发动机原理自考复习题参考答案

1、1 第一章发动机的性能第一章发动机的性能 一、选择一、选择 1.c2.b3.a4.c5.b6.b7.b8.d 9.a10.a11.c12.a13.a14.c15.a 二、填空二、填空 16.加大17. 不变 18.小19. 机械摩擦 损失 20.加大21. 减小 22. 混合加 热循环 23. 大 24.降低25. 高 26.等容加热循 环 27. 等压加热 循环 28.降低29. 驱动附 件损失 30. 定容加 热 31. 动力性 能指标 三、名词解释三、名词解释 32.平均有效压力：单位气缸工作容积所做的循环有效功称为平均有效压力。 33.升功率：在标定工况下，每升发动机工作容积发出的有效

2、功率称为升功率。 34.活塞平均运动速度：发动机在标定转速下工作时，活塞往复运动速度的平均值称为活塞平均运动速度。 35.机械效率：指示功减去机械损失功后，转为有效输出功的百分比称为机械效率。 36.有效燃油消耗率：发动机每发出的有效功所消耗的燃油量。hkw 1 37.燃烧效率：燃料化学能通过燃烧转为热能的百分比称为燃烧效率。 38.平均指示压力：单位气缸工作容积所做的循环指示功称为平均指示压力。 39.工质定压比热容：单位质量工质在定压过程中温度升高所需的热量称为工质的定压比热容。 四、简答四、简答 40.简述工质改变对发动机实际循环的影响。 答案要点： 1)工质比热容变化的影响：比热容cp

3、、cv加大，k值减小，也就是相同加热量下，温升值会相对降低，使得热 效率也相对下降。 2)高温热分解：这一效应使燃烧放热的总时间拉长，实质上是降低了循环的等容度而使热效率t有所下降。 3)工质分子变化系数的影响：一般情况下1时，分子数增多，输出功率和热效率会上升，反之l时，会 下降。 4)可燃混合气过量空气系数的影响：当过量空气系数a1时，t值将随a上升而有增大。 41.s/d（行程/缸径）这一参数对内燃机的转速、结构、气缸散热量以及与整车配套的主要影响有哪些？ 答案要点： 活塞平均运动速度 30 sn m 若 sd 小于 1，称为短行程发动机，旋转半径减小，曲柄连杆机构的旋转运动质量的惯性力

4、减小；在保证 活塞平均运动速度不变的情况下，发动机转速 n 增加，有利于与汽车底盘传动系统的匹配，发动机高度较小， m 有利于在汽车发动机仓的布置；sd 值较小，相对散热面积较大，散热损失增加，燃烧室扁平，不利于合理组 织燃烧等。 反之若 sd 值较大，当保持不变时，发动机转速 n 将降低。sd 较大，发动机高度将增加，相对散热面 m 积减少，散热损失减少等。 42.内燃机的机械损失包括哪几部分？常用哪几种方法测量内燃机的机械损失？ 答案要点： 机械损失由活塞与活塞环的摩擦损失、轴承与气门机构的摩擦损失、驱动附属机构的功率消耗、流体节流和 2 摩擦损失、驱动扫气泵及增压器的损失等组成。 测定方

5、法有：示功图法、倒拖法、灭缸法、油耗线法等。 43.简述单缸柴油机机械损失测定方法优缺点。 答案要点： 测量单缸柴油机机械损失的方法有：示功图法，油耗线法，倒拖法等。 用示功图法测量机械损失一般在发动机转速不是很高，或是上止点位置得到精确校正时才能取得较满意的结 果。在条件较好的实验室里，这种方法可以提供最可信的测定结果。 油耗线法仅适用干柴油机。此法简单方便，甚至还可以用于实际使用中的柴油机上。但用这种方法求得的 也是近似的，其可信程度取决于值随负荷变化的恒定程度和曲线在空载附近的直线性。 m p m p 倒拖法在具有电力测功器的条件下可以简便而迅速地进行。此法用于柴油机上时，由于一些原因，

6、往往测得 的结果要高于实际的机械损失值。 对于废气涡轮增压柴油机，不能应用倒拖法，而只能应用示功图法和油耗线法。 44.内燃机的强化指标有哪些？ 答案要点： 升功率在标定工况下，每升发动机工作容积所做有效功，即（kw/l） s e l iv p p 比质量发动机的干质量与标定功率之比， e e p m m 强化系数即平均有效压力与活塞平均速度乘积， me cp 45.在一定假设条件下，可以把四冲程汽油机的实际工作过程简化为如题 31 图所示的理想循环的温摘（ts）图。 试求：1对应的压容（pv）图，并标出各热力过程的性质； 2循环的加热量和放热量在 ts 图上用哪些面积表示？ 答案要点： （1

7、）定容加热循环的 pv 图如图所示 其中 12 为绝热等熵压缩过程，23 为等容加热过程，34 为绝热等熵膨胀过 程，41 为等容放热过程。 （2）循环加热量用 ts 图上面积 6123456 表示 循环放热量用 ts 图上面程 61456 表示。 46.理论混合加热循环中，若压缩比，循环加热量 q1 一定时，用 t-s 图说明压力升 高比入增加，循环热效率如何变化。 答案要点： 根据题意，、k 及 q1 值均不变，混合加热循环中压力升高比增加就意味 着等容加热的比例增加，在图上分别作出混合加热循环、两abzacz 222 abzacz 111 种循环的 ts 图。 两种模式的压缩线相同，均为

