汽车发动机原理课后答案.docx

1、汽车发动机原理课后答案第一章1简述发动机实际工作循环过程。答：2画出四冲程发动机实际循环示功图，它及理论示功图有什么不同？ 说明指示功概念和意义。理论循环中假设工质比热容是定值，而实际气体随温度等因素影响会 变大，而且实际循环中还存在泄露损失换气损失燃烧损失等，这些 损失存在，会导致实际循环放热率低于理论循环。指示功时指气缸 内完成一个工作循环所得到有用功Wi,指示功Wi反映了发动机气缸 在一个工作循环中所获得有用功数量。4什么是发动机指示指标？主要有哪些？答：以工质对活塞所作之功为计算基准指标称为指示性能指标。它主 要有：指示功和平均指示压力.指示功率.指示热效率和指示燃油消耗 率。5什么是

2、发动机有效指标？主要有哪些？答:以曲轴输出功为计算基准指标称为有效性能指标。主要有：1）发 动机动力性指标，包括有效功和有效功率有效转矩.平均有效压力.转 速n和活塞平均速度；2）发动机经济性指标，包括有效热效率.有效 燃油消耗率；3）发动机强化指标，包括升功率PL.比质量me。强化系 数 PmeCm.第二章1为什么发动机进气门迟后关闭.排气门提前开启？提前及迟后角度 及哪些因素有关/答：进气门迟后关闭是为了充分利用高速气流动能，从而实现在下止 点后继续充气，增加进气量。排气门提前开启是由于配气机构惯性力 限制，若在活塞到下止点时才打开排气门，则在排气门开启初期，开 度极小，废弃不能通畅流出，

3、缸内压力来不及下降，在活塞向上回行 时形成较大反压力，增加排气行程所消耗功。在发动机高速运转时, 同样自由排气时间所相当曲轴转角增大，为使气缸内废气及时排出， 应加大排气提前角。2四冲程发动机换气过程包括哪几个阶段，这几个阶段时如何界定？ 答：1）自由排气阶段：从排气门打开到气缸压力接近于排气管内压 力这个时期。强制排气阶段：废气是由活塞上行强制推出这个时期。进气过程：进气门开启到关闭这段时期。气门重叠和燃烧室扫气：由于排气门迟后关闭和进气门提前开启，所 以进排气门同时打开这段时期。3影响充量系数主要因素有哪些？答：1)进气门关闭时气缸内压力Pa，,其值愈高，巾c值愈大。进气门关闭时气缸内气体

4、温度TH,其值愈高，巾c愈低。残余废气系数丫，其值增大会使d)c下降。进排气相位角：合适配气相位应使PH具有最大值。压缩比：压缩比c增加，d)c会有所增加。近期状态：其对巾c影响不大。4提高发动机工作转速，从换气方而会遇到哪些阻碍因素？该如何克 服？答：发动机转速提高，气体流速增大，？Pa显著增加，(?Pa=Xp v 2 / 2 ),使迅速下降(PaPs-?Pa),从而使充量系数巾c下降。 同时，进气门进气阻力、排气门排气终了废气压力增大，降低了充量 系数，增加了排气损失。可适当加大进气门迟闭角，利用废气再循环 系统，降低进排气系统阻力，减少对进气充量加热，合理选择进、排 气相位角。5什么是进

5、气管动力效应？怎样利用它来提高充量系数？答：进气管具有较长长度时，由于管内气体具有相当惯性和可压缩性, 所以在活塞变速运动以及进气过程间歇而又周期性作用下，进气管内 气体压力、流速、密度、声速、温度等物理量做周期性变动叫进气管 动力效应。利用：如果进气管长度适当，使从膨胀波发岀到压缩波 回到气缸处所经过时间，正好及进气门从开启到关闭所需时间配合， 即压缩波到达气缸时，进气门正好处于关闭前夕，则能把较高压力空 气关在气缸内，得到增压效果。6什么叫进气马赫数？它对充量系数有什么影响？答：进气马赫数M时进气门处气流平均速度Vm及该处声速a之比。 大量试验结果表明：当M超过一定数值时，大约在0.5左右

