汽车发动机原理习题与答案.docx
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1、发动机原理 习题第一章 发动机工作循环及性能指标1说明提高压缩比可以提高发动机热效率和功率的缘由。答:由混合加热循环热效率公式: 知提高压缩比可以提高发动机热效率。2 为什么汽油机的压缩比不宜过高?答:汽油机压缩比的增加受到构造强度, 机械效率和燃烧条件的限制。1增高将Pz使急剧上升,对承载零件的强度要求更高,增加发动机的质量,降低发动机的运用寿命和牢靠性2增高导致运动摩擦副之间的摩擦力增加,及运动件惯性力的增大,从而导致机械效率下降3增高导致压缩终点的压力和温度上升,易使汽油机产生不正常燃烧即爆震3做出四冲程非增压柴油机志向循环和实际循环p-V图,并标明各项损失。见书第9页 图1-24何为指
2、示指标?何为有效指标?答:指示指标:以工质在气缸内对活塞做功为根底,评价工作循环的质量。有效指标:以曲轴上得到的净功率为根底,评价整机性能。5 发动机机械损失有哪几局部组成?答: 发动机机械损由摩擦损失, 驱动附件损失, 泵气损失组成。6 写出机械效率的定义式,并分析影响机械效率的因素。影响机械效率的因素:1, 转速m及n 似呈二次方关系,随n增大而快速下降2, 负荷 负荷时,发动机燃烧猛烈程度,平均指示压力;而由于转速不变,平均机械损失压力根本保持不变。那么由 ,机械效率下降 当发动机怠速运转时 ,机械效率=03, 润滑油品质和冷却水温度 冷却水, 润滑油温度通过润滑油粘度间接影响润滑效果。
3、7 试述机械损失的测定方法。机械损失的测试方法只有通过实际内燃机的试验来测定。常用的方法有:倒拖法灭缸法, 油耗线法和示功图法。1倒拖法步骤:1.让内燃机在给定工况下稳定运转,是冷却水和机油温度到达给定值; 2.切断燃油供应或停顿点火,同时将电力测功器转换为电动机,以原给定速度倒拖内燃机空转,并尽可能使冷却水, 机油温度保持不变。此方法规定优先接受,且不能用于增压发动机。2灭缸法 此方法仅适用于多缸内燃机非增压柴油机 步骤:1.将内燃机调整到给定工矿稳定运转,测出其有效功率Pe。 2.停顿向一个气缸供油或点火) 3.同理,依次使各缸熄火,测得熄火后内燃机的有效功率Pe2,Pe3,由此可得整机的
4、指示功率为: Pi=Pi1+Pi2+=iPe-Pe(1)+Pe(2)+3油耗线法:保证内燃机转速不变,慢慢变更柴油机供油齿条的位置,测出每小时耗油量GT随负荷Pe变更的关系,绘制成曲线,称为负荷特性曲线,由此测得机械损失,此方法只是用于柴油机。4示功图法:依据示功图测算出机械损失。8 试述过量空气系数, 空燃比和分子变更系数的定义。过量空气系数:燃烧1Kg燃料实际供应的空气量L及理论上所须要的空气量Lo之比称为过量空气系数。空燃比A/F:及过量空气系数相像,也用空气量及燃料量的比值来描述混合气的浓度,成为空燃比。分子变更系数:理论分子变更系数:燃烧后工质摩尔数M2及燃烧前工质的摩尔数M1之比。
5、实际分子变更系数:考虑剩余废气后,燃烧后的工质摩尔数M2及燃烧前工质摩尔数M1之比。9 简述汽油机和柴油机的着火和燃烧方式。汽油机:分两个阶段:火焰核心的形成和火焰的传播。气着火浓度范围为:阿尔法=0.51.3,火花塞跳火之后,靠火花塞供应能量,不仅是局部混合气温度进一步上升,而且引起火花塞旁边的混合气电离,形成火化中心,促使支链反响加速,形成火焰核心。火焰核心形成之后,燃烧过程实质上就是火焰在预混气体中传播过程。柴油机:依靠喷射的方法,将燃油干脆是喷入压缩升温后的工质,在缸内形成可燃性气体,依靠压缩后的高温自燃点火,柴油机的燃烧属于喷雾双相燃烧,也有微油滴群的油滴扩散燃烧。10 :某汽油机的
6、气缸数目i = 6,冲程数t = 4,气缸直径D = 100 mm,冲程S = 115 mm,转速n = 3000 r/min,有效功率Ne = 100 kW,每小时耗油量Gt = 37 kg/h,燃料低热值hu = 44100 kJ/kg,机械效率hm = 0.83。求:平均有效压力,有效扭矩,有效燃料消耗率,有效热效率,升功率,机械损失功率,平均机械损失压力,指示功率,平均指示压力,指示燃料消耗率,指示热效率。解:平均有效压力:Pe=30Ne*t/Vn*i*10-3=738kPa有效扭矩: Me=9550*Ne*103m有效燃油消耗率:ge=GT/Ne*103=370 g/KNh有效热效率