8、，且混合加热循ac 题 31 图 3 环比混合加热循环的等容加热比例大，则混合加热循环的等压加热线一定比混合加abzacz 111 abzacz 222 abzacz 111 热循环的等压加热线高，也就是等熵膨胀线一定在的左边，等容放热线下包围的面积所代abzacz 22211b z 22b zab2 表的等容放热量一定大于等容放热线下包围的面积所代表的等容放热量。由此，理论混合加热循环中，若压ab1 缩比，循环加热量一定时，压力升高比增加，循环热效率增大。提高理论循环加热的“等容度”将使循环热 1 q 效率增大。 47.为便于分析，常将复杂的内燃机热力循环过程简化为理想工质的理想循环过程（理

9、论循环） ，该模型的基本假定有 哪些？ 答案要点： 模型的基本假定 （1）关于理想工质 认为工质由单一的理想气体（单、双原子气体）即空气组成，忽略废气、燃油蒸气及燃烧中间产物的影响。 认为工质（即空气）的比热容等热物性参数（、）为常数，不随压力、温度等状态参数变化。 p c v c （）关于理想循环 将发动机实际动力过程的开式（开口）系统简化为热力循环的闭式（闭口）系统（与外界无物质交换） 。 燃烧放热当作由外界热源向系统加热。排气热当作系统向外界等容放热，并回到压缩始点。压缩过程、膨 胀过程看成是绝热等熵压缩（工质与汽缸壁面无热交换） 。 忽略进排气流动损失，假定气门在上、下止点瞬间开闭（对

10、增压和非增压机均只考虑动力过程功） 。 48.简述真实循环特性对发动机实际循环热效率的影响。 t 答案要点： （1）散热损失 真实循环并非绝热过程，通过汽缸壁面、缸盖底面、活塞顶面向外散热。 （2）时间损失 实际循环时，燃烧及向工质加热不可能瞬间完成，因此：存在点火（喷油）提前角，产生燃烧提前的时间损 失；由于高温热分解，产生后燃损失。 （3）换气损失 存在排气门早开的自由排气损失和进排气过程的泵气损失。 （4）不完全燃烧损失 燃料、空气混合不良，燃烧组织不善而引起的燃料热值不能完全释放的损失。 （5）缸内流动损失 压缩及燃烧、膨胀过程中，由于缸内气流（涡流和湍流）所形成的损失。 （）工质泄漏

11、的损失 工作过程中，工质通过活塞外向外泄漏是不可避免的。由此产生泄漏损失。 49.画出与题 31 图相应的 ts（温熵）图。 4 相应的 ts（温熵）图如右： 50.内燃机 、k、循环加热量、燃烧效率 c 相同时，画出理想工质与理想循 环相结合的三种基本热力循环的 t-s 图，并对比三者的 t 大小。 答案要点： 、及值均不变，分别作出等容加热循环、混合加热循环 1 qabacz 11 和等压加热循环三种循环的 图。abzacz 22 2 abacz 33 ts 三种模式的压缩线相同，均为。由于等容线的斜率比等压线大，相同ac 加热量下，从左到右依次是、和线。因此放热量必然是等 1 q 11b

12、 z 22b z 33b z 2 q 压循环最大而等容循环最小。于是有，等容循环混合循环等压循环。这一结论就是提高循环加 tv tm tp 热“等容度”的具体体现。 五、论述五、论述 51.现在某些新型发动机经常采用“可变技术” ，以汽油机米勒循环为例说明为什么要采用“可变技术” ，常用的还有 哪些？ 答案要点： 米勒循环的实质是膨胀比大于压缩比。 e 汽油机应用米勒循环时主要是改善中、低负荷的经济性能。如自然吸气 机型低负荷时的示功图所示，原机型泵气损失功由实线所示的封闭面积 表示。如果能加大节气门开度，甚至取消节气门，而又维持原工况进气afrea 量不变的话，则进气门只需开到点即可。此时的

13、泵气功将减少为图上剖面 a 线所示的封闭面积，而工况的值将得到提高。因为节气门开大和进气时间 et 缩短双重因素都使进气损失大为下降。进气门在点关闭后，活塞继续下行， a 绝热膨胀到点，再进行常规的动力过程，膨胀到点后进行排气。这样的循环就是米勒循环。因为，由点决ab a 定的实际压缩比已小于由点确定的膨胀比。b 米勒循环之所以能够实现，一个很重要的原因是由于有了电控技术的缘故。这反过来说明，电控技术的出现， 不仅能够进行各种参数的最佳匹配，达到全工况性能的综合优化，而且也使过去原理正已证实、但难于实现的很 多可变技术成为现实。电控与可变技术的结合，为提高改善综合性能，开辟了一条新的道路。 e

14、t 包括：可变压缩比、可变配气相位与气门升程、可变缸内旋流、可变进气管长度以及可变增压涡轮喷嘴截面 等等。 题 31 图 5 六、计算六、计算 52.已知一四行程柴油发动机，缸数为 6，单缸气缸工作容积为 2l，燃料燃烧热值为 44000kj/kg，发动机转速为 1500r/min，机械效率为 0.8，有效功率为 88.5kw，耗油量为 20.3kg/h。 试计算： 指示功率、指示热效率、指示燃油消耗率； 有效热效率、有效燃油消耗率 解： 指示功率：由)(625.110 8 . 0 5 . 88 kw p p p p m e i i e m ，得 有效燃油消耗率：)/( 4 . 2291000

15、 5 . 88 3 . 20 hkwg p b b e e 有效效率： 356 . 0 10 44000 4 . 229 6 . 3 10 6 . 3 66 hbe e 指示燃油消耗率：)/ 5 . 183(1000 625.110 3 . 20 hkwg p b b i i 指示效率：445 . 0 10 44100 6 . 183 6 . 3 10 6 . 3 66 hbi i 53.设计一台四冲程六缸柴油机，标定工况转速 3000r/min，标定功率 66.8kw，活塞平均速度 vm=10m/s，平均指示压 力 pmi=0.9mpa，平均机械损失压力 pmm=0.2mpa。 试确定： （