6、，充量系数 巾c便急剧下降。第三章2增压前后，发动机性能参数时如何变化？增压后，可以提高进气密度，提高平均指示压力，而平均机械损失基 木不变，即提高了内燃机机械效率，同时，充量系数也增大，所以， 有效功率和燃油经济性都得到提高。3为什么增压后需要采用进气中冷技术？答：对增压器出口空气进行冷却，一方而可以进一步提高发动机进气 管内空气密度，提高发动机功率输岀，另一方而可以降低发动机压缩 始点温度和整个循环平均温度，从而降低发动机排气温度、热负荷和 NOx排放。5车用发动机采用增压时应注意哪些问题？答：1）适当降低压缩比，加大过量空气系数。2）对供油系统进行结 构改造，增加每循环供油率。3）合理改

7、进配齐相位。4）进排气系统 设计要及增压系统要求一致。5）对增压器出口空气进行冷却。7汽油机增压技术难点有哪些？答：限制汽油机增压主要技术障碍时：爆燃、混合气控制、热负荷和 增压器特殊要求等。第四章1我国汽油和轻柴油时分别根据哪个指标来确定牌号？答：汽油根据辛烷值来确定牌号；轻柴油按凝点来确定牌号。2蒸发性不好和太好汽油，在使用中各有什么缺点和可能产生问题？ 答：蒸发性过强汽油在炎热夏季以及大气压力较低高原和高山地区使 用时，容易使发动机供油系统产生“气阻，甚至发生供油中断。另外, 在储存和运输过程中蒸发损失也会增加；蒸发性若汽油，难以形成 良好混合气，这样不仅会造成发动机启动困难，加速缓慢，

8、而且未气 化悬浮油粒还会使发动机工作不稳定，油耗上升。如果未燃尽油粒附 着在气缸壁上，还会破坏润滑油膜，甚至窜入曲轴箱稀释润滑油，从 而使发动机润滑遭破坏，造成机件磨损增大。3试述汽油辛烷值和柴油十六烷值意义。答：辛烷值用来表示汽油抗爆性，抗爆性时指汽油在发动机气缸内燃 烧时抵抗爆燃能力。辛烷值是代表点燃式发动机燃料抗爆性一个约定 数值。在规定条件下标准发动机试验中通过和标准燃料进行比较来测 定。采用和被测定燃料具有相同抗爆性标准燃料中异辛烷体积百分比 来表示。柴油十六烷值时用来评定柴油自燃性。将十六烷值规定为100正十六 烷和规定十六烷值为0 a-甲基蔡按不同比列混合得出不同十六烷值 标准燃

9、料，其十六烷值为该混合气中正十六烷体积百分比。如果某种 柴油及某标准燃料自燃性相同，则该标准燃料十六烷值即为该柴油十 六烷值。4什么是过量空气系数？它及混合气浓度有什么关系？答：发动机工作过程中，燃烧lkg燃油实际共给空气量及理论空气量 之比，称为过量空气系数。过量空气系数大于1称为稀混合气，等于1 称为标准混合气，小于1称为浓混合气。8发动机采用代用燃料意义是什么？答：减缓石油消耗速度，改善发动机动力性和燃油经济性，降低有害 物质排放。第五章3什么时供油提前角和喷油提前角？解释两者关系以及他们对柴油机 性能影响。答：供油系统理论供油始点到上止点为止，曲轴转过角度叫供油提前 角。喷油器针阀开始

10、升起也就是喷油始点到上止点间曲轴转过角度叫 喷油提前角。供油提前角大小决定了喷油提前角，供油提前角越大， 喷油提前角约到。但两者并不同步增大，两者之差称为喷油延迟角。 性能影响：喷油延迟角限制了柴油发动机转速，即发动机转速越高， 高压油管越长，喷油延迟角越大，它越大，在着火期间喷入油越多， 低压油喷入气缸量增多，燃油雾化变差，燃烧不充分，易产生积碳堵 塞喷油孔现象，降低柴油机性能。4什么是喷油嘴流通特性？说明喷油嘴流通截而对喷油过程和柴油机 性能影响。答：喷孔流通截面积及针阀升程关系称为喷油器流通特性。喷油嘴 流通截而积随针阀上升而增大，其增大速度及着火后期喷油量有直接 关系。若初期流通面积增

