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第二章发动机的性能指标1.研究理论循环的目的是什么？理论循环与实际循环相比，主要作了哪些简化？答:目的：1.用简单的公式来阐明内燃机工作过程中各基本热力参数间的关系，明确提高以理论循环热效率为代表的经济性和以平均有效压力为代表的动力性的基本途径2.确定循环热效率的理论极限，以判断实际内燃机经济性和工作过程进行的完善程度以及改进潜力3.有利于分析比较发动机不同循环方式的经济性和动力性简化：1.以空气为工质，并视为理想气体，在整个循环中工质的比热容等物理参数为常数，均不随压力、温度等状态参数而变化2.将燃烧过程简化为由外界无数个高温热源向工质进行的等容、等压或混合加热过程，将排气过程即工质的放热视为等容放热过程3.把压缩和膨胀过程简化成理想的绝热等熵过程，忽略工质与外界的热交换及其泄露等的影响4.换气过程简化为在上、下止点瞬间开和关，无节流损失，缸内压力不变的流入流出过程。2.简述发动机的实际工作循环过程。四冲程发动机的实际循环由进气、压缩、燃烧、膨胀、排气组成3.排气终了温度偏高的原因可能是什么？有流动阻力，排气压力大气压力，克服阻力做功，阻力增大排气压力增大,废气温度升高。负荷增大Tr增大；n升高Tr增大，∈+，膨胀比增大，Tr减小。4.发动机的实际循环与理论循环相比存在哪些损失？试述各种损失形成的原因。答：1.传热损失，实际循环中缸套内壁面、活塞顶面、气缸盖底面以及活塞环、气门、喷油器等与缸内工质直接接触的表面始终与工质发生着热交换2.换气损失，实际循环中，排气门在膨胀行程接近下止点前提前开启造成自由排气损失、强制排气的活塞推出功损失和自然吸气行程的吸气功损失3.燃烧损失，实际循环中着火燃烧总要持续一段时间，不存在理想等容燃烧，造成时间损失，同时由于供油不及时、混合气准备不充分、燃烧后期氧不足造成后燃损失以及不完全燃烧损失4.涡流和节流损失实际循环中活塞的高速运动使工质在气缸产生涡流造成压力损失。分隔式燃烧室，工质在主副燃烧室之间流进、流出引起节流损失5.泄露损失活塞环处的泄漏无法避免5.提高发动机实际工作循环效率的基本途径是什么？可采取哪些措施？答：减少工质比热容、燃烧不完全及热分解、传热损失、提前排气等带来的损失。措施：提高压缩比、稀释混合气等6.为什么柴油机的热效率要显著高于汽油机?柴油机拥有更高的压缩比，7.什么是发动机的指示指标？主要有哪些？以工质在气缸内对活塞做功为基础，评定发动机实际工作循环质量的好坏。指示压力、指示功率、指示热效率、指示燃油消耗率。8.什么是发动机的有效指标？主要有哪些？以曲轴对外输出功率为基础反映发动机整体性能的优劣①动力性能指标：有效功率，有效转矩，平均有效压力，转速②经济性能：有效热效率，有效燃料消耗率③强化指标：升功率和比质量，强化系数。9.总结提高发动机动力性能和经济性能指标的基本措施？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。10.发动机的机械损失主要包括哪些？摩擦损失，驱动各种附件损失，带动机械增压器损失，泵气损失11.什么是机械效率？机械效率受哪些因素影响？有何意义？比较机械损失所占比例的大小，有效功率与指示功率的比值。影响因素：①转速和活塞平均速度②负荷③润滑油温度和冷却水温度。12.如何测定机械效率？适用于汽油机的是哪种方法？通过发动机试验测定，常用方法有示功图法、倒拖法、灭缸法、油耗线法。倒拖法适用于汽油机。13.研究发动机热平衡的意义何在？第三章发动机的换气过程1.四冲程换气过程排气门开始到进气门关闭。包括进气、排气过程2.四冲程柴油发动机与汽油发动机的换气过程有何不同？汽油发动机排气提前角小，柴油机增压更大3.气门叠开角对换气过程有何影响？进排气门均提前开启迟后关闭，可以增加气门通过能力，利用气流流惯，减少换气损失，提高发动机性能。4.换气损失怎样造成的？从哪些方面采取措施可以减少换气损失？：①排气损失（自由：排气门提前打开，排气压力线偏离理论循环膨胀线，引起膨胀功减少造成；强制：活塞将废气推出所消耗的功）②进气损失：进气过程气缸压力小于进气管压力造成损失。措施：①减少排气系统阻力以及排气门处流动损失②合理调整配气正时，加大进气门的流通截面积，正确设计进气及降低活塞平均速度。5.什么是充量系数？试推导充量系数的解析式每个循环实际吸入气缸的新鲜充量ml与进气状态下充满汽缸工作容积的新鲜充量msh之比。6.残余废气系数和充量系数有什么关系？