7、:e=We/Q1=Wi*hm/Q1=3.6/ge*hu*106升功率:P1=Ne/(Vn*i)=pe*n/30t*10-3机械损失功率Pm=Ni平均机械损失压力pm=pi平均指示压力:pi=30tPi/(Vn*i*n)*103指示燃油消耗率:gi=GT/Pi*103=307.1g/(KNh)指示热效率:i=3.6/gi*hu*106第二章 发动机的换气过程1什么是充气效率?怎样确定一台发动机的充气效率?答:假如把每循环吸入汽缸的工质换算成进口状态Pa, Ta下的体积V1,那么V1值确定比活塞排量Vh小,两者的比值定义为充气效率,即:v=G1/Gsh=M1/Msh=V1/Vh充气效率是评价内燃机
8、实际换气过程完善程度的重要参数,充气效率v值高,说明每循环进入确定汽缸容积的充气量越多,内燃机的功率和转矩大,动力性好。 实际内燃机充气效率可用试验方法干脆测定。对于非增压内燃机,可视燃烧室没有扫气,用流量计来实测内燃机吸入的总充气量Vm3/h。而理论充气量Vshh由此可得试验测定的充气效率值为v=V/Vsh2试依据充气效率的分析式,说明提高充气效率的措施。答:由式知提高进气终了压力,适当削减进气终了温度可提高充气效率。3影响充气效率的因素有哪些?是如何影响的?答:1.进气终了压力Pa:Pa值越大,v越大;2.进气终了温度Ta:Ta上升,v下降;及剩余废气系数:增加,v略有上升,增加,v下降;
9、4.配气定时:合理的配气定时可使v增大;5.进气状态:进气温度Ts上升,v增加,进气压力Ps下降,Pa随之下降,且Pa/Ps的比值根本不变,对v影响不大。4汽车由平原行驶高原地区,发动机的功率下降是不是由于充气效率下降所致?为什么? 答:不是,进气压力Ps下降,Pa随之下降,且Pa/Ps的比值根本不变,对v影响不大。缘由是高原地区空气淡薄,进气量削减使发动机的功率下降。5柴油机和汽油机的进气管应如何布置?答:柴油机的进气管应及排气管分置两侧,防止排气管给进气管加热化油器式汽油机进气管应及排气管同置一侧,这样可以改善混合气形成,但是会使充气效率下降电喷汽油机的进气管应及排气管分置两侧,防止排气管
10、给进气管加热6如何利用进气惯性效应和波动效应增大进气量?答:惯性效应: 转速上升,气流惯性增大,进气迟闭角应增大。 -可变气门正时技术VVT-i,VTEC)波动效应: 转速上升,发动机吸气频率增大,应缩短进气管。 -可变进气管长度技术7什么是换气损失,它由哪些局部组成?并作图说明。答:换气损失就是理论循环换气功及实际循环换气功之差 。换气损失由排气损失和进气损失两局部组成。 换气损失功 = X+Y+W 排气损失功Y+W 进气损失功X 泵气损失功X+Y-d 图中X,Y中间有一条水平虚线,曲线最右边有一条竖直虚线也就是将W,d都封闭起来第三章 柴油机混合气形成1 简述柴油机混合气形成的两个根本方式
11、和特点。答:1, 空间雾化混合 特点: 对燃料喷雾要求高 接受多孔喷嘴 ,经济性好。对空气运动要求不高 初期空间分布燃料多 ,工作粗暴 2, 油膜蒸发混合 特点:对燃料喷雾要求不高 放热先缓后急 ,工作松软,噪声小 低速性能不好,冷起动困难。 2 简述喷雾特性参数。答:油束射程L:也称油束的贯穿距离。L的大小对燃料在燃烧室中的分布有很大的影响。假如燃烧室尺寸小,射程大,就有较多的燃油喷到燃烧室壁上。反之假如L过小,那么燃料不能很好地分布到燃烧室空间,燃烧室中空气得不到充分利用。因此油束射程必需依据混合气形成方式的不同要求及燃烧室的大小相互协作。 喷雾锥角b :他及喷油器构造有很大关系。对一样的