11、长快，则着火后期喷油量增多，低压油喷入 气缸量增多，燃油雾化变差，燃烧不充分，易产生积碳堵塞喷油孔现 象，降低柴油机性能。5柴油机有哪些异常喷射现象和他们可能出现工况？简述二次喷射产 生原因和危害及消除方法。答：柴油机有二次喷射、断续喷射、不规则喷射、隔次喷射和滴油这 几种异常喷射现象。二次喷射易发生在高速、大负荷工况下；断续喷 射常发生于某一瞬间喷油泵供油量小于喷油器喷出油量和填充针阀 上升空出空间油量之和。不规则喷射和隔次喷射易发生在柴油机怠速 工况下。二次喷射是因为喷油系统内压力高、变化快，喷油峰值压力 高达100MP甚至200MP,而谷值压力由于出油阀减压容积中作用接近 零甚至真空，在

12、压力波动影响下针阀落座后再次升起造成。由于二次 喷射是在燃油压力较低情况下喷射，导致这部分燃油雾化不良，燃烧 不完全，碳烟增多，并易引起喷孔积炭堵塞。此外，二次喷射还使整 个喷射持续时间拉长，则燃烧过程不能及时进行，造成经济性下降， 零部件过热等不良后果。为避免出现不正常喷射现象，应尽可能地 缩短高压油管长度，减小高压容积，以降低压力波动，减小其影响。 并合理选择喷射系统参数。6喷雾特性及雾化质量指标和参数有哪些？答：油束射程L、喷雾锥角B、油束最大宽度B、贯穿率。油束雾化 质量一般时指油束中液滴细度和均匀度。评价喷雾粒径指标有平均粒 径、索特粒径和粒径分布。8燃烧放热规律三要素是什么？什么是

13、柴油机合理燃烧放热规律？答：一般将燃烧放热始点（相位）、放热持续期和放热率曲线形状称 为放热规律三要素。合理放热规律是：燃烧要先缓后急。在初期燃 烧放热要缓慢以降低NOx排放，在中期要保持快速燃烧放热以提高动 力性和经济性能，在后期要尽可能缩短燃烧以便降低烟度和颗粒排 放。11柴油机燃烧过程优化基木原则是什么？答：（1）油-气-燃烧室最佳配合。（2）控制着火落后其内混合气生 成量。（3）合理组织燃烧室内涡流和湍流运动。（4）紧凑燃烧室形 状。（5）加强燃烧期间和燃烧后期扰流。（6）优化运转参数。12什么是柴油机合理喷油规律？答：喷射开始时段喷油率不能太高，以便控制着火落后期内形成可燃 混合气量

14、，降低初期放热率，防止工作粗暴。在燃烧开始后，应有较 高喷油率以期缩短喷油持续期，加快燃烧速率，同时尽可能减少喷油 系统中燃油压力波动，以防止不正常喷射现象。第六章2爆燃燃烧产生原因是什么？它会带来什么不良后果？答：燃烧室边缘区域混合气也就是末端混合气燃烧前化学反应过于迅速，以至在火焰锋面到达之前即以低温多阶段方式开始自然，引发爆爆燃会给柴油机带来很多危害，发生爆燃时，最高燃烧压力和压力升 高率都急剧增大，因而相关零部件所受应力大幅增加，机械负荷增大; 爆燃时压力冲击波冲击缸壁破坏了油膜层，导致活塞、气缸、活塞环 磨损加剧，爆燃时剧烈无序放热还使气缸内温度明显升高，热负荷及 散热损失增加，这种