16、1）活塞行程 s （2）气缸直径 （3）标定工况下的机械效率 m （4）设活塞组摩擦损失占全部机械损失的 40%；标定工况转速 3000r/min 时减小负荷，机械效率下降，当 m=0.5 时，通过研究，活塞组摩擦损失可能降低 25%，试问有效燃油消耗率 be 怎样变化？ 解： （1） 60 102 2 ns vm cm n v s m 10 3000 101030 1030 2 2 （2）mpappp mmmime 7 . 02 . 09 . 0 120 4 120 2 nis d p nivp p me sme e cmdm p d e 990 . 0 14 . 3 12600 8 . 6

17、6480 14 . 3 3000617 . 0 480 （3） 778 . 0 22222 . 0 1 9 . 0 2 . 0 11 mi mm m p p 6 （4） h hh m mm m m umtc u mtcumtc 6 . 55 5 . 0 5 . 0778 . 0 11 11 可能提高 6 . 55 54.六缸四行程柴油机=135*140mm，在 2200r/min 发动机的有效功率=154kw，有效燃油消耗率sd e p =217g/kw.h，机械效率 =0.75，求该工况下的指示功率，平均有效压力，有效扭矩和有效效率 e b m i p me p tq t （柴油机热值=42

18、500 kj/kg） 。 e h 解： 指示功率：由)(33.205 75 . 0 154 kw p p p p m e i i e m ，得 气缸工作容积：)(210140 4 13514 . 3 10 4 6 2 3 2 ls d vs 平均有效压力：)(7 . 0 220062 154120120 mpa niv p p s e me 有效扭矩：)( 5 . 668 2200mn n p t e tq 有效效率： 39 . 0 10 42500217 6 . 3 10 6 . 3 66 hbe e 55.设计一台四缸四冲程高速汽油机，设平均指示压力=0.95mp

19、a,平均机械损失压力=0.15mpa，设标定转速为 mi p mm p 5000r/min 时能发出 27.13kw 的功率。 (1)为使活塞平均速度控制在 12m/s，缸径冲程各为多少？(取整) (2)若缸径冲程比为 1:1.09，则缸径、冲程取多大？(取整) 解： （1）平均有效压力：)(8 . 015 . 0 95 . 0 mpappp mmmime 气缸工作容积：)(20347510 500048 . 0 13.27430 10 30 366 mm nip p v me e s 活塞行程：)(72100 5000 1230 100 30 mm n c s m 气缸直径：)(60 721

20、4 . 3 20347544 mm s v d s （2）09 . 1 /ds 气缸直径：)(62 14 . 3 09 . 1 2034754 09 . 1 4 33 mm v d s 活塞行程：)(686209 . 1 09 . 1 mmds 56.设有一台单缸四冲程柴油机，其部分参数为：气缸直径，活塞行程，标定转速mmd100mms110 ，摩擦功率，机械效率，每小时耗油量，柴油的低热值min/2000rn kwpm68 . 3 75 . 0 m hkgb/67 . 2 7 ，试求该柴油机的平均有效压力、有效燃油消耗率及有效效率。kgkjhu/42496 me p e b et 解： 由公

21、式得 i m m p p 1 指示功率：)(72.14 75 . 0 1 68 . 3 1 kw p p m m i 有效功率：)(04.1175 . 0 72.14kwpp mie 指示效率：467 . 0 4249667 . 2 72.14106 . 3106 . 3 33 u i it hb p 有效效率：35 . 0 467 . 0 75 . 0 mitet 气缸排量：)(863500110 4 10014 . 3 10 4 3 2 6 2 mms d vs 平均有效压力：)(767 . 0 200018635 . 0 04.11120120 mpa niv p p s e me 有效

22、燃油消耗率：)/(85.24110 04.11 67 . 2 10 33 hkwg p b b e e 57.一台四冲程柴油机的标定功率为，单缸功率，平均有效压力，设冲程kwpe158缸/33.26 1 kwpempapme85. 0 缸径比，活塞平均运动速度，试确定这台柴油机的缸径和转速（取整） 。24 . 1 /dssmcm/11 解： 633.26/158i )/(330113030smcns m 3 10 4 120120 2 nis d p niv p p e s e me )(12 . 0 1085 . 0 330614 . 3 158480 10 480 33 m pnsi p

23、d me e 24 . 1 /ds )(149 . 0 12 . 0 24 . 1 24 . 1 mds min)/(2215 149 . 0 330330 r s n 58.设某四冲程六缸柴油机，在额定工况时，min/2000rn kwpe 7 . 126mpapme8 . 0mpapmm267 . 0 。)/(215hkwgbe （1）若已知，问该机的缸经行程smcm/33 . 9 ?d?s （2）已知柴油低热值，问在额定工况时kgkjhu/41868? et ? it 解： 8 由)/( 9 . 27933 . 9 3030smcns m 得活塞冲程：)(13995 . 0 2000 9

24、 . 279 ms 由 3 10 4 120120 2 nis d p niv p p e s e me 得气缸直径： )(12 . 0 108 . 0 9 . 279614 . 3 7 . 126480 10 480 33 m pnsi p d me e 平均指示压力：)(067 . 1 267 . 0 8 . 0mpappp mmmemi 有效效率：4 . 010 41868215 6 . 3 10 6 . 3 66 ue et hb 机械效率：75 . 0 067 . 1 267 . 0 11 mi mm m p p 指示效率：533 . 0 75 . 0 4 . 0 m et it 5

