发动机原理 电子版本.doc

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1、Good is good, but better carries it.精益求精,善益求善。发动机原理-第一章一、发动机指示标,有效指标?主要有哪些?以工质对活塞所作之功为计算的指标称为指示指标。指示指标包括指示功、平均指示压力、指示功率、指示热效率和指示燃烧效率。以曲轴输出功为计算基准的指标称有效指标。有效指标包括有效功、有效功率、有效转矩、平均有效压力、转速n、活塞平均速度Cm、有效热效率、有效燃油消耗率、升功率PL、比质量Me、强化系数PmeCm二、指示热效率、有效效率,机械效率?机械效率:有效功率与指示功率的比值。有效效率:指示功率与机械损失功率的差值。指示热效率:发动机实际循环指示功

2、与消耗的燃料热量的比值。三、机械损失有哪几部分?活塞与活塞环处的损失、轴承与气门机构的摩擦损失、驱动附属机构的功率消耗、流体摩擦损失、驱动扫气泵及增压器的损失。四、测量机械损失几种方法?示功图法、倒拖法、灭缸法、油耗线法五、动力性、经济性指标由哪些表示?动力性指标有:、有效功和有效功率;、有效转矩;、平均有效压力;、转速和活塞平均速度经济性指标有:1、有效热效率;2、有效燃油消耗率。六、提高动力性,经济性的措施?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,提高充气效率4、提高发动机的转速5、提高发动机的机械效率6、采用二冲程提高升功率七、平均有效压力和升功率在评定发动

3、机性能方面有何别?平均有效压力是发动机单位气缸容积输出的有效功,反应发动机输出转矩的大小。升功率是发动机每升工作容积所发出的有效功率,升功率是从发动机有效功率的角度对其气缸工作容积的利用率做总的评价,他与pme和n的乘积正比。八、A:内燃机三种基本理论循环是?由哪几个过程组成?分别适用于哪种发动机?B:指出压缩比()、压力升高比()、预胀比(p)、绝热指数(K)、对循环功(w)及理论热效率(nt)的影响,C:为什么柴油机的热效率高于汽油机?答:A三种理论循环:等容加热循环、等压加热循环、混合加热循环。组成:进气、压缩、燃烧、膨胀、排气五个过程组成。等容加热循环适用于汽油机;等压加热循环适用于高

4、增压和低速大型柴油机;混合加热循环适用于高速柴油机。B增大,nt增大,w增大增大,nt增大,w增大p增大,nt减小,w增大,K增大,nt增大,w增大C柴油机采用压燃,压缩比比汽油机高,膨胀比大,转化为有用功的热量就多,所以柴油机的热效率高于汽油机。九、内燃机实际循环由哪五个过程组成?分析各自的特点?1.进气过程特点:此时进气们开启,排气门关闭,活塞由上止点向下止点移动。2.压缩过程特点:压缩过程中进气门都关闭,活塞由下止点想上止点移动,缸内工质受倒压缩,温度、压力不断上升,工质受压缩。3.燃烧过程特点:燃烧过程中进、排气门都关闭,活塞处在上止点前后。燃烧过程的作用是将燃料的化学能转变热能。4.

5、膨胀过程特点:此时进、排气门都关闭,高温、高压的工质推动活塞。由上止点向下止点移动而膨胀做功,气体的压力、温度随即迅速降低。5.排气过程当膨胀过程接近终了时,排气门打开,废气开始靠自身压力自由排气,膨胀过程结束时,活塞由下止点返回上止点移动,将汽缸的废气排除。一、 内燃机实际循环由哪五个过程组成?分析各自的特点?1、 发动机实际循环是由进气、压缩、燃烧、膨胀、和排气五个过程组成的。进气:此时进气门开启,排气门关闭,活塞由上止点向下止点移动。由于进气系统的阻力,进气终点的压力一般小于环境压力,压力差用来克服进气阻力,气流受发动机高温零件及废弃加热,进气终点的温度总大于大气温度。压缩:进排气门均关

6、闭,活塞有下止点向上止点移动,缸内工质受到压缩,温度压力不断上升,压缩增大做功过程的温差,获得最大限度的膨胀比,提高热功转换效率同时为燃烧创造有利条件。燃烧:进排气门均关闭,活塞在上止点前后燃烧将化学能转为热能,使工质压力温度升高,越靠近上止点热效率越高。燃烧开始速度很快,气缸容积变化很小,工质压力温度剧增,接着燃烧缓慢下来,随活塞向下止点移动,气缸容积增大,汽缸压力基本不变,而温度继续上升。膨胀:进排气门均关闭,高温、高压的工质推动活塞,由上止点向下止点移动而膨胀做功,气体的压力、温度也随即迅速降低。排气:当膨胀接近终了时,排气门打开,废气靠自身的压力自由排气,膨胀结束时,活塞由下止点返回上

