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1、作业题 参考答案 1 测功机上测取某发动机两个工况点的参数为 1 转速n1 4800r min时 输出转矩为Ttq1 178N m和燃油消耗量B1 406g min 2 转速为n2 6000r min时 输出转矩为Ttq2 152N m和燃油消耗量B2 510g min 求发动机的最大输出功率Pe和最低燃油消耗率ge 答 计算两个工况的输出功率Pe和燃油消耗率ge 最大输出功率Pe为95 5kW 最低燃油消耗率ge为272 2g kW h 2 某汽油机转矩适应系数KT 1 86 转速适应系数Kn 1 62 转速nn 7500r min 输出最大力矩为Tm 267Nm 求汽油机标定工况输出转矩和
2、最大力矩对应的转速为多少 3 某增压柴油机 经过增压 进气压力提高到0 22MPa 增压前的标定功率为145kW 增压后的标定功率为255kW 计算该增压柴油机的增压度 与增压比 b 4 分析在小负荷时 柴油机与汽油机的循环热效率的差异为什么会进一步扩大 答 小负荷时 扩大柴油机与汽油机循环热效率差异的原因有下面几个方面 1 汽油机的实际压缩比大大减小 而柴油机的实际压缩比还稍有加大 2 汽油机的 a 0 7左右 为浓混合气 相当一部分燃油未能充分燃烧 而柴油机的平均 a远远大于1 燃油能得到充分燃烧 3 小负荷时 汽油机缸内的废气使燃烧放慢 等容加热的 减小 容积预膨胀比 变大 而 t减小
3、而柴油机因喷油持续时间缩短 减小 增大 提高了 t 4 小负荷时 汽油机排气的温度高 而柴油机排气的温度相对低 因此 汽油机的 t较柴油机更低 5 提高预混合燃烧和扩散燃烧速率的措施有那些 答 l 预混合燃烧的燃烧速度主要取决于化学反应速度 即过量空气系数 a 和气体运动的强度 按过量空气系数 a 0 9配制混合气 火焰燃烧速度最快 加强进气涡流和压缩挤流 扩大火焰面积和增加火焰面厚度 提高单位时间的燃烧速率 2 扩散燃烧的燃烧速度取决于混合气形成的速度 提高喷油压力 减小喷孔直径 细化油粒 缩短蒸发时间 合理设置喷孔数 喷孔位置 油束贯穿距离 喷雾锥角 使油粒均匀分布在整个燃烧室内 同时加强
4、气流运动强度 提高空气与燃油蒸汽混合的速度 提高速燃期和缓燃期的喷油速率 缩短喷油持续时间 加大混合气形成的速率 6 如何降低汽油机爆燃的趋势 如何降低柴油机的燃烧噪声 答 提高火焰前锋传播的速度 延长末端混合气自燃着火所需时间 能有效防止爆燃 优化燃烧室设计 提高燃烧室的紧凑性和合理布置火花塞的位置 缩短火焰前锋传播的距离 排气门靠近火花塞 削弱排气门对末端混合气加热的作用 降低压缩比和提高燃料抗爆性能降低爆燃的风险 加强燃烧室内气流运动的强度能防止爆燃的发生 当汽油机出现爆燃的现象时 适当减小点火提前角是消除爆燃最有效的方法 降低柴油机的燃烧噪声主要减少在着火落后期内形成混合气的数量 其中
5、减少着火落后期内的喷油量是非常重要的 采用紧凑的燃烧室 减小喷油提前角 提高冷却水温度和提高燃油的着火性能均能缩短着火落后期 达到减少着火落后期内形成混合气的目的 采用球型燃烧室和IDI型燃烧室也能减小燃烧噪声 7 如何降低汽油机排气中HC的含量 如何降低柴油机微粒和碳烟的含量 答 合理的燃烧室设计对控制汽油机HC的排放能产生明显的效果 缩小燃烧室表面积和加强燃烧室内气流的运动 能减少淬熄效应所的HC 减小点火提前角能降低HC 减小活塞头部 燃烧室的挤气面积 火花塞和进排气门等处的缝隙容积是降低因缝隙效应所产生HC的有效方法 汽油机除中等负荷外 多数情况为 a 1的浓混合气 采用分层燃烧能大幅
6、度降低小负荷和怠速产生的HC 柴油机产生微粒和碳烟的主要原因是在高温缺氧条件下由液态和气态烃直接裂解生成的 提高喷油压力到200MPa以上 缩小喷孔直径 细化油粒直径到5um以下 缩短油粒蒸发的时间 采用多孔喷油器 12孔 合理的油束贯穿距离 喷雾锥角 使油粒均匀分布在整个燃烧室内 提高主喷射阶段的喷油速率 缩短喷油的过程 加强涡流和湍流运动 加速混合气生成速率 让涡流和湍流的强度能保持到燃烧的后期对降低微粒和碳烟的含量能产生显著的效果 如缩口型燃烧室 以上措施均能有效地降低柴油机微粒和碳烟的含量 8 设计汽油机和柴油机的燃烧室 主要满足哪些要求 答 设计汽油机燃烧室主要满足的要求是 1 燃烧
