《汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理（第5版）》 習(xí)題及答案匯 顏伏伍 第1-10章

第一章復(fù)習(xí)思考題1.研究理論循環(huán)的目的是什么？理論循環(huán)與實(shí)際循環(huán)相比，主要作了哪些簡(jiǎn)化？答：目的：1）用簡(jiǎn)單的公式來闡明發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程中各基本熱力參數(shù)間的關(guān)系，以明確提高以理論循環(huán)熱效率為代表的經(jīng)濟(jì)性和以循環(huán)平均壓力為代表的動(dòng)力性。2）確定循環(huán)熱效率的理論極限，以判斷實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程的經(jīng)濟(jì)性和循環(huán)進(jìn)行的完善程度以及改進(jìn)潛力。3）有利于分析比較發(fā)動(dòng)機(jī)各種熱力循環(huán)方式的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性。簡(jiǎn)化：l）假設(shè)工質(zhì)是理想氣體，其物理常數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的空氣物理常數(shù)相同。2）假設(shè)工質(zhì)是在閉口系統(tǒng)中作封閉循環(huán)。3）假設(shè)工質(zhì)的壓縮及膨脹是絕熱等熵過程。4）假設(shè)燃燒是外界無數(shù)個(gè)高溫?zé)嵩炊ㄈ莼蚨▔合蚬べ|(zhì)加熱。工質(zhì)放熱為定容放熱。2.在p-V圖上表示出三種理論循環(huán)，并在不同條件下進(jìn)行循環(huán)熱效率的比較。答：圖中，a-c為絕熱壓縮，c-z為等容或等壓加熱，z-b為絕熱膨脹，b-a為等容放熱。習(xí)慣上的處理方式為，汽油機(jī)混合氣燃燒迅速，近似為定容加熱循環(huán)；高增壓和低速大型柴油機(jī)，由于受燃燒最高壓力的限制，大部分燃料在上止點(diǎn)以后燃燒，燃燒時(shí)氣缸壓力變化不顯著，所以近似為定壓加熱循環(huán)；高速柴油機(jī)介于兩者之間，其燃燒過程視為定容、定壓加熱的組合，近似為混合加熱循環(huán)。3.試分析影響循環(huán)熱效率、循環(huán)平均壓力的主要因素。答：循環(huán)熱效率：1.壓縮比εc、2.等熵指數(shù)k3、壓力升高比λp4、初始膨脹比ρ0。循環(huán)平均壓力：pt隨進(jìn)氣終點(diǎn)壓力pde、壓縮比εc、壓力升高比λp、初始膨脹比ρ0、等熵指數(shù)k和循環(huán)熱效率的增加而增加；在混合加熱循環(huán)中，如果循環(huán)加熱量Q1不變，增加ρ0即減少λp，定壓加熱部分增加，而定容加熱部分減少，下降，因而pt也降低。4.簡(jiǎn)述發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際工作循環(huán)過程，并畫出四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際循環(huán)的示功圖。答：1）進(jìn)氣過程：為了使發(fā)動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，必須不斷吸入新鮮工質(zhì)，即是進(jìn)氣過程。此時(shí)進(jìn)氣門開啟，排氣門關(guān)閉，活塞由上止點(diǎn)向下止點(diǎn)移動(dòng)。2）壓縮過程：此時(shí)進(jìn)排氣門關(guān)閉，活塞由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)移動(dòng)，缸內(nèi)工質(zhì)受到壓縮、溫度。壓力不斷上升，工質(zhì)受壓縮的程度用壓縮比表示。3）燃燒過程：期間進(jìn)排氣門關(guān)閉，活塞在上止點(diǎn)前后。作用是將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，使工質(zhì)的壓力和溫度升高，燃燒放熱多，靠近上止點(diǎn)，熱效率越高。4)膨脹過程：此時(shí)，進(jìn)排氣門均關(guān)閉，高溫高壓的工質(zhì)推動(dòng)活塞，由上止點(diǎn)向下至點(diǎn)移動(dòng)而膨脹做功，氣體的壓力、溫度也隨之迅速下降。（5）排氣過程：當(dāng)膨脹過程接近終了時(shí)，排氣門打開，廢氣開始靠自身壓力自由排氣，膨脹過程結(jié)束時(shí)，活塞由下止點(diǎn)返回上止點(diǎn)，將氣缸內(nèi)廢氣移除。5.壓縮多變指數(shù)和膨脹多變指數(shù)是如何確定的，它們的變化規(guī)律如何？答：1）實(shí)際的近似計(jì)算中，常用一個(gè)不變的、平均的多變指數(shù)n1來取而代之，只要以這個(gè)指數(shù)n1計(jì)算而得的多變過程，其始點(diǎn)a和終點(diǎn)c的工質(zhì)狀態(tài)與實(shí)際壓縮過程的初、終狀態(tài)相符即可。n1稱為平均壓縮多變指數(shù)；n1主要受工質(zhì)與缸壁間的熱交換及工質(zhì)泄漏情況的影響。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高時(shí)，因熱交換的時(shí)間縮短，向缸壁的傳熱量及氣缸泄露量減少，所以n1增大。當(dāng)負(fù)荷（即阻力矩變化而引起發(fā)動(dòng)機(jī)油門的增減）增加、采用空氣冷卻以及氣缸直徑較大時(shí)，氣缸溫度增高及相應(yīng)的傳熱量和泄漏量減少，n1增大。而當(dāng)泄漏量增加或氣缸溫度降低時(shí)，n1減小。2）在計(jì)算中常用一個(gè)不變的平均膨脹多變指數(shù)n2來取而代之，只要以這個(gè)指數(shù)n2計(jì)算的多變過程，其始點(diǎn)z與終點(diǎn)b的狀態(tài)與實(shí)際膨脹過程始、終點(diǎn)狀態(tài)相同即可。n2主要取決于補(bǔ)燃的多少、工質(zhì)與缸壁間的熱交換及漏氣情況。當(dāng)轉(zhuǎn)速增加，補(bǔ)燃增多，傳熱和漏氣的時(shí)間縮短時(shí)，n2減??；混合氣形成與燃燒不好，補(bǔ)燃增加，n2減小；當(dāng)缸壁、活塞環(huán)磨損量大，漏氣增加以及氣缸直徑小，相對(duì)散熱表面積加大，工質(zhì)傳出熱量增加時(shí)，n2增大。6.說明指示功和平均指示壓力的概念和意義。答：指示功是指氣缸內(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大小，它除了和循環(huán)中熱功轉(zhuǎn)換的有效程度有關(guān)外，還和氣缸容積的大小有關(guān)；假如以一個(gè)假想的、大小不變的壓力pmi作用在活塞上，使活塞移動(dòng)一個(gè)行程，其所做的功等于循環(huán)的指示功，則此假想的壓力即為平均指示壓力，平均指示壓力是從實(shí)際循環(huán)的角度評(píng)價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸工作容積利用率的一個(gè)參數(shù)。pmi越高，同樣大小的氣缸容積可以發(fā)出更大的指示功，氣缸工作容積的利用程度越佳。平均指示壓力是衡量發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際循環(huán)動(dòng)力性能的一個(gè)很重要的指標(biāo)。7.什么是發(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。8.什么是發(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.9.平均有效壓力和升功率都是評(píng)定發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能的指標(biāo)，它們有何區(qū)別？答：平均有效壓力pme（MPa）是發(fā)動(dòng)機(jī)單位氣缸工作容積輸出的有效功。與平均指示壓力相似，平均有效壓力可看作是一個(gè)假想的、平均不變的壓力作用在活塞頂上，使活塞移動(dòng)一個(gè)行程所做的功等于每循環(huán)所做的有效功。pme反映了發(fā)動(dòng)機(jī)單位氣缸工作容積輸出轉(zhuǎn)矩的大小。pme值大，也說明單位氣缸工作容積對(duì)外輸出的功多，做功能力強(qiáng)。升功率PL（kW／L）是發(fā)動(dòng)機(jī)每升工作容積所發(fā)出的有效功率。升功率PL是從發(fā)動(dòng)機(jī)有效功率的角度對(duì)其氣缸工作容積的利用率作出的總評(píng)價(jià)，它與pme和n的乘積成正比。PL值越大，發(fā)動(dòng)機(jī)的強(qiáng)化程度越高，發(fā)出一定有效功率的發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸越小。10.功率相同時(shí)，汽油機(jī)與柴油機(jī)相比，尺寸和重量哪個(gè)大，為什么？答：柴油機(jī)重，雖然汽油機(jī)相比柴油機(jī)零件多，但汽油機(jī)的零件大多設(shè)計(jì)的小巧而且材料都比較輕。汽油機(jī)是靠火花塞點(diǎn)火的，柴油機(jī)是壓縮點(diǎn)火，那么他就要借助外力，也就是要靠一個(gè)質(zhì)量比較重的飛輪，這樣它能借助飛輪的慣性來完成，吸氣，壓縮，排氣這三個(gè)沖程。汽油機(jī)是靠火花塞點(diǎn)火的，那么他也就不需要靠一個(gè)大質(zhì)量的飛輪來維持慣性。11.發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械損失主要由哪些部分組成？答：摩擦損失，驅(qū)動(dòng)各種附件損失，帶動(dòng)機(jī)械增壓器損失，泵氣損失12.什么是機(jī)械效率？它有什么意義？答：機(jī)械效率是有效功率與指示功率的比值。影響因素：①轉(zhuǎn)速和活塞平均速度②負(fù)荷③潤(rùn)滑油溫度和冷卻水溫度，意義：比較機(jī)械損失所占比例的大小。13.如何測(cè)定機(jī)械損失？每種方法的特點(diǎn)是什么？答：通過發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)測(cè)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(jī)。14.為什么隨著轉(zhuǎn)速的升高，機(jī)械效率會(huì)降低？答：機(jī)械效率ηm是有效功率和指示功率的比值。發(fā)動(dòng)機(jī)指示功率（kW）（每秒所做指示功）為指示功率與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正比，與機(jī)械效率成反比。轉(zhuǎn)速越高，指示功率越高，從而機(jī)械效率越低。15.分析發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際循環(huán)的各種損失及在p-V圖上的位置。答：下圖給出四沖程非增壓發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際循環(huán)與理論循環(huán)的比較。其差別由以下幾項(xiàng)損失引起。1.實(shí)際工質(zhì)的影響實(shí)際工質(zhì)影響引起的損失如圖1-21中Wk所示。這些影響使得發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際循環(huán)的指示熱效率比理論循環(huán)熱效率低。2.換氣損失為了使循環(huán)重復(fù)進(jìn)行，必須更換工質(zhì)，由此而消耗的功稱為換氣損失，如圖1-21中Wr所示。其中，因工質(zhì)流動(dòng)時(shí)需要克服進(jìn)、排氣系統(tǒng)阻力所消耗的功，稱為泵氣損失，如圖1-21a中曲線rab’r所包圍的面積。