《汽車發(fā)動機原理》課后習題答案

第一章 發(fā)動機的性能1.簡述發(fā)動機的實際工作循環(huán)過程。1）進氣過程：為了使發(fā)動機連續(xù)運轉，必須不斷吸入新鮮工質，即是進氣過程。此時進氣門開啟，排氣門關閉，活塞由上止點向下止點移動。2）壓縮過程：此時進排氣門關閉，活塞由下止點向上止點移動，缸內工質受到壓縮、溫度。壓力不斷上升，工質受壓縮的程度用4)膨脹過程：此時，進排氣門均氣體的壓力、溫度也隨之迅速下降（5）排氣過程：當膨脹過程接近終了時，排氣門打開，廢氣開始靠自身壓力自由排氣，膨脹過程結束時，活塞由下止點返回上止點，將氣缸內廢氣移除。提高發(fā)動機實際工作循環(huán)熱效率的基本途徑是什么？可采取哪些基本措施？提高實際循環(huán)熱效率的基本途徑是：減小工質傳熱損失、燃燒損失換氣損失、不完全燃燒損失、工質流動損失、工質泄漏損失。提高質的絕熱指。 可采取的基本措施是：⑴減小燃燒室面積，縮短后燃期能減小傳熱損失⑵.采用最佳的點火提前角和供油提前角能減小提前燃燒損失或后燃損失⑶采用多氣門最佳配氣相位和最優(yōu)的進排氣系統能減小換氣損失。⑷加強燃燒室氣流運動，改善混合氣均勻性優(yōu)化混合氣濃度能減少不完全燃燒損失⑸優(yōu)化燃燒室封性減少工質泄漏損失。什么是發(fā)動機的指示指標？主要有哪些？主要有：指示功和平均指示壓力.指示功率.耗率。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.總結提高發(fā)動機動力性能和經濟性能的基本途徑。充量系數⑤提高轉速⑥提高機械效率⑦用二沖程提高升功率。什么是發(fā)動機的平均有效壓力、油耗率、有效熱效率？各有什么意義？值。有效熱效率和有效燃油消耗率是衡量發(fā)動機經濟性的重要指標。發(fā)動機的機械損失主要包括哪些？摩擦損失，驅動各種附件損失，帶動機械增壓器損失，泵氣損失什么是機械效率？受哪些因素影響？有何意義？比例的大小。如何測定機械效率？適用于汽油機的是哪種方法？為什么？通過發(fā)動機試驗測定，常用方法有示功圖法、倒拖法、滅缸法、油耗線法。倒拖法適用于汽油機。簡述汽油機和柴油機工作循環(huán)的區(qū)別汽油機和柴油機的工作循環(huán)同樣有進氣，壓縮，燃燒（工作），排氣四個過程。它們的不同的點；1）汽油機在進氣道，進入汽缸內的氣體是有一定比例的汽油和空氣（稱做可燃混合氣）；柴油機在進氣道，進入汽缸內的氣體是純凈的空氣。2）在壓縮的過程。汽油機與柴油機是沒有區(qū)別的，只是被壓縮的氣體，成分不同。4）排氣速度太快需要加入抗爆劑，因此排放不如柴油機清潔為什么柴油機的熱效率要顯著高于汽油?1）.柴油機的壓縮比高，作功時膨脹得更厲害。2）.柴油機油氣混合時空燃比遠大于1，是富氧燃燒，燃料可以充分燃燒。汽油機燃燒的空燃比在1左右，因為沒有足夠的氧氣，汽油不能完全燃燒。柴油機工作循環(huán)為什么不采用等容加熱循環(huán)？度的限制，存在“爆燃”的問題,效率不會太高;定壓加熱循環(huán)壓縮的僅僅是空氣，不存在“爆燃”的問題,效率高,所以柴油機采用的是后者而不是前者第二章發(fā)動機的換氣過程度與哪些因素有關？答：（1）進氣門遲后關閉是為了充分利用高速氣流的動能，實現在上回行時形成較大的反壓力，增加排氣行程所消耗的功（2）提前與遲后的角度與哪些因素有關？（配氣相位的合理選擇要從哪幾個方面衡量：①充氣效率的變化是否符合動力性要求。②換好。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。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？1.進氣門關閉時缸內的壓力。2.進氣門關閉時缸內氣體溫度。殘余廢氣量。4.進排氣相位角。5.發(fā)動機壓縮比。6.進氣狀態(tài)。第三章發(fā)動機廢氣渦輪增壓3為什么增壓后需要采用進氣中冷技術？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？2）3）4）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？