7、室结构紧凑 面容比F V小 散热损失小 循环热效率高 HC排放降低 不易发生爆燃 2 合理的燃烧室形状 提高火焰传播速率和放热速率 3 合理布置火花塞的位置 缩短火焰传播的距离 提高燃烧的等容度 火花塞靠近排气门 避免爆燃 4 提高涡流和湍流强度 使燃烧速率高 提高循环热效率 减小淬熄层厚度 降低HC排放 5 尽可能地增大进 排气门数和流通截面积 提高充气系数 下降泵气损失 1 提高发动机实际工作循环热效率的基本途径是什么 可采取哪些基本措施 提高实际循环热效率的基本途径是 减小工质传热损失 燃烧损失 换气损失 不完全燃烧损失 工质流动损失 工质泄漏损失 提高工质的绝热指数 可采取的基本措施是
8、 减小燃烧室面积 缩短后燃期能减小传热损失 采用最佳的点火提前角和供油提前角能减小提前燃烧损失或后燃损失 采用多气门 最佳配气相位和最优的进排气系统能减小换气损失 加强燃烧室气流运动 改善混合气均匀性 优化混合气浓度能减少不完全燃烧损失 优化燃烧室结构减少缸内流动损失 采用合理的配缸间隙 提高各密封面的密封性减少工质泄漏损失 2 影响冲量系数的主要因素有哪些 影响冲量系数的主要因素有 空气流过空滤器 化油器 进气管 进气道等所产生的沿程损失与局部损失 进气门口的阻力损失 特别是气门口平均进气马赫数小于0 5时 进气温升 Ta 的影响 进 排气相位角的影响 特别是进气晚关角的影响 进气压力变化的
9、影响 3 为什么增压后要采用进气中冷技术增压技术能 提高功率 降低燃油消耗率 降低HC CO和烟度 但增压使进气温度 缸内温度升高 造成NOx的排放量增加 若采用增压中冷技术 降低进气温度 缸内温度 能有效降低NOx的排放量4 什么是过量空气系数 它与混合气浓度有何关系 过量空气系数 是实际混合气空燃比与理论空燃比之比值 等于1 混合气中的空气正好能满足燃料完全燃烧的需要 大于1 混合气中的空气量大于燃料完全燃烧的需要量 为稀混合气 小于1 混合气中的空气量小于燃料完全燃烧的需要量 为浓混合气 5 燃烧放热规律三要素是什么 什么是柴油机合理的燃烧放热规律 三个要素指的是燃烧放热始点 相位 放热
10、持续期和放热率曲线的形状 合理的柴油机的燃烧放热规律是降低速燃期的燃烧放热速率 可以降低柴油机的dP d pmax 噪声 振动和NOX 提高缓燃期和后燃期的燃烧放热速率 提高柴油机的循环热效率 动力性和经济性 降低HC 碳烟和微粒 6 爆燃的机理是什么 如何避免汽油机出现爆燃 爆燃的机理是火焰前锋面传播过程中 燃烧产生的压力波和高温辐射使燃烧室边缘的可燃混合气的压力和温度上升 燃前化学反应加速 出现末端混合气在火焰锋面到达之前出现多点同时着火 火焰速度可高达800 l000m s 因放热速率极快 压力陡增 形成燃烧室内的激波 猛烈撞击燃烧室壁面 发出高频振音 防止爆燃的措施是 适当减小点火提前
11、角和降低压缩比 缩短火焰传播的距离和加快火焰传播的速度 加强燃烧室高温部位的冷却 火花塞位置靠近排气门 以及提高燃料抗爆性 7 何谓汽油机的表面点火 防止表面点火的主要措施有哪些燃烧室内排气门 火花塞等表面的高温炽热的积炭点燃了混合气的现象就是表面点火 在火花塞点火前炽热积炭就点燃混合气称为早火 早火使着火时间提前 压缩负功增大 动力性和经济性恶化 除了早火 还有后火 防止表面点火的主要措施有 1 降低压缩比和减小点火提前角 降低燃烧室表面温度 2 使排气门和火花塞等处得到合理冷却 3 减少汽油中的重馏分 减少积炭 4 避免润滑油在燃烧室内形成积炭 5 添加剂有消除或防止积炭作用 8 简述柴油
12、机主要排放污染物及其生成机理柴油机主要污染物有 微粒 NOX HC和硫氧化物 微粒生成机理是烃类燃料在高温缺氧条件下析出碳粒和杂质表面粘有机物SOF 混合气浓度极不均匀 过浓或过稀的混合气会产生HC 喷油器压力室容积内的燃油高温下产生HC 高温条件下氧分子裂解成氧原子 再与N2生成NO 燃油中的硫在高温条件下与氧生成硫氧化物 9 论述降低汽油机排放污染物的措施1 推迟点火提前角能降低NOx和HC 2 废气再循环能降低NOx 3 合理的燃烧室设计能减少淬熄和缝隙效应产生的HC 4 电控汽油喷射结合三效催化转化器能降低CO NO和HC 5 高能点火和热反应器能降低CO和HC 知识回顾KnowledgeReview