7、止点,将缸内废气排出。由于排气系统的阻力,排气终了的压力大于环境压力,阻力越大,终了压力越大,残留废气越多。第二章一、 为什么进排气门要早开迟闭?各自对应角度大小对内燃机的性能有何影响?增压和非增压内燃机的气门叠开角有何差别?为什么?二、 一、1)进气门早开、迟闭的总目的是使更多的新鲜混合气(汽油机)或空气(柴油机)进入气缸,提高充气效率、增加发动机功率。具体地说有三方面原因:早开、迟闭可以适当增加进气时间。早开可以保证在活塞抵达上止点时气门有最大开度,使进入气缸的混合气或空气数量增多。迟闭可以利用进气惯性增加进入气缸的混合气或空气数量。(2)排气门早开,可以使燃烧后的废气排除干净,从而提高充

8、气效率。具体地说有三方面的原因。排气门早开,可以使燃烧后的废气利用废气本身的压力先排出一部分。由于排气门早开,废气自行排出,使气缸内压力降低,减小了活塞上行的阻力。排气门迟关,可以利用废气的流动惯性使一部分废气继续排出。进气马赫数?它对充气系数有什么影响?进气马赫数是进气门处气流平均速度与该处声速之比三、 M反映气体流动对充量系数的影响,大量实验表明,当M值超过一定数值时,大约在0.5左右,充量系数便急剧下降.。什么是可变气定时?其目的是什么?是可根据发动机的状态控制进气凸轮轴,通过调整凸轮轴转角对配气定时机进行优化,以获得最佳的配齐正时,从而在所有速度范围内提高转矩,并能大大改善燃油经济性,

9、有效提高汽车的功率与性能,减少耗油和废气排放。四、 提高四冲程内燃机充气效率措施?提高充气效率的措施主要从四方面着手:(1)降低进气系统的阻力损失,以增加pg;(2)降低排气系统的阻力损失,以降低r;(3)减少高温零件在进气过程中对新鲜充量的加热,以降低Tg,提高g;(4)合理利用换气过程的动态效应,提高,以增加pg;五、 此外,涡轮增压加中冷技术,也是提高v的有效措施。(1)从哪些方面(指标)来综合评定内燃机配气定时的合理性?(2)通过哪一配气定时角度可以调整上述指标?降低排气系统流通阻力的措施?如果将排气道德一部分做成扩压形,则能使通过气门座缝隙的气体动能一部分转化为压能,使压力获得明显回

10、升。从而降低了气缸内与排气管内的压力差,降低了气缸内废气压力,达到提高充气量系数和降低泵气功的目的。同时,选择良好的排气支管的流行,避免排气道内截面突变、急转弯和凸台,有助于降低整个流通阻力。此外,在满足必要的消声效果要求下,应尽可能降低消声器的流通阻力。六、 (1)评定内燃机换气过程好坏的标志?(2)分析四冲程内燃机的换气过程几个阶段的主要特点?表征换气过程的完善程度主要标志是充气效率的高低,其次是消耗于换气过程的泵吸功的大小。1、自由排气阶段: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、 强制排气阶段:缸内

11、平均压力比排气管内平均压力略高一些,约10kpa左右。3、 进气过程在进气形成初期,由于气门开启面积很小,活塞也开始向下运动,同时又要克服气流的惯性,因此,缸内产生很大的负压,新鲜充量流入气缸。随着气门开启,进入缸内气体量增加,气缸压力和温度逐渐上升,到进气终了时,由于进气动能部分转变为压能,压力有一些提高,机会回升到接近或略高于进气管内压力。4、 气门重叠和燃烧室扫气:由于排气门的迟后关闭和进气门的提前开启,所以存在进、排气门同时打来的现象,称为气门重叠。气门重叠期间进气管、气缸、排气管连通,可以利用气流的压差和惯性清除残余废气,增加进气量。第三章(1) 汽油机爆燃和早燃有何区别?(2)汽油

12、机产生爆震的原因(3)克服爆燃的措施?汽油机燃烧过程各个阶段的主要特点,以及对它们的要求。在汽油机上爆燃稀薄混合气有何优点?简述德土古TCP和本田系统实施分层燃烧的方法。答:(1)同时在较大的面积上多点着火,所以放热速率极快,局部的温度压力急剧增加。这种类似阶跃的压力变化,形成燃烧室内往复传播的激波,猛烈撞击燃烧室壁面,是壁面产生振动,发出高频振音(即敲声),这就是爆燃。早燃是指在火花塞点火之前,帜热表面点燃混合气的现象。早然会诱发爆燃。与爆燃不同,表面点火一般是在正常火焰烧到之前由炽热物点燃混合气所致,没有压力冲击波,敲缸声比较沉闷,主要是有活塞、两岸曲轴等运动件受到冲击负荷产生振动而造成。

