发动机原理复习题.doc

一 名词解释1 定容加热循环：汽油机混合气燃烧迅速，近似为定容加热循环2 混合加热循环：高速柴油机燃烧过程视为定容 定压的加热组合，近似为混合加热循环3 压缩比：气缸总容积与气缸压缩容积（燃烧室容积）的比值4 过量空气系数（空燃比）：燃烧1kg燃料实际提供的空气量L与理论上所需空气量L0之比5 充气效率：实际进入气缸新鲜工质量与进气状态下充满气缸工作容积新鲜工质量之比值。6 点火提前角：从发出电火花到上止点间的曲轴转角称为点火提前角。7 排气后处理：气体排出发动机气缸后，在排气系统中进一步减少有害成分的措施，主要指催化转换器。8 自由排气阶段：排气门开启到气缸压力接近了排气管压力的这一时期，称为自由排气阶段。9 泵气损失：由排气、进气和部分压缩过程所构成的封闭循环的低压示功图。10 燃烧速度：燃烧速度指单位时间燃烧的混合气量(p65)11 点火提前角调整特性：当汽油机保持节气门开度、转速以及混合气浓度一定时，汽油机功率和耗油率随点火提前角的改变而变化的关系称为点火提前角调整特性。12 爆震燃烧：在一定条件下，处在最后燃烧位置上的那部分终燃混合气自己形成火焰中心，并以极高的速率将终燃混合气燃烧完毕，从而产生频率很高的脉冲压力波，于是发生振动的金属震音。13 喷油泵速度特性：喷油泵油量控制机构位置固定，循环供油量随喷油泵转速变化的关系称为喷油泵速度特性。14 汽油机速度特性：汽油机节气门开度固定不动，其有效功率Pe、扭矩Ttq、燃油消耗率be、每小时消耗油量B等随转速n变化的关系。15 汽油机负荷特性：当汽油机转速不变，而逐渐改变节气门开度，每小时耗油量B、燃料消耗率be随功率Pe（或扭矩Ttq、平均有效压力Pme）变化的关系。16 柴油机速度特性：喷油泵油量调节机构位置固定不动，柴油机性能指标（主要是功率Pe、扭距Ttq、燃油消耗率b、每小时耗油量B）随转速n变化的关系。17 柴油机负荷特性：柴油机转速一定，而移动喷油泵齿条或拉杆位置，改变每循环供油量b时，每小时耗油量B、有效燃料消耗率be随Pe（或Ttq、Pme）变化的关系。（p134）18.机械效率：有效功率和指示功率的比燃料实际提供的空气量L与完全燃烧1kg燃料理论上所需空气量L0之比。19.转速储备系数：标定工况时的转速与最大扭矩转速的比值20.扭矩储备系数：发动机的外特性曲线上最大扭矩与标定工况下的扭矩之差与标定时的扭矩之比值21.负荷特性：发动机转速不变时，经济性指标随发动机负荷的变化关系22.平均有效压力：发动机单位汽缸工作容积输出的有效功23.曲轴箱强制通风：从空气滤清器引出一股新鲜空气进入曲轴箱，再经流量调节阀把窜入曲轴箱的气体和空气的混合气一起吸入汽缸烧掉24.理想化油器特性：在满足最佳性能要求的情况下，混合气成分随负荷特性（或充气流量）的变化关系25.理论循环热效率：工质所做循环功与循环加热量之比26.表面点火：在汽油机中，凡是不靠电火花点火而燃烧室内炽热表面点燃混合气的现象27.循环平均压力：单位汽缸容积所做的循环功28.料消耗率：单位有效功的耗油量29.升功率：发动机每升工作容积所发出的有效功率30.充量系数：实际进入汽缸的新鲜工质的质量与进气状态下充满汽缸工作容积的新鲜工质的质量的比值31.燃烧速度：单位时间燃烧的混合气量33.燃料调整特性：在一定的发动机转速 一定的节气门开度下 发动机功率Pe与燃油消耗率be随燃料消耗量B的改变而变化的曲线34.燃烧放热规律：瞬时放热速率和累积放热百分比随曲轴转角的变化关系35.供油规律：单位时间内喷油泵的供油量随时间（或喷油泵凸轮轴转角）的变化关系二 填空题1 在定容加热循环中，当加热量增加，循环热效率不变，循环平均压力升高2 混合加热循环中，当加热量和压缩比不变，预膨胀比增大时，循环热效率下降3 发动机实际循环是由进气、压缩、燃烧、膨胀和排气等过程组成。