《汽車發(fā)動機原理（第5版）》 習題及答案 第8章 課后習題答案

第八章復(fù)習思考題1.NO的生成主要受那些因素影響？答：溫度、氧的濃度、反應(yīng)滯留時間。2.發(fā)動機中HC的生成有幾條途徑，其中哪一條為HC的主要來源？答：未燃碳氫化合物（HC）的生成與排出有三個渠道：其中HC總量的60%以上由廢氣（尾氣）排出，另外的25%左右由曲軸箱竄氣，從供油系統(tǒng)及其管路等處油蒸氣漏泄占15%左右。尾氣排出為主要來源。3.分析空燃比，點火時間對汽油機排放的影響？答：由汽油機有害排放物濃度與空燃比關(guān)系可以得知，由于CO是缺氧條件下的不完全燃燒產(chǎn)物，隨著空燃比增加，CO濃度逐漸下降；在大于理論空燃比以后，CO濃度已經(jīng)很低了。同時，NOx濃度兩頭低，中間高，NO濃度峰值出現(xiàn)在理論空燃比靠稀的一側(cè)，反映出高的NO生成率必須兼具高溫、富氧兩個條件，缺一不可。HC的走向則是兩頭高，中間低。當濃混合氣逐漸變稀，在縫隙容積與激冷層中混合氣燃料比例減少，因此HC量減少。處于最佳燃燒的空燃比范圍內(nèi)，HC及油耗均為最低。但當混合氣過稀，燃燒因不能穩(wěn)定運行而失火，致使HC及油耗又重新回升。減少點火提前角對降低NO及HC均有利，但以犧牲動力性為代價。減小點火提前角，不僅降低燃燒最高溫度、減少燃燒反應(yīng)滯留時間，對降低NO十分有利；而且由于點火推遲，膨脹時的溫度及排氣溫度均上升，這對降低HC也很有利。4.汽油車的蒸發(fā)及曲軸箱漏氣通常采取什么辦法控制？答：油蒸氣吸附裝置和曲軸箱強制通風系統(tǒng)5.汽油機怠速，常用工況及全負荷時排氣溫度大致范圍為多少？答：400~800℃6.畫出汽油機三種有害排放污染物（CO、HC、NOX）生成量與過量空氣系數(shù)之間的關(guān)系曲線，并對曲線走勢進行分析。答：略7.三元催化器在理論空燃比附近轉(zhuǎn)換效率最高的原因是什么？答：三元催化劑包含鉑（Pt）和銠（Rh）、鈀（Pd），此外還含稀土氧化物等材料。使用三元催化劑時，應(yīng)將混合氣成分嚴格控制在理論空燃比附近，這樣催化劑才能促使CO及HC的氧化反應(yīng)和NOx的還原反應(yīng)同時進行，生成CO2、H2O及N2。8.與汽油車相比柴油車的排氣污染物有何特點？答：與汽油機不同的是，柴油機NO的生成濃度較高，NO生成率最高處仍出現(xiàn)在油量較大的高負荷工況，之后NO濃度隨空燃比增加而減少。柴油機排氣中有碳煙排出，隨著混合氣變濃，排煙濃度增多。9.柴油機的排氣污染物有哪些？簡述NOx形成機理，分析噴油提前角、轉(zhuǎn)速、負荷等因素對NOx的影響，降低NOx的具體措施有哪些？答：柴油機的排氣污染物有HC、CO、NOx以及顆粒物。NOx：在燃燒完全、供氧充分及溫度較高的稀燃火焰區(qū)及油束心部產(chǎn)生較多。延遲噴油可減少NO的生成，但減小噴油提前角將導致燃燒效率下降，最高爆發(fā)壓力降低，因而使油耗及排氣煙度增加。在各種工況下，NO排放濃度都隨噴油速率的增加而降低；NO生成率最高處仍出現(xiàn)在油量較大的高負荷工況降低NOx的措施：使用分隔式燃燒室，推遲噴油。10.舉例說明降低柴油機排放污染物的措施。答：1）柴油機排氣后處理采用兩類氧化催化轉(zhuǎn)化器，凈化CO、HC的一般稱為DOC（DieselOxidationCatalyst），凈化顆粒物的一般稱為POC（ParticulateOxidationCatalyst）。2）三元催化轉(zhuǎn)化器。3）柴油機NOx凈化技術(shù)方案有氨類選擇性催化還原NOx(NH3-SCR)、碳氫化合物選擇性催化還原NOx(HC-SCR)、貯存一還原技術(shù)(NSR)、NOx和PM組合凈化技術(shù)和四效催化技術(shù)等。4）顆粒物過濾與捕集器。簡述柴油機EGR系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)并說明各部分的作用。答：使少量廢氣（5%～20%）再次循環(huán)進入氣缸，降低燃燒溫度，可抑制NOx生成。對廢氣再循環(huán)量的控制方法有進氣負壓控制式、排氣壓力控制式、負荷比例式及電子控制式。應(yīng)根據(jù)不同工況決定是否采用廢氣再循環(huán)，或確定廢氣再循環(huán)量的多少。簡述發(fā)動機噪聲的來源。答：發(fā)動機是多聲源的復(fù)雜動力機械，按照噪聲輻射的方式來分，可把發(fā)動機的主要噪聲源分為直接向大氣輻射（空氣動力噪聲）和通過發(fā)動機表面向外輻射（表面結(jié)構(gòu)噪聲）兩大類。其中空氣動力噪聲主要為進、排氣噪聲和風扇噪聲，它們是由氣流的振動而產(chǎn)生的空氣動力噪聲。表面結(jié)構(gòu)噪聲，根據(jù)產(chǎn)生的機理，分為燃燒噪聲和機械噪聲，是發(fā)動機工作時，內(nèi)部結(jié)構(gòu)的振動而產(chǎn)生的噪聲，通過發(fā)動機的外表面以及與發(fā)動機外表面剛性連接的零部件的振動向大氣輻射。分析活塞敲擊噪聲的產(chǎn)生及控制措施。答：活塞對氣缸壁的敲擊往往是內(nèi)燃機最強的機械噪聲源。由于活塞與缸壁之間有間隙，在燃燒時氣體壓力及運動慣性力的作用下，使活塞對缸壁的側(cè)向推力在上下止點處改變方向，且呈現(xiàn)周期性變化，所產(chǎn)生的側(cè)壓力敲擊不但在上止點和下止點附近發(fā)生，而且也發(fā)生在活塞行程的其他位置上，從而形成活塞對缸壁的強烈敲擊聲。當氣缸內(nèi)的最大壓力及缸壁間隙增大、轉(zhuǎn)速及負荷提高、缸壁潤滑條件變差，則敲擊聲隨之增大。此外，活塞對氣缸壁的敲擊還能引起汽缸壁的高頻振動。對于活塞敲缸噪聲，可以采取以下措施：1）減小活塞與氣缸壁的間隙（如采用可控膨脹活塞）。2）使活塞銷孔向氣缸壁的主推力面偏移。3）加長活塞裙部和減少活塞環(huán)數(shù)量。4）增加氣缸套的剛度。5）增加活塞敲擊氣缸壁時的阻尼，如在裙部外表面增加潤滑油的積存等方法可以降低活塞敲擊噪聲。14.分