因排氣門在下止點(diǎn)前提前開啟而產(chǎn)生的損失，如圖1-21中面積W所示。3.燃燒損失1）非瞬時(shí)燃燒損失和補(bǔ)燃損失。實(shí)際循環(huán)中燃料燃燒需要一定的時(shí)間，所以噴油或點(diǎn)火在上止點(diǎn)前，并且燃燒還會(huì)延續(xù)到膨脹行程，由此形成非瞬時(shí)燃燒損失和補(bǔ)燃損失，如圖中1-21Wz所示。2）不完全燃燒損失。3）吸熱損失。4.傳熱損失實(shí)際循環(huán)中，氣缸壁（包括氣缸套、氣缸蓋、活塞、活塞環(huán)、氣門、噴油器等）和工質(zhì)間自始至終存在著熱交換，使壓縮、膨脹線均脫離理論循環(huán)的絕熱壓縮、膨脹線，從而造成損失，如圖1-21中Wb所示。5．缸內(nèi)流動(dòng)損失指壓縮及燃燒、膨脹過程中，由于缸內(nèi)氣流（渦流與紊流）所形成的損失。其表現(xiàn)為，在壓縮過程中，多消耗壓縮功；在燃燒膨脹過程中，一部分能量用于克服氣流阻力，使作用于活塞上作功的壓力減小。16.研究發(fā)動(dòng)機(jī)熱平衡有何意義？改善有效能量利用的途徑是什么？答：發(fā)動(dòng)機(jī)的熱平衡，就是給出燃料的總發(fā)熱量轉(zhuǎn)換為有效功和其他各項(xiàng)熱損失的分配比例。從這些熱量分配中，可以了解到熱損失的情況，以作為判斷發(fā)動(dòng)機(jī)零件的熱負(fù)荷和設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)的依據(jù)，并為改善發(fā)動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)指明了方向。17.已知一四沖程柴油機(jī)，缸數(shù)為6，單缸氣缸工作容積為2L，燃料熱值為44100kJ/kg，計(jì)算當(dāng)轉(zhuǎn)速為1500r/min，機(jī)械效率為0.8，有效功率為88.5kW，耗油量為20.3kg/h時(shí)的指示功率、有效轉(zhuǎn)矩、平均指示和有效壓力、指示和有效熱效率、指示和有效燃料消耗率。18.要設(shè)計(jì)一臺(tái)六缸四沖程高速柴油機(jī)，設(shè)平均指示壓力為0.85MPa，平均機(jī)械損失壓力為0.15MPa，希望在2000r/min時(shí)能發(fā)出的功率為73.5kW。為將活塞平均速度控制在8m/s，缸徑行程比取多大合適？為使缸徑行程比為1：1.2，缸徑與行程取多大？解：（1）平均有效壓力Pme=Pmi-Pmm=0.85-0.15=0.7Mpa氣缸工作容積：Vs=30t*Pe/（Pme*i*n）*10^6=1575000（mm^3）活塞行程：s=30Cm/n*1000=120（mm）氣缸直徑：D=[4*Vs/（π*s）]^1/2=129（mm）（2）s/D=1.2氣缸直徑：D=[4Vs/（1.2*π）]^1/3=119(mm)活塞行程：s=1.2D=143（mm）第二章復(fù)習(xí)思考題1.敘述四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過程。答：四行程發(fā)動(dòng)機(jī)換氣過程包括從排氣門開啟直到進(jìn)氣門關(guān)閉的整個(gè)時(shí)期，約占410°～480°曲軸轉(zhuǎn)角。一般將換氣過程分作自由排氣、強(qiáng)制排氣、進(jìn)氣和氣門疊開四個(gè)階段。2.為何進(jìn)、排氣門要提前打開和遲閉，對(duì)換氣過程有何影響？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，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，若是活塞在下至點(diǎn)時(shí)才打開排氣門，則在氣門開啟的初期，開度極小，廢氣不能通暢流出，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。3.什么是氣門疊開現(xiàn)象？氣門疊開角的大小對(duì)換氣過程有何影響？答：由于排氣門的遲后關(guān)閉和進(jìn)氣門的提前開啟，存在進(jìn)、排氣門同時(shí)開啟的現(xiàn)象，稱為氣門疊開，此時(shí)，進(jìn)氣管、氣缸、排氣管互相連通，可以利用氣流的壓差、慣性或進(jìn)、排氣管壓力波，清除殘余廢氣，增加進(jìn)氣量，降低高溫零件的溫度，但注意不應(yīng)產(chǎn)生廢氣倒流現(xiàn)象。在增壓發(fā)動(dòng)機(jī)中，因其進(jìn)氣壓力高，可以有較大的氣門疊開角。在非增壓發(fā)動(dòng)機(jī)中，疊開角一般為20°～80°曲軸轉(zhuǎn)角，增壓柴油機(jī)可達(dá)80°～160°曲軸轉(zhuǎn)角。4.什么是充氣效率？提高充氣效率的措施有哪些？答：充氣效率（亦稱充量系數(shù)）是實(shí)際進(jìn)入氣缸的新鮮工質(zhì)量與進(jìn)氣狀態(tài)下充滿氣缸工作容積的新鮮工質(zhì)量的比值。提高措施：1）降低進(jìn)氣系統(tǒng)的阻力損失，提高氣缸內(nèi)進(jìn)氣終了壓力；2）降低排氣系統(tǒng)的阻力損失，以減小缸內(nèi)殘余廢氣系數(shù)；3）減少高溫零件在進(jìn)氣系統(tǒng)中對(duì)新鮮充量的加熱，降低進(jìn)氣終了溫度；4）合理選擇配氣相位；5）充分利用進(jìn)氣管內(nèi)的動(dòng)力效應(yīng)。5.充氣效率的高低反映了發(fā)動(dòng)機(jī)哪些方面性能的好壞？并解釋為什么。答：充氣效率值高，代表每循環(huán)進(jìn)入一定氣缸容積的新鮮工質(zhì)量多，則發(fā)動(dòng)機(jī)功率和扭矩可增加，動(dòng)力性能好。6.如何利用進(jìn)氣管的動(dòng)態(tài)效應(yīng)有效提高發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速時(shí)的充量系數(shù)？答：發(fā)動(dòng)機(jī)換氣過程中，進(jìn)氣氣流在一定長(zhǎng)度的管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，具有相當(dāng)?shù)膽T性和可壓縮性，且進(jìn)氣過程是間斷性和周期性進(jìn)行的，根據(jù)流體力學(xué)的規(guī)律，氣流在進(jìn)氣管內(nèi)勢(shì)必會(huì)引起一定的動(dòng)力現(xiàn)象，這種動(dòng)力現(xiàn)象稱為進(jìn)氣管的動(dòng)態(tài)效應(yīng)。動(dòng)態(tài)效應(yīng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量有較大影響，利用進(jìn)氣管的動(dòng)態(tài)效應(yīng)，可以有效地提高發(fā)動(dòng)機(jī)充量系數(shù)和改善轉(zhuǎn)矩特性。7.簡(jiǎn)述可變氣門相位對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣性能的影響。答：四行程發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)氣門定時(shí)的要求是：進(jìn)氣遲閉角與排氣提前角應(yīng)隨轉(zhuǎn)速的提高而加大，即低轉(zhuǎn)速時(shí)，進(jìn)、排氣門應(yīng)接近下止點(diǎn)關(guān)閉和打開；高轉(zhuǎn)速時(shí)，進(jìn)、排氣門應(yīng)遠(yuǎn)離下止點(diǎn)關(guān)閉和打開。怠速時(shí)，氣門疊開角要小，隨著轉(zhuǎn)速上升，氣門疊開角應(yīng)加大?？勺儦忾T相位可以滿足高、低速對(duì)配氣定時(shí)的不同要求，保證高、低速良好的性能，但機(jī)構(gòu)復(fù)雜。8.什么是發(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、比質(zhì)量、強(qiáng)化系數(shù)。9.平均有效壓力和升功率都是評(píng)定發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能的指標(biāo)，它們有何區(qū)別？答：平均有效壓力是一個(gè)假想不變的壓力，其作用在活塞頂上使活塞移動(dòng)一個(gè)行程所做的功等于每循環(huán)所做的有效功，升功率是在標(biāo)定的工況下，發(fā)動(dòng)機(jī)每升氣缸工作容積所發(fā)出的有效功率。區(qū)別：前者只反應(yīng)輸出轉(zhuǎn)矩的大小，后者是從發(fā)動(dòng)機(jī)有效功率的角度對(duì)其氣缸容積的利用率作出的總評(píng)價(jià)，它與Pme和n的乘積成正比。10.功率相同時(shí)，汽油機(jī)與柴油機(jī)相比，尺寸和重量哪個(gè)大，為什么？答：柴油機(jī)重，雖然汽油機(jī)相比柴油機(jī)零件多，但汽油機(jī)的零件大多設(shè)計(jì)的小巧而且材料都比較輕。汽油機(jī)是靠火花塞點(diǎn)火的，柴油機(jī)是壓縮點(diǎn)火，那么他就要借助外力，也就是要靠一個(gè)質(zhì)量比較重的飛輪，這樣它能借助飛輪的慣性來完成，吸氣，壓縮，排氣這三個(gè)沖程。汽油機(jī)是靠火花塞點(diǎn)火的，那么他也就不需要靠一個(gè)大質(zhì)量的飛輪來維持慣性。11.四沖程內(nèi)燃機(jī)與二沖程內(nèi)燃機(jī)相比，換氣過程存在哪些差異？答：二行程發(fā)動(dòng)機(jī)換氣過程與四行程相比可以看出，四行程的進(jìn)、排氣過程是分開的，總共經(jīng)歷410°～480°曲軸轉(zhuǎn)角；而二行程的換氣過程僅相當(dāng)130°～150°曲軸轉(zhuǎn)角。為四行程的1/3左右，而且它又是進(jìn)、排氣過程同時(shí)進(jìn)行，利用新鮮工質(zhì)來掃除廢氣，新鮮工質(zhì)容易與廢氣相混而損失，廢氣也不易清除干凈，因此組織好二行程發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣過程較為困難，成為其特有的問題。第三章復(fù)習(xí)思考題1.汽油和柴油的標(biāo)號(hào)分別是根據(jù)什么指標(biāo)來確定的？答：汽油根據(jù)辛烷值來確定標(biāo)號(hào)；柴油按凝點(diǎn)來確定標(biāo)號(hào)。2.什么叫過量空氣系數(shù)？它與混合氣濃度有何關(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。3.燃料的燃燒熱值與混合氣熱值有何不同？答：燃料熱值是指單位量的燃料完全燃燒時(shí)做釋放的熱量。單位：焦耳。分為高位熱值（生成的水是液態(tài)）和低位熱值（生成水是氣態(tài)）。汽油機(jī)和柴油的熱值都是低位熱值。

混合氣熱值是指燃料的低熱值與單位燃料混合氣數(shù)量之比。單位：kJ/kmol。每循環(huán)加給工質(zhì)的熱量取決于單位可燃混合氣熱值。不僅僅與燃料熱值有關(guān)。4.簡(jiǎn)述燃料的著火機(jī)理。答：按化學(xué)動(dòng)力學(xué)的觀點(diǎn)，著火機(jī)理可分為熱自燃機(jī)理和鏈鎖自燃機(jī)理兩類。熱自燃理：在著火的準(zhǔn)備階段，混合氣進(jìn)行著氧化過程，放出熱量。放熱的同時(shí)，由于溫差的原因，會(huì)對(duì)周圍介質(zhì)散熱。若化學(xué)反應(yīng)所釋放出的熱量大于所散失的熱量，混合氣的溫度升高，進(jìn)而促使混合氣的反應(yīng)速率和放熱速率增大。這種相互促進(jìn)，最終導(dǎo)致極快的反應(yīng)速率而著火。鏈鎖自燃機(jī)理：通過鏈鎖反應(yīng)（即一個(gè)活化作用能引起很多基本反應(yīng)）逐漸積累活化中心，使反映自動(dòng)加速，直至著火。5.為什么說柴油機(jī)的著火過程是低溫多級(jí)著火？汽油機(jī)的著火過程是高溫單級(jí)著火?答：低溫多階段著火規(guī)律是退化支鏈反應(yīng)引起的一種現(xiàn)象。通常稱為“著火半島”。烴燃料經(jīng)歷三個(gè)階段：冷焰誘導(dǎo)階段、冷焰階段、藍(lán)焰階段。