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 燃料與燃燒化學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？ft地氣阻3試述汽油辛烷值和柴油十六烷值的意義。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α-甲基萘按不同比列混合得出不同十六4什么是過量空氣系數？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 柴油機混合氣的形成與燃燒1.以柱塞式噴油泵為例簡述柴油機燃料噴射過程油泵供給的多余柴油及噴油器頂部的回油均流回油管返回油箱3什么時供油提前角和噴油提前角？解釋兩者的關系以及對柴油機性能的影響。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。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的參數。試述柴油機燃燒過程柴油機燃燒過程：著火延遲期、速燃期、緩燃期和補燃期燃燒放熱規(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）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NOx簡述柴油機的混合氣形成的特點和方式氣系數，使噴入燃燒室內的柴油能夠燃燒得比較完全合兩種簡述直噴式燃燒室柴油機的性能特點，并與分隔式燃燒室柴油機進行比對。直噴式燃燒室柴油機的性能特點：(1)燃燒迅速，所以經濟性好，燃油消耗率低，但工作粗暴，壓升率高，燃燒噪聲大（2）燃燒室結構失，冷啟動性能好，經濟性好（3）對噴射系統要求較高（4）NOx排放量較分隔式燃燒室高特別在高負荷區(qū)；微粒排放量較低（5）對轉速變化較為敏感分隔式燃燒室柴油機的性能特點：（1）主要靠強烈的空氣運動來保=1.2）隨轉速的提高，空氣運動強度增大，高速下性能較好對噴射系統要求較低結燒室柴油機效率低，經濟性差（5）由于散熱損失大使起動性能變差（6）先在副燃燒室著火，主燃燒室壓力上升緩慢，工作平穩(wěn)，燃燒除低負荷下的碳煙排放量大外，其余由于直噴式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)緊湊的燃數。12什么是柴油機合理的噴油規(guī)律？第六章 汽油機混合氣的形成與燃燒1.說明汽油機燃燒過程各階段的主要特點，以及對它們的要求燃燒過程：（1）著火落后期：它對每一循環(huán)都可能有變動，有時最期，為了發(fā)動機穩(wěn)定運行，希望著火落后期保持穩(wěn)定（2）明顯燃燒期：壓力升高很快，壓力升高率在0.2-0.4MPa/(°)。希望壓力升高率合適（3）后燃期：湍流火焰前鋒后面沒有完全燃燒掉的燃料，以及附在氣缸壁面上的混合氣層繼續(xù)燃燒。希望后燃期盡可能的短。2.爆燃燃燒產生的原因是什么？它會帶來什么不良后果？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？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爆燃的機理是什么？如何避免發(fā)動機出現爆燃？產生振動，發(fā)出高頻振音（即敲缸聲）。避免方法：適當提高燃料何謂汽油機表面點火？防止表面點火有什么主要措施？1）適當降低壓縮比。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560放出熱量少，從而減少表面點火的產生。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？減少措施：1）盡可能使фa=0.8～1.0，此時的循環(huán)變動最小。2）適3）γ4）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。7提高汽油機壓縮比對提高性能有何意義？如何保證在汽油機上使用較高的壓縮比提高壓縮比可以提高汽油機的功率和經濟性，特別是對經濟性有顯著的作用。但壓縮比過高，會導致汽油機爆燃，所以應該合理的設計燃燒室，縮短火焰?zhèn)鞑バ谐?，合理選用火花塞位置。