4 发动机压缩终点的压力为 3000-5000kpa （P6）5 汽油机最高爆发压力为3.06.5MPa，柴油机最高爆发压力为4.59.0MPa(p7)6 柴油机膨胀比大，转化为有用功的热量多，热效率高（p8）7 平均有效压力是发动机单位气缸工作容积输出的有效功，它是评定发动机动力性能的重要指标8 测定机械损失的方法有倒拖法、灭缸法、油耗线法、示功图法9 评定汽油抗爆性的指标是辛烷值，评定柴油机自燃性的指标是十六烷值10 汽油机汽油喷射系统主要是由进气系统、燃料供给系统和控制系统三部分组成11 汽油机负荷增加时，其点火提前角应该减小，汽油机转速增加时，其点火提前角应该增大12 在进排气门开闭的四个时期中，进气迟闭角的改变对充气效率影响最大。13 充气效率在某一转速时达到最大值，当转速高于此转速时充气效率下降14 加大进气迟闭角，高转速时充气效率增加，有利于最大功率的提高，减少进气迟闭角，有利于提高最大转矩，但降低了最大功率15 二行程发动机的扫气方式有直流换气、横流扫气和回流扫气。16 燃烧1kg汽油需要14.9kg的空气17 当过量空气系数等于0.850.95时，混合气为功率混合气。当过量空气系数等于1.031.1时，混合气为经济混合气。18 电控汽油喷射汽油机的控制系统的任务在于根据测得的空气流量、转速和其他信号计量供油量，保证该工况所需的准确的空燃比。19 电控汽油喷射汽油机的空气系统的任务是计量并控制燃烧所必要的空气量20 电控汽油喷射汽油机燃料系统任务是由电动汽油泵向各缸喷嘴及起动喷嘴压送具有一定压力的燃油。21 三元触媒催化技术应该严格控制混合气成分在理论空燃比的附近（1）p19222 汽油机的燃烧过程可划分为着火延迟期、明显燃烧期和后燃期。P6423 柴油机的燃烧过程可划分为着火延迟期、速燃期、缓燃期和补燃期。24 影响柴油机的燃烧过程的运转因素有负荷、转速、燃料供油、提前角和废气再循环。（结构方面压缩比、活塞材料的影响、喷油规律的影响）(p122)25 柴油机涡流室容积约占整个燃烧室压缩容积50%60%，通道截面积约为活塞截面积的1%3.5%26 柴油机预燃室容积约占整个燃烧室压缩容积35%-45%，通道截面积约为活塞截面积的0.3%-0.6%27 柴油机半开式燃烧室中的产生进气涡流的方法一般采用螺旋进气道28 柴油机半开式燃烧室中的挤气涡流强度与活塞顶部凹坑喉口直径以及活塞顶间隙有关。（越小越强）29 发动机工况是以其发出的功率Pe和转速n来表示30 常用的测功器有水利测功器、平衡式电力测功器和电涡流测功器三种p12831 耗油率的测量方法有容积法、质量法p13032 标定功率为发动机使用中允许的最大功率p13133 CO主要是在缺氧环境下的不完全燃烧产物p182，p18434 NOx发生与燃料燃烧反应相伴的高温、富氧、充足的反应滞留时间的环境中35 HC包括未燃和未完全燃烧的燃油、润滑油及其裂解产物和部分氧化产物三 问答题1.画图并分析汽油机HC，CO，NOx的排放量与过量空气系数之间的关系？p185CO是一种缺氧条件下的不完全燃烧产物。随着空燃比的增加，CO的浓度逐渐下降，在大于理论空燃比以后，CO浓度已经很低了。NOx浓度两头低，中间高，NO浓度峰值出现在理论A/F靠稀一侧，反映出高的NO生成率必须必须兼具高温、富氧两个条件，缺一不可。HC的走向则是两头高，中间低，与燃油消耗率的变化趋势基本一致。当浓混合气逐渐变稀，在缝隙容积与激冷层中混合气燃料比例减少，因此HC量减少。处于最佳燃烧A/F范围内，HC及油耗均为最低。但混合气浓度过稀，燃烧因而失火，致使HC及油耗又重新回升。 从虚线可看出，组织好汽油在较大空燃比（例如空燃比大于20）下的稀薄燃烧，可兼顾降低排放（减少CO,HC,NO）与节能（减少油耗）。2.画图并说明车用汽油机不同负荷下燃料供给系应提供的需要的混合气浓度？