高溫單階段著火規(guī)律：在較高溫度下，著火過程不經(jīng)過冷焰而直接進(jìn)入藍(lán)焰——熱焰階段。由于這兩個(gè)階段很短，也很難區(qū)分。所以統(tǒng)稱為高溫單階段著火。

柴油機(jī)的壓縮著火和汽油機(jī)的爆燃具有低溫多階段著火的特點(diǎn)，而汽油機(jī)的火花點(diǎn)燃和柴油機(jī)著火后噴入氣缸內(nèi)的燃料著火具有高溫單階段著火特性。6．往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)中，有幾種燃燒的運(yùn)轉(zhuǎn)方式？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？答：燃燒是一種放熱的氧化反應(yīng)?？扇蓟旌蠚猓ㄈ剂吓c空氣的混合物）在發(fā)生明顯的光和火焰效應(yīng)的燃燒之前，都有一個(gè)準(zhǔn)備階段，即著火階段。所謂著火，是指混合氣自動(dòng)地反應(yīng)加速，并產(chǎn)生溫升，以致引起空間某一位置或最終在某個(gè)時(shí)刻有火焰出現(xiàn)的過程。使可燃混合物著火的方法有兩種：自燃與點(diǎn)燃，前者是自發(fā)的，后者是強(qiáng)制的。自燃是指具有適當(dāng)溫度、壓力的可燃混合氣，在沒有外部能量引入的情況下，依靠混合氣自身的反應(yīng)自動(dòng)加速，并自發(fā)地引起火焰的過程。點(diǎn)燃是指利用電火花在可燃混合氣中產(chǎn)生火焰核心并因而引起火焰?zhèn)鞑サ倪^程。第四章復(fù)習(xí)思考題說明汽油機(jī)燃燒過程各階段的主要特點(diǎn)。答：燃燒過程：（1）著火落后期：它對(duì)每一循環(huán)都可能有變動(dòng)，有時(shí)最大值是最小值的數(shù)倍。要求：為了提高效率，希望盡量縮短著火落后期，為了發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)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。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。爆燃和早燃有什么區(qū)別?答：早燃是指在火花塞點(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。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。何謂汽油機(jī)表面點(diǎn)火?防止表面點(diǎn)火的主要措施有哪些?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(rùn)滑油。3）要避免長(zhǎng)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。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)定，也使振動(dòng)和噪聲增大，零部件壽命下降，當(dāng)采用稀薄燃燒時(shí)，這種循環(huán)變動(dòng)情況加劇。減少措施：1）盡可能使фa=0.8～1.0，此時(shí)的循環(huán)變動(dòng)最小。2）適當(dāng)提高氣流運(yùn)動(dòng)速度和湍流程度可改善混合氣的均勻性，進(jìn)而改善循環(huán)變動(dòng)。3）改善排氣過程，降低殘余廢氣系數(shù)γ。4）避免發(fā)動(dòng)機(jī)工作在低負(fù)荷、低轉(zhuǎn)速工況下。5)多點(diǎn)點(diǎn)火有利于減少循環(huán)變動(dòng)。6）提高點(diǎn)火能量，優(yōu)化放電方式，采用大的火花塞間隙。適當(dāng)?shù)奶岣邭饬鬟\(yùn)動(dòng)速度和紊流程度可改善混合氣的均勻性，進(jìn)而改善循環(huán)變動(dòng)。多點(diǎn)點(diǎn)火有利于減少循環(huán)變動(dòng)。提高點(diǎn)火能量、優(yōu)化放電方式、采用較大的火花塞間隙，有助于減小循環(huán)波動(dòng)。提高汽油機(jī)壓縮比對(duì)提高性能有何意義?如何保證在汽油機(jī)上使用較高的壓縮比?答：提高壓縮比可以提高汽油機(jī)的功率和經(jīng)濟(jì)性，特別是對(duì)經(jīng)濟(jì)性有顯著的作用。但壓縮比過高，會(huì)導(dǎo)致汽油機(jī)爆燃，所以應(yīng)該合理的設(shè)計(jì)燃燒室，縮短火焰?zhèn)鞑バ谐?，合理選用火花塞位置。適當(dāng)利用湍流，降低終燃混合氣溫度等分析使用因素對(duì)燃燒過程的影響。答：1）點(diǎn)火提前角。點(diǎn)火提前角是從發(fā)出電火花到上止點(diǎn)的曲軸轉(zhuǎn)角，點(diǎn)火過遲，則燃燒延長(zhǎng)到膨脹過程，燃燒最高壓力和溫度下降，傳熱損失增多，排溫升高，熱效率降低，但爆燃傾向減少，NOx升高，功率排放量降低。2）混合氣濃度。當(dāng)φa=0.8~0.9時(shí)，由于燃燒溫度最高，火焰?zhèn)鞑ニ俣茸畲驪e達(dá)最大值，但爆燃傾向增大。當(dāng)φa=1.03~1.1時(shí)，由于燃燒完全，be最低。使用φa<1的混合氣工作，由于必然會(huì)產(chǎn)生不完全燃燒所以CO排放量明顯上升。當(dāng)φa<0.8及φa>1.2時(shí)，火焰速度緩慢，部分燃料可能未及完全燃燒，因而經(jīng)濟(jì)性差HC排放量增多且工作不穩(wěn)定，熱效率和功率都降低。3）負(fù)荷。負(fù)荷減小，最佳點(diǎn)火提前角隨負(fù)荷減小而增大。4）轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速增加，氣缸中湍流增加，火焰?zhèn)鞑ニ俾蚀篌w與轉(zhuǎn)速成正比例增加。此外，由于散熱損失減少，進(jìn)氣被加熱，使氣缸內(nèi)混合的更均勻，有利于縮短滯燃期。電控汽油噴射系統(tǒng)與化油器相比有哪些優(yōu)點(diǎn)?答：1）可以對(duì)混合氣空燃比進(jìn)行精確控制，使發(fā)動(dòng)機(jī)在任何公開下都處于最佳工作狀態(tài)，特別是對(duì)過渡工況的動(dòng)態(tài)控制，更是傳統(tǒng)化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)無法做到的。2）由于進(jìn)氣系統(tǒng)不需要喉管，減少進(jìn)氣阻力，加上不需要對(duì)進(jìn)氣管加熱來促進(jìn)燃油的蒸發(fā)，所以充氣效率高。3）由于進(jìn)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(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率的改善時(shí)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(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)可以使用辛烷值低的燃料。5）發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)性能和加速性能良好，過渡圓滑。電控汽油噴射系統(tǒng)有哪些形式，目前采用比較廣泛的形式是哪種?答：電控汽油噴射系統(tǒng)形式及其目前廣泛采用的形式包括：1）按噴射位置分類：缸內(nèi)噴射，進(jìn)氣管噴射。進(jìn)氣管噴射又可以分為單點(diǎn)噴射，多點(diǎn)噴射。多點(diǎn)噴射系統(tǒng)是目前最普遍的噴射系統(tǒng)。2）按噴射控制裝置分類：機(jī)械式和電控式。3）按噴射方式分類：連續(xù)噴射，間歇噴射。間歇噴射細(xì)分為同時(shí)噴射、分組噴射、順序噴射、間歇式噴射方式，被現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)廣泛采用。4）按空氣流量測(cè)量方式分類：質(zhì)量流量控制的汽油噴射系統(tǒng)、速度密度控制的汽油噴射系統(tǒng)、節(jié)流速度控制的汽油噴射系統(tǒng)。11.電控汽油噴射系統(tǒng)是如何實(shí)現(xiàn)噴油定時(shí)和噴油量的控制的?答：噴油定時(shí)控制：噴油時(shí)刻是指噴油器開始進(jìn)行噴油的時(shí)刻相對(duì)曲軸位置的轉(zhuǎn)角。噴油時(shí)刻隨發(fā)動(dòng)機(jī)噴油方式的不同而有所不同，但都是在相對(duì)曲軸轉(zhuǎn)角的固定轉(zhuǎn)角處。ECU以曲軸轉(zhuǎn)角傳感器的信號(hào)為依據(jù)，根據(jù)不同的噴油方式控制噴油器的開啟時(shí)刻。ECU根據(jù)各種傳感器測(cè)得的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量、轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門開度、冷卻水溫度與進(jìn)氣溫度等多項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)，按設(shè)定的程序進(jìn)行計(jì)算，并按計(jì)算結(jié)果向噴油器發(fā)出電脈沖，通過改變每個(gè)電脈沖的寬度來控制各噴油器每次噴油的持續(xù)時(shí)間，從而達(dá)到控制噴油量的目的。電脈沖的寬度越大，噴油持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，噴油量也越大。12.汽油機(jī)電控系統(tǒng)常將什么作為其控制目標(biāo)?答：噴油時(shí)刻和噴油量。13.電控系統(tǒng)的開、閉環(huán)控制各是指什么?答：開環(huán)控制系統(tǒng)是指不將控制的結(jié)果反饋回來影響當(dāng)前控制的系統(tǒng)。閉環(huán)控制是指作為被控的輸出以一定方式返回到作為控制的輸入端，并對(duì)輸入端施加控制影響的一種控制關(guān)系。發(fā)動(dòng)機(jī)電噴系統(tǒng)的閉環(huán)控制是一個(gè)實(shí)時(shí)的氧傳感器、計(jì)算機(jī)和燃油量控制裝置三者之間閉合的三角關(guān)系。14.試說明汽油機(jī)燃燒室設(shè)計(jì)的一般要求。答：1）結(jié)構(gòu)緊湊。2）具有良好的充氣性能。3）火花塞位置安排得當(dāng)。4）要產(chǎn)生適當(dāng)?shù)臍怏w流動(dòng)。5）適當(dāng)冷卻末端混合氣。15.比較汽油機(jī)幾種典型燃燒室的優(yōu)缺點(diǎn)及使用場(chǎng)合。答：1）楔型燃燒室。楔形燃燒室側(cè)剖面為楔型，結(jié)構(gòu)較緊湊，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x較短；燃燒室氣門直徑較大，充氣性能較好；楔形燃燒室的火花塞布置在楔形高處，對(duì)著進(jìn)、排氣門之間，有利于新鮮混合氣掃除火花塞附近的廢氣；混合氣過分集中在火花塞處，使得初期燃燒速度大，工作粗暴，NOx排出量較高。由于擠氣面積內(nèi)的熄火現(xiàn)象，廢氣中HC的含量亦較多。2）浴盆型燃燒室。浴盆形燃燒室的特點(diǎn)是有一定的擠氣面積，但擠流效果差；火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x較長(zhǎng)，燃燒速度較低，燃燒時(shí)間長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性不高，HC排量多。但NOx的排量較少，工藝性好。3）半球型燃燒室。半球形燃燒窒結(jié)構(gòu)緊湊，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x也是最短的。氣門直徑較大，氣道轉(zhuǎn)彎較小，充氣效率高，且對(duì)轉(zhuǎn)速變化不敏感。