12、喷油器构造,一般用b来标记油束的严密程度,b大说明油束松散,b小说明油束严密。雾化质量 : 表示然后喷散雾化程度,一般是指喷雾的细度和匀整度。细度可用油束中的油粒的平均直径来表示。匀整度是指喷注中油粒直径一样的程度,油粒的尺寸差异越小,说明喷雾匀整度越高。3 简述孔式喷嘴和轴针式喷嘴的特点。孔式喷嘴 孔数: 15个,f = 0.250.8 mm。 雾化好,但易堵塞 轴针式喷嘴 f = 13 mm ,雾化差,但有自洁作用,不易堵塞 4 简述产生进气涡流的方法?答:异气屏, 切向气道,旋转气道。5 柴油机燃烧过程分为哪几个阶段,绘图分阶段阐述柴油机燃烧过程的进展状况 。答:第I阶段 滞燃期,图中的
13、1-2段。从喷油开场点1到压力线及纯压缩线的别离点点2止。点2视为燃油开场着火点。 第II阶段 速燃期,图中的2-3段。从气缸压力偏离纯压缩线开场急剧上升点2起,到最高压力点3止。 第III阶段 缓燃期,图中的3-4段。从最高压力点点3开场到最高温度点点4止。 第IV阶段 补燃期,图中4-5段。从缓燃期终点点4到燃油根本燃烧完为止。6 为什么应尽量削减发动机的补燃?答:在高速柴油机中,由于燃油和空气形成混合气时间短,混合不匀整,总有一些燃油不能刚好燃烧,要拖到膨胀过程燃烧。由于这局部热量是在活塞远离上止点时放出,故做功的效果很差。同时还会增加传给冷却水的热量,并使排气温度上升,零件热负荷增加,
14、使柴油机经济性和动力性下降,所以应尽量削减发动机的补燃。7 简述影响着火延迟期的各种因素,着火延迟期对柴油机性能的影响。答:影响着火延迟期的因素:1压缩温度,随着压缩温度上升着火延迟期下降。2压缩压力,其他条件一样时,燃烧室压力增加,着火延迟期缩短3)喷油提前角其实是温度压力和反响物焰前反响时间对着火延迟的综合影响。角越大,喷油时缸内温度和压力越低,因而反响速度越慢,反响时间越长。4转速,影响有双重性,对以时间计的Ti随n增加而缩短,压缩比E越低,n对Ti影响越明显。n增大后以曲轴转角计的着火延迟期可能增大5油品,柴油机中含烷烃量越多,含芳香烃越少,着火延迟期越短。着火延迟期对柴油机性能的影响
15、:1) 对平均有效压力和功率的影响:最正确着火延迟期Tiop,小于其时,找回延迟期过短,最高燃烧压力在上止点前过早出现,使压缩过程中消耗的负功过大,散热损失增加,Pe下降;大于时,峰值在上止点后过迟出现,燃烧过程推迟,热效率降低,Pe下降。2) 对燃油消耗的影响:U形3) 对烟度和排气温度的影响:过短,预混合燃烧阶段烧掉的燃料量削减,而扩散燃烧阶段燃烧的燃油量增多,后燃增加,烟度上升。对排气温度呈/状,上升。9 什么是喷油泵的速度特性?答:油量调整拉杆位置确定,每循环供油量随转速n的变更关系 。10简述柴油机的不正常喷射现象及缘由。答:不正常喷射现象:二次喷射 不稳定喷射 穴蚀缘由:二次喷射
16、高压油管剩余油压过高,高压油管内压力波引起 。 不稳定喷射 喷油系统构造参数匹配不当。 穴蚀 高压油管下降过快,高压油路中会产生油的蒸气泡。气泡 11简述柴油机直喷式和分隔式燃烧室特点。答:直喷式:相对散热面积小,无节流损失,经济性好,简洁起动 压升比高,工作粗暴 ,对喷油系统要求高。 分隔式:相对散热面积大,节流损失大,经济性差,不易起动 压升比小,工作松软,排放好,对喷油系统要求低12 简述柴油机电控燃油喷射系统的分类,并说明共轨系统工作原理。答:分类 :位置限制型和时间限制型 工作原理:在这类系统中,燃油在供油泵内增压后先供入燃油支配管,再由燃油支配管支配到各缸喷油器,喷油器干脆由ECU
17、限制其启闭(P99-p100)共轨系统没有写第四章 汽油机混合气形成及燃烧1 汽油机及柴油机相比,在燃烧过程的划分, 着火方式, 着火延迟期的影响, 混合气的形成, 机械负荷和热负荷, 压缩比, 组织缸内气流运动的目的以及燃烧过程的主要问题方面,各有什么不同?汽油机柴油机燃烧过程的划分滞燃期-急燃期-补燃期滞燃期-速燃期-缓燃期-补燃期着火方式点燃式压燃式着火延迟期影响着火延迟期长燃烧充分猛烈着火延迟期长,工作粗暴混合气的形成汽缸外部形成汽缸内形成机械热负荷中等大压缩比小大组织气流运动加快燃烧速度加速混合燃烧过程中的主要问题1、 点火提前角增大爆震增大2、 负荷增大,爆震减小3、 大气压力下降
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