（p73图）全负荷时，节气门全开，应向气缸内提供适当加浓的功率混合器，所需A/F比为1214，中等负荷时，节气门部分开度，应有良好的经济性，适宜使用较稀的经济混合气。A/F比为17，怠速时，节气门接近全闭，需要提供更浓的混合气，A/F为1012.43.汽油机的负荷调节方式是什么？柴油机的负荷调节方式是什么？汽油机的负荷调节方式为量调节，随着负荷的改变，改变进气量的大小。柴油机的负荷调节方式为质调节，随负荷的改变，改变混合气的浓度。（X）汽油机的负荷调节方式为量调节，随着负荷的改变，改变进入气缸的混合气数量。负荷减少时，进入气缸的混合气数量减少。P72柴油机的负荷调节方式为质调节，空气量基本不随负荷变化，而只调节循环供油量。负荷增加，循环供油量也增加。（P122）6.说明汽油、柴油机性能的差异对发动机的影响。汽油机t低于柴油机t的主要原因是压缩比小所造成，所以提高压缩比一直是提高汽油机热效率的主要方向，但受到不正常燃烧的限制；实际工质比热容变化引起的损失，占有较大比例。汽油机因相对的空气量少，混合气较浓，缸内燃烧温度较高，故此项损失较柴油机大。所以应用稀混合气是汽油机减少损失的途径之一；对于柴油机，不完全燃烧主要是混合气形成及燃烧组织不完善引起，故燃油喷射、气流运动与燃烧室形状间的良好配合是柴油机应改善之处。 柴油机因压缩比高，燃烧的最高爆发压力pZ很高，但因相对于燃油的空气量大，所以最高燃烧温度TZ值反而比汽油机低。所以各个过程的温度均比汽油机低，唯独压缩过程终点时高于汽油机；压缩比高，所以柴油机膨胀比也大，转化为有用功的热量多，热效率高，所以膨胀终了的温度和压力均比汽油机小。而其他过程的压力均高于汽油机。 汽油机 柴油机 混合器形成 外部形成 内部形成 均匀混合气 非均匀混合气 较小 较大 量调节 质调节 发火方式 外源点火 自行着火 单火源点火 多火源点火 燃烧方式 火焰传播为主 扩散燃烧为主 接近等容燃烧 接近先等容后等压燃烧7 汽油机燃烧过程概述在气缸外部的进气管（进气道）内，利用喷嘴或化油器使空气和燃油混合，形成混合气；混合气进入气缸后，到压缩行程终了时已大致构成均质混合气，再经电火花点火进行燃烧着火延迟期：点燃混合气，形成 火焰中心； 着火延迟期长短有变动； 希望尽量缩短着火延迟期并保持稳定 明显燃烧期：火焰传遍整个燃烧室，火焰速度UT 绝大部分燃料在这一阶段燃烧，是汽油机的主燃烧期 汽油机p/在0.2-0.4MPa/()的范围内 燃烧最高压力出现在上止点后1215曲轴转角 后燃期：火焰前锋后未及燃烧的燃料再燃烧；这种燃烧已远离上止点，应尽量减少8 各循环间的混合气浓度、发动机负荷、发动机转速、点火时刻、燃烧室的形状、火花塞的位置、压缩比、配气定时等不同导致各循环的燃烧变动n 一）混合气浓度在1.2时 : 火焰速度缓慢，经济性差 ； 燃料不完全燃烧，HC排放量增多； 工作不稳定 n 在=1.03-1.1时 : 燃料燃烧完全，be最低 缸内温度最高且有富裕空气，NOx排放量大 （二）点火提前角：点火角过大，压缩功增加，且最高压力升高，爆燃倾向加大 点火过迟，燃烧最高压力和温度下降，传热损失增多，排温升高，功率、热效率降低，但爆燃倾向减小，NOx排放量降低n （三）转速转速增加时，气缸中紊流增强，火焰速度大体与转速成正比增加 n 转速增加时，爆燃倾向减小 n 转速增加时，应该相应加大点火提前角 n （四）负荷汽油机负荷调节是量调节 ，n 当负荷减小时，残余废气所占比例相对增加 n 当负荷减小时，需要增大点火提前角 n （五）大气状况大气压力低（高原），气缸充气量减少，经济性和动力性下降，爆燃倾向减小 n 大气温度高，同样气缸充气量下降，容易发生爆燃和气阻 9.说明影响汽油机爆燃的因素p701、 燃料性质2、 末端混合气的压力和温度3、 火焰前锋传播到末端混合气的时间10.为什么汽油机在低速大负荷时容易爆燃大负荷时，气缸的温度和压力高，爆燃倾向大。