有較好的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，HC排放量低。缺點(diǎn)是由于火花塞附近有較大容積，使燃燒速率大，壓力升高率大，工作粗暴。NOx排放較多。16.在汽油機(jī)上燃燒均質(zhì)稀混合氣有什么優(yōu)點(diǎn)，它所面臨的主要困難是什么?目前解決的途徑有哪些?答：優(yōu)點(diǎn)：混合氣均勻，燃燒較完全。對(duì)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(dǎo)致熱效率較低。2）濃混合氣的比熱容比低導(dǎo)致熱效率低。3）只能用進(jìn)氣管節(jié)流方式對(duì)混合氣量進(jìn)行調(diào)節(jié)即所謂量調(diào)節(jié)使得泵氣損失較大。4）在化學(xué)劑量比附近燃燒，導(dǎo)致有害排放特別是NOx排放較高。5）用三元催化轉(zhuǎn)換器的汽油機(jī)，它的過量空氣系數(shù)фa必須控制在1左右，從而限制其性能進(jìn)一步提高。17.分析過量空氣系數(shù)和點(diǎn)火提前角對(duì)燃燒過程的影響。答：當(dāng)a=0.8-0.9時(shí)，由于燃燒溫度最高，火焰?zhèn)鞑ニ俣茸畲?，Pe達(dá)最大值，但爆燃傾向增大。當(dāng)a=1.03-1.1時(shí)，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(huì)產(chǎn)生不完全燃燒，所以CO排放量明顯上升，當(dāng)a<0.8或a>1.2時(shí)，火焰速度緩慢，部分燃料可能來不及完全燃燒，因而經(jīng)濟(jì)性差，HC排放量增多且工作不穩(wěn)定。點(diǎn)火過遲，則燃燒延長(zhǎng)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(diǎn)火提前角對(duì)汽油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性影響較大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，如果點(diǎn)火提前角偏離最佳位置5°曲軸轉(zhuǎn)角熱效率下降1%；偏離轉(zhuǎn)角10°曲軸轉(zhuǎn)角，熱效率下降5%；偏離20°曲軸轉(zhuǎn)角，熱效率下降16%。18.何謂稀薄燃燒、分層燃燒?稀薄燃燒、分層燃燒對(duì)汽油機(jī)有何益處?答：稀燃系統(tǒng)就是均質(zhì)預(yù)混合氣燃燒，通過采用改進(jìn)燃燒室、高湍流、高能點(diǎn)火等技術(shù)使汽油機(jī)的穩(wěn)定燃燒界限超過α=17的系統(tǒng)；分層燃燒系統(tǒng)就是在α更大的情況下，均質(zhì)混合氣難以點(diǎn)燃，為了提高稀燃界限，通過不同的氣流運(yùn)動(dòng)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(jī)可穩(wěn)定工作在α=20～25范圍內(nèi)。好處：使燃油消耗率降低，且提高排放性能。第五章復(fù)習(xí)思考題柴油機(jī)和汽油機(jī)相比，混合氣形成有哪些特點(diǎn)？答：相比于汽油機(jī)，柴油機(jī)在進(jìn)氣過程中進(jìn)入燃燒室的為純空氣，在壓縮過程終了柴油直接噴入。因此柴油機(jī)的混合氣形成時(shí)間比汽油機(jī)短促的多，而且柴油的蒸發(fā)性和流動(dòng)性比汽油差，使得柴油難以在燃燒前徹底霧化蒸發(fā)與空氣均勻混合，所以柴油機(jī)可燃混合氣的品質(zhì)較汽油機(jī)差。試說明柴油機(jī)混合氣形成的兩種基本形式，并進(jìn)行對(duì)比分析。答：空間霧化混合與油膜蒸發(fā)混合?？臻g霧化混合是在燃燒室空間中利用燃油與空氣的相對(duì)運(yùn)動(dòng)形成較均勻的混合氣，燃油與空氣的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度是起主要作用的因素。油膜蒸發(fā)混合是指噴在燃燒室壁面上的燃油形成油膜后，利用受熱蒸發(fā)和空氣相對(duì)運(yùn)動(dòng)的作用形成較均勻的混合氣。空間霧化混合油膜蒸發(fā)混合絕大部分燃料以較高的壓力被噴射到燃燒室空間中，散布于空氣中利用強(qiáng)烈的空氣旋流將大部分燃料涂布到燃燒室壁面上燃料在空氣中呈細(xì)小油粒狀燃料在壁面上形成油膜細(xì)小油滴以液相與空氣混合，形成不均勻混合氣（液相混合）油膜蒸發(fā)，燃油蒸氣與空氣混合，形成相對(duì)均勻的混合氣（氣相混合）大量細(xì)小油滴受熱汽化，在著火延遲期內(nèi)形成的可燃混合氣數(shù)量較多，多點(diǎn)大面積同時(shí)著火散布在空間的少量燃油，在著火延遲期內(nèi)形成少量可燃混合氣，著火面積小初期燃燒的放熱速率很高，以后逐漸減慢受油膜蒸發(fā)速率的影響，燃燒放熱速率呈前低后高的規(guī)律說明直噴式燃燒室產(chǎn)生空氣運(yùn)動(dòng)的方式，并分析空氣運(yùn)動(dòng)對(duì)其混合氣形成和燃燒的影響。答：直噴式燃燒室中的空氣運(yùn)動(dòng)主要是指半開式燃燒室中的進(jìn)氣渦流和擠壓渦流。產(chǎn)生進(jìn)氣渦流的方法一般時(shí)采用螺旋進(jìn)氣道，一方面將氣道腔做成螺旋形，使空氣在氣道內(nèi)形成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；另一方面由于氣閥中心和氣缸中心不重合，產(chǎn)生沿氣缸壁繞氣缸中心的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。擠壓渦流是在壓縮過程期間，活塞接近上止點(diǎn)時(shí)，活塞頂部外圍的環(huán)形空間中的空氣被擠入活塞頂部的凹坑內(nèi)，由此產(chǎn)生擠壓渦流。空氣運(yùn)動(dòng)可以促使柴油混合氣很快在整個(gè)燃燒室均勻分布，加速混合氣的形成。但是在直噴式燃燒室中渦流強(qiáng)度過強(qiáng)或過弱會(huì)造成油束貫穿不足或過度，，均會(huì)影響混合氣形成和燃燒。簡(jiǎn)述直噴式燃燒室的工作原理。答：直噴式燃燒室由氣缸蓋底平面和活塞頂部的凹坑形成，直接噴射到凹坑內(nèi)的柴油，主要靠燃油霧化和空氣均勻混合形成可燃混合氣。因此直噴式燃燒室對(duì)于噴油器的需求較高，噴孔較小、數(shù)量多、噴射壓力高。半開式燃燒室的優(yōu)、缺點(diǎn)如何？答：半開式燃燒室的活塞頂部凹坑較深，形狀有很多種。半開式燃燒室中的混合氣形成依靠燃油的噴散霧化和空氣運(yùn)動(dòng)兩方面的作用。它采用孔式噴油器，常見的噴孔數(shù)目為4-6孔，并有較高的噴射壓力，對(duì)噴射系統(tǒng)有較高的要求。優(yōu)點(diǎn)：半開式燃燒室的可燃混合氣形成更均勻，空氣利用率有所提高，可以實(shí)現(xiàn)更完善的燃燒。缺點(diǎn)：半開式燃燒室對(duì)轉(zhuǎn)速的變化較敏感，一般適用于缸徑80-140mm，轉(zhuǎn)速低于4500r／min的柴油機(jī)中，在燃油噴射、氣流運(yùn)到與燃燒室形狀間的配合上會(huì)有很大困難；同時(shí)，噴孔直徑過小和噴油壓力過高，也給制造和使用提出更高的要求。而且經(jīng)濟(jì)性和顆粒物排放方面表現(xiàn)較差。分隔式燃燒室的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與工作原理如何？使用范圍怎樣？答：分隔式燃燒室的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是除位于活塞頂部的主燃燒室外，還有位于缸蓋內(nèi)的副燃燒室，兩者之間有通道相連。燃油不直接噴入主燃燒室內(nèi)，而是噴入副燃燒室內(nèi)。分隔式燃燒室柴油機(jī)中主要靠強(qiáng)烈的空氣運(yùn)動(dòng)來保證較好的混合氣質(zhì)量，空氣利用率較高，保證了高速下也有較好性能。在有害排放方面，除了低負(fù)荷的碳煙排量較大，其他排放方面均優(yōu)于直噴式燃燒室，噪聲表現(xiàn)也很優(yōu)異。因此分隔式燃燒室主要運(yùn)用于轎車柴油機(jī)中，在一些要求噪聲特別低的場(chǎng)合也有使用。分析比較直噴式和分隔式柴油機(jī)的性能特點(diǎn)及各自的適用場(chǎng)合。答：在燃燒室的選用中，主要應(yīng)結(jié)合各類燃燒室的特點(diǎn)并考慮柴油機(jī)的缸徑大小、轉(zhuǎn)速范圍、具體使用要求和特點(diǎn)以及制造維修水平等。直噴式燃燒室形狀簡(jiǎn)單，能量損失較少，動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性好，但在有害排放方面較差，燃燒噪聲較高，適應(yīng)轉(zhuǎn)速有限。分隔式燃燒室形狀復(fù)雜，能量損失較高，動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性較差，但在有害排放方面較好，燃燒噪聲低，適應(yīng)轉(zhuǎn)速范圍廣，但起動(dòng)較困難。直噴式主要運(yùn)用在重型、中型車用柴油機(jī)，分隔式運(yùn)用于轎車、小型拖拉機(jī)、農(nóng)用運(yùn)輸車和一些要求噪聲低的特殊場(chǎng)合。什么是噴油器流通特性？說明噴油器流通截面對(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)系成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落后期的噴油量有直接關(guān)系。一般希望噴油嘴流通截面變化是“先小后大”，這樣可以大大減少著火落后期中的噴油量，減小壓力升高率和最高壓力、溫度，使柴油機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性提高，排放性好，噪音下降。若初期的流通面積增長(zhǎng)快，會(huì)導(dǎo)致則著火落后期噴油量增多，噴油壓力下降，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)的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性、排放性。何謂噴油泵速度特性，為什么要對(duì)其進(jìn)行校正？答：噴油泵油量控制機(jī)構(gòu)（齒條或拉桿）位置固定，循環(huán)供油量隨噴油泵轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系稱為噴油泵速度特性。噴油泵所固有的速度特性通常并不理想，特別對(duì)于車用柴油機(jī)，因此需要對(duì)其進(jìn)行必要的校正。在較高的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，一般柴油機(jī)的充氣效率隨轉(zhuǎn)速的上升而下降，而循環(huán)供油量隨轉(zhuǎn)速的上升而增大，使空氣量與供油量不相匹配。若在低速n1下固定供油量，則會(huì)造成高速供油量過多（見圖5-9中的AB段），使柴油機(jī)燃燒不完全而冒黑煙；若在高速n2下固定供油量，則會(huì)造成低速供油量不足（見圖5-9中的CD段），使柴油機(jī)的潛力得不到充分發(fā)揮。通過校正可以得到較理想的噴油泵速度特性（見圖5-9中的AD段）。這樣也將有利于提高車用柴油機(jī)適應(yīng)阻力變化的能力，得到較理想的轉(zhuǎn)矩特性。試簡(jiǎn)述柴油機(jī)燃油噴射所經(jīng)歷的主要過程。噴射過程是指從噴油泵開始供油直至噴油器停止噴油的過程，整個(gè)噴射過程在全負(fù)荷工況下約占15°-40°曲軸轉(zhuǎn)角，主要分為三個(gè)階段，即噴射延遲階段、主噴射階段和噴射結(jié)束階段。圖5-10表示了在噴射過程中噴油泵端燃油壓力pH、噴油器端燃油壓力pn以及針閥升程h的變化情況。（1）噴射延遲階段該階段從噴油泵上的出油閥開始升起（供油始點(diǎn)）到噴油器的針閥開始升起（噴油始點(diǎn)）為止。