汽车发动机原理复习资料

1、总结提高发动机动力性能和经济指标的基本途径？①增大气缸直径，增加气缸数②增压技术③合理组织燃烧过程④提高充量系数⑤提高转速⑥提高机械效率⑦用二冲程提高升功率2、为什么柴油机的热效率要显著高于汽油机？1）.柴油机的压缩比高，作功时膨胀得更厉害。2）.柴油机油气混合时空燃比远大于1，是富氧燃烧，燃料可以充分燃烧。汽油机燃烧的空燃比在1左右，因为没有足够的氧气，汽油不能完全燃烧.3、柴油机工作循环为什么不采用等容加热循环？定容加热理想循环又称奥托循环，基于这种循环而制造的煤气机和汽油机是最早的活塞式内燃机。由于煤气机、汽油机和柴油机燃料性质不同，机器的构造也不同，其燃烧过程接近于定容过程，不再有边燃烧边膨胀接近于定压的过程，故而在热力学分析中，奥托循环可以看作不存在定压加热过程的混合加热理想循环。定容加热循环被压缩的是燃料和空气的混合物，要受混合气体自燃温度的限制，存在“爆燃”的问题,效率不会太高;定压加热循环压缩的仅仅是空气，不存在“爆燃”的问题,效率高,所以柴油机采用的是后者而不是前者.4、为什么发动机进气门迟后关闭、排气门提前开启。提前与迟后的角度与哪些因素有关？答：（1）进气门迟后关闭是为了充分利用高速气流的动能，实现在下止点后继续充气，增加进气量。排气门提前开启是由于配气机构惯性力的限制，若是活塞在下至点时才打开排气门，则在气门开启的初期，开度极小，废气不能通畅流出，缸内压力来不及下降，在活塞向上回行时形成较大的反压力，增加排气行程所消耗的功（2）提前与迟后的角度与哪些因素有关？（配气相位的合理选择要从哪几个方面衡量）：①充气效率的变化是否符合动力性要求。②换气损失尽可能的小。③能否保证必要的燃烧室扫气作用。④排放指标好5、四冲程发动机换气过程包括哪几个阶段，这几个阶段时如何界定的？答：1）自由排气阶段：从排气门打开到气缸压力接近于排气管内压力的这个时期。2）强制排气阶段：废气是由活塞上行强制推出的这个时期。3）进气过程：进气门开启到关闭这段时期。4）气门重叠和燃烧室扫气：由于排气门迟后关闭和进气门提前开启，所以进.排气门同时打开这段时期。6、影响充量系数的主要因素有哪些？答：1）进气门关闭时缸内的压力。2）进气门关闭时缸内气体温度。3）残余废气量。4）进排气相位角。5）发动机压缩比。6）进气状态。7、发动机废气能量是如何利用的？通过废气涡轮增压器利用内燃机排出的部分废气能量，推动涡轮高速旋转，从而带动安装在同一根轴上的离心式压气机，增大内燃机进气压力。8、增压前后发动机的性能参数是如何变化的？热效率基本不变或略有提高；增压前后工质密度增大，绝热效率提高；机械效率提高；充能系数增大。9、为什么增压后需要采用进气中冷技术？答：对增压器出口空气进行冷却，一方面可以进一步提高发动机进气管内空气密度，提高发动机的功率输出，另一方面可以降低发动机压缩始点的温度和整个循环的平均温度，从而降低发动机的排气温度、热负荷和NOx的排放。10、车用发动机采用增压时应进行哪些调整？答：1）适当降低压缩比，加大过量空气系数。2）对供油系统进行结构改造，增加每循环供油率。3）合理改进配齐相位。4）进排气系统设计要与增压系统的要求一致。5）对增压器出口空气进行冷却。11、为什么说柴油机的着火过程是低温多级着火，汽油机的着火过程是高温单级着火？汽油机中，混合气在压缩过程中，已经进行了一定的化学反应，当电火花跳火瞬间，可燃气温度急剧升高，燃油分子直接分裂成大量的自由原子和自由基因为划分不出由链反应引起的起始反应的自动加速和由热所引起的自动加温二者的界限，故称为高阶单阶段着火。