《武汉理工发动机原理期末内燃机学部分问答+画图+分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《武汉理工发动机原理期末内燃机学部分问答+画图+分析（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 问答与分析1为什么 a 是反映柴油机混合气形成与燃烧完善程度及整机性能的一个指标？其减小有何限制？答：对柴油机来说，a 总是大于 1，以保证喷入气缸的柴油能完全燃烧。柴油机在吸入气缸的空气量一定的情况下，a 小意味着可以向气缸多喷油，吸入气缸的空气的利用率高，发出的功率大。因此，a 是反映柴油机混合气形成与完善及整机性能的一个指标，应力求 a 减小。减小 a 在小型高速柴油机中主要受燃烧完善程度的限制，在大新及增压柴油机中主要受热负荷的限制。2简述机械损失有哪几部分组成，有哪几种测定方法？答：1）活塞与活塞环的摩擦损失；2）轴承与气门机构的摩擦损失；3）驱动附属机构的功率损失；4）风阻损失；
2、5）驱动扫气泵及增压器的损失。 示功图法，倒拖法，灭缸法，油耗线法。3 PL，be 的表达式，提高动力性能与经济性的基本途径？答： 采用增压技术；（在保持过量空气系数等参数不变的情况下，增压技术增加了吸进空气的密度， ）合理组织燃烧过程，提高循环指示热效率；改善换气过程，提高气缸充量系数；提高发动机转速；提高内燃机机械效率；采用二冲程提高生功率。4内燃机理论循环是在实际循环的基础上进行了哪些假设后得到的?答：把压缩和膨胀过程简化为理想的绝热可逆的等熵过程，忽略工质与外界的热量交换及其泄漏的影响将燃烧过程简化为等容、等压或混合加热过程，将排气过程简化等容放热过程将循环简化为闭口循环以空气为工质，
3、并视为理想气体，在整过循环中工质的物理及化学性质保持不变。5分析提高内燃机理论循环热效率和平均有效压力的措施受到实际工作的哪些限制？答：1）结构强度的限制。增加压缩比 c 和压力升高比 p，将导致最高燃烧压力 Pz 和压力升高率 dp/d 的升高，使发动机的负荷水平、震动和噪声大大增加；2）机械效率的限制。内燃机的机械效率 m 与气缸中的 Pz 密切相关，相同转速下，Pz 的增加不仅会使活塞与气缸套之间的摩擦损失增加，也使得活塞、连杆等运动件的质量及其惯性力增加，轴承的承压面积加大，进一步增加摩擦损失，因此不加限制的提高 c 和 p，将导致 m 的下降；3）燃烧方面的限制。若 c 过高，汽油机
4、易产生爆燃、表面点火等不正常燃烧的现象。对于柴油机，过高的 c 将使压缩容积变得很小，燃烧室的设计和制造难度增加，也不利于混合气的形成和燃烧的高效运行。4）排放方面的限制。c 和 p 的增加，使最高燃烧温度和压力上升，NOx 的排放增加。6分析内燃机理论循环与实际循环的差别？答：1）工质的影响。理论循环的工质是理想的双原子气体，物化性质不变；实际循环中时混合气体，燃烧过程中比热容增大，使得实际循环所能达到的最高燃烧温度和气缸压力小于理论循环，循环作功能力和热效率下降。2）传热损失。理想循环燃烧室壁面是绝热的，没有传热损失，实际循环中壁面存在热交换使循环热效率和指示功下降，也增加了发动机的热负荷
5、。3）换气损失。理论循环基本不考虑换气过程，而实际循环中存在换气损失。4）燃烧损失。理论循环燃烧速度根据加热方式有等容加热和等压加热，前者加热速度极快。实际循环存在燃烧速度有限性和不完全燃烧损失。7分析内燃机燃烧速度的有限性对实际循环带来了哪些影响？答：压缩负功增加。为了使燃料在上止点附近燃烧，燃料的燃烧在上止点之前开始，增加了压缩负功；最高压力下降。由于燃烧速度的有限性，等容加热部分达不到瞬时完成加热的要求，再加上活塞在上止点后的下行运动使工质体积增加，实际循环的压力升高率有限，使最高压力下降；膨胀功减少。实际循环的燃烧持续期长，部分热量是在膨胀行程的后期加入，这部分热量的做功能力低，循环获