適當利用湍流，降低終燃混合氣溫度等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？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1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。12.分析過量空氣系數和點或提前交對燃燒過程的影響答：當a=0.8-0.9時，由于燃燒溫度最高，火焰?zhèn)鞑ニ俣茸畲?，Pe達最大值，但爆燃傾向增大。當a=1.03-1.1時，由于燃燒完全，有效燃油消耗率最低，使用a<1的濃混合氣工作，由于必然會產生不完全燃燒，所以CO排放量明顯上升，當a<0.8或a>1.2時，火焰速度緩慢，部分燃料可能來不及完全燃燒，因而經濟性差，HC排放量增多且工作不穩(wěn)定。點火過遲，則燃燒延長到膨脹過程，燃燒最高壓力和溫度下降，傳熱損失增多，排氣溫度升高，熱效率降低，但爆燃傾向減小，NOx升高，功率、排放量降低。（點火提前角對汽油機的經濟性影響較大。據統計，如果點火提前角偏離最佳位置5°曲軸轉角熱效率下降1%；偏離轉角10°曲軸轉角，熱效率下降5%；偏離20°曲軸轉角，熱效率下降16%。）13何謂稀燃、層燃系統？稀燃、層燃對汽油機有何益處？α=17αα=20～25低，且提高排放性能。14電控汽油噴射系統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2）由于進氣系統不需要喉管，減少進氣阻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5）發(fā)動機冷起動性能和加速性能良好，過渡圓滑。第七章 發(fā)動機的特性1研究發(fā)動機特性的意義時什么？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2發(fā)動機的性能包括哪幾方面？如何評價發(fā)動機性能？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取？在測取過程中應該注意哪些內容？4試分析汽油機和柴油機負荷特性的特點。答：1）汽油機的燃油消耗率普遍較高，且在從空負荷向中小負荷段過渡時，燃油消耗率下降緩慢，仍維持在較高水平，燃油經濟性明顯較差。2）汽油機排氣溫度普遍較高，且與負荷關系較小。3）汽油機的燃油消耗量曲線彎度較大，而柴油機的燃油消耗量曲線在中、小負荷段的線性較好。5根據實驗條件的不同，發(fā)動機的外特性有幾種形式？點？性曲線，這種能夠表達發(fā)動機多參數的特性稱萬有特性汽油機的萬有特性最低耗油率高，并且經濟區(qū)域偏小等耗油率曲線在低速區(qū)向大負荷收斂這說明汽油機在低速低負荷的耗油率隨負荷的減小而急劇增大在實際使用中應盡量避免出現這種情況（3）汽油機的等功率線隨轉速升高而斜穿等耗油率線，轉速越高越廢油。因此，在實際使用中當汽車等功率運行時，駕駛人應量使用高速擋，以便節(jié)油 柴油機的萬有特性：（1）最低耗油率偏低，并且經濟區(qū)域較寬（2）等耗油率曲線在高、低速均不收斂，變化較平坦相對汽車變速工況的適應性好第八章 發(fā)動機的排放與噪聲1簡述發(fā)動機各種污染物對人體健康的影響答：CO：輕度中毒：頭痛、頭暈、耳鳴、惡心、嘔吐、心悸、四肢無力或有短暫的暈厥。中度中毒：除上訴癥狀加重外，出現程度較淺的昏迷。重度中毒：除上訴癥狀加重外，常并發(fā)肺水腫、腦水腫、呼吸困難、心律失常等，可在短時間內死亡。HC：對血液和神經有害，有致癌作用，對眼、呼吸道、血液有毒害。NOx：NO高濃度時會造成中樞神經有輕度障礙，NO2對心肝腎有影響，可引起支氣管炎、肺氣腫。光化學煙霧：會引起呼吸道疾病與其他疾病。微粒：對人體呼吸系統有危害。簡述汽油機主要排放污染物及其生成機理汽油機排放污染物主要有：排氣污染物主要COHCNOXSO2和微粒；曲軸箱竄氣和燃料蒸發(fā)形成HC。 CO的生成機理是烴燃料燃燒的中間產物，排氣中的CO是由于烴的不完全燃燒所致 HC的生成機理：1)不完全燃燒(氧化)2)壁面淬熄效應3）狹縫效應4）壁面油膜和積炭吸附作用 NOx的生成機理：燃燒過程中產生的NO經排氣管排至大氣中,在大氣條件下緩慢的與O2反應,生成NO2.因而在討論NOX的生成機理時,一般只討論NO的生成機理.燃燒過程中NO的生成方式