柴油机中，喷射时缸内温度在500-700℃，不可能直接得到链反应开始所需的自由原子和自由基，反应之所以能进展迅速，是由于燃料和空气进行了低温多段反应的结果。12、简述几何供油规律和喷油规律的关系，并解释两者之间的区别与联系？喷油规律由供油规律决定但两者之间存在明显不同，喷油持续时间较供油持续时间长，最大喷油速率较共有速率低，其形状有明显畸变，循环喷油量也低于循环供油量。两者差别的主要原因有：1、燃油的可压缩性2、压力波传播滞后3、压力波动4、高压容积变化。13、柴油机有哪些异常喷射现象和他们可能出现的工况？简述二次喷射产生的原因和危害及消除方法。答：柴油机有二次喷射、断续喷射、不规则喷射、隔次喷射和滴油这几种异常喷射现象。二次喷射易发生在高速、大负荷工况下；断续喷射常发生于某一瞬间喷油泵的供油量小于喷油器喷出的油量和填充针阀上升空出空间的油量之和。不规则喷射和隔次喷射易发生在柴油机怠速工况下。二次喷射是在压力波动影响下针阀落座后再次升起造成的。由于二次喷射是在燃油压力较低的情况下喷射的，导致这部分燃油雾化不良，燃烧不完全，碳烟增多，并易引起喷孔积炭堵塞。此外，二次喷射还使整个喷射持续时间拉长，则燃烧过程不能及时进行，造成经济性下降，零部件过热等不良后果。为避免出现不正常喷射现象，应尽可能地缩短高压油管的长度，减小高压容积，以降低压力波动，减小其影响。并合理选择喷射系统的参数。14、喷雾特性与雾化质量的指标和参数有哪些?喷雾特性的指标有平均粒径，索特粒径和粒径分布。雾化质量一般指油束中液滴的细度和均匀度15、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？答：一般将燃烧放热始点（相位）、放热持续期和放热率曲线的形状称为放热规律三要素。合理的放热规律是：燃烧要先缓后急。在初期的燃烧放热要缓慢以降低NOx的排放，在中期要保持快速燃烧放热以提高动力性和经济性能，在后期要尽可能缩短燃烧以便降低烟度和颗粒的排放.16、简述直喷式燃烧室柴油机的性能特点，并与分隔式燃烧室柴油机进行比对。直喷式燃烧室柴油机的性能特点：(1)燃烧迅速，所以经济性好，燃油消耗率低，但工作粗暴，压升率高，燃烧噪声大（2）燃烧室结构简单，表面积与体积的比小，散热损失小，没有主副燃烧室的流动损失，冷启动性能好，经济性好（3）对喷射系统要求较高（4）NOx排放量较分隔式燃烧室高特别在高负荷区；微粒排放量较低（5）对转速变化较为敏感分隔式燃烧室柴油机的性能特点：（1）主要靠强烈的空气运动来保证较好的混合气质量，空气利用率较高α=1.2（2）随转速的提高，空气运动强度增大，高速下性能较好（3）对喷射系统要求较低（4）结构复杂，表面积与体积的比大，散热损失和流动损失大，比直喷式燃烧室柴油机效率低，经济性差（5）由于散热损失大使起动性能变差（6）先在副燃烧室着火，主燃烧室压力上升缓慢，工作平稳，燃烧噪声小，但对经济性不利（7）对燃油不太敏感，有较强的适应性（8)除低负荷下的碳烟排放量大外，其余由于直喷式17、柴油机燃烧过程优化的基本原则是什么？答：（1）油-气-燃烧室的最佳配合。（2）控制着火落后其内混合气生成量。（3）合理组织燃烧室内的涡流和湍流运动。（4)紧凑的燃烧室形状。（5）加强燃烧期间和燃烧后期的扰流。（6）优化运转参数18、说明汽油机燃烧过程各阶段的主要特点，以及对它们的要求。燃烧过程：（1）着火落后期：它对每一循环都可能有变动，有时最大值是最小值的数倍。要求：为了提高效率，希望尽量缩短着火落后期，为了发动机稳定运行，希望着火落后期保持稳定（2）明显燃烧期：压力升高很快，压力升高率在0.2-0.4MPa/(°)。