25、9.某四缸四行程汽油机，标定工况，有效功率，转速，有效燃油消耗mmmmsd9292kwpe55min/3750rn 率，机械效率，求该工况下的指示功率，平均有效压力，有效扭矩和有效效)/(325hkwgbe75 . 0 m i p me p tq t 率（汽油低热值） 。 et kgkjhu/44000 解： 指示功率：)(33.73 75. 0 55 kw p p m e i 气缸排量：)(61127092 4 9214. 3 10 4 3 2 6 2 mms d vs 平均有效压力：)(72 . 0 3750461127 . 0 55120120 mpa niv p p s e me 有效

26、扭矩：)(07.140 3750 5595509550 mn n p t e tq 有效效率：252 . 0 10 44000325 6 . 3 10 6 . 3 66 ue et hb 第二章发动机的换气过程第二章发动机的换气过程 一、选择一、选择 60.b61.d62.c63.d64.c65.c66.a67.a 68.c69.c70.b71.c72.b 二、填空二、填空 73.增加74. 气门叠开 75.进气损失76. 高 77. 排气损失 78. 强制排气 79. 大 80. 加大 81. 降低 三、名词解释三、名词解释 82.充量系数（充气效率）：每缸每循环吸入缸内的新鲜空气量与按进气

27、系统前状态计算而得的理论充气量的比值称 9 为充量系数。 83.残余废气系数：进气终了时的每循环每缸的残余废气质量与每一循环实际进入缸内的新鲜充量的质量比称为残余 废气系数 84.排气再循环率：排气的再循环量与缸内总充量（新鲜充量与再循环量之和）的比值称为排气再循环率。 85.四冲程发动机的泵气过程功：四冲程发动机的进、排气冲程中工质对活塞做的功称为四冲程发动机的泵气过程功。 86.气门开启总时面值：气门瞬时开启截面积对时间的积分称为气门开启时面值。 四、简答四、简答 87.简述提高汽油机充气效率的主要途径。 答案要点： 第一，降低进气系统的阻力损失，提高气缸内进气终了时的压力。 第二，降低排

28、气系统的阻力损失，以减少缸内的残余废气稀释。 第三，减少高温零件在进气系统中对新鲜充量的加热，降低进气充量的温度。 88.对于汽油机，均质燃烧系统与分层燃烧系统相比有何缺点？简述分层燃烧的原则。 答案要点： 与分层燃烧相比，均质燃烧系统有以下缺点： 1）容易发生爆燃（1 分） ； 2）汽油机功率变化时，混合气浓度仍需维持在点火范围内，即空燃比不可能变化很大，这就决定了汽油机 的负荷调节只能采取量调节，而不能采用质调节（1 分） ； 3）汽油机始终以点火范围的混合气工作，热效率较低，低负荷时由于残余废气系数加大，热效率更低， t 经济性更差（1 分） ； 4）排气污染严重（1 分） 。 分层燃烧

29、的原则：点火的瞬间，在火花塞间隙周围是具有良好着火条件的较浓混合气。而在燃烧室大部分地 区是较稀的混合气，在此二者之间，为了有利于火焰的传播，混合气空燃比从浓到稀过渡，只要一旦形成火焰， 在火焰传播过程中，即使是相当稀的混合气，还是能正常燃烧。因为将混合气浓度有组织地进行分层，所以称为 分层燃烧系统（2 分） 。 89.如何选择高速发动机和低速发动机的进气管长度？ 答案要点： 高速、大功率时的发动机，应配装粗短的进气管，短管内的反射压力波能满足高速惯性效应的要求；中低 转速、最大扭矩时的发动机，应配装细长的进气管，长管内的反射压力波能满足中低速惯性效应的要求。进气 管长度的增加或管径的减小，可

30、使充量系数的峰值向发动机低速一侧移动，反之则向高速侧移动。 90.画出汽油机充气效率速度特性曲线，简述曲线的变化规律。 答案要点： 作出汽油机不同节气门开度时的充气效率速度特性曲线。 汽油机由于存在节气门及喉管(用化油器时)，进气阻力较大，因而随转 c 速上升而较快下降。部分负荷节气门关小时，阻力更大，下降更急剧，其速 c 度特性线如图所示。 10 91.简述发动机进、排气门提前开启、滞后关闭的原因。 答案要点： 膨胀过程末期，缸内压力较高，如果到下止点才打开排气门，由于开启 初期气门上升缓慢，开度也小；再加上气流因惯性而不会马上高速流出，都 会使排气不畅，排气损失和阻力增大，并间接影响充气量

31、。因此，要求排气 门提前开启，这就出现了排气早开角。 如果排气门在上止点关闭，此时废气还具有一定的往外运动速度。为充 分利用这惯性，增大排气量，可适当晚关排气门，大约在缸内压力接近排 气门外背压时关闭，则可获最大的排气功效。这一延迟关闭角即排气晚关角。 进气门若在上止点开启，则因开启初期气门上升缓慢，通过截面面积小，以及进气气流的加速需要一段时间 等惯性的影响，会使缸内真空度加大，进气量减少，而进气损失增大。所以要求进气门适当提前开启，此即进气 早开角。 进气门晚关主要是为了充分利用下止点时高速进气气流的惯性，增大进气充量。进气门若能推迟到气缸压力 接近气门外背压时关闭，将获得最大的惯性利用。

32、进气门晚于下止点关闭的角度叫做进气晚关角。 92.简述多缸机“进气抢气”和“排气干涉”现象，如何避免？ 答案要点： 多缸机各缸的进、排气总管和歧管相互串联或并联。若某一缸进气时，其它缸的疏波正巧到达，则会降低此 缸进气压力，使减小，此即所谓“抢气”或“进气干涉”现象。同理，某缸排气时，正巧其它缸的排气密波到 c 达，则会使该缸排气背压上升，残余废气量增多，也间接使减小，此为“排气干涉”现象。多缸机各缸的上述 c 现象各不相同，这就会出现多缸机各缸进气不均匀的现象。 为了消除上述不利影响，可把各缸中进、排气时间基本不重叠的几个缸合成一组，使用相对独立的进、排气 系统。譬如，传统工作顺序为 1-5