15、不正常燃烧还使动力性和经济性恶化。3爆燃和早燃有什么区别？答：早然是指在火花塞点火之前，炽热表面点燃混合气现象。爆燃是 指末端混合气在火焰锋面到达之前即以低温多阶段方式开始自然现 象。早燃会诱发爆燃，爆燃又会让更多炽热表而温度升高，促使更加 剧烈表而点火。两者相互促进，危害更大。另外，及爆燃不同时，表 而点火即早燃一般是在正常火焰烧到之前由炽热物点燃混合气所致， 没有压力冲击波，敲缸声比较沉闷，主要是由活塞、连杆、曲轴等运 动件受到冲击负荷产生震动而造成。4爆燃机理是什么？如何避免发动机出现爆燃？答：爆燃着火方式类似于柴油机，同时在较大而积上多点着火，所以 放热速率极快，局部区域温度压力急剧增

16、加，这种类似阶越压力变化, 形成燃烧室内往复传播激波，猛烈撞击燃烧室壁而，使壁而产生振动, 发出高频振音（即敲缸声）。避免方法：适当提高燃料辛烷值；适 当降低压缩比，控制末端混合气压力和温度；调整燃烧室形状，缩短 火焰前锋传播到末端混合气时间，如提高火焰传播速度、缩短火焰传 播距离。5何谓汽油机表面点火？防止表面点火有什么主要措施？ 答：在汽油机中，凡是不靠电火花点火而由燃烧室内炽热表面点燃混 合气现象，统称为表面点火。防止措施：1）适当降低压缩比。2）选 用沸点低汽油和成焦性小润滑油。3）要避免长时间低负荷运行和汽 车频繁加减速行驶。4）应用磷化合物为燃油添加剂使沉积物中铅化物 成为磷酸铅从

17、而使碳着火温度提高到560C且氧化缓慢，放出热量少, 从而减少表而点火产生。6何谓汽油机燃烧循环变动？燃烧循环变动对汽油机性能有何影响？ 如何减少燃烧循环变动？答：燃烧循环变动是点燃式发动机燃烧过程一大特征，是指发动机以 某一工况稳定运转时，这一循环和下一循环燃烧过程进行情况不断变 化，具体表现在压力曲线、火焰传播情况及发动机功率输出均不相同。 影响：由于存在燃烧循环变动，对于每一循环，点火提前角和空燃比 等参数都不可能调整到最佳，因而使发动机油耗上升、功率下降，性 能指标得不到充分优化。随着循环变动加剧，燃烧不正常甚至失火循 环次数逐渐增多，碳氢化合物等不完全燃烧产物增多，动力性、经济 性下

18、降。同时，由于燃烧过程不稳定，也使振动和噪声增大，零部件 寿命下降，当采用稀薄燃烧时，这种循环变动情况加剧。减少措施: 1）尽可能使巾a=0.81.0,此时循环变动最小。2）适当提高气流运 动速度和湍流程度可改善混合气均匀性，进而改善循环变动。3）改 善排气过程，降低残余废气系数Y。4）避免发动机工作在低负荷、 低转速工况下。5）多点点火有利于减少循环变动。6）提高点火能量, 优化放电方式，采用大火花塞间隙。11在汽油机上燃烧均质稀混合气有什么优点？它所面临主要困难时 什么？目前解决途径有哪些？答：优点：混合气均匀，燃烧较完全。对燃油共给及喷射系统没特别 咼要求。困难：1为防止爆燃采用较低压缩

19、比导致热效率较低。2）浓混合气比 热容比低导致热效率低。3）只能用进气管节流方式对混合气量进行 调节即所谓量调节使得泵气损失较大。4）在化学剂量比附近燃烧， 导致有害排放特别是NOx排放较高。5）用三元催化转换器汽油机， 它过量空气系数巾a必须控制在1左右，从而限制其性能进一步提高。 解决途径：采用稀薄燃烧汽油机。一类是非直喷式稀燃汽油机，包括 均质稀燃和分层稀燃式汽油机，另一类是缸内直喷式稀燃汽油机。13何谓稀燃、层燃系统？稀燃、层燃对汽油机有何益处？答：稀燃系统就是均质预混合气燃烧，通过采用改进燃烧室、高湍流、 高能点火等技术使汽油机稳定燃烧界限超过 =17系统；分层燃烧系 统就是在a更大