发动机转速低时，火焰速度小，火焰传播到末端混合气的时间长，爆燃倾向大。 11.论诉点火提前角对车用汽油机性能的影响对应每一工况都存在一个最佳点火提前角，这时汽油机功率最大，耗油率最低。点火提前角过大，则大部分混合气在压缩过程中燃烧，活塞所消耗的压缩功增加，且最高压力升高，末端混合气燃烧前的温度升高，爆燃倾向增大。点火过迟，则燃烧延长到膨胀过程，燃烧最高压力和温度下降，传热损失增多，排温升高，功率、热效率降低，但爆燃倾向减小，氮氧化物排放量降低。、12.说明电控汽油喷射发动机的优点1）汽油喷射系统用电脑控制，通电时间计算准确，并在油量计量中进行包括空气流量、转速在内的多因素修正，提高了油量计量与控制的精度。2）供油系统采用正压力输送及喷射，雾化质量好，改善了燃烧过程，有利于提高整机经济性。3）电控技术的应用有利于改养瞬态响应性能，实现反馈控制，这对改善整机加速性能及排放性能都有利。4）采用多点顺序喷射，改善了各缸分配的均匀性，避免燃油在进气管中沉积。5）取消了化油器喉管，提高了充气效率，有利于改善整机动力性。18.什么是汽油机外特性？说明试验的做法？p136节气门全开时，所测得的速度特性称为外特性。发动机台架试验。测取前应将化油器、点火提前角调整完好；测取时应按规定保持冷却水温度、润滑油温度在最佳状态。汽油机节气门全开，来测定其特性。19.什么是汽油机的负荷特性？说明试验的做法？p134当汽油机转速不变，而逐渐改变节气门开度，每小时耗油量B、燃料消耗率be随负荷（Pe、Ttq或Pme）而变化的关系。测取：发动机台架试验。测取前应将化油器、点火提前角调整完好；测取时应按规定保持冷却水温度、润滑油温度在最佳状态。汽油机改变节气门开度，改变进入气缸的混合气数量来适应负荷变化。23.分析柴油机直喷式燃烧室与涡流式燃烧室的优缺点p118涡流燃烧室:1、靠强烈的空气运动来保证混合气质量，空气利用率高2、空气运动随转速提高而增大，高速适应性能好3、对喷射系统的要求较低，可以利用轴针式喷油器，喷射压力较低，使喷射系统的制造要求降低，工作可靠性和使用寿命高4、燃烧室结构较复杂，面容比较大5、散热损失大，通道节流作用引起的流动损失也较大。热效率低，经济性差6、冷启动性也较差7、工作较为平稳，燃烧噪音小8.涡流燃烧室柴油机一般对燃油不太敏感，有较强的适应性。9.低负荷下，碳烟的排放量较大，其余优于直喷式燃烧室柴油机。直喷式燃烧室：1、燃烧迅速，经济性较好，有效燃油消耗率低2、燃烧室结构简单，面容比小，散热损失小，没有主副燃烧室之间流动损失，冷起动性能好，经济性好3、对喷射系统要求较高4、工作较粗暴，压力升高率大，燃烧噪声大5、NOx 排放量比涡流燃烧室高6、对转速变化较为敏感，较难兼顾高速和低速工况的性能。转速较涡流式燃烧室低。25.结合柴油机扭矩特性曲线走势分析设置柴油机调速器的必要性。发动机稳定工作的条件是其发出的转矩与外界阻力矩相等。如果转矩曲线变化平缓，甚至微微上倾，则在阻力变化急剧时，理论上虽可恢复稳定工作，实际上转速变化很大，恢复稳定也慢，难以满足正常工作的需要。这样曲线实际上不具备自动保持稳定工作的能力。（调速器可以根据外界负荷的变化，通过转速感应元件，自动调节喷油泵供油量，使柴油机转速保持在极小的变化范围内稳定工作。 发动机还经常遇到负荷突变的情况，可能引起发动机转速很快上升，甚至超过允许的限度，即所谓的飞车。对柴油机来说，超速就很危险，因转矩曲线平坦，使转速大幅度上升，循环供油量加大，混合气变浓，工作过程恶化，排气冒黑烟，零件过热，很可能损坏。因此必须有防止超速的装置。 汽车低速空转频繁，如果发动机经常熄火，将给驾驶员带来极大困难。柴油机由于每循环供油量是随转速增加而增加，因而转速波动很大，柴油机极易熄火或过速。因此必须有保证怠速稳定运转的装置。 总之，为了怠速稳定和高速不飞车，在柴油机上必须装置调速器。