《汽车发动机原理（第5版）》 习题及答案 第8章 课后习题答案

第八章复习思考题1.NO的生成主要受那些因素影响？答：温度、氧的浓度、反应滞留时间。2.发动机中HC的生成有几条途径，其中哪一条为HC的主要来源？答：未燃碳氢化合物（HC）的生成与排出有三个渠道：其中HC总量的60%以上由废气（尾气）排出，另外的25%左右由曲轴箱窜气，从供油系统及其管路等处油蒸气漏泄占15%左右。尾气排出为主要来源。3.分析空燃比，点火时间对汽油机排放的影响？答：由汽油机有害排放物浓度与空燃比关系可以得知，由于CO是缺氧条件下的不完全燃烧产物，随着空燃比增加，CO浓度逐渐下降；在大于理论空燃比以后，CO浓度已经很低了。同时，NOx浓度两头低，中间高，NO浓度峰值出现在理论空燃比靠稀的一侧，反映出高的NO生成率必须兼具高温、富氧两个条件，缺一不可。HC的走向则是两头高，中间低。当浓混合气逐渐变稀，在缝隙容积与激冷层中混合气燃料比例减少，因此HC量减少。处于最佳燃烧的空燃比范围内，HC及油耗均为最低。但当混合气过稀，燃烧因不能稳定运行而失火，致使HC及油耗又重新回升。减少点火提前角对降低NO及HC均有利，但以牺牲动力性为代价。减小点火提前角，不仅降低燃烧最高温度、减少燃烧反应滞留时间，对降低NO十分有利；而且由于点火推迟，膨胀时的温度及排气温度均上升，这对降低HC也很有利。4.汽油车的蒸发及曲轴箱漏气通常采取什么办法控制？答：油蒸气吸附装置和曲轴箱强制通风系统5.汽油机怠速，常用工况及全负荷时排气温度大致范围为多少？答：400~800℃6.画出汽油机三种有害排放污染物（CO、HC、NOX）生成量与过量空气系数之间的关系曲线，并对曲线走势进行分析。答：略7.三元催化器在理论空燃比附近转换效率最高的原因是什么？答：三元催化剂包含铂（Pt）和铑（Rh）、钯（Pd），此外还含稀土氧化物等材料。使用三元催化剂时，应将混合气成分严格控制在理论空燃比附近，这样催化剂才能促使CO及HC的氧化反应和NOx的还原反应同时进行，生成CO2、H2O及N2。8.与汽油车相比柴油车的排气污染物有何特点？答：与汽油机不同的是，柴油机NO的生成浓度较高，NO生成率最高处仍出现在油量较大的高负荷工况，之后NO浓度随空燃比增加而减少。柴油机排气中有碳烟排出，随着混合气变浓，排烟浓度增多。9.柴油机的排气污染物有哪些？简述NOx形成机理，分析喷油提前角、转速、负荷等因素对NOx的影响，降低NOx的具体措施有哪些？答：柴油机的排气污染物有HC、CO、NOx以及颗粒物。NOx：在燃烧完全、供氧充分及温度较高的稀燃火焰区及油束心部产生较多。延迟喷油可减少NO的生成，但减小喷油提前角将导致燃烧效率下降，最高爆发压力降低，因而使油耗及排气烟度增加。在各种工况下，NO排放浓度都随喷油速率的增加而降低；NO生成率最高处仍出现在油量较大的高负荷工况降低NOx的措施：使用分隔式燃烧室，推迟喷油。10.举例说明降低柴油机排放污染物的措施。答：1）柴油机排气后处理采用两类氧化催化转化器，净化CO、HC的一般称为DOC（DieselOxidationCatalyst），净化颗粒物的一般称为POC（ParticulateOxidationCatalyst）。2）三元催化转化器。3）柴油机NOx净化技术方案有氨类选择性催化还原NOx(NH3-SCR)、碳氢化合物选择性催化还原NOx(HC-SCR)、贮存一还原技术(NSR)、NOx和PM组合净化技术和四效催化技术等。4）颗粒物过滤与捕集器。简述柴油机EGR系统的结构并说明各部分的作用。答：使少量废气（5%～20%）再次循环进入气缸，降低燃烧温度，可抑制NOx生成。对废气再循环量的控制方法有进气负压控制式、排气压力控制式、负荷比例式及电子控制式。应根据不同工况决定是否采用废气再循环，或确定废气再循环量的多少。简述发动机噪声的来源。答：发动机是多声源的复杂动力机械，按照噪声辐射的方式来分，可把发动机的主要噪声源分为直接向大气辐射（空气动力噪声）和通过发动机表面向外辐射（表面结构噪声）两大类。其中空气动力噪声主要为进、排气噪声和风扇噪声，它们是由气流的振动而产生的空气动力噪声。表面结构噪声，根据产生的机理，分为燃烧噪声和机械噪声，是发动机工作时，内部结构的振动而产生的噪声，通过发动机的外表面以及与发动机外表面刚性连接的零部件的振动向大气辐射。分析活塞敲击噪声的产生及控制措施。答：活塞对气缸壁的敲击往往是内燃机最强的机械噪声源。由于活塞与缸壁之间有间隙，在燃烧时气体压力及运动惯性力的作用下，使活塞对缸壁的侧向推力在上下止点处改变方向，且呈现周期性变化，所产生的侧压力敲击不但在上止点和下止点附近发生，而且也发生在活塞行程的其他位置上，从而形成活塞对缸壁的强烈敲击声。当气缸内的最大压力及缸壁间隙增大、转速及负荷提高、缸壁润滑条件变差，则敲击声随之增大。此外，活塞对气缸壁的敲击还能引起汽缸壁的高频振动。对于活塞敲缸噪声，可以采取以下措施：1）减小活塞与气缸壁的间隙（如采用可控膨胀活塞）。2）使活塞销孔向气缸壁的主推力面偏移。3）加长活塞裙部和减少活塞环数量。4）增加气缸套的刚度。5）增加活塞敲击气缸壁时的阻尼，如在裙部外表面增加润滑油的积存等方法可以降低活塞敲击噪声。14.分