33、-3-6-2-4 的六缸机，可分为 1、2、3 缸和 4、5、6 缸两组。各组的三个缸两两 之间，进、排气相位均相差 240曲轴转角，接近各缸真实的进、排气总相位角。一缸气门开启，另两缸则基本 关闭，这就在某种程度上排除了相互“干涉”的可能性。进一步还可以选择合适的歧管长度，类似单缸机那样， 充分利用其动态效应来改善各缸的进、排气性能。 五、论述五、论述 93.作出进气迟闭角分别为 40 和 60 时的充气效率曲线和有效功率曲线，分析转速变化对进气迟闭角的n c npe 影响？ 答案要点： 作出进气迟闭角分别为 40 和 60 时的充气效率曲线和有效功率曲线。n c npe 各转速均具有最佳进

34、气晚关角的曲线，实质上是具有单一进气晚关角的各条 d 曲线的外包络线。如图所示， dl、d2 曲线各自的进气晚关角，分别为 n1 和 n2 两转速的最佳晚关角。d2 比 d线的晚关角大。由图可知，进气 晚关角加大，低速进气性能降低而高速进气性能改善。从图上与 dl、d2 曲线对应的功率线 pe1 利 pe2 可明显看 出：d2 线不仅标定转速增大，且标定功率有更高的增长比。 上述特性表明：要强化发动机，提高转速，加大输出功率时，进气晚关角应适当加大。要加大低速转矩，提 高爬坡及低速加速能力时，进气晚关角应适当减小。目前出现的电控可变配气相位机构，就是根据这一原理开发 的。 94.气门的气流通过

35、能力常用气门的开启“时间断面”表示，分析增加此“时间断面” 的主要措施有哪些？ 11 答案要点： 主要措施有： （）增加气门最大升程，但不可能无限制增大，当气门开启截面等于气门喉口断面时，再增大气门升程 也没有什么用处了。 （）适当增加气门早开晚关角度。尽可能使用气门早开、晚关。但要从配气定时全面考虑，配气定时有 一最佳值，气门也不能无限制地早开、晚关。 （）合理设计凸轮型线改善气门运动规律，增大气门开启、关闭的速度，也可以增加时面值，但气门运 动速度、加速度增大，冲击、噪声都将增加。磨损加剧。 （）气门头部、气道、喉口处的几何形状、尺寸的合理设计，如增加气门直径、采用多气门及合理选择 气门锥

36、角等扩大气流通路截面积亦可提高时面值。 第三章燃料与燃烧第三章燃料与燃烧 一、选择一、选择 95.d96.d97.d98.d99.d100.a101.b102.c103.b104.d105.c106.a 二、填空二、填空 107. 十六烷值 108.差109. 燃烧放热规律形状 110. 好 111. 燃烧放热始点 112. 抗爆性 113. 压力升高率 114.燃烧放热持续时间115. 量调节 116. 压缩天然气 三、名词解释三、名词解释 117.过量空气系数：燃烧 1kg 燃料实际供给的空气量与理论上使这 1kg 完全燃烧所需的空气量的比值称为过量空气系 数。 118.扩散燃烧：燃料是一

37、边蒸发与空气混合、一边燃烧，由于混合过程比反应速率慢，因此燃烧速率取决于混合速率， 混合过程控制了燃烧速率，燃烧速率取决于扩散速率。这就是所谓的扩散燃烧。 119.预混合燃烧：如果混合过程比燃烧反应要快得多或者在火焰到达之前燃料与空气已充分混合（即着火前燃料气体 或燃料蒸汽与氧化剂已按一定比例形成混合气） ，这种可燃混合气的燃烧称为预混合燃烧。 120.发动机燃料的自燃性能：具有化学计量比的燃料和空气的可燃混合气，在一定温度、压力及环境条件下自行着火 燃烧的能力称为发动机燃料的自燃性能。这一性能反映了燃料结构的化学稳定性。 121.可燃混合气质量热值：单位质量混合气在热标准状态下完全燃烧所释放

38、的热量称为可燃混合气质量热值。 122.燃料低热值：单位质量的燃料在指定状态(标准温度 25，初始压力 101.3kpa)下，定压或定容完全燃烧所能放出 的热量反比热，叫做燃料的热值。完全燃烧是指燃料中的全变为2，h 变为 h和变为。燃烧 时，燃烧产物的 h以气态排出，其气化潜热未能释放的热值叫低热值。 四、简答四、简答 123.发动机工作过程中，缸内不断变化的工质对发动机的各种性能以及燃烧工作模式有巨大影响，为什么？ 答案要点：不断变化的工质对发动机的各种性能以及燃烧模式有着巨大的影响。 第一，缸内工质是热力循环中热功转换的传递物。 第二，缸内燃料与空气组成的可燃混合气又是发动机能量输出的源

39、泉。 第三，燃料的理化特性在很大程度上决定了混合气形成、着火燃烧以及发动机负荷调节的不同模式。这一模 式反过来又对循环效率、充量系数有重大的影响，即对动力、经济性能产生间接的重大的影响。 此外，不同燃料的理化特性也影响到有害排放物的成分和数量。 124.简述传统汽油机与柴油机工作模式的差异。 答案要点： 第一，混合气形成方式的差异； 汽油易气化，在常温或稍加热的条件下易于在缸外与空气形成预制均匀混合气； 柴油难气化，缸内高压燃油喷射雾化与高温空气混合； 第二，着火燃烧模式的差异； 12 汽油机预制均匀混合气，只能适用外源强制点火，在混合气中进行火焰传播燃烧； 柴油机高压喷雾混合，利用压缩高温空

