齐鲁工业大学发动机原理期末考试重点总结

第一章3、试分析影响循环热效率，循环平均压力的主要因素；影响循环热效率的因素：压缩比、等熵指数k、压力升高比、初始膨胀比影响循环平均压力的因素：进气终点压力、压缩比、等熵指数k、压力升高比、初始膨胀比、循环热效率第二章2、为何进排气门要提前打开和迟闭，对换气过程有何影响？何时存在气门叠开现象？气门叠开角的大小对换气过程有何影响？发动机运行时，在如此短的换气时间内，要使排气干净、进气充足是比较困难的。为了增加气门开启的时间断面，并充分利用气流的流动惯性以及减少换气过程的损失，从而改善换气过程，提高发动机的性能，进、排气门一般都是提前打开、迟后关闭，所以整个换气过程大于360℃A，约占410～480℃A。在排气门迟后关闭和进气门提前开启，存在进、排气门同时开着的现象。过小：不能利用气流的压差、惯性或进、排气管压力波的帮助，来清除残余废气，增加进气量，降低高温零件的温度。过大：使废气倒流。3.借助图示说明四冲程发动机的换气损失换气损失是由排气损失和进气损失两部分组成，如图2－3所示，图2-3a为非增压，b为增压。1.排气损失从排气门提前打开直到进气行程开始，缸内压力到达大气压力前循环功的损失，称为排气损失。它可分为：自由排气损失（图中面积W）。它是因排气门提前打开，排气压力线从b’点开始偏离理想循环膨胀线，引起膨胀功的减少。强制排气损失（图中面积Y）。它是活塞将废气推出所消耗的功。2.进气损失由于进气系统的阻力，进气过程的气缸压力低于进气管压力（非增压发动机中一般设为大气压力），损失的功相当于X所表示的面积，称为进气损失、与排气损失相比，它相对较小。排气损失与进气损失之和称为换气损失、如图2-3中面积(W+X+Y)所示。实际示功图中将面积（X+Y-d）所表示的负功称为泵气损失。4、何为充量系数？提高冲量系数的措施有哪些？充量系数：实际进入气缸的新鲜工质的质量与进气状态下充满气缸工作容积新鲜工质的质量的比值。影响他的主要因素有进气终了压力、进气终了温度，残余废弃系数、配气定时、压缩比、进气状态。（1）降低进排气的阻力（2）减少对新鲜充量的加热（3）合理选择配气定时（4）采用谐振进气与可变进气系统提高进气压力（5）采用增压技术，增大进气量。6、简述发动机转速变化时，充量系数的变化特征当转速增加时，进气阻力增加，充量系数下降；转速增加，负荷不变，加热新气时间短，充量系数略上升；转速不变，负荷增加，新气加热多，充量系数下降7、发动机采用提高转速来提高功率时从换气过程来看，会遇到哪些困难，有何措施防止充量系数的下降?发动机转速提高，气体流速升高，Pa增大，φc减小，同时，进气门进气阻力，排气门排气终了废气压力增大，φc下降，增加排气损失。克服：适当增加进气门迟闭角，利用废气再循环系统，降低进排气系统的阻力，减少对进气充量的加热，合理选择进，排气相位角。8、多气门机构有何功能及特点φc充量加大，最大转速提高功率加大百分比远超转矩的增加值。实现可变技术，改善低速，低负荷性能；布置紧凑燃烧室，火花塞放置在燃烧室中央，从而改善燃烧，减少运动件质量，利于高速化。第四章1.汽油机的燃烧过程的各阶段的主要特点1）着火延迟期从火花塞点火至气缸压力明显脱离压缩线而急剧上升时的时间或曲轴转角。着火延迟期长短与混合气成分（α=0.8--0.9时最短〕，开始点火时的缸内气体度和压力、缸内气体流动、火花能量及残余废气量等因素有关、它对每一循环都可能有变动，有时最大值可达最小值的数倍。希望尽量缩短着火延迟期并保持稳定。2）明显燃烧期从形成火焰中心到火焰传遍整个燃烧室，示功图上常指压力达到最高点止。在均质混合气中，当火焰中心形成之后，火焰向四周传播，形成一个近似球面的火焰层，即火焰前锋，从火焰中心开始层层向四周未燃混合气传播，直到连续不断的火焰前锋扫过整个燃烧室。