出油閥升起后，受壓縮的燃油進(jìn)入高壓油管，使噴油泵端的壓力上升，壓力波以聲速（約1400m/s）沿高壓油管向噴油器端傳播。當(dāng)傳播到噴油器端的壓力超過針閥開啟壓力（又稱噴射壓力）時(shí)，針閥即升起，開始噴油。供油始點(diǎn)和噴油始點(diǎn)常用供油提前角和噴油提前角來表示。噴油提前角與供油提前角的差值就是噴油延遲角，也就是噴射延遲階段所對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角。一般轉(zhuǎn)速升高，噴油延遲角加大；高壓油管較長(zhǎng)，壓力波傳播時(shí)間較長(zhǎng)，噴油延遲角也會(huì)較大。（2）主噴射階段該階段從噴油始點(diǎn)到噴油器端的壓力開始急劇下降為止。在針閥升起過程中，由于針閥上升讓出容積以及一部分燃油噴入燃燒室內(nèi)，噴油器端的壓力有一短暫下降。當(dāng)油孔剛剛開啟時(shí)，最初因開度小有節(jié)流作用，噴油泵端壓力并不立即下降；隨著油孔逐漸打開，并由于出油閥落座過程中出油閥減壓容積的作用，壓力才急劇下降。由于壓力波傳播的原因，噴油器端壓力的下降有一滯后。絕大部分燃油是在主噴射階段內(nèi)噴入燃燒室內(nèi)的，這一階段持續(xù)的時(shí)間主要隨噴油泵柱塞的有效行程，即柴油機(jī)負(fù)荷的變化而變化。（3）噴射結(jié)束階段該階段從噴油器端的壓力開始急劇下降到噴油器的針閥完全落座停止噴油為止。由于噴油泵的回油孔打開和出油閥減壓容積的卸載作用，泵端壓力帶動(dòng)噴油器端壓力急劇下降，當(dāng)噴油器端壓力低于針閥開啟壓力時(shí)，針閥開始下降。這一階段內(nèi)還有少量燃油從噴孔噴出。由于壓力下降，燃油霧化變差，故應(yīng)盡可能地縮短這一階段，即噴射過程的結(jié)束應(yīng)干脆迅速。何謂幾何供油規(guī)律與噴油規(guī)律？?jī)烧呤欠褚恢?？為什么？答：幾何供油?guī)律是單位時(shí)間內(nèi)（或1°噴油泵凸輪軸轉(zhuǎn)角內(nèi)）噴油泵的供油量隨時(shí)間（或噴油泵凸輪軸轉(zhuǎn)角）的變化關(guān)系。它純粹是由噴油泵柱塞的幾何尺寸和運(yùn)動(dòng)規(guī)律確定的。噴油規(guī)律則是噴油速率，即單位時(shí)間內(nèi)（或1°噴油泵凸輪軸轉(zhuǎn)角內(nèi)）噴油器噴入燃燒室內(nèi)的燃油量隨時(shí)間（或噴油泵凸輪軸轉(zhuǎn)角）的變化關(guān)系。從圖中可以看到，供油規(guī)律和噴油規(guī)律之間存在著明顯的不同：（1）噴油規(guī)律始點(diǎn)落后于幾何供油規(guī)律的供油始點(diǎn)，落后角度為噴油延遲角；（2）噴油持續(xù)時(shí)間比供油持續(xù)時(shí)間大，在標(biāo)定工況下約為1.3-1.7倍。這是因?yàn)閲娪捅没赜涂坠?jié)流及高壓油管減壓時(shí)燃料膨脹與油管收縮造成的；（3）噴油規(guī)律外形與供油規(guī)律變化規(guī)律明顯不同；（4）最大噴油速率較最大供油速率低；（5）每一循環(huán)噴油總量比同一循環(huán)理論供油量小。主要原因是燃油的可壓縮性在高壓下變得較為明顯，使系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生壓力波的傳播，高壓油管的彈性變形引起高壓容積的變化，再加上壓力波的往復(fù)反射和疊加的作用，是引起柴油機(jī)供油規(guī)律和噴油規(guī)律不一致的主要原因。柴油機(jī)異常噴射現(xiàn)象主要有哪些，它們各在什么工況下發(fā)生，對(duì)柴油機(jī)運(yùn)行有何危害，如何避免？答：由于噴射系統(tǒng)內(nèi)的壓力高變化快，峰值和谷值相差較大，由此容易出現(xiàn)一些不正常噴射現(xiàn)象，主要包括以下四種異常噴射現(xiàn)象:（1）二次噴射噴射終了噴油器針閥落座以后，在壓力波動(dòng)的影響下再次升起噴油的現(xiàn)象。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，會(huì)產(chǎn)生燃燒不完全，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(zhǎng)，進(jìn)而使燃燒過程不能及時(shí)進(jìn)行，造成柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性下降，零部件過熱等不良后果。二次噴射易發(fā)生在高速、大負(fù)荷工況。（2）滴油現(xiàn)象在噴油器針閥密封正常的情況下，噴射終了時(shí)由于系統(tǒng)內(nèi)的壓力下降過慢使針閥不能迅速落座．出現(xiàn)仍有燃油流出的現(xiàn)象。這種在噴射終了時(shí)流出的燃油速度及壓力極低，難以霧化，易生成積炭并使噴孔堵塞。（3）斷續(xù)噴射由于在某一瞬間噴油泵的供油量小于從噴油器噴出的油量和填充針閥上升空出空間的油量之和，造成針閥在噴射過程中周期性跳動(dòng)的現(xiàn)象。這時(shí)噴油泵端壓力及針閥的運(yùn)動(dòng)方向不斷變化，易導(dǎo)致針閥副的過度磨損。（4）不規(guī)則噴射和隔次噴射供油量過小時(shí)，循環(huán)噴油量不斷變動(dòng)甚至出現(xiàn)有的循環(huán)不噴油的現(xiàn)象。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，造成怠速運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)定、工作粗暴，并限制了柴油機(jī)的最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。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長(zhǎng)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)，如噴油泵柱塞直徑、凸輪廓線、出油閥形式及尺寸、出油閥減壓容積、高壓油管內(nèi)徑、噴油器噴孔尺寸、針閥開啟壓力等。供油系統(tǒng)中穴蝕破壞一般發(fā)生在什么地方？其發(fā)生的主要原因是什么？如何消除穴蝕破壞？答：噴射系統(tǒng)中的穴蝕破壞出現(xiàn)在系統(tǒng)內(nèi)與燃油接觸的金屬表面上。穴蝕產(chǎn)生的機(jī)理是，在高壓容積內(nèi)產(chǎn)生壓力波動(dòng)時(shí)，由于出現(xiàn)極低的壓力（低于燃油的蒸氣壓）而形成汽泡，以及隨后壓力迅速升高使汽泡爆裂而產(chǎn)生沖擊波，這種沖擊波多次作用于金屬表面則引起穴蝕。穴蝕破壞會(huì)影響到噴射系統(tǒng)的工作可靠性和使用壽命。預(yù)防措施：高壓系統(tǒng)中的穴蝕可通過選擇出油閥的卸載容積來解決，低壓系統(tǒng)中的穴蝕，可通過提高進(jìn)油腔的燃油壓力或在回油系統(tǒng)中設(shè)置緩沖器的方法來解決。何謂燃油的噴霧（霧化）？為什么要將燃油霧化？答：燃油的霧化是指燃油噴入燃燒室內(nèi)后被粉碎分散為細(xì)小液滴的過程。燃油的霧化可以大大增加其與周圍空氣接觸的蒸發(fā)表面積，加速了從空氣中的吸熱過程和液滴的汽化過程，對(duì)混合氣的形成起到了重要的作用。油束特性可用哪幾個(gè)指標(biāo)來衡量，其主要影響因素有哪些？答：從幾何形狀和霧化質(zhì)量?jī)蓚€(gè)方面來描述油束特性。幾乎形狀：主要包括油束射程（又稱為貫穿距離）L和噴霧錐角β或油束的最大寬度B（見圖5-13）。此外，貫穿率是常用的參數(shù)之一。貫穿率為相對(duì)值，是指油束的貫穿距離與噴孔口沿噴孔軸線到燃燒室壁距離的比值。貫穿率若大于1，則意味著有一部分燃油噴射到了燃燒室的壁面上。影響油束幾何形狀的主要因素有：噴射壓力、噴油器噴孔的長(zhǎng)度直徑比和空氣與燃油密度比等。霧化質(zhì)量：一般是指油束中液滴的細(xì)度和均勻度。細(xì)度可以用液滴平均直徑來表示。液滴平均直徑越小，意味著油束霧化得越細(xì)。液滴平均直徑的大小受到多種因素的影響，減小噴油器噴孔直徑，增大燃油噴入時(shí)的流速，空氣密度的增大以及燃油粘度和表面張力的減小，都會(huì)使平均油滴直徑減小。均勻度是指油束中液滴大小相同的程度以及液滴在油束內(nèi)分布的均勻程度。柴油機(jī)著火需要哪兩個(gè)條件？為什么柴油機(jī)是多處著火？答：需要兩個(gè)條件。1，霧化良好的柴油能準(zhǔn)確及時(shí)的噴入燃燒室。2，燃燒室的壓縮空氣達(dá)到足夠的溫度。因?yàn)椴裼蜋C(jī)的柴油會(huì)霧化分散成許多細(xì)小的油滴，經(jīng)過不斷擴(kuò)散與空氣混合。而根據(jù)柴油機(jī)著火的條件，即合適的混合氣濃度和溫度，柴油機(jī)滿足條件的區(qū)域有許多，所以柴油機(jī)的著火是多點(diǎn)自燃著火，且著火位置隨循環(huán)不同而不同。分析柴油機(jī)燃燒過程的四個(gè)階段。答：燃燒過程是柴油機(jī)工作過程的核心部分，為便于分析，可將其人為地劃分為四個(gè)階段，即著火延遲期（又稱為滯燃期）、速燃期、緩燃期和補(bǔ)燃期。如圖5-1所示。著火延遲期著火延遲期又稱為滯燃期（圖5-1中的AB段），從燃油開始噴入燃燒室內(nèi)（A點(diǎn)）至由于開始燃燒而引起壓力升高使壓力脫離壓縮線開始急劇上升（B點(diǎn)）。在著火延遲期內(nèi)，燃燒室內(nèi)進(jìn)行著混合氣準(zhǔn)備的物理和化學(xué)過程。物理過程包括燃油的粉碎分散、蒸發(fā)汽化和混合直至在某些局部區(qū)域形成可燃混合氣；化學(xué)過程是指混合氣的先期化學(xué)反應(yīng)直至開始自燃。雖然對(duì)于局部而言，物理過程和化學(xué)過程是相繼進(jìn)行的，但對(duì)于整體而言，物理過程和化學(xué)過程是重疊在一起的。2.速燃期速燃期為圖5-1中的BC段，即從壓力脫離壓縮線開始急劇上升（B點(diǎn)）至達(dá)到最大壓力（C點(diǎn)）。速燃期內(nèi)，在著火延遲期內(nèi)準(zhǔn)備好的混合氣幾乎同時(shí)開始燃燒，使燃燒室內(nèi)的壓力、溫度急劇上升。燃燒室內(nèi)的最大壓力（又稱為最大爆發(fā)壓力）有可能達(dá)到13MPa以上，最大爆發(fā)壓力的高低除了受燃燒過程的直接影響外，還主要與壓縮比εC、壓縮始點(diǎn)的壓力等因素有關(guān)。一般用平均壓力升高率Δp/Δφ[MPa/(°CA)]以及最大壓力升高率（dp/dφ）max來表示壓力急劇上升的程度。平均壓力升高率定義為：式中pB、pC——分別為B點(diǎn)和C點(diǎn)的壓力；φB、φC——分別為B點(diǎn)和C點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角。3.緩燃期緩燃期為圖5-1中的CD段，即從最大壓力點(diǎn)（C點(diǎn)）至最高溫度點(diǎn)（D點(diǎn)）。一般噴射過程在緩燃期都已結(jié)束，隨著燃燒過程的進(jìn)行，空氣逐漸減少而燃燒產(chǎn)物不斷增多，燃燒的進(jìn)行也漸趨緩慢。緩燃期的燃燒具有擴(kuò)散燃燒的特征，混合氣形成的速度和質(zhì)量對(duì)緩燃期起著十分重要的作用。在這一階段內(nèi)，采取措施使后期噴入的燃油能及時(shí)得到足夠的空氣，盡可能地加速混合氣的形成，才能保證迅速而完全的燃燒，從而提高柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性。4.補(bǔ)燃期補(bǔ)燃期為圖5-1中的DE段，即從最高溫度點(diǎn)（D點(diǎn)）至燃油基本燃燒完（E點(diǎn)）。補(bǔ)燃期的終點(diǎn)很難準(zhǔn)確地確定，一般當(dāng)放熱量達(dá)到循環(huán)總放熱量的95％-99％時(shí)，就可以認(rèn)為補(bǔ)燃期結(jié)束，也是整個(gè)燃燒過程的結(jié)束。補(bǔ)燃期內(nèi)燃油的燃燒可稱為后燃，由于燃燒時(shí)間短促，混合氣又不太均勻，總有少量燃油拖延到膨脹過程中繼續(xù)燃燒。特別在高速、高負(fù)荷工況下，因過量空氣系數(shù)小，混合氣形成和燃燒的時(shí)間更短，這種后燃現(xiàn)象就更為嚴(yán)重。