）提高點火能量，優(yōu)化放電方式，采用大的火花塞間隙。11在汽油機上燃燒均質稀混合氣有什么優(yōu)點？它所面臨的主要困難時什么？目前解決的途徑有哪些？答：優(yōu)點：混合氣均勻，燃燒較完全。對燃油共給及噴射系統(tǒng)沒特別高的要求。困難：1為防止爆燃采用較低壓縮比導致熱效率較低。2）濃混合氣的比熱容比低導致熱效率低。3）只能用進氣管節(jié)流方式對混合氣量進行調節(jié)即所謂量調節(jié)使得泵氣損失較大。4）在化學劑量比附近燃燒，導致有害排放特別是NOx排放較高。5）用三元催化轉換器的汽油機，它的過量空氣系數巾a必須控制在1左右，從而限制其性能進一步提高。解決途徑：采用稀薄燃燒汽油機。一類是非直噴式稀燃汽油機，包括均質稀燃和分層稀燃式汽油機，另一類是缸內直噴式稀燃汽油機。13何謂稀燃、層燃系統(tǒng)？稀燃、層燃對汽油機有何益處？答：稀燃系統(tǒng)就是均質預混合氣燃燒，通過采用改進燃燒室、高湍流、高能點火等技術使汽油機的穩(wěn)定燃燒界限超過a=17的系統(tǒng)；分層燃燒系統(tǒng)就是在a更大的情況下，均質混合氣難以點燃，為了提高稀燃界限，通過不同的氣流運動和供油方法，在火花塞附近形成具有良好著火條件的較濃的可燃混合氣，而周邊是較稀混合氣和空氣，分層燃燒低汽油機可穩(wěn)定工作在a=20?25范圍內。好處：使燃油消耗率降低，且提高排放性能。14電控汽油噴射系統(tǒng)與化油器相比有何優(yōu)點？答：1）可以對混合氣空燃比進行精確控制，使發(fā)動機在任何公開下都處于最佳工作狀態(tài)，特別是對過渡工況的動態(tài)控制，更是傳統(tǒng)化油器式發(fā)動機無法做到的。2）由于進氣系統(tǒng)不需要喉管，減少進氣阻力，加上不需要對進氣管加熱來促進燃油的蒸發(fā)，所以充氣效率高。3）由于進氣溫度低，使得爆燃燃燒得到有效控制，從而有可能采取較高的壓縮比，這對發(fā)動機熱效率的改善時顯著的。 4）保證各缸混合比的均勻性問題比較容易解決，相對于發(fā)動機可以使用辛烷值低的燃料。5）發(fā)動機冷起動性能和加速性能良好，過渡圓滑。18汽油機電控系統(tǒng)常將什么作為其控制目標？答：噴油時刻和噴油量。第七章1研究發(fā)動機特性的意義時什么？答：發(fā)動機的特性是發(fā)動機性能的綜合反映，在一定條件下，發(fā)動機性能指標或特性參數隨各種可變因素的變化規(guī)律就是發(fā)動機的特性。研究發(fā)動機的特性是為了分析發(fā)動機在不同工況下運行的動力性能指標、經濟性能指標、排放指標以及反映工作過程進行的完善程度指標等。2發(fā)動機的性能包括哪幾方面？如何評價發(fā)動機性能？答：發(fā)動機性能包括：動力性能指標、經濟性能指標和排放性能指標。評價其性能需要對發(fā)動機的特性進行分析和研究。用來表示發(fā)動機特性的曲線就是特性曲線，它是評價發(fā)動機的一種簡單、直觀、方便的形式，時分析和研究發(fā)動機的一種最基本的手段。3發(fā)動機的負荷特性如何測?。吭跍y取過程中應該注意哪些內容？答：負荷特性是指當轉速不變時，發(fā)動機的性能指標隨負荷而變化的關系。用曲線的形式表示，就是負荷特性曲線