发动机原理复习之简答题（简化版）

发动机原理复习之简答题（简化版）1.内燃机机械效率测量有哪几种方法，每种方法的适用场合是什么？答：内燃机机械效率测定方法有：示功图法，倒拖法，灭缸法和油耗线法。其中，示功图法适合于所有类型发动机，倒拖法适合于压缩比不高的汽油机，灭缸法适合于非增压多缸柴油机，油耗线法适合于非增压或增压压力不高的柴油机。4.试比较内燃机定压涡轮增压系统和脉冲涡轮增压系统的优缺点。答：脉冲涡轮增压系统在排气能量利用率、扫气作用、发动机加速性能等方面较优。而定压涡轮增压系统在涡轮效率、增压系统结构方面较优。5.基于p—压力示功图上点燃式内燃机燃烧过程各个阶段的特点。答：汽油机燃烧过程分成三个阶段。第1阶段为着火阶段，指火花跳火到形成火焰中心的阶段。这一阶段反映火核形成过程，着火滞燃期与燃料特性、缸内温度、混合气浓度、残余废气系数、点火能量有关。着火阶段影响到火焰形成、失火和后续的燃烧过程。第2阶段为急燃期，指火焰由火焰中心烧遍整个燃烧室的阶段，又称火焰传播阶段。压力升高快，燃烧压力和温度达到最大值。NO排放物主要在此阶段形成。此阶段决定了发动机的动力性。第3阶段为后燃期，指从急燃期终点到完全燃烧点的阶段。后燃期不应过长，否则传热损失增加，排温增加，热效率降低。6.什么是火花点火发动机的爆燃？产生爆震的原因以及影响爆燃的因素？答：在某种条件下(如压缩比过高)，汽油机的燃烧会变得不正常，在测录的p-t示功图上，出现压力曲线出现高频大幅波动，上止点附近的dp/dt值急剧波动，此时火焰传播速度和火焰前锋形状发生急剧的改变，称为爆燃。发生爆燃的原因可归结为终燃混合气的快速自燃。运转因素的影响:点火提前角;转速;负荷;混合气浓度;燃烧室沉积物.结构因素：气缸直径；火花塞位置；气缸盖与活塞的材料；燃烧室结构.7.什么是排气再循环？排气再循环能够降低NOx排放的原因？答：排气再循环是指将排气的一部分气体引入进气系统，用于降低NOx排放的措施。其能降低NOx排放原因在于EGR使工作混合气的总热容大大增加，最高燃烧温度下降。小负荷运转用少量EGR能改善燃烧，但EGR率过大会使燃烧不稳定，表现在缸内压力变动率增大，甚至导致缺火，使HC排放剧增。中等负荷用过大的EGR率使油耗上升，HC排放增大。发动机全负荷运转时追求最大最大动力性，即使NOX排放很高，也不能用EGR加以控制，以免动力性受害。2.柴油机的有害排放物主要有哪些？试分别叙述其生成机理和控制措施答：柴油机有害排放物有：HC,CO,NOx,PM（碳烟）。HC和CO由过浓和过稀混合气产生，NOx依赖于氧浓度，高温和高温下的滞留时间。PM由过浓混合气高温缺氧和燃烧氧化物形成。根据各排放物生成机理分析控制措施。*气门重叠有什么好处，气门重叠会发生什么问题？1、利用气流惯性扫除缸内残余废气，增加缸内的新鲜空气；利用新鲜空气降低燃烧室内的各处温度，减小部分零件的热负荷，提高发动机可靠性。2、易造成气门，气门与活塞运动的干涉。低速时可能会发生缸内气体倒流入进气管的现象；也会影响有效压缩比，从而影响压缩终了温度，使发动机冷启动困难。*内燃机的机械损失都有哪些？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消耗4、风阻损失5、驱动扫气泵及增压器的损失*试说明测定机械损失的“示功图法”、“倒拖法”和“灭缸法”测量方法。1、运用燃烧分析仪侧录气缸的示功图，从中算出只是功率，并读出有效功率，从而算出机械损失2、将发动机与有倒拖功能的电力测功机相连，当发动机以给定工况运行，冷却水、机油温度正常时，切断发动机供油，将测功机转换为电动机拖动发动机，并维持冷却水和机油温度不变，此时测得的倒拖功率即为发动机在该工况下的机械损失功率3、用于多缸发动机，当内燃机调整到给定工况稳定工作后，先测出其有效功率，然后停止向某一气缸供油或点火，并将转速恢复到原来的数值，重新测定有效功率，就可以算出被灭缸的指示功率，依次算出各缸指示功率，然后可求出机械损失功率和机械效率*试说明提高内燃机动力性与经济性的途径。1、采用增压技术、2、合理组织燃烧过程，提高循环指示效率3、改善换气过程，提高气缸充量系数4、提高发动机的转速5、提高内燃机的机械效率6、采用二冲程提高升功率*提高发动机功率的措施都有哪些？