在補(bǔ)燃期中，缸內(nèi)壓力不斷下降，燃燒放出的熱量得不到有效利用，還使排氣溫度提高，導(dǎo)致散熱損失增大，對(duì)柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性不利。此外，后燃還增加了有關(guān)零部件的熱負(fù)荷。因此，應(yīng)盡量縮短補(bǔ)燃期，減少補(bǔ)燃期內(nèi)燃燒的燃油量。影響柴油機(jī)著火延遲期的因素有哪些？著火延遲期對(duì)柴油機(jī)有何影響？答：影響著火延遲期長(zhǎng)短的主要因素是燃燒室內(nèi)工質(zhì)的狀態(tài)。柴油的自燃性較好（十六烷值較高），著火延遲期也較短。圖5-2表示了對(duì)于十六烷值為56的柴油，溫度與壓力對(duì)著火延遲期的影響。由圖可見，溫度越高或壓力越高，則著火延遲期越短。另外，壓縮比增加、進(jìn)行進(jìn)氣預(yù)熱、增壓等都會(huì)使壓縮終了時(shí)的溫度、壓力增加，從而縮短著火延遲期。柴油機(jī)著火延遲期長(zhǎng)短決定了延遲期內(nèi)的噴油量和預(yù)制混合氣量的多少，從而影響柴油機(jī)的燃燒特性、動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性、排放特性以及噪聲振動(dòng)，必須精確控制。緩燃期的長(zhǎng)短與哪些因素有關(guān)？緩燃期是在膨脹過程中進(jìn)行的，從動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的角度來說，緩燃期應(yīng)該短些，通過什么方法可以縮短緩燃期？答：緩燃期的燃燒具有擴(kuò)散燃燒的特征，混合氣形成的速度和質(zhì)量對(duì)緩燃期起著十分重要的作用。因此為了減少緩燃期，加強(qiáng)燃燒室內(nèi)的空氣擾動(dòng)和加速空氣與燃料的混合，對(duì)保證燃料在上止點(diǎn)附近迅速而完全地燃燒有重要作用。柴油機(jī)工作粗暴的原因是什么？如何防止？答：柴油機(jī)工作粗暴的原因主要是因?yàn)槿紵覂?nèi)的壓力急劇變化。在柴油機(jī)的速燃期，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的多處著火導(dǎo)致壓力升高率過高，則柴油機(jī)工作粗暴，染煞噪聲大，沖擊負(fù)荷較大，影響其工作可靠性和使用壽命。因此需要將壓力升高率限制在一定的范圍內(nèi)，為控制壓力升高率，應(yīng)減少在著火延遲期內(nèi)準(zhǔn)備好的可燃混合氣的量。一般來說，這可以從兩個(gè)方面來考慮，一方面可縮短著火延遲期的時(shí)間，另一方面可減少著火延遲期內(nèi)噴入的燃油或可能形成可燃混合氣的燃油。后燃現(xiàn)象為什么應(yīng)盡量減少？答：。補(bǔ)燃期內(nèi)燃油的燃燒可稱為后燃，由于燃燒時(shí)間短促，混合氣又不太均勻，總有少量燃油拖延到膨脹過程中繼續(xù)燃燒。特別在高速、高負(fù)荷工況下，因過量空氣系數(shù)小，混合氣形成和燃燒的時(shí)間更短，這種后燃現(xiàn)象就更為嚴(yán)重。在補(bǔ)燃期中，缸內(nèi)壓力不斷下降，燃燒放出的熱量得不到有效利用，還使排氣溫度提高，導(dǎo)致散熱損失增大，對(duì)柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性不利。此外，后燃還增加了有關(guān)零部件的熱負(fù)荷。因此，應(yīng)盡量縮短補(bǔ)燃期，減少補(bǔ)燃期內(nèi)燃燒的燃油量。何謂柴油機(jī)的放熱規(guī)律，其三要素是什么？柴油機(jī)理想的放熱規(guī)律是什么？答：瞬時(shí)放熱速率和累積放熱百分比隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化關(guān)系，稱為燃燒放熱規(guī)律。燃燒起點(diǎn)、燃燒放熱規(guī)律曲線形狀和燃燒持續(xù)時(shí)間被認(rèn)為是燃燒放熱規(guī)律的三要素。放熱規(guī)律三要素既有各自的特點(diǎn)，又相互關(guān)聯(lián)。試分析柴油機(jī)與汽油機(jī)燃燒過程主要特點(diǎn)有何差別？答：柴油機(jī)與汽油機(jī)燃燒過程主要特點(diǎn)對(duì)比對(duì)比項(xiàng)目汽油機(jī)柴油機(jī)著火點(diǎn)燃，高溫單階段著火，單點(diǎn)著火壓燃，低溫多階段著火，多點(diǎn)同時(shí)著火燃燒火焰在均質(zhì)預(yù)混合氣中有序傳播，燃燒柔和兩階段燃燒，即無序的非均質(zhì)預(yù)混合燃燒和擴(kuò)散燃燒，燃燒較粗暴后燃混合均勻，因而后燃期較短混合不均勻，因而后燃期較長(zhǎng)放熱規(guī)律燃燒放熱先緩后急，燃燒持續(xù)期較短直噴機(jī)燃燒放熱先急后緩，燃燒持續(xù)期較長(zhǎng)改善柴油機(jī)燃燒的主要途徑有哪些？答：改善柴油機(jī)燃燒的主要途徑有兩類。1，改善燃油噴射、氣流運(yùn)動(dòng)與燃燒室形狀間的配合。燃油噴射、氣流運(yùn)動(dòng)與燃燒室形狀間的良好配合，是滿意的柴油機(jī)混合氣形成和燃燒過程的基本保證。在燃油噴射、氣流運(yùn)動(dòng)與燃燒室形狀間的配合中，一般應(yīng)兼顧各方面的要求，并根據(jù)具體使用情況有所側(cè)重，尋求一個(gè)較理想的折衷方案。2，改善柴油機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)因素：（1）合理控制轉(zhuǎn)速和負(fù)荷。（2）合理選擇并精確控制噴油提前角。（3）正確選用燃料。（4）其他技術(shù)運(yùn)用（增壓技術(shù)、EGR技術(shù)）燃油的十六烷值對(duì)柴油機(jī)燃燒過程有何影響？答：燃油的十六烷值是衡量燃油自燃性的指標(biāo)，對(duì)燃燒過程也有一定影響。圖5-42表示噴油時(shí)刻相同，使用不同十六烷值的燃料對(duì)燃燒過程的影響。在其它條件相同的情況下，十六烷值高的燃料，燃油自燃性相對(duì)較好，著火延遲期短，著火后壓力上升平緩，最大爆發(fā)壓力低，從而使燃燒噪聲和NOX的排放量也都可降低。一般直噴式燃燒室比分隔式燃燒室對(duì)燃油的性質(zhì)更為敏感。轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的變化對(duì)柴油機(jī)燃燒過程有何影響？答：轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速升高時(shí)，由于散熱損失和活塞環(huán)的漏氣損失減小，使壓縮終點(diǎn)的溫度和壓力增高；轉(zhuǎn)速升高也會(huì)使噴油壓力提高，改善燃油的霧化，這些都使得以秒為單位的著火延遲期縮短，而以曲軸轉(zhuǎn)角為單位的著火延遲期則有可能縮短，也可能延長(zhǎng)。一般來說，轉(zhuǎn)速過低或過高時(shí)，都會(huì)使燃燒效率降低。轉(zhuǎn)速過低時(shí)，空氣運(yùn)動(dòng)減弱，噴油壓力下降，使混合氣質(zhì)量變差；轉(zhuǎn)速過高時(shí)，燃燒過程所占的曲軸轉(zhuǎn)角加大，充氣效率下降，也會(huì)給燃燒效率帶來不利的影響。負(fù)荷：柴油機(jī)的負(fù)荷調(diào)節(jié)方法是“質(zhì)調(diào)節(jié)”，即空氣量基本上不隨負(fù)荷變化，而只調(diào)節(jié)循環(huán)供油量。負(fù)荷增大，循環(huán)供油量也增大，過量空氣系數(shù)減小，單位容積內(nèi)混合氣燃燒放出的熱量增加，引起缸內(nèi)溫度上升，縮短著火延遲期，這對(duì)降低柴油機(jī)的工作粗暴有利。當(dāng)負(fù)荷增加時(shí)，由于循環(huán)供油量增大以及燃燒過程變長(zhǎng)，也需要適當(dāng)加大供油提前角。對(duì)于最佳供油提前角隨負(fù)荷的變化調(diào)節(jié)，則較難實(shí)現(xiàn)。只有在柴油機(jī)電控噴射系統(tǒng)中、才能真正實(shí)現(xiàn)最佳供油提前角隨各種工況變化的準(zhǔn)確調(diào)節(jié)。供油提前角為什么有一個(gè)最佳值？如何確定？供油提前角太大或太小對(duì)柴油機(jī)燃燒過程各會(huì)產(chǎn)生哪些影響？為什么車用柴油機(jī)一般都裝有供油角度自動(dòng)提前器？答：供油提前角（或噴油提前角）對(duì)柴油機(jī)的燃燒過程，進(jìn)而對(duì)其性能有很大影響。對(duì)于每一種工況，均有一個(gè)最佳的供油提前角。供油提前角過大，燃油將噴入溫度和壓力相對(duì)較低的空氣中，著火延遲期增長(zhǎng)，同時(shí)在著火燃燒后，活塞仍在上行，使壓力升高率和最大爆發(fā)壓力都較高，工作較粗暴，NOX的排放量也會(huì)由于燃燒溫度的升高而增加。過早燃燒還會(huì)增加壓縮負(fù)功，降低柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性。供油提前角過小，則會(huì)使燃油不能在上止點(diǎn)附近及時(shí)燃燒，也對(duì)柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性不利，顆粒物的排放量也會(huì)增加。過遲燃燒還會(huì)使燃燒溫度升高，散熱損失增加。而供油角度自動(dòng)提前器是因?yàn)樽罴压┯吞崆敖鞘潜ＷC負(fù)荷不變的前提下，有效燃油消耗率最低。但為了兼顧降低NOX的排放量和燃燒噪聲的需要，一般調(diào)節(jié)供油提前角略小于最佳的供油提前角。何謂供油提前角？何謂噴油提前角？何謂噴油延遲角？三者之間關(guān)系如何？答：供油提前角是噴油泵開始向汽缸內(nèi)供油時(shí)，活塞頂部距上止點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角。噴油器開始噴油時(shí)，活塞距離上止點(diǎn)的曲軸轉(zhuǎn)角稱為噴油提前角。供油始點(diǎn)和噴油始點(diǎn)常用供油提前角和噴油提前角來表示，兩者差值就是噴油延遲角，也就是噴射延遲階段所對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角。試分析電控柴油噴射與電控汽油噴射的區(qū)別？答：在電控噴射方面的主要差別：汽油機(jī)的電控噴射系統(tǒng)只是控制空燃比，柴油機(jī)的電控噴射系統(tǒng)則是通過控制噴油時(shí)間來調(diào)節(jié)輸出的大小，柴油機(jī)的噴油控制是由發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和加速踏板位置來決定。還要結(jié)合水溫、進(jìn)氣溫度、進(jìn)氣壓力等傳感器進(jìn)行修正。電控柴油噴射系統(tǒng)與傳統(tǒng)的機(jī)械式噴油系統(tǒng)相比，有何優(yōu)點(diǎn)？答：電子控制的柴油機(jī)噴油系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的控制功能是機(jī)械式噴油系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)的?？梢詫?shí)現(xiàn)（1）噴油量的控制；（2）噴油定時(shí)的控制；（3）怠速轉(zhuǎn)速的控制；（4）起動(dòng)噴油量的控制；（5）各缸噴油均勻性的控制；（6）過渡性能與煙度控制；（7）噴油規(guī)律與噴油壓力的控制；（8）廢氣再循環(huán)的控制；（9）拓展的功能。除了控制功能的優(yōu)勢(shì)以外，還可以實(shí)現(xiàn)較好的反饋功能，更好的響應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)工況變化。柴油機(jī)電控噴射按控制方式可分哪兩大類？簡(jiǎn)述時(shí)間控制式共軌噴油系統(tǒng)的工作原理。答：電控柴油噴射系統(tǒng)按控制方式分類，可以分為位置控制式系統(tǒng)和時(shí)間控制式系統(tǒng)。