3）后燃期它是指明显燃烧期以后的燃烧，主要有火焰前锋后未及燃烧的燃料再燃烧，贴附在缸壁上未燃混合气层的部分燃烧以及高温分解的燃烧产物（H2、CO等）重新氧化。这种燃烧已远离上止点，应尽量减少。2、爆燃燃烧产生的原因是什么，它回带来什么不良后果？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4.爆燃的机理是什么？如何避免爆燃发生爆燃时的外部特征是：气缸内发出特别尖锐的金属敲击声，亦称之敲缸。轻微敲缸时，发动机功率上升，油耗下降，但严重时，会产生冷却水过热，功率下降，耗油率上升，成为一种极其有害的不正常燃烧。避免方法：适当提高燃料的辛烷值；适当降低压缩比，控制末端混合气的压力和温度；调整燃烧室形状，缩短火焰前锋传播到末端混合气的时间，如提高火焰传播速度、缩短火焰传播距离。5、何为汽油机表面点火，防止表面点火的主要措施有哪些？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。7、提高汽油机压缩比对提高性能有何意义？如何保证在汽油机上使用较高的压缩比？提高压缩比可以提高汽油机的功率和经济性，特别是对经济性有显著的作用。压缩比过高，会导致汽油机爆燃，所以应该合理的设计燃烧室，缩短火焰传播行程，合理选用火花塞位置。适当利用湍流，降低终燃混合气温度等8、分析使用因素对燃烧过程的影响1、混合气浓度在α=0.8--0.9时，由于燃烧温度最高，火焰传播速度最大，因此Ｐz、Tz、Δp/Δφ、Ｐe均达最高值，且爆燃倾向增大。在α=1.03--1.1时，由于燃烧完全，be最低，但此时缸内温度最高且有富裕空气，NOx排放量大。使用α＜1的浓混合气工作，由于必然会产生不完全燃烧，所以CO排放量明显上升。当α0.8及α1.2时，火焰速度缓慢，部分燃料可能来不及完全燃烧，因而经济性差，HC排放量增多且工作不稳定。2、点火提前角点火提前角是从发出电火花到上止点间的曲轴转角。其数值应视燃料性质、转速、负荷、过量空气系数等很多因素而定。当汽油机保持节气门开度、转速以及混合气浓度一定时，汽油机功率和耗油率随点火提前角改变而变化的关系称为点火提前角调整特性，如图4-14所示。对应于每一工况都存在一个“最佳”点火提前角，这时汽油机功率最大，耗油率最低。点火角过大，则大部分混合气在压缩过程中燃烧，活塞所消耗的压缩功增加，且最高压力升高，末端混合气燃烧前的温度较高，爆燃倾向加大。点火过迟，则燃烧延长到膨胀过程，燃烧最高压力和温度下降，传热损失增多，排温升高，功率、热效率降低，但爆燃倾向减小，NOx排放量降低。3、转速转速增加时，气缸中紊流增强，火焰速度大体与转速成正比增加，因而以秒计的燃烧过程缩短，但由于循环时间亦缩短，一般燃烧过程相当的曲轴转角增加，应该相应加大点火提前角。转速增加时，火焰速度亦增加，爆燃倾向减小。4、负荷由于汽油机负荷调节是量调节，当负荷减小时，进入气缸的混合气数量减少，而残余废气量基本不变，故残余废气所占比例相对增加，使混合气稀释程度变大，燃烧恶化。为此需要供给较浓的混合气，怠速时α可到0.6（A／F=9）在右。由于进气节流而泵气损失加大，冷却水散热损失也相对增加，因此经济性显著降低。为使燃烧过程有效地进行，需要增大点火提前角。负荷减小时，气缸的温度、压力降低，爆燃的倾向减小。5、大气状况大气压力低，气缸充气量减少，则混合气变浓，另外．压缩压力低，着火延迟期长和火焰速度慢，则经济性和动力性下降，但爆燃倾向减小。大气温度高，同样气缸充气量下降，经济性、动力性变差，而且容易发生爆燃和气阻。9、电控汽油喷射系统与化油器相比有何优点？