13、点火角过于提前,发动机燃烧室过度积炭,发动机温度过高,空燃比不正确、燃油辛烷值过低、燃油清洁度不够,末端的混合气的压力和温度高。辛烷值过低加四乙铅;用导热性好的材料做汽缸盖、活塞可以降低末端混合气的压力和温度,降低爆燃;提高火焰传播速度,缩短火焰传播距离均有利于避免爆燃。按压力变化特点,将燃烧过程分为着火落后期、明显燃烧期、后燃期三个阶段着火落后期:特点-它是指从火花塞点火到火焰核心形成阶段,气缸压力线较压缩压力线无明显变化。要求-为了提高效率,希望尽量缩短着火落后期。为了发动机运转稳定,希望着火落后期保持稳定。明显燃烧期:特点-是指火焰有火焰中心烧遍整个燃烧室的阶段。压力急剧上升并达到最大值

14、。要求-最高燃烧压力点位置要适中后燃期:特点-混合气燃烧速度开始降低。加上活塞向下止点加速移动,气缸中压力开始下降。要求-为了保证高的循环热效率和循环功,应使后燃期尽可能短。汽油机上爆燃稀薄混合气同时兼顾保证燃油经济性和排放型。美国德士古分层燃烧系统(TCCS):此系统吸入气缸的是空气,由螺旋进气道或导气屏组织强进气涡流。在压缩上止点前30左右,喷油器顺气流流动,火花塞位于喷嘴需啊方边缘。此处混合气浓,容易着火。着火后,火焰、燃气随气流扩展,被气流带离火花塞、喷油嘴,新鲜空气又被涡流带到燃油喷射区。这种燃烧系统并不一定利用气缸中的全部空气,小负荷时,燃烧产物扩展区域并不大,随负荷增加,喷油持续

15、期延长,燃烧产物区域也随之扩展。CVCC燃烧系统:有本田公司提出的CVCC燃烧系统。它实际上是一种分区燃烧方式,有主、副两个燃烧室和两个化油器。工作时,向主燃烧室供给较稀混合气,向副燃烧室供给少量浓混合气,在压缩过程中,副燃烧室内形成的易于着火的混合气。火花塞首先点燃副燃烧室中的混合气,由副燃烧室喷出的火焰点燃主室的稀混合气。CVCC燃烧系统主燃烧室不组织涡流,加上主、副燃烧室之间的火焰孔面积较大,不可能引起强烈的燃烧紊流,因此燃烧速度低,过后燃烧严重,CVCC燃烧系统的NO排放量仅为一般汽油机的1/3;同时由于富氧和燃烧较慢的原因,排放温度高且处于氧化性气氛,加之装有热反应器,使排气中的HC

16、和CO进一步氧化。()与传统化油器式汽油机相比,装置汽油喷射系统的发动机有何优点?答1)可以对混合气空燃比进行精确控制,使发动机在任何工况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,减少了进气阻力,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,使得爆燃燃烧得到了有效的控制,从而有可能采取较高的压缩比,这对发动机热效率的改善是显著滴。4)保证各缸混合比的均匀性问题比较容易解决,相对发动机可以使用辛烷值比较低的燃料.5)发动机冷起动性能和加速性能良好过渡圆滑!常规的汽油喷射系统与柴油机的燃油供给系统有

17、何区别?通常的汽油喷射是低压喷射,在气门外或汽缸内喷油形成均一的混合气。然后压缩、点火、燃烧。所供应的混合比按不同工况仍需保持在狭小的范围内,这一点与柴油机的供油系仍有本质的区别!能否像柴油机一样,不需气门而直接靠调节喷油量来适应负荷的变化?为什么?(找不到)画出并解释理想化油器特性曲线()为什么化油器中要装有加浓器?为何加浓器又叫省油器?()常用的加浓器方法几种?如何起作用?答:书本汽车构造上p119答:(2)车用机要求节气门接近全开时逐渐加浓混合气,以满足发动机发出最大功率的要求,所以化油器中要有加浓器;因为可以使主供油装置只供给最经济的混合气成分,而不必考虑大负荷时供应浓混合气的要求,从

18、而达到省油的目的,故又称省油器。(3)找不到试阐明简单化油器不能适应发动机工作的原因。()试分析过量空气系数和点火提前角对燃烧过程的影响答:点火过迟(即点火提前角小),则燃烧延长到膨胀过程,燃烧最高压力和温度下降,传热损失增多,排温升高,热效率降低,但爆燃倾向减少,升高,功率,排放量降低。过量空气系数对汽油机的动力性能,经济性能是有影响的。当时,由于燃烧温度最高,火热传播速度最大,达最大值,但爆燃倾向增大。时,由于燃烧完全,最低。使用的浓混合气工作,由于必然会产生不完全燃烧,所以CO排放量明显上升。当及时,火焰速度缓慢,部分燃料可能来不急完全燃烧,因而经济性差,HC排放量增多且工作不稳定。为什么要对点火提前角进行控制答:发动机的每个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。汽车在行驶的工程中,发动机的工况一直在变动,为使点火提前角处于最佳位置,所以要对点火提前角进行控制点火提前角控制有几种方法答:1开环控制2闭环控制最佳点火提前角的电子控制方法有何优点?()最佳点火提前角的电子控制方法可分为三类,试分析各自的特点。-

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