1、增加缸数2、提高转速3、增加单缸工作容积4、提高平均有效压力5、减小冲程数*说说发动机采用二冲程设计的利弊。1、换气时间短，没有气门机构，结构大为简化2、进排气同时进行，缸内残余废弃系数大，换气质量较差3、扫气消耗功大4、HC排放高*说说为什么转速高的发动机宜采用较大的气门叠开角。①、转速高的发动机宜采用较大的气门叠开角和气门开启持续期，以最大程度的减小流动阻力，并充分利用过后充气，提高充量系数，满足发动机高速时的动力性要求*说说为什么一般情况下柴油机（自由吸气柴油机）的气门叠开角比汽油机的大。1、对于点燃式的汽油机，其进气管压力总是低于大气压，若进气提前角过大，高温废气可能倒流进入进气管，引起进气管回火所以这类发动机的气门叠开角都比较小；2、对于自然吸气柴油机，进气管压力始终都、接近大气压，因此可以采用较大的气门叠开角，以提高充量系数。*说说增压柴油机增大气门叠开角的好处（减少残余废气→增加进气量，降低燃烧室内气缸盖、排气门、活塞顶、缸套的温度以及排气温度）*一般情况下，发动机的进气损失远远小于排气损失，但我们对进气损失的关注程度并不亚于对排气损失的关注，这是为什么？（进气损失影响充量系数，进而影响发动机动力、经济及排放等性能）*提高理论循环热效率的措施。P.361、提高压缩比2、增大压力增高比*提高理论循环平均有效压力的措施。P.36提高理论循环热效率的措施，增加进气压力，降低进气温度，增加循环供油量*分析多气门内燃机在充气、混合气形成和结构方面的优缺点。1、增加进气排气流通面积，减小了流动损失，提高了充量系数，泵气损失小，有利于提高动力性能；改善混合气形成质量，提高燃油经济性和低排放；减轻气门系统的运动零部件质量适应高速运转要求。2、气门零部件增加，是制造和维修成本增加；顶置凸轮轴需要安装在气缸盖上，增加了发动机的高度，需要更大的安装空间*限制提高循环热效率和循环平均有效压力提高的因素都有哪些？1、结构强度的限制2、机械效率的限制3、燃烧反面的限制4、排放方面的限制*试说明排气门迟关对内燃机工作带来的益处。1、可以避免因排气流动截面积过早减小而造成的排气阻力的增加，降低残余废气量2、利用排气管内气体流动的惯性从气缸内抽吸一部分一部分废气*试说明进气门迟关对内燃机工作带来的益处（过大时的带来的问题）。1、利用进气形成的气流惯性，增加进气量，提高进气压力2、迟闭角过大，会使得在低速时可能会发生缸内气体倒流入进气管的现象，也会影响有效压缩比，从而影响压缩终了温度，使发动机冷启动困难*说明提高内燃机充量系数Φc的主要措施，并简要说明为什么降低进气系统阻力提高pa和降低排气系统阻力减小pr对提高充量系数Φc的影响不同。降低进气过程的流动阻力损失、提高进气终了压力2、降低进气阻力可以增加新鲜空气的量，而降低排气阻力则是降低残余废气量，来提高充量系数3、*说明采用四气门，对发动机工作可以带来哪些好处。增加了进排气流动面积，减少了流动阻力损失；对于汽油机，可以使火花塞中央布置，以缩短火焰传播距离，提高发动机的抗爆性，因此可以采用更高的压缩比，提高燃油经济性；对于柴油机，可以实现喷油器的垂直中置，对混合气形成和空气利用也极为有利。增压带来的好处。提高输出功率、升功率、比质量功率和比体积功率，提高材料的利用率；排气噪声降低；有利于高原条件下恢复功率；缩短滞燃期，有利于降低压力升高率和燃烧噪声；HC、CO和碳烟排放降低。增压引起的问题。机械负荷及热负荷加大，可靠性和耐久性受到考验；影响低速转矩，对工程机械和车用造成不利影响；内燃机的加速相应性能较自然吸气机型差；增压发动机的性能优化受到增压器和中冷器的限制。*试分析柴油机油膜蒸发的特点及对柴油机工作性能的影响。特点：燃烧室壁温在200-350度，使喷到壁面上的燃料在比较低的温度下蒸发，以控制燃料的裂解反应。蒸发的油气与空气混合形成均匀混合气，从油束中分散出来的一小部分燃料是极细的油雾，在炽热的空气中首先完成着火准备，形成火核，然后靠此火核点燃从壁面已蒸发形成的可燃混合气。随着燃烧进行，产生大量热量，辐射在油膜上，使油膜加速蒸发，不断提供新鲜混合气，保证迅速地燃烧。使发动机工作柔和，燃烧噪声小，排烟少，性能指标好*分析定压增压脉冲增压在能量利用、扫气作用、发动机加速性能、增压器效率以及增压系统结构方面的优劣。