20、情况下，均质混合气难以点燃，为了提高稀燃界限， 通过不同气流运动和供油方法，在火花塞附近形成具有良好着火条件 较浓可燃混合气，而周边是较稀混合气和空气，分层燃烧低汽油机可 稳定工作在a =2025范围内。好处：使燃油消耗率降低，且提高排 放性能。14电控汽油喷射系统及化油器相比有何优点？答：1）可以对混合气空燃比进行精确控制，使发动机在任何公开下 都处于最佳工作状态，特别是对过渡工况动态控制，更是传统化油器 式发动机无法做到。2）由于进气系统不需要喉管，减少进气阻力， 加上不需要对进气管加热来促进燃油蒸发，所以充气效率高。3）由 于进气温度低，使得爆燃燃烧得到有效控制，从而有可能采取较高压 缩

21、比，这对发动机热效率改善时显著。4）保证各缸混合比均匀性问 题比较容易解决，相对于发动机可以使用辛烷值低燃料。5）发动机 冷起动性能和加速性能良好，过渡圆滑。18汽油机电控系统常将什么作为其控制目标？答：喷油时刻和喷油量。第七章1研究发动机特性意义时什么？答：发动机特性是发动机性能综合反映，在一定条件下，发动机性能 指标或特性参数随各种可变因素变化规律就是发动机特性。研究发动 机特性是为了分析发动机在不同工况下运行动力性能指标、经济性能 指标、排放指标以及反映工作过程进行完善程度指标等。2发动机性能包括哪几方面？如何评价发动机性能？答：发动机性能包括：动力性能指标、经济性能指标和排放性能指标。

22、 评价其性能需要对发动机特性进行分析和研究。用来表示发动机特性 曲线就是特性曲线，它是评价发动机一种简单、直观、方便形式，时 分析和研究发动机一种最基本手段。3发动机负荷特性如何测取？在测取过程中应该注意哪些内容？答：负荷特性是指当转速不变时，发动机性能指标随负荷而变化关系。 用曲线形式表示，就是负荷特性曲线。发动机负荷特性曲线是在发动 机试验台架上测取。测取前，将发动机冷却液温度、润滑油温度保持 在最佳值；调节测功器负荷并改变循环供汕量，使发动机转速稳定在 某一常数。4试分析汽油机和柴油机负荷特性特点。答：1）汽油机燃油消耗率普遍较高，且在从空负荷向中小负荷段过 渡时，燃油消耗率下降缓慢，仍

23、维持在较高水平，燃油经济性明显较 差。2）汽油机排气温度普遍较高，且及负荷关系较小。3）汽油机燃 油消耗量曲线弯度较大，而柴油机燃油消耗量曲线在中、小负荷段线 性较好。5根据实验条件不同，发动机外特性有几种形式？答：6对比分析汽油机和柴油机速度特性特点；答：1）柴油机在各种负荷速度特性下转矩曲线都比较平坦。汽油机 速度特性转矩曲线曲率半径较小，节气门开度越小，转矩峰值向低速 移动，且随转速变化斜率越大。2）汽油机有效功率外特性线最大值 点，一般在标定功率点；柴油机可以达到最大值点转速很高，而标定 点要比其低很多。3）柴油机燃油消耗率曲线在各种负荷速度特性下 都比较平坦，仅在两端略有翘起，最经济区转速范围很宽。汽油机则 不同，其油耗曲线翘曲度随节气门开度减小而剧烈增大，相应最经济 区转速范围越来越窄。7衡量发动机克服短期超载能力指标有哪些？汽油机、柴油机有什么 区别？答：指标有：转矩适应性系数KT,转矩储备系数u , u、KT值大表 明随着转速降低，Ttq增加较快，在不换挡时，爬坡能力和克服短期 超载能力强。汽油机外特性比柴油机外特性动力适应性好；因此，一 般不需要改造外特性配备调速装置。柴油机需要采用专门设计调速 器，在低于标定转速进行校正，使输出转矩增大；高于标定转速需要 调速，避免超速。