發(fā)動機原理復(fù)習(xí)之簡答題（簡化版）

發(fā)動機原理復(fù)習(xí)之簡答題（簡化版）1.內(nèi)燃機機械效率測量有哪幾種方法，每種方法的適用場合是什么？答：內(nèi)燃機機械效率測定方法有：示功圖法，倒拖法，滅缸法和油耗線法。其中，示功圖法適合于所有類型發(fā)動機，倒拖法適合于壓縮比不高的汽油機，滅缸法適合于非增壓多缸柴油機，油耗線法適合于非增壓或增壓壓力不高的柴油機。4.試比較內(nèi)燃機定壓渦輪增壓系統(tǒng)和脈沖渦輪增壓系統(tǒng)的優(yōu)缺點。答：脈沖渦輪增壓系統(tǒng)在排氣能量利用率、掃氣作用、發(fā)動機加速性能等方面較優(yōu)。而定壓渦輪增壓系統(tǒng)在渦輪效率、增壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面較優(yōu)。5.基于p—壓力示功圖上點燃式內(nèi)燃機燃燒過程各個階段的特點。答：汽油機燃燒過程分成三個階段。第1階段為著火階段，指火花跳火到形成火焰中心的階段。這一階段反映火核形成過程，著火滯燃期與燃料特性、缸內(nèi)溫度、混合氣濃度、殘余廢氣系數(shù)、點火能量有關(guān)。著火階段影響到火焰形成、失火和后續(xù)的燃燒過程。第2階段為急燃期，指火焰由火焰中心燒遍整個燃燒室的階段，又稱火焰?zhèn)鞑ルA段。壓力升高快，燃燒壓力和溫度達(dá)到最大值。NO排放物主要在此階段形成。此階段決定了發(fā)動機的動力性。第3階段為后燃期，指從急燃期終點到完全燃燒點的階段。后燃期不應(yīng)過長，否則傳熱損失增加，排溫增加，熱效率降低。6.什么是火花點火發(fā)動機的爆燃？產(chǎn)生爆震的原因以及影響爆燃的因素？答：在某種條件下(如壓縮比過高)，汽油機的燃燒會變得不正常，在測錄的p-t示功圖上，出現(xiàn)壓力曲線出現(xiàn)高頻大幅波動，上止點附近的dp/dt值急劇波動，此時火焰?zhèn)鞑ニ俣群突鹧媲颁h形狀發(fā)生急劇的改變，稱為爆燃。發(fā)生爆燃的原因可歸結(jié)為終燃混合氣的快速自燃。運轉(zhuǎn)因素的影響:點火提前角;轉(zhuǎn)速;負(fù)荷;混合氣濃度;燃燒室沉積物.結(jié)構(gòu)因素：氣缸直徑；火花塞位置；氣缸蓋與活塞的材料；燃燒室結(jié)構(gòu).7.什么是排氣再循環(huán)？排氣再循環(huán)能夠降低NOx排放的原因？答：排氣再循環(huán)是指將排氣的一部分氣體引入進氣系統(tǒng)，用于降低NOx排放的措施。其能降低NOx排放原因在于EGR使工作混合氣的總熱容大大增加，最高燃燒溫度下降。小負(fù)荷運轉(zhuǎn)用少量EGR能改善燃燒，但EGR率過大會使燃燒不穩(wěn)定，表現(xiàn)在缸內(nèi)壓力變動率增大，甚至導(dǎo)致缺火，使HC排放劇增。中等負(fù)荷用過大的EGR率使油耗上升，HC排放增大。發(fā)動機全負(fù)荷運轉(zhuǎn)時追求最大最大動力性，即使NOX排放很高，也不能用EGR加以控制，以免動力性受害。2.柴油機的有害排放物主要有哪些？試分別敘述其生成機理和控制措施答：柴油機有害排放物有：HC,CO,NOx,PM（碳煙）。HC和CO由過濃和過稀混合氣產(chǎn)生，NOx依賴于氧濃度，高溫和高溫下的滯留時間。PM由過濃混合氣高溫缺氧和燃燒氧化物形成。