希望压力升高率合适（3）后燃期：湍流火焰前锋后面没有完全燃烧掉的燃料，以及附在气缸壁面上的混合气层继续燃烧。希望后燃期尽可能的短。19、爆燃燃烧产生的原因是什么？它会带来什么不良后果？答：燃烧室边缘区域混合气也就是末端混合气燃烧前化学反应过于迅速，以至在火焰锋面到达之前即以低温多阶段方式开始自然，引发爆燃。爆燃会给柴油机带来很多危害，发生爆燃时，最高燃烧压力和压力升高率都急剧增大，因而相关零部件所受应力大幅增加，机械负荷增大；爆燃时压力冲击波冲击缸壁破坏了油膜层，导致活塞、气缸、活塞环磨损加剧，爆燃时剧烈无序的放热还使气缸内温度明显升高，热负荷及散热损失增加，这种不正常燃烧还使动力性和经济性恶化。20、何谓汽油机表面点火？防止表面点火的主要措施有哪些？答：在汽油机中，凡是不靠电火花点火而由燃烧室内炽热表面点燃混合气的现象，统称为表面点火。防止措施：1）适当降低压缩比。2）选用沸点低的汽油和成焦性小的润滑油。3）要避免长时间的低负荷运行和汽车频繁加减速行驶。4)应用磷化合物为燃油添加剂使沉积物中的铅化物成为磷酸铅从而使碳的着火温度提高到560℃且氧化缓慢，放出热量少，从而减少表面点火的产生。21、电控汽油喷射系统有哪些形式，目前采用比较广泛的形式是哪种？连续喷射和间歇喷射两种；间歇喷射。22、汽油机和柴油机的着火和燃烧方式差异？汽油机是点燃式着火，柴油机是压燃式着火，汽油机汽缸顶的燃烧室壁上有个火花塞，在特定的时候它会跳火，点燃混合气；23、早然及其危害？早然与发动机的配气相位有关，不同情况下发动机有个点火提前角，实际燃气早于这个设定的点火提前角而提前燃烧，就是早燃。早火产生的爆燃，会使汽车的活塞烧蚀、连杆变形、汽缸拉缸等等；汽车的功率大大下降。24、什么是发动机的万有特性？汽油机、柴油机的万有特性各有什么特点？答：负荷特性、速度特性只能表示某一油量控制机构位置固定或某一转速时，发动机参数见的变化规律，而对于工况变化范围大的发动机要分析各种工况下的性能，就需要在一张图上全面表示出发动机性能的特性曲线，这种能够表达发动机多参数的特性称万有特性汽油机的万有特性的特点：（1）最低耗油率高，并且经济区域偏小（2）等耗油率曲线在低速区向大负荷收敛，这说明汽油机在低速、低负荷的耗油率随负荷的减小而急剧增大，在实际使用中，应尽量避免出现这种情况（3）汽油机的等功率线随转速升高而斜穿等耗油率线，转速越高越废油。因此，在实际使用中当汽车等功率运行时，驾驶人应尽量使用高速挡，以便节油。柴油机的万有特性的特点：（1）最低耗油率偏低，并且经济区域较宽（2）等耗油率曲线在高、低速均不收敛，变化较平坦（3）相对汽车变速工况的适应性好。25、油膜的蒸发与混合？在较低的燃烧室壁面温度控制下，油膜底层保持液态，表层油膜缓慢蒸发，加上喷射油束时的少量蒸发，形成少量可燃混合气，着火后，油膜受热逐层加速蒸发，使混合气形成速度和燃烧速度加速。油膜蒸发混合的指导思想利用燃油蒸发速率控制混合气生成速率，燃烧室壁面温度和空气旋流起了主要作用。26、放热律有效控制的原则和喷油律的基本要求？控制原则：初期控制燃烧速率，降低预混合燃烧阶段的放热率峰值，从而降低燃烧噪声和氮氧化物的排放；中期保持快速和有效燃烧，以便提高动力性能和经济性能；后期缩短扩散燃烧，以便降低烟度和颗粒。基本要求：1、喷射开始阶段喷油率不能太高，以便降低初期放热率，防止工作粗暴。2、燃烧开始后，应有较高的喷油率以缩短喷油持续期，加快燃烧速率。3、尽可能减少喷油系统中的燃油压力波动，以防不正常的喷射现象。