40、气使柴油自行着火，紧接着进行边喷油、边汽化混合的扩散燃烧； 第三，负荷调节方式的差异； 汽油机均匀混合气能点燃的混合气浓度范围小，只能靠变化节气门开度，控制混合气进气量来调节负荷。这 种方式称为负荷量调节； 柴油机在较大的混合气浓度范围都可以压燃着火，所以靠改变循环供油量来调节负荷，由于进气量基本不变， 也就是说靠改变混和气浓度来调节负荷，这种方式称为负荷质调节。 125.简述预混合燃烧和扩散燃烧的主要特点。 答案要点： （1）扩散燃烧时，由于燃料与空气边混合边燃烧，因而燃烧速度取决于混合速度；而预混合燃烧时，因燃 烧前已均匀混合，因而燃烧速度主要取决于化学反应速度，即取决于温度 t 和过量空

41、气系数（浓度） 。 （2）扩散燃烧时，为保证燃烧完全，一般要求过量空气系数 a1.2，并在总体的 a6.8 的条件下也 能稳定燃烧（稀燃） ；而预混合燃烧时，一般 a=0.81.2，可燃混合气浓度范围小，难以稀燃。 （3）扩散燃烧时，混合气浓度和燃烧温度分布极不均匀，易产生局部高温缺氧现象，生成炭烟；而预混合 燃烧时，由于混合均匀，一般不产生炭烟。 （4）扩散燃烧时，由于有炭烟产生，碳粒的燃烧会发出黄或白色的强烈辐射光，因此也称“有焰燃烧” ；而 预混合燃烧时，无碳粒燃烧问题，火焰呈均匀透明的蓝色，因此也称“无焰燃烧” 。 （5）预混合燃烧由于燃烧前已形成可燃混合气，有回火的危险；而扩散燃烧一

42、般无此危险。 126.从提高发动机有效效率方面说明有哪些措施可以提高发动机的能量利用效率？ 答案要点： 提高 et 的新途径： 第一，超膨胀发动机循环米勒循环； 第二，汽油机向稀燃和缸内直喷的发展； 第三，汽、柴油机电子控制与可变技术的结合； 提高 et 的常规途径： 包括合理组织混合气和燃烧等提高燃烧效率、合理选择循环参数等提高热效率及减少摩擦损失、驱动附件损 失和泵气损失等提高机械效率。 127.简述代用气体燃料在发动机燃料供给系统的可能使用方法。 答案要点： 内燃机常用的气体代用燃料有压缩天然气（cng）和液化石油气（lpg） ，可能使用方法有： （1）气体代用燃料与空气在缸外混合、火花

43、点火。 （2）气体代用燃料与空气在缸外混合、柴油引燃。 （3）气体代用燃料缸内喷射、火花点火。 （4）气体代用燃料缸内喷射、柴油引燃。 （5）气体代用燃料缸外喷射、压缩自燃。 （6）气体代用燃料缸内喷射、压缩自燃。 第四章汽油机混合气的形成与燃烧第四章汽油机混合气的形成与燃烧 一、选择一、选择 128.d129.b130.c131.c132.c133.d134.d135.b136.b137.d138.a139.a 140.c141.d142.b143.b144.d145.a 二、填空二、填空 146. 着火落后期 147. 表面点火 148. 空燃比 149. 增大 150. 不正常 151.

44、 充气 152. 精确 153. 减小 154. 明显燃烧期 155. 缩短 156. 各缸工作不均匀性 157. 表面点火 三、名词解释三、名词解释 13 158.火焰传播速度：火焰前锋面在法线方向上相对于未燃混合气的移动速度称为火焰传播速度。 159.爆燃：汽油机火花塞点火后，若缸内气体压力和温度过高，或其它原因，使得燃烧室内离点燃中心较远处的末端 可燃混合气发生自燃，由而造成的一种不正常燃烧叫爆燃。 （在某种条件下燃烧变得不正常，缸内压力曲线出现高 频大幅波动，在上止点附近压力增长率很高，火焰前锋形状发生急剧变化，同时发动机会产生一种高频金属敲击 声，这就是不正常的燃烧现象） 160.表

45、面点火：在汽油机中凡是不靠火花塞点火，而是由燃烧室内炙热表面点燃混合气的现象称为表面点火。 四、简答四、简答 161.汽油机的燃烧过程分哪几个阶段？影响点火提前角的因素有哪些？ 答案要点： 汽油机的燃烧过程分滞燃期、急燃期、后燃期。 点火提前角的影响因素：转速、过量空气系数、进气压力、温度、残余废气系数、燃烧室结构、燃料品质、 空燃比、点火能量、火花塞间隙等 162.为什么有大缸径的柴油机而无大缸径的汽油机？ 答案要点： 汽油机气缸直径的增大主要受到爆燃的限制。缸径愈大，则火焰传播距离也愈大，爆燃倾向增加，所以一 般没有大缸径的汽油机。在汽车上使用的汽油机气缸直径常小于 100 毫米。 163

46、.简述汽油发动机爆燃的燃烧机理及爆燃产生的主要原因。 答案要点： 火花塞点火后，火焰前锋面呈球面波形状以 3070ms 的速度迅速向周围传播，缸内压力和温度急剧升 高。燃烧产生的压力波(密波)以音速向周围传播，远在火焰前锋面之前到达燃烧室边缘区域，该区域的可燃混 合气(即末端混合气)受到压缩和热辐射，其压力和温度上升，燃前化学反应加速，一般来说，这些都是正常现 象，但如果这一反应过于迅速，则会使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燃。由于这 种着火方式类似柴油机，即在较大面积上多点同时者火，因而放热速率极快，使局部区域的温度压力陡增。这 种类似阶跃的压力变化，形成燃烧室内往复传