1）可以对混合气空燃比进行精确控制，使发动机在任何公开下都处于最佳工作状态，特别是对过渡工况的动态控制，更是传统化油器式发动机无法做到的。2）由于进气系统不需要喉管，减少进气阻力，加上不需要对进气管加热来促进燃油的蒸发，所以充气效率高。3）由于进气温度低，使得爆燃燃烧得到有效控制，从而有可能采取较高的压缩比，这对发动机热效率的改善时显著的。4）保证各缸混合比的均匀性问题比较容易解决，相对于发动机可以使用辛烷值低的燃料5）发动机冷起动性能和加速性能良好，过渡圆滑11、电控汽油喷射系统常用传感器有哪些，分别起什么作用？1）温度传感器：检测发动机吸入空气的温度，进而喷流量进行控制和修正。2）曲轴位置传感器：用于点火正时控制，检测发动机转速的信号源。3）节气门位置传感器：把节气门的开度转化成电量，再传给ECU，ECU根据节气门开度值测定发动机当前的运行工况。4）车速传感器：将车速信号转化为电信号送往ECU，ECU根据此信号的大小可以计算出汽车的行驶车速和加速度，并由此测定汽车的运行工况。5）氧传感器：检测排气中氧的浓度并转化为电信号反馈给ECU，由ECU根据废气中的含氧量对喷油量进行修正。6）空燃比传感器：在超稀薄燃烧区域进行空燃比反馈控制，与氧化催化剂并用，目的是为了节省燃油。7）爆燃传感器：用于检测发动机有无爆燃发生，以此实现发动机点火时刻的闭环控制，可以有效的抑制发动机爆燃现象的发生。12、电控汽油喷射系统如何实现喷油定时和喷油量控制？喷油定时控制：喷油时刻是指喷油器开始进行喷油的时刻相对曲轴位置的转角。喷油时刻随发动机喷油方式的不同而有所不同，但都是在相对曲轴转角的固定转角处。ECU以曲轴转角传感器的信号为依据，根据不同的喷油方式控制喷油器的开启时刻。ECU根据各种传感器测得的发动机进气量、转速、节气门开度、冷却水温度与进气温度等多项运行参数，按设定的程序进行计算，并按计算结果向喷油器发出电脉冲，通过改变每个电脉冲的宽度来控制各喷油器每次喷油的持续时间，从而达到控制喷油量的目的。电脉冲的宽度越大，喷油持续时间越长，喷油量也越大。15、说明汽油机燃烧室一般设计要求？1）结构紧凑。2）具有良好的充气性能。3）火花塞位置安排得当。4）要产生适当的气体流动。5）适当冷却末端混合气。16、比较汽油机几种典型燃烧室的优缺点及使用场合？1）楔型燃烧室。楔形燃烧室侧剖面为楔型，结构较紧凑，火焰传播距离较短；燃烧室气门直径较大，充气性能较好；楔形燃烧室的火花塞布置在楔形高处，对着进、排气门之间，有利于新鲜混合气扫除火花塞附近的废气；混合气过分集中在火花塞处，使得初期燃烧速度大，工作粗暴，NOx排出量较高。由于挤气面积内的熄火现象，废气中HC的含量亦较多。2）浴盆型燃烧室。浴盆形燃烧室的特点是有一定的挤气面积，但挤流效果差；火焰传播距离较长，燃烧速度较低，燃烧时间长，经济性、动力性不高，HC排量多。但NOx的排量较少，工艺性好。3）半球型燃烧室。半球形燃烧窒结构紧凑，火焰传播距离也是最短的。气门直径较大，气道转弯较小，充气效率高，且对转速变化不敏感。有较好的动力性和经济性，HC排放量低。缺点是由于火花塞附近有较大容积，使燃烧速率大，压力升高率大，工作粗暴。NOx排放较多。18、分析过量空气系数和点火提前角对燃烧过程的影响?在过量空气系数为0.8~0.9时，Pe达最高值，且爆燃倾向最大；在过量空气系数为1.03~1.1时，be最低；当过量空气系数为小于0.8或大于1.2时，经济性差，HO排放量增多且工作不稳定。对应于每一工况都存在一个最佳点火提前角，这时汽油机功率最大，耗油率最低。点火提前角过大，则大部分混合气在压缩过程中燃烧，活塞上行所消耗的压缩功增加，发动机容易过热，有效功率下降。点火提前角过小，则燃烧延长到膨胀过程，燃烧最高压力和温度下降，传热损失增