根據(jù)各排放物生成機理分析控制措施。*氣門重疊有什么好處，氣門重疊會發(fā)生什么問題？1、利用氣流慣性掃除缸內(nèi)殘余廢氣，增加缸內(nèi)的新鮮空氣；利用新鮮空氣降低燃燒室內(nèi)的各處溫度，減小部分零件的熱負(fù)荷，提高發(fā)動機可靠性。2、易造成氣門，氣門與活塞運動的干涉。低速時可能會發(fā)生缸內(nèi)氣體倒流入進氣管的現(xiàn)象；也會影響有效壓縮比，從而影響壓縮終了溫度，使發(fā)動機冷啟動困難。*內(nèi)燃機的機械損失都有哪些？1、活塞與活塞環(huán)的摩擦損失2、軸承與氣門機構(gòu)的摩擦損失3、驅(qū)動附屬機構(gòu)的功率消耗4、風(fēng)阻損失5、驅(qū)動掃氣泵及增壓器的損失*試說明測定機械損失的“示功圖法”、“倒拖法”和“滅缸法”測量方法。1、運用燃燒分析儀側(cè)錄氣缸的示功圖，從中算出只是功率，并讀出有效功率，從而算出機械損失2、將發(fā)動機與有倒拖功能的電力測功機相連，當(dāng)發(fā)動機以給定工況運行，冷卻水、機油溫度正常時，切斷發(fā)動機供油，將測功機轉(zhuǎn)換為電動機拖動發(fā)動機，并維持冷卻水和機油溫度不變，此時測得的倒拖功率即為發(fā)動機在該工況下的機械損失功率3、用于多缸發(fā)動機，當(dāng)內(nèi)燃機調(diào)整到給定工況穩(wěn)定工作后，先測出其有效功率，然后停止向某一氣缸供油或點火，并將轉(zhuǎn)速恢復(fù)到原來的數(shù)值，重新測定有效功率，就可以算出被滅缸的指示功率，依次算出各缸指示功率，然后可求出機械損失功率和機械效率*試說明提高內(nèi)燃機動力性與經(jīng)濟性的途徑。1、采用增壓技術(shù)、2、合理組織燃燒過程，提高循環(huán)指示效率3、改善換氣過程，提高氣缸充量系數(shù)4、提高發(fā)動機的轉(zhuǎn)速5、提高內(nèi)燃機的機械效率6、采用二沖程提高升功率*提高發(fā)動機功率的措施都有哪些？1、增加缸數(shù)2、提高轉(zhuǎn)速3、增加單缸工作容積4、提高平均有效壓力5、減小沖程數(shù)*說說發(fā)動機采用二沖程設(shè)計的利弊。1、換氣時間短，沒有氣門機構(gòu)，結(jié)構(gòu)大為簡化2、進排氣同時進行，缸內(nèi)殘余廢棄系數(shù)大，換氣質(zhì)量較差3、掃氣消耗功大4、HC排放高*說說為什么轉(zhuǎn)速高的發(fā)動機宜采用較大的氣門疊開角。①、轉(zhuǎn)速高的發(fā)動機宜采用較大的氣門疊開角和氣門開啟持續(xù)期，以最大程度的減小流動阻力，并充分利用過后充氣，提高充量系數(shù)，滿足發(fā)動機高速時的動力性要求*說說為什么一般情況下柴油機（自由吸氣柴油機）的氣門疊開角比汽油機的大。1、對于點燃式的汽油機，其進氣管壓力總是低于大氣壓，若進氣提前角過大，高溫廢氣可能倒流進入進氣管，引起進氣管回火所以這類發(fā)動機的氣門疊開角都比較?。?、對于自然吸氣柴油機，進氣管壓力始終都、接近大氣壓，因此可以采用較大的氣門疊開角，以提高充量系數(shù)。*說說增壓柴油機增大氣門疊開角的好處（減少殘余廢氣→增加進氣量，降低燃燒室內(nèi)氣缸蓋、排氣門、活塞頂、缸套的溫度以及排氣溫度）*一般情況下，發(fā)動機的進氣損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于排氣損失，但我們對進氣損失的關(guān)注程度并不亞于對排氣損失的關(guān)注，這是為什么？