47、播的激波，猛烈撞击燃烧室的壁面，使壁面产生振动、发出高频 振音(即尖锐敲缸声)，这就是爆燃。 主要原因：（1）燃料的性质-抗暴性能好坏。 （2）末端混合气的压力和温度过高导致爆燃的产生。 （3）火焰传播距离过长，时间过长。 164.简述汽油机爆燃时的特征。 答案要点： 爆燃时，缸内压力曲线出现高频大幅度波动（锯齿波） ，同时发动机会产生一种高频金属敲击声，因此也称 爆燃为敲缸（knock） 。 汽油机爆燃时一般出现以下外部特征： 1）发出 30007000hz 的金属振音。 2）轻微爆燃时，发动机功率略有增加，强烈爆燃时，发动机功率下降，转速下降，工作不稳定，机身有较 大振动。 3）冷却系统过

48、热，气缸盖温度、冷却水温和润滑油温均明显上升。 4）爆燃严重时，汽油机甚至冒黑烟。 165.简述影响表面点火的因素和防止措施。 答案要点： 凡是能促使燃烧室温度和压力升高以及积碳形成的因素，都能促成表面点火。表面点火多发生在高压缩比 （9）的强化汽油机上。点火能量小的燃料也容易产生表面点火。苯、芳香烃、醇类燃料抗表火性较差；而异 辛烷抗表火性好，抗爆性也好，是很优良的燃料成分。 防止表面点火的主要措施有： 14 （1）防止燃烧室温度过高，这包括与降低爆震同样的方法，如降低压缩比和减小点火提前角等。 （2）合理设计燃烧室形状，使排气门和火花塞等处得到合理冷却，避免尖角和突出部。 （3）选用低沸点

49、汽油，以减少重馏分形成积碳。 （4）控制润滑油消耗率，因为润滑油容易在燃烧室内形成积碳；同时应选用成焦性较小的润滑油。 （5）有些汽油和润滑油添加剂有消除或防止积碳作用。 （6）提高燃料中抗表火性好的成分，如异辛烷等。 166.简述汽油机循环波动的影响因素及改善措施。 答案要点： （1）过量空气系数 a 的影响最大，一般在 a =0.8-1.0（最易点燃和燃烧范围）时的循环波动率最小， 过浓或过稀都会使循环波动率增大，这也是稀薄燃烧汽油机须解决的主要问题。 （2）油气混合均匀程度有重要影响，而适当提高气流运动速度和湍流程度可改善混合气的均匀性。 （3）残余废气系数 r 过大，则循环波动率增大，

50、除合理控制残余废气量之外，通过燃烧室合理设计和组 织扫气以防止火花塞周围废气过浓也很重要。 （4）发动机工况不同循环波动率不同，一般低负荷（r 会增大）和低转速（湍流程度会降低）时循环波动 率增加。 （5）提高点火能量或采用多点点火可降低循环波动率。如采用双火花塞点火或新型火花塞，可使循环波动 率由 11%下降至 4%，燃油消耗率 be 降低 10%左右。 第五章柴油机混合气的形成和燃烧第五章柴油机混合气的形成和燃烧 一、选择一、选择 167.a168.a169.c170.a171.c172.b173.d174.b175.b176.a177.b178.c 179.b180.d 二、填空二、填空

51、 181. 空间雾 化混合 182. 喷雾锥 角 183. 增加 184. 涡流 室 185. 喷雾 粒径 186. 贯穿 距离 187. 怠速 不稳 188. 预燃 室 189. 减小 190. 油膜蒸 发混合 191. 减小 192. 加大 193. 大 194. 减小 195. 缩短 196. 高 三、名词解释三、名词解释 197.稳定调速率：突卸负荷后柴油机的稳定空转转速减去突卸负荷前柴油机的标定工况转速的差值与标定转速之比称 为稳定调速率。 198.喷油规律：在喷油过程中，单位凸轮轴转角（单位时间）从喷油器喷入气缸的燃油量随凸轮轴转角（单位时间） 的变化关系称为喷油规律。 199.滚

52、流：在进气过程中形成的绕垂直于气缸轴线的有组织大尺寸空气涡流称为滚流。 200.柴油机着火延迟期：从喷油器开始将燃油喷入燃烧室到气缸压力线与压缩线脱离对应的时间或曲轴转角称为柴油 机着火落后期。 四、简答四、简答 201.对于汽油机和柴油机而言，希望有怎样的放热规律？ 为了兼顾发动机的各种性能，合理的燃烧过程应作到： 对于汽油机而言，着火点位置要适宜，燃烧持续期不过长，放热率曲线宜先缓后急； 对于柴油机则更具体为：滞燃期要缩短，速燃期不过急，缓燃期要加快，后燃期不过长。 202.从化学反应的角度看，改变哪些因素可以缩短柴油机的着火延迟期？ 答案要点： 影响因数： （1）压缩压力、温度提高，则燃

53、料的物理、化 15 学准备速度加快，着火延迟期会缩短；增压压力提高，缩短 i i （2）喷油提前角加大，则着火延迟期增加；减小，会缩短（在小于工况最佳喷油提前角的范围内变 i i 化） （3）发动机转速增加，缩短；负荷增加，缩短 i i （4）燃料十六烷值提高，缩短 i 203.简述压缩比对汽油机及柴油机性能的影响及其选择的主要依据。 答案要点： 通过对理论循环的分析可知，当压缩比增加时，柴油机、汽油机的循环热效率都增加。但当已较大时， 若再增加，的增加将很小，但此时最大爆发压力和压力升高率均较大，发动机工作粗暴，零部件将受到更大 t 的机械负荷。 对柴油机而言，目前已比较大（一般在 1622