這種共軌式噴油泵系統(tǒng)不再應(yīng)用傳統(tǒng)柱塞泵脈動(dòng)式供油原理，而是先將燃油或者其他傳遞動(dòng)力的工質(zhì)，如機(jī)油，以高壓(所需噴油壓)或中壓(10MPa左右)狀態(tài)儲(chǔ)集在被稱為共軌(commonrail)的容器中，然后利用電磁三通閥將共軌中的壓力油引到噴油器中實(shí)現(xiàn)噴射。共軌中若為與噴油壓相同的高壓燃油，就直接進(jìn)入盛油槽(針閥腔)，推動(dòng)針閥進(jìn)行噴射。這就是所謂的“高壓共軌系統(tǒng)”，見圖5-21。如果共軌中只是中壓油，則在噴油器中還要通過增壓活塞，將壓力提高到噴油壓力后再行噴射。電控柴油噴射系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)哪些控制功能？其中最基本的控制功能是什么？答：主要的控制功能有以下各項(xiàng)：（1）噴油量的控制；（2）噴油定時(shí)的控制；（3）怠速轉(zhuǎn)速的控制；（4）起動(dòng)噴油量的控制；（5）各缸噴油均勻性的控制；（6）過渡性能與煙度控制；（7）噴油規(guī)律與噴油壓力的控制；（8）廢氣再循環(huán)的控制；（9）拓展的功能。在系統(tǒng)的控制功能中，最主要的是噴油量控制，ECU根據(jù)各傳感器輸來的信息確定目標(biāo)的油門拉桿位置。分析均質(zhì)混合氣壓燃的特點(diǎn)。如何在汽油機(jī)和柴油機(jī)上擴(kuò)展其運(yùn)行工況范圍？如何控制HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)的著火點(diǎn)？答：均質(zhì)充量壓縮著火燃燒（HomogeneousChargeCompressionIgnition-HCCI）以其均質(zhì)、壓燃、低溫燃燒等特點(diǎn)，用預(yù)混合燃燒代替?zhèn)鹘y(tǒng)柴油機(jī)的擴(kuò)散燃燒，能同時(shí)解決NOX和微粒排放的問題，滿足日益嚴(yán)格的排放法規(guī)。綜合了汽油機(jī)的火花塞點(diǎn)火和柴油機(jī)壓縮著火的兩大優(yōu)勢(shì)。既像火花塞點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)一樣，油氣混合的很好，使微粒排放減到最少；又像柴油機(jī)一樣采用壓燃方式，從而避免節(jié)流損失并提高機(jī)械效率。而在拓展其運(yùn)行工況范圍方面，目前比較理想的狀況是發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)該采用雙模燃燒的HCCI系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)時(shí)，采用傳統(tǒng)燃燒模式；在怠速或中低負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)再轉(zhuǎn)變到HCCI燃燒模式；在高負(fù)荷下工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)再一次被轉(zhuǎn)變到傳統(tǒng)燃燒模式下工作。HCCI燃燒是由于缸內(nèi)混合氣在壓縮過程中達(dá)到自燃溫度而發(fā)生的。因此，控制燃燒時(shí)間即為控制混合氣達(dá)到自燃溫度的時(shí)間或曲軸轉(zhuǎn)角（著火時(shí)刻）。這種控制主要有兩個(gè)可能的途徑，一是直接控制混合氣在壓縮行程結(jié)束時(shí)的溫度；二是控制混合氣的自燃溫度。第六章課后習(xí)題題1.研究發(fā)動(dòng)機(jī)特性的意義是什么？答：發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)隨調(diào)整情況及運(yùn)轉(zhuǎn)工況而變化的關(guān)系稱為發(fā)動(dòng)機(jī)特性，其中隨調(diào)整情況而變化的又稱調(diào)整特性，如柴油機(jī)供油提前角調(diào)整特性、汽油機(jī)點(diǎn)火提前角調(diào)整特性等均屬此類；性能指標(biāo)隨運(yùn)行工況而變化的又稱性能特性。特性用曲線表示稱為特性曲線，它是評(píng)價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的一種簡(jiǎn)單、方便、必不可少的形式。根據(jù)各種特性曲線，可以合理地選用發(fā)動(dòng)機(jī)，并能更有效地利用它。了解形成特性曲線的原因及其變化的影響因素，就可以按需要方向改造它，使發(fā)動(dòng)機(jī)性能進(jìn)一步提高，并設(shè)法滿足使用要求。2.如何測(cè)量燃油消耗量并計(jì)算出燃油消耗率？答：可以使用油耗儀進(jìn)行燃油消耗量測(cè)量，目前常用的有兩種方法，分別是容積法和質(zhì)量法。容積法是通過測(cè)定消耗一定容積Vr（mL）的燃油所需的時(shí)間t（sB=3.6V其中Pf——燃油密度（g/mLB——小時(shí)耗油量（kg/h）；而質(zhì)量法是通過測(cè)量消耗一定質(zhì)量m的燃油所花費(fèi)的時(shí)間t，然后按下式計(jì)算B=3.6m然后根據(jù)以下公式計(jì)算燃油消耗率bbe=B其中Pe——消耗一定量燃油時(shí)測(cè)得的發(fā)動(dòng)機(jī)有效功率（kW3.發(fā)動(dòng)機(jī)主要做哪些臺(tái)架性能試驗(yàn)？答：發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)內(nèi)容十分廣泛，包括新產(chǎn)品或強(qiáng)化、改進(jìn)、變型、轉(zhuǎn)廠生產(chǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)性能及耐久可靠性試驗(yàn)；產(chǎn)品出廠前的性能調(diào)整及定期抽查試驗(yàn)；商業(yè)貿(mào)易中的驗(yàn)收試驗(yàn)以及各種研究性的試驗(yàn)等。4為什么對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)要進(jìn)行大氣修正？怎樣修正功率和燃油消耗率？答：大氣狀況是指發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行地點(diǎn)的環(huán)境大氣壓力、大氣溫度和相對(duì)濕度。當(dāng)大氣壓力降低、大氣溫度升高和相對(duì)濕度增大時(shí)，吸入氣缸的干空氣量都要降低，所以功率會(huì)減少，這就使同一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)由于在不同大氣狀況下使用，其性能差別很大。為了使功率標(biāo)定不至于混亂，產(chǎn)品質(zhì)量有統(tǒng)一的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也為了比較和選用發(fā)動(dòng)機(jī)方便，需要規(guī)定一種標(biāo)準(zhǔn)大氣基準(zhǔn)狀況，并且還應(yīng)有一種辦法，把在不同大氣狀況下試驗(yàn)所得的結(jié)果，換算成標(biāo)準(zhǔn)大氣基準(zhǔn)狀況下的數(shù)值。（1）功率修正設(shè)試驗(yàn)環(huán)境狀況下實(shí)測(cè)的功率為Pe（kW），修正到標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)狀況下的功率為Pe0P或P式中αα----αc----(2)燃油消耗率修正設(shè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境狀況下實(shí)測(cè)的燃油消耗率為be［g/(kW·h)］、標(biāo)定到標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)狀況下的燃油消耗率為beb式中β——燃油消耗率換算系數(shù)。5.試分析汽油機(jī)和柴油機(jī)負(fù)荷特性的區(qū)別。答：（1）汽油機(jī)的燃油消耗率普遍較高，且在從空負(fù)荷向中小負(fù)荷段過渡時(shí)，燃油消耗率下降緩慢，仍維持在較高水平，燃油經(jīng)濟(jì)性明顯較差。（2）汽油機(jī)排氣溫度普遍較高，且與負(fù)荷關(guān)系較小。（3）汽油機(jī)的燃油消耗量曲線彎度較大，而柴油機(jī)的燃油消耗量曲線在中、小負(fù)荷段的線性較好。6.試分析汽油機(jī)和柴油機(jī)速度特性中轉(zhuǎn)矩曲線的區(qū)別。答：汽油機(jī)速度特性中轉(zhuǎn)矩Ttq曲線基本上隨著轉(zhuǎn)速n的升高而降低，節(jié)氣門開度越小，這種降低的趨勢(shì)越強(qiáng)烈，導(dǎo)致有效功率Pe曲線在高轉(zhuǎn)速時(shí)上升趨緩,甚至開始下降；但柴油機(jī)的轉(zhuǎn)矩Ttq曲線都較為平坦，在油門關(guān)小后，T7.根據(jù)試驗(yàn)條件的不同，發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性有幾種形式？答：外特性根據(jù)試驗(yàn)條件不同有兩種：（1）發(fā)動(dòng)機(jī)僅裝備維持運(yùn)轉(zhuǎn)所必需的附件時(shí)所輸出的校正有效功率稱總功率。（2）試驗(yàn)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)帶全套附件時(shí)所輸出的校正有效功率稱凈功率或使用外特性。8.發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩曲線陡，對(duì)車輛性能有什么影響？有什么辦法改善轉(zhuǎn)矩特性？答：發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩曲線陡，即隨著轉(zhuǎn)速的降低，轉(zhuǎn)矩Ttq增加較快，從而在不換擋的情況下，爬坡能力和克服短期超載能力強(qiáng)。汽油機(jī)轉(zhuǎn)矩曲線陡可以滿足工作需要，柴油機(jī)中都采用油量校正裝置來改造外特性轉(zhuǎn)矩曲線9.為何汽油機(jī)不用調(diào)速器也能穩(wěn)定怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，而柴油機(jī)則不行？答：如果轉(zhuǎn)矩曲線變化平緩，甚至微微上傾，則在阻力變化急劇時(shí)，理論上雖可恢復(fù)穩(wěn)定工作，實(shí)際上轉(zhuǎn)速變化很大，恢復(fù)穩(wěn)定也慢，難以滿足正常工作的需要。這樣曲線實(shí)際上不具備自動(dòng)保持穩(wěn)定工作的能力。由速度特性曲線可知，汽油機(jī)工作穩(wěn)定性好，而柴油機(jī)頗差，所以柴油機(jī)無法在沒有調(diào)速器的情況下穩(wěn)定怠速運(yùn)轉(zhuǎn)。10.什么是發(fā)動(dòng)機(jī)的萬有特性？它有什么作用？答：使用多參數(shù)特性曲線在一張圖上全面的表示發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，稱為萬有特性。萬有特性能在一張圖上較全面地表示發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，可分析多工況下的性能。在萬有特性圖中，最內(nèi)層的等燃油消耗率曲線是最經(jīng)濟(jì)的區(qū)域，耗油率最低。曲線愈向外，經(jīng)濟(jì)性愈差，從中很容易找出最經(jīng)濟(jì)的負(fù)荷和轉(zhuǎn)速。11.萬有特性、負(fù)荷特性和速度特性有何實(shí)用意義？答：萬有特性曲線實(shí)質(zhì)上是所有負(fù)荷特性和速度特性曲線的合成。它可以表示發(fā)動(dòng)機(jī)在整個(gè)工作范圍內(nèi)主要參數(shù)的變化關(guān)系，用它可以確定發(fā)動(dòng)機(jī)最經(jīng)濟(jì)的工作區(qū)域，當(dāng)然也可以確定某一排放污染物的最小值區(qū)域，等等。