（進氣損失影響充量系數(shù)，進而影響發(fā)動機動力、經(jīng)濟及排放等性能）*提高理論循環(huán)熱效率的措施。P.361、提高壓縮比2、增大壓力增高比*提高理論循環(huán)平均有效壓力的措施。P.36提高理論循環(huán)熱效率的措施，增加進氣壓力，降低進氣溫度，增加循環(huán)供油量*分析多氣門內(nèi)燃機在充氣、混合氣形成和結(jié)構(gòu)方面的優(yōu)缺點。1、增加進氣排氣流通面積，減小了流動損失，提高了充量系數(shù)，泵氣損失小，有利于提高動力性能；改善混合氣形成質(zhì)量，提高燃油經(jīng)濟性和低排放；減輕氣門系統(tǒng)的運動零部件質(zhì)量適應(yīng)高速運轉(zhuǎn)要求。2、氣門零部件增加，是制造和維修成本增加；頂置凸輪軸需要安裝在氣缸蓋上，增加了發(fā)動機的高度，需要更大的安裝空間*限制提高循環(huán)熱效率和循環(huán)平均有效壓力提高的因素都有哪些？1、結(jié)構(gòu)強度的限制2、機械效率的限制3、燃燒反面的限制4、排放方面的限制*試說明排氣門遲關(guān)對內(nèi)燃機工作帶來的益處。1、可以避免因排氣流動截面積過早減小而造成的排氣阻力的增加，降低殘余廢氣量2、利用排氣管內(nèi)氣體流動的慣性從氣缸內(nèi)抽吸一部分一部分廢氣*試說明進氣門遲關(guān)對內(nèi)燃機工作帶來的益處（過大時的帶來的問題）。1、利用進氣形成的氣流慣性，增加進氣量，提高進氣壓力2、遲閉角過大，會使得在低速時可能會發(fā)生缸內(nèi)氣體倒流入進氣管的現(xiàn)象，也會影響有效壓縮比，從而影響壓縮終了溫度，使發(fā)動機冷啟動困難*說明提高內(nèi)燃機充量系數(shù)Φc的主要措施，并簡要說明為什么降低進氣系統(tǒng)阻力提高pa和降低排氣系統(tǒng)阻力減小pr對提高充量系數(shù)Φc的影響不同。降低進氣過程的流動阻力損失、提高進氣終了壓力2、降低進氣阻力可以增加新鮮空氣的量，而降低排氣阻力則是降低殘余廢氣量，來提高充量系數(shù)3、*說明采用四氣門，對發(fā)動機工作可以帶來哪些好處。增加了進排氣流動面積，減少了流動阻力損失；對于汽油機，可以使火花塞中央布置，以縮短火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x，提高發(fā)動機的抗爆性，因此可以采用更高的壓縮比，提高燃油經(jīng)濟性；對于柴油機，可以實現(xiàn)噴油器的垂直中置，對混合氣形成和空氣利用也極為有利。增壓帶來的好處。提高輸出功率、升功率、比質(zhì)量功率和比體積功率，提高材料的利用率；排氣噪聲降低；有利于高原條件下恢復(fù)功率；縮短滯燃期，有利于降低壓力升高率和燃燒噪聲；HC、CO和碳煙排放降低。增壓引起的問題。機械負(fù)荷及熱負(fù)荷加大，可靠性和耐久性受到考驗；影響低速轉(zhuǎn)矩，對工程機械和車用造成不利影響；內(nèi)燃機的加速相應(yīng)性能較自然吸氣機型差；增壓發(fā)動機的性能優(yōu)化受到增壓器和中冷器的限制。*試分析柴油機油膜蒸發(fā)的特點及對柴油機工作性能的影響。特點：燃燒室壁溫在200-350度，使噴到壁面上的燃料在比較低的溫度下蒸發(fā)，以控制燃料的裂解反應(yīng)。