1排气能量的利用：脉冲增压对排气能量的利用比定压增压好，且两种系统对排气能量的利用效果将随增压比的提高而逐渐接近；2扫气作用：在部分负荷功况下，仍能保持足够的扫气压力差，以保证汽缸有良好的扫气，达到提高充量系数、减少燃烧室中受热零件热负荷的目的。3内燃机的加速性能：内燃机加速性能好，转矩特性也好；4增压器的效率：从排气涡轮的效率来看，脉冲系统的平均等熵效率比定压系统略低；脉动的压力有时还造成涡轮机的部分进气现象，因此脉冲系统的热效率低。5增压系统的结构：与定压系统相比，脉冲系统的尺寸较大，排气管的结构也比较复杂*发动机增压后，压缩比应如何调整？为什么？为了降低最高燃烧压力，增压内燃机应适当降低压缩比。增压比越高，压缩比降低幅度越大，但过高的降幅会恶化内燃机的经济性能，且会造成冷启动困难。对于汽油机而言，增压容易诱发爆燃*柴油机增压后，过量空气系数应如何调整？为什么。增压柴油机可适当加大过量空气系数，为了降低内燃机的热负荷和改善经济性*柴油机增压后，循环供油量应如何调整？为什么。为了适应增压后功率增大的要求，需要增加每循环的供油量*柴油机增压后，喷油提前角应如何调整？为什么。适当减小喷油提前角，以限制最高燃烧压力的增长*对增压器出口空气进行冷却可得到哪些好处？一方面可以进一步提高内燃机进气管内的空气密度，从而提高内燃机的功率输出，另一方面可以降低内燃机压缩始点的温度和整个循环的平均温度，从而降低内燃机的排气温度、热负荷和NOx排放。*汽油机增压的主要障碍都有哪些？爆燃、热负荷和对增压器的特殊要求等*试说明点燃式发动机产生爆燃的根本原因，以及强烈爆燃对发动机工作产生的影响。原因：终燃混合气的快速自燃。影响：1输出功率、热效率降低；2发动机过热；3零件的应力增加；4促使积炭形成，容易破坏活塞环、气门和火花塞的正常工作；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*分析混合气浓度对爆燃的影响，说明Φa=0.8～0.9时爆燃倾向最大的原因。Φa值得改变将引起火焰传播速度、火焰与气缸壁的温度及终燃混合气滞燃期的改变。Φa=0.8～0.9时，火焰传播速度最高，t1最小，但此时终燃混合气的滞燃期t2也最小。*试说明为什么燃烧室内壁存在沉淀物会增大汽油机爆燃的倾向。在发动机工作过程中，燃烧室内壁产生一层沉积物，通常称之为积炭。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，从而提高了终燃混合气的温度。沉积物本身占有一定的体积，因而提高了压缩比。其综合结果。。。*试说明火花塞布置在排气门附近的利弊。火花塞靠近排气门处，使受炽热表面加热的混合气能及早燃烧，不致发展为爆燃。火花塞间隙处的残余废气应能充分清扫，使混合气容易着火，提高发动机在暖机和低负荷时工作稳定性性能。弊：若有过强的气流在点火瞬间直接吹向火花塞间隙，吹散火核，增加燃烧的循环变动率，甚至导致失火*说明结构因素对汽油机爆燃的影响。1汽缸直径达，火焰传播距离长，使t1大，同时由于燃烧室冷却面容比减小，使t2小，爆燃倾向增大；2火花塞位置影响火焰传播距离，也影响终燃混合气在汽缸内所处位置，从而影响终燃混合气的温度；3由于铝合金导热好，因而用铝合金活塞、缸盖可抑制爆燃，提高压缩比；4燃烧室形状影响到火焰传播距离、湍流强度、向冷却水的散热量以及终燃混合气的数量和温度。凡是使火焰传播距离缩短、湍流强度和火焰传播速率提高的燃烧室结构均有助于减小爆燃倾向。*说明汽油机防止爆燃的具体措施都有哪些。1推迟点火；2缩短火焰传播距离；3终燃混合气的冷却，使离火花塞最远处的可燃混合气冷却得较好；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燃烧室扫气的冷却作用可减轻爆燃*试说明滞燃期过长对柴油机工作的影响。滞燃期长，则在滞燃期内喷入燃烧室中的燃料就多，在着火前形成的可燃混合气也多，燃烧时使压力升高率和最高燃烧压力很高，运动零件受到强烈的冲击负荷，发动机运转粗暴，影响使用寿命；如果滞燃期过长，在滞燃期内已喷入全部燃料，则随后的燃烧就难以控制，柴油机在高转速时有可能产生这种情况。*说说爆燃和表面点火是如何相互促进的。强烈的爆燃必然增加向气缸壁的传热，从而促成炽热点的形成，导致表面点火；早火又使汽缸内压力升高率和最高燃烧压力增加，使未燃混合气受到较大的压缩和传热，从而促使爆燃发生。*激爆和表面点火的本