在發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)匹配過程中，通過參數(shù)匹配，使這些最佳性能區(qū)域落在最常用的工況范圍內(nèi)，這是發(fā)動(dòng)機(jī)性能匹配的重要原則之一。負(fù)荷特性和速度特性均應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)與車輛匹配的實(shí)踐中，是分析發(fā)動(dòng)機(jī)與車輛匹配的有效工具，可以有效提高車輛動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。12.汽車尾氣中的顆粒物按照粒徑是如何分類的？答：汽車尾氣中的顆粒物按照粒徑一般可以分為兩類：核態(tài)顆粒物和積聚態(tài)顆粒物。盡管采用顆粒物粒徑大小很難準(zhǔn)確區(qū)分這兩種模式，但一般認(rèn)為粒徑小于30nm的顆粒物稱為核態(tài)顆粒物，而粒徑≥30nm的顆粒物稱為積聚態(tài)顆粒物。核態(tài)顆粒物的主要成分為在排氣系統(tǒng)中由于冷卻和稀釋而形成的揮發(fā)性有機(jī)物和硫化物，但也可能包含一些在缸內(nèi)燃燒過程中形成的元素碳和金屬化合物。積聚態(tài)顆粒物的主要成分為元素碳或碳煙,但也可能包含一些冷凝或吸附的揮發(fā)性物質(zhì)。13.車用汽油機(jī)的顆粒物排放特性具有什么特點(diǎn)？答：，在不同負(fù)荷下，PFI汽油機(jī)的顆粒物排放呈現(xiàn)明顯的核態(tài)和積聚態(tài)顆粒物共存的雙峰分布特性，而且核態(tài)顆粒物數(shù)量所占總顆粒物數(shù)量的比重較大。與PFI汽油機(jī)相比，GDI汽油機(jī)的顆粒物排放也表現(xiàn)出類似的雙峰分布特性，但核態(tài)顆粒物所占的比例有所下降。并與高壓共軌柴油機(jī)（CRD）對(duì)比，GDI汽油機(jī)的顆粒物總數(shù)要比PFI汽油機(jī)高約一個(gè)數(shù)量級(jí)，比高壓共軌柴油機(jī)要高。14.發(fā)動(dòng)機(jī)與汽車從哪些方面進(jìn)行匹配？汽車對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)有何特殊要求？答：主要從動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性兩方面進(jìn)行匹配。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的工作環(huán)境復(fù)雜多變，同一類型的汽車在不同地區(qū)將面臨道路、氣候等條件的很大差別。我國(guó)國(guó)土遼闊，地形復(fù)雜，不同的氣候地理?xiàng)l件對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)提出了一些特殊的要求。例如在高原地區(qū)，希望采取增壓等功率恢復(fù)的措施或匹配更大排量的發(fā)動(dòng)機(jī)；寒冷地區(qū)需特別注意冷起動(dòng)性能；而在氣候炎熱地區(qū)，則要保證發(fā)動(dòng)機(jī)有足夠的冷卻能力。第七章復(fù)習(xí)思考題1試分析內(nèi)燃機(jī)增壓的優(yōu)勢(shì)。答：增壓具有以下優(yōu)點(diǎn)：1）增壓能夠有效提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性能。2）增壓可以使發(fā)動(dòng)機(jī)在總質(zhì)量和體積基本保持不變的情況下，輸出功率得到大幅度的提高，升功率、比質(zhì)量功率和比體積功率都有較大增加，因而可以降低單位功率的造價(jià)。3）增壓柴油機(jī)一般采用較大的過量空氣系數(shù)，HC、CO和碳煙排放降低。4）柴油機(jī)增壓后，缸內(nèi)溫度和壓力水平提高，可以使滯燃期縮短，有利于降低壓力升高率和燃燒噪聲。5）增壓有利于高原稀薄空氣條件下恢復(fù)功率，因此增壓對(duì)補(bǔ)償高原功率損失十分有利。2比較內(nèi)燃機(jī)不同增壓方式的結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)。答：根據(jù)壓氣機(jī)能量的來源分類，可以分為機(jī)械增壓、氣波增壓、廢氣渦輪增壓和復(fù)合增壓：1）機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸直接驅(qū)動(dòng)機(jī)械增壓裝置（如螺桿式、離心式、滑片式、渦旋式、轉(zhuǎn)子活塞式等壓縮機(jī)），實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)氣的壓縮。機(jī)械增壓的特點(diǎn)是響應(yīng)速度快，缺點(diǎn)是要消耗發(fā)動(dòng)機(jī)的部分功率。2）氣波增壓利用排氣系統(tǒng)中的壓力波動(dòng)效應(yīng)來壓縮進(jìn)氣，如氣波增壓器（Comprex）?？勺冮L(zhǎng)度進(jìn)氣管可以直接利用進(jìn)氣壓力波和氣流慣性來增加缸內(nèi)進(jìn)氣量，某種意義上也是一種氣波增壓。氣波增壓的特點(diǎn)是利用了廢氣能量，效率高。3）廢氣渦輪增壓壓氣機(jī)與渦輪同軸相連，構(gòu)成渦輪增壓器，渦輪在內(nèi)燃機(jī)排氣能量的推動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)壓氣機(jī)工作，實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣增壓。內(nèi)燃機(jī)廢氣渦輪增壓系統(tǒng)包含壓氣機(jī)、渦輪機(jī)、中冷器等部件。廢氣渦輪增壓的特點(diǎn)是回收了原具有一定熱能、壓力能以及噪聲的廢氣能量，缺點(diǎn)是在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)和低速時(shí)響應(yīng)性差、能量回收率差。4）復(fù)合增壓復(fù)合增壓將上述多種增壓方式加以組合，以獲得更好的增壓效果。3分析廢氣渦輪增壓系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化過程。答：發(fā)動(dòng)機(jī)排氣經(jīng)過渦輪機(jī)后，廢氣的熱能、壓力能和動(dòng)能轉(zhuǎn)換成為渦輪機(jī)軸的機(jī)械能；渦輪機(jī)與壓氣機(jī)同軸，從而渦輪機(jī)的機(jī)械能傳遞給壓氣機(jī)；在壓氣機(jī)中，壓氣機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為氣體的壓力能，從而提高新鮮氣體的壓力。4分析廢氣渦輪增壓器中氣體性能參數(shù)在壓氣機(jī)和渦輪機(jī)中的變化情況。答：空氣在壓氣機(jī)中的流動(dòng)時(shí)，整個(gè)變化過程如圖7-4所示，并且有以下結(jié)論：1）通過壓氣機(jī)后，氣體的壓力升高，，達(dá)到增加氣體壓力的目的。氣體壓力升高，則密度增加，所以經(jīng)過壓氣機(jī)壓縮的氣體進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道后壓力升高，進(jìn)氣密度增加，達(dá)到增壓的目的。2），壓氣機(jī)出口的氣體溫度升高，不利于氣體密度的提高，故需降低進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道的氣體溫度，所以在壓氣機(jī)出口到發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道間可加裝中冷器，冷卻氣體。圖7-4空氣參數(shù)沿壓氣機(jī)通道的變化燃?xì)庠跍u輪機(jī)中的流動(dòng)時(shí)，由發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管中排出的氣體具有壓力、溫度、并以速度經(jīng)進(jìn)氣蝸殼流入噴嘴環(huán)。在噴嘴環(huán)上均勻的安裝了具有一定角度的葉片，這就使燃?xì)饨?jīng)過葉片間的通道后更具有方向性，使氣流更加均勻且有秩序的流入渦輪機(jī)工作輪。葉片間的通道面積是漸縮的，使部分壓力勢(shì)能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的動(dòng)能，即氣體的壓力降低到,溫度降低到，氣體流動(dòng)的速度增加到（見圖7-11）。圖7-11渦輪機(jī)中氣流參數(shù)的變化由于氣流在工作輪中是向心流動(dòng)的，所以在工作輪葉片之間的通道也是呈漸縮的形狀，氣體在通道中繼續(xù)膨脹，在工作輪出口處壓力下降到，溫度降低到，此時(shí)氣體的絕對(duì)速度下降到，工作輪后氣體的絕對(duì)速度遠(yuǎn)小于，這說明燃?xì)庠趪娮熘信蛎浰@得的動(dòng)能已大部分傳給了工作輪。燃?xì)怆x開工作輪時(shí)還具有一定的速度，即還有一部分動(dòng)能未能在渦輪機(jī)中得到充分利用，這部分動(dòng)能損失稱為余速損失。5何謂壓氣機(jī)特性曲線？為什么要采用通用特性曲線？答：壓氣機(jī)流量特性指壓氣機(jī)的轉(zhuǎn)速不變時(shí)，壓氣機(jī)增壓比和絕熱效率隨空氣流量的變化關(guān)系。將壓氣機(jī)不同轉(zhuǎn)速的流量特性表示在同一幅圖面上，并將效率線轉(zhuǎn)換成等效率線，可得到壓氣機(jī)的特性曲線。壓氣機(jī)特性曲線中的參數(shù)（）都是在實(shí)驗(yàn)條件的外界大氣狀況下測(cè)得的。當(dāng)大氣狀況變化時(shí)，這些參數(shù)以及由這些參數(shù)作出的壓氣機(jī)特性曲線也跟隨變化。為了使實(shí)驗(yàn)曲線與實(shí)踐應(yīng)用一致，引進(jìn)了相對(duì)的折合參數(shù)的概念，就是把實(shí)驗(yàn)測(cè)得的上述參數(shù)根據(jù)氣流動(dòng)力相似理論來換算成標(biāo)準(zhǔn)大氣狀況（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓p=101.33kPa，標(biāo)準(zhǔn)大氣溫度T=293K）下的參數(shù)值。6分析廢氣渦輪增壓器發(fā)生喘振的原因。答：從壓氣機(jī)特性曲線圖7-7可以看出，隨著空氣流量的減小，初始階段增壓比增加，達(dá)到某一最大值以后，增壓比便下降，當(dāng)流量減小到低于一定數(shù)量時(shí)，壓氣機(jī)工作開始變得不穩(wěn)定，流過壓氣機(jī)的氣流開始出現(xiàn)強(qiáng)烈的脈動(dòng)，引起壓氣機(jī)產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)，并有可能導(dǎo)致壓氣機(jī)的破壞，這個(gè)現(xiàn)象稱為壓氣機(jī)的喘振。7分析廢氣渦輪增壓系統(tǒng)廢氣的利用方式，并進(jìn)行比較。答：廢氣渦輪增壓系統(tǒng)的兩種基本型式是：1）恒壓系統(tǒng)如圖7-12a所示，這種增壓系統(tǒng)的特點(diǎn)是渦輪前排氣管內(nèi)壓力基本恒定。它把發(fā)動(dòng)機(jī)所有氣缸的排氣管都連接于一根排氣總管，而排氣總管的截面盡可能做得粗。排氣管實(shí)際上起了集氣箱的作用，這時(shí)雖然各氣缸的排氣時(shí)間是岔開的，但是由于集氣箱的穩(wěn)壓作用，因而排氣總管內(nèi)的壓力振蕩較小。a)b)圖7-12渦輪增壓系統(tǒng)的兩種基本形式a)恒壓系統(tǒng)b)變壓系統(tǒng)2）變壓系統(tǒng)（脈沖系統(tǒng)）如圖7-12b所示，這種增壓系統(tǒng)的特點(diǎn)是使排氣管中的壓力造成盡可能大的壓力變動(dòng)。為此，把渦輪增壓器盡量靠近氣缸，把排氣管做得短而細(xì)，并且?guī)讉€(gè)氣缸（通常2缸或3缸）接一根排氣管。這樣在