蒸發(fā)的油氣與空氣混合形成均勻混合氣，從油束中分散出來的一小部分燃料是極細(xì)的油霧，在熾熱的空氣中首先完成著火準(zhǔn)備，形成火核，然后靠此火核點燃從壁面已蒸發(fā)形成的可燃混合氣。隨著燃燒進行，產(chǎn)生大量熱量，輻射在油膜上，使油膜加速蒸發(fā)，不斷提供新鮮混合氣，保證迅速地燃燒。使發(fā)動機工作柔和，燃燒噪聲小，排煙少，性能指標(biāo)好*分析定壓增壓脈沖增壓在能量利用、掃氣作用、發(fā)動機加速性能、增壓器效率以及增壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面的優(yōu)劣。1排氣能量的利用：脈沖增壓對排氣能量的利用比定壓增壓好，且兩種系統(tǒng)對排氣能量的利用效果將隨增壓比的提高而逐漸接近；2掃氣作用：在部分負(fù)荷功況下，仍能保持足夠的掃氣壓力差，以保證汽缸有良好的掃氣，達(dá)到提高充量系數(shù)、減少燃燒室中受熱零件熱負(fù)荷的目的。3內(nèi)燃機的加速性能：內(nèi)燃機加速性能好，轉(zhuǎn)矩特性也好；4增壓器的效率：從排氣渦輪的效率來看，脈沖系統(tǒng)的平均等熵效率比定壓系統(tǒng)略低；脈動的壓力有時還造成渦輪機的部分進氣現(xiàn)象，因此脈沖系統(tǒng)的熱效率低。5增壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：與定壓系統(tǒng)相比，脈沖系統(tǒng)的尺寸較大，排氣管的結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜*發(fā)動機增壓后，壓縮比應(yīng)如何調(diào)整？為什么？為了降低最高燃燒壓力，增壓內(nèi)燃機應(yīng)適當(dāng)降低壓縮比。增壓比越高，壓縮比降低幅度越大，但過高的降幅會惡化內(nèi)燃機的經(jīng)濟性能，且會造成冷啟動困難。對于汽油機而言，增壓容易誘發(fā)爆燃*柴油機增壓后，過量空氣系數(shù)應(yīng)如何調(diào)整？為什么。增壓柴油機可適當(dāng)加大過量空氣系數(shù)，為了降低內(nèi)燃機的熱負(fù)荷和改善經(jīng)濟性*柴油機增壓后，循環(huán)供油量應(yīng)如何調(diào)整？為什么。為了適應(yīng)增壓后功率增大的要求，需要增加每循環(huán)的供油量*柴油機增壓后，噴油提前角應(yīng)如何調(diào)整？為什么。適當(dāng)減小噴油提前角，以限制最高燃燒壓力的增長*對增壓器出口空氣進行冷卻可得到哪些好處？一方面可以進一步提高內(nèi)燃機進氣管內(nèi)的空氣密度，從而提高內(nèi)燃機的功率輸出，另一方面可以降低內(nèi)燃機壓縮始點的溫度和整個循環(huán)的平均溫度，從而降低內(nèi)燃機的排氣溫度、熱負(fù)荷和NOx排放。*汽油機增壓的主要障礙都有哪些？爆燃、熱負(fù)荷和對增壓器的特殊要求等*試說明點燃式發(fā)動機產(chǎn)生爆燃的根本原因，以及強烈爆燃對發(fā)動機工作產(chǎn)生的影響。原因：終燃混合氣的快速自燃。影響：1輸出功率、熱效率降低；2發(fā)動機過熱；3零件的應(yīng)力增加；4促使積炭形成，容易破壞活塞環(huán)、氣門和火花塞的正常工作；壓力波沖擊缸壁表面，使之不易形成油膜，導(dǎo)致機件加速磨損*分析混合氣濃度對爆燃的影響，說明Φa=0.8～0.9時爆燃傾向最大的原因。