6、得的膨胀功减小。8分析内燃机换气过程进排气门提前开启和迟后关闭的原因?答：排气门提前开启：如果排气门刚好在膨胀形成的下止点才开始打开，则由于排气不畅造成气缸压力下降迟缓，活塞在上行运动强制排气时，将增加排气行程所消耗的推出功；排气门迟后关闭：一方面避免因排气流动截面及过早减小而造成的排气阻力的增加，使活塞强制排气所消耗的推出功与缸内残余废气量增加;另一方面还可以利用排气管内气体流动的惯性从气缸内抽吸一部分废气，实现过后排气；进气门提前开启：为了使活塞下行时新鲜混合气在最小阻力下吸入气缸；进气门迟后关闭：利用进气过程中形成气流惯性，实现向气缸的过后充气，增加缸内的充量。9写出充量系数的分析表达式
7、，简述提高他的措施？答： 1）降低进气系统的阻力损失，提高气缸进气终了压力2）降低排气系统的阻力损失，减小缸内残余废气系数3）减少高温零件在进气过程中对新鲜充量的加热，降低进气终了时的冲量温度4）合理的配气正时和气门升程规律，在减小残余废气的同时增加新鲜充量，即增加 Pa 减 小 r。10为了获得最大的充量系数，减少泵气损失，较为理想的进气系统应满足哪些要求？答：低速时采用较小的气门叠开角以及较小的气门升程，防止出现缸内新鲜充量向进气系统的倒流，以增加低速转矩，提高燃油经济性。高速时应具有最大的气门升程和进气门迟闭角，以最大限度减小流动阻力，并充分利用过后充气，提高充量系数，满足发动机高速时的
8、动力要求。配合以上变化，进气门从开启到关闭的近期持续角也进行相应的调整，以实现不同工况下的最佳的气门正时，浆泵其损失降至最低。11.分析可变截面涡轮增压器（VNT/VGT）是如何满足发动机工况变化需求的?答：可变截面涡轮增压器通过电子控制单元控制叶片角度；来改变排气流通面积。在低速及低负荷工况，减小喷嘴叶片流通面积，使排气流速增加同时气流速度方向与涡轮叶片设计的入射角更接近，因而效率提高，这样可以大大改善发动机低速动力性和加速响应性；在高负荷工况，通过加大喷嘴的流通面积降低排气流速，一方面减小了排气与涡轮碰撞损失，避免增压器的超速或系统超压，另一方面，由于减小排气流动阻力，还使泵气损失减小。1
9、2 为什么混合气过浓或过稀都不能形成火焰核心以产生火焰传播？答：过浓的混合气由于燃烧不完全，放热量少，过稀的混合气因其热值低，放出的热量少因而均不能着火。13 为什么汽油机每个工况点都存在一个最佳点火提前角？答：14 画图分析点燃式发动机的燃烧过程答：第 阶段称为着火阶段（滞燃期） ，是指火花塞跳火到形成火焰中心阶段。火花塞在上止点前角 跳火以后，混合气并不立即产生火焰，而是经过一段时间后才形成火焰核心，随后火焰由此火焰核心向外传播。第阶段称为急燃期，是指火焰由火焰中心烧遍整个燃烧室的阶段。在这一阶段，压力升高很快，急燃期的终点一般为最高压力点或最高温度点。第阶段称为后燃期，它相当于急燃期的终
10、点至燃料基本上完全燃烧点 4 为止。P-V 图上的 3 点表示燃烧室主要容积已被火焰充满，混合气燃烧速率开始降低，加上活塞向下止点加速移动，使气缸中压力从点 3 开始下降。15降低燃烧循环变动的措施：答： 多点点火 组织进气涡流能增加燃烧速率，从而减小燃烧循环变动 提高发动机转速，在气缸内形成更强烈的湍流也能减小燃烧循环变动采用化学计量或略浓空燃比的混合气，由于火焰温度和传播速度比较高，因此燃烧循环变动小采用燃油电控喷射技术（特别是多点或缸内燃油喷射）可以改善循环之间混合气浓度不均匀性，降低燃烧循环变动采用快速燃烧技术提高火焰传播速率有助于减小燃烧循环变动加大点火能量，优化放电方式，采用大的火
11、花塞间隙有助于减小燃烧循环变动。16强烈爆燃对发动机工作产生哪些不利影响？答：发动机过热。爆燃时，破坏附着层，汽缸盖、活塞顶面的温度上升。燃烧室局部过热会产生表面点火，进一步气缸过热，最终导致轻合金的汽缸盖、活塞发生局部金属变软、融化或烧损，此外，由于燃气向冷却水的传热量增加，排气温度下降；零件的应力增加；由于压力增长率和 Pz 都增加，易使受力件损坏；输出功率、热效率下降。压力波冲击会破坏气缸壁面层流边界层，使壁面的传热量大大增加，冷却损失增加，输出功率降低；燃烧室内部高温引起燃烧产物加速离解成 CO、H2等，严重时也会析出炭粒，因而热效率下降；爆燃促使积炭形成，破坏活塞环、气门和火花塞的正