54、），从发动机工作可靠性、改善排放性能等方面考虑，压缩 比不再增加，甚至有降低的趋势；但对汽油机，目前仍不太高，一般在 610，还有提高的潜力，但对的 增加受到爆燃的限制。 因此对柴油机的选取只要能保证压缩终了时气缸内气体温度大于柴油的自然温度 200300以保证起动的 要求。对于汽油机的选取主要是考虑爆燃等因素。 204.简述放热规律对柴油机性能的影响及改善放热规律的措施。 答案要点： 柴油机如开始放热较快，上升快，产生操音大，发动机工作粗爆；如开始放热慢，上升慢，但ddpddp 由于燃料不能在上止点附近燃烧完全，造成后燃，经济性不好，较高。所以，比较合适的放热规律是希望燃烧 e b 先缓后急

55、，即开始放热适中，满足放热柔和的要求；随后燃烧加快，使燃烧尽量在上止点附近完成。 改善放热规律的措施是：选用合适的喷油规律，放热开始时刻和放热持续时间，可由 喷油时刻和喷油时间 在一定程度上加以控制。另外，改进燃烧室也是改善放热规律的重要方面。 205.简述柴油机的喷油提前规律及原因。 答案要点： 柴油机要求转速及负荷都提前。转速提前的原因是：油量调节杆位置不变时，高转速的着火落后角要比低转 速大得多；再加上喷油持续角和相应的燃烧持续角也都加大（这是喷油特性所决定的），所以要求转速提前。但 是转速不变喷油量加多时，主要由于喷油持续角的加大也要求适当提前。这一点与汽油机负荷减小时的真空提前 正好

56、相反。 五、论述五、论述 206.对于电控柴油机而言，何谓时间控制？试述高压共轨系统原理和主要特点。 答案要点： 时间控制系统：在高压油路中利用一个或两个高速电磁阀的启闭控制喷油泵和喷油器的喷油过程。喷油量的 控制由喷油器的开启时间长短和喷油压力大小决定，喷油定时由控制电磁阀的开启时刻确定，从而实现喷油量、 喷油定时和喷油速率的柔性控制和一体化控制。 主要特点： 16 （1）喷油压力柔性可调，对不同工况可确定其最佳喷射压力，优化控制柴油机的综合性能 （2）可独立地柔性控制喷油定时，配合高的喷射压力，可同时控制有害物的排放 （3）柔性控制喷油速率变化，实现理想的喷油规律，降低柴油机 nox、dp

57、/d 保证优良的动力性与经济性 （4）电磁阀控制喷油，控制精度高，高压油路不会出现气泡和残压为零现象。 207.试述柴油机冷起动困难的原因及改善冷起动的措施。 答案要点： 柴油机冷起动困难的原因： （1）压缩终点温度过低 柴油机自燃着火的条件是，压缩终点温度应高于柴油自燃温度。随压力的下降，为保证着火所需的自燃温度 升高。 在冷起动时，由于活塞与气缸的间隙较大，且缺少润滑油的辅助密封，引起压缩过程中漏气量增加；气缸及 燃室壁面温度低，引起传热损失增大；上述原因造成压缩终点的温度及压力同时下降。压缩终点温度取决于环境 温度、起动转速和燃烧室结构。不同燃烧室结构的柴油机，其冷起动特性不同。非直喷式

58、柴油机的燃烧室比表面 积大，散热损失也大，因而其冷起动特性比直喷式柴油机差。 （2）可燃混合气形成过慢 低温时燃料粘度增大，使雾化和蒸发速度降低，加之转速低使缸内气体运动较弱，这些均导致可燃混合气形 成速度变慢。 混合气形成速度和化学反应速度的降低，使着火落后期明显拉长，最高燃烧压力和压力升高率均较正常燃烧 时增高，甚至发出强烈的“敲缸”声和发生“冲缸垫” （急剧升高的燃烧压力使气缸垫被损并漏气）的故障。 （3）阻力过大 低温时的润滑油粘度大，机械摩擦功加大；加上蓄电池性能的下降，使起动电机工作转速降低，这些都增加 了冷起动的困难。 改善冷起动的措施： 根据以上冷起动困难的主要原因，可以确定改

59、善冷起动的主要思路是保证足够的着火温度压力和足够的可燃 混合气量，同时降低润滑油粘度。为此，可采用以下措施。 （1）选择合适的起动转速 对不同类型的柴油机，其起动转速不同。起动转速过低，由于漏气量增加会导致压缩终点压力不足；但转速 过高，燃油蒸发混合时间缩短，也不利于起动。 （2）适当增加循环喷油量 低温起动时，首先蒸发混合着火的是柴油中的轻馏分部分，循环喷油量增加，轻馏分增加，着火前形成的可 燃混合气量增加。但循环喷油量过多会使混合气温度降低，反而不利于冷起动。 （3）适当推迟喷油提前角 越接近压缩上止点，缸内温度和压力越高，适当推迟喷油提前可改善冷起动。 （4）采用高性能燃料 采用高十六烷

60、值的柴油，提高自燃性；采用与气温、季节相适应的柴油以保证蒸发混合。 （5）采用预热方法 对冷却水、进气进行预热可提高燃室温度，燃烧室设置电热塞也是常用的方法。其中对冷却水预热还可使机 油粘度降低，由此降低起动阻力。机油粘度与起动阻力的关系如图 711 所示。 第六章发动机的特性第六章发动机的特性 一、选择一、选择 208.b209.c210.c211.a212.a213.c214.b215.d216.b217.a218.d219.d 17 220.c221.a222.c223.a224.a225.a226.d227.d228.b229.a230.d231.b 232.c233.c234.b23