Φa值得改變將引起火焰?zhèn)鞑ニ俣?、火焰與氣缸壁的溫度及終燃混合氣滯燃期的改變。Φa=0.8～0.9時，火焰?zhèn)鞑ニ俣茸罡?，t1最小，但此時終燃混合氣的滯燃期t2也最小。*試說明為什么燃燒室內(nèi)壁存在沉淀物會增大汽油機爆燃的傾向。在發(fā)動機工作過程中，燃燒室內(nèi)壁產(chǎn)生一層沉積物，通常稱之為積炭。沉積物溫度較高，在進氣、壓縮過程中不斷加熱混合氣，加之沉積物是熱的不良導(dǎo)體，從而提高了終燃混合氣的溫度。沉積物本身占有一定的體積，因而提高了壓縮比。其綜合結(jié)果。。。*試說明火花塞布置在排氣門附近的利弊。火花塞靠近排氣門處，使受熾熱表面加熱的混合氣能及早燃燒，不致發(fā)展為爆燃。火花塞間隙處的殘余廢氣應(yīng)能充分清掃，使混合氣容易著火，提高發(fā)動機在暖機和低負(fù)荷時工作穩(wěn)定性性能。弊：若有過強的氣流在點火瞬間直接吹向火花塞間隙，吹散火核，增加燃燒的循環(huán)變動率，甚至導(dǎo)致失火*說明結(jié)構(gòu)因素對汽油機爆燃的影響。1汽缸直徑達(dá)，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x長，使t1大，同時由于燃燒室冷卻面容比減小，使t2小，爆燃傾向增大；2火花塞位置影響火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x，也影響終燃混合氣在汽缸內(nèi)所處位置，從而影響終燃混合氣的溫度；3由于鋁合金導(dǎo)熱好，因而用鋁合金活塞、缸蓋可抑制爆燃，提高壓縮比；4燃燒室形狀影響到火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x、湍流強度、向冷卻水的散熱量以及終燃混合氣的數(shù)量和溫度。凡是使火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x縮短、湍流強度和火焰?zhèn)鞑ニ俾侍岣叩娜紵医Y(jié)構(gòu)均有助于減小爆燃傾向。*說明汽油機防止爆燃的具體措施都有哪些。1推遲點火；2縮短火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x；3終燃混合氣的冷卻，使離火花塞最遠(yuǎn)處的可燃混合氣冷卻得較好；4增加流動，使火焰?zhèn)鞑ニ俣仍黾樱纳平K燃混合氣的散熱；5燃燒室掃氣的冷卻作用可減輕爆燃*試說明滯燃期過長對柴油機工作的影響。滯燃期長，則在滯燃期內(nèi)噴入燃燒室中的燃料就多，在著火前形成的可燃混合氣也多，燃燒時使壓力升高率和最高燃燒壓力很高，運動零件受到強烈的沖擊負(fù)荷，發(fā)動機運轉(zhuǎn)粗暴，影響使用壽命；如果滯燃期過長，在滯燃期內(nèi)已噴入全部燃料，則隨后的燃燒就難以控制，柴油機在高轉(zhuǎn)速時有可能產(chǎn)生這種情況。*說說爆燃和表面點火是如何相互促進的。強烈的爆燃必然增加向氣缸壁的傳熱，從而促成熾熱點的形成，導(dǎo)致表面點火；早火又使汽缸內(nèi)壓力升高率和最高燃燒壓力增加，使未燃混合氣受到較大的壓縮和傳熱，從而促使爆燃發(fā)生。*激爆和表面點火的本