12、常工作；压力波冲击缸壁表面，使之不易形成油膜，导致机件加速磨损。17分析发动机主要运转因素对爆燃的影响？（1）点火提前角：随点火提前角的增加，t1 减小，缸内压力增加，终燃混合气受到的挤压作用大，温度升高，t2 减小，总体 t2 起决定性作用，随点火提前角的增加，爆燃倾向加大；（2）转速的影响：转速 n 增加，火焰传播速度增加，t1 减小；n 增加，充量系数下降，缸内压力下降，终燃混合气温度也较低，t2 增加。 转速增加时爆燃倾向减小；（3）负荷的影响：n 一定而负荷减小时，残余废气系数增大，缸内压力下降，t2 增加，爆燃倾向减小（4）混合气浓度的影响：a 值的改变将引起火焰传播速度、终燃混合
13、气滞燃期的改变。a=0.8-0.9 时，爆燃倾向最大，过浓或过稀的混合气有助减小爆燃的倾向（5）燃烧室沉积物的影响：沉积物温度较高，在进气、压缩过程中不断加热混合气，加之沉积物是热的不良导体，提高了终燃混合气的温度。沉积物本身有一定体积，提高了压缩比。沉积物的增加使爆燃倾向增加18分析发动机主要结构因素对爆燃的影响（1）气缸直径：气缸直径大，火焰传播距离长，t1 大，同时由于面容比减小，t2 小，爆燃倾向增大；（2）火花塞位置：火花塞位置影响火焰传播距离也影响终燃混合气在气缸内的位置，从而影响终燃混合气的温度；（3）气缸盖与活塞材料：由于铝合金导热好，因而铝合金活塞、缸盖可抑制爆燃，提高压缩比
14、；（4）燃烧室结构：这是影响爆燃的主要因素，凡是能使火焰传播距离缩短、湍流强度和火焰传播速度提高的燃烧室结构均有助于减少爆燃。19 简述防止汽油机爆燃的措施答：（1）推迟点火；（2）缩短火焰传播距离，如恰当布置火花塞位置及燃烧室形状的合理设计；（3）终燃混合气的冷却，使离火花塞最远处可燃混合气冷却的较好，如减小余隙高度；（4）增加流动，使火焰传播速度增加，改善终燃混合气的散热；（5）燃烧室扫气（如加大进排气重叠期）的冷却作用可减轻爆燃。20 简述防止汽油机表面点火的措施答：（1）选用挥发性好的汽油和成焦性小的润滑油；（2）降低压缩比；（3）避免发动机长时间低负荷运行和汽车频繁加减速行驶。21
15、简述燃烧室的一般设计要求（1）燃油经济性高；（2）生成污染物少；（3）动力性高；（4）不出现爆燃和表面点火等不正常燃烧；（5）燃烧循环变动小；（6）工作柔和，燃烧噪声小；（7）启动性好。22 为了既提高压缩比又不产生爆燃，燃烧时应从哪方面考虑？（1）缩短火焰传播距离，除设计紧凑的燃烧室外也与火花塞位置有关；（2）利用适当强度的湍流，加速火焰传播速度；（3）在离活塞位置较远的位置设计适当的冷却，降低终燃混合气温度；（4）燃烧室内没有易受高温影响而产生的热点和表面沉积物。23分析提高压缩比对其 HC 和 NOx 的排放有何影响？（1）压缩比增加，会导致燃烧室面容比增加，燃烧室的狭缝、润滑油膜和沉积
16、物处生成的未燃 HC 量增加；（2）压缩比高，膨胀比也大，膨胀后期燃气温度下降，HC 氧化速率下降使更多的燃气以未燃 HC 形式排出；（3）压缩比高，使最高燃烧温度增加，NOx 增加。24简述均匀混合直喷汽油机的优点答：可以充分利用喷雾油滴蒸发从缸内吸热的效应，提高发动机的充量系数和降低爆燃倾向；由于充量系数的提高，发动机的转矩可以提高；由于爆燃倾向的降低，发动机的压缩比可以提高 1-1.5 倍从，而可以提高热效率，发动机的排量可以减小；在部分负荷工况，较小排量的汽油机将在较高的平均有效压力下工作来达到同样的转矩，工作点像高效率移动，因此热效率有所提高；还可以改善发动机冷启动，降低在冷启动和暖车过程的排放，有助于满足越来越严格的排放法规。25 分析压燃式内燃机着火需要具备的两个条件：（1）在形成的可燃混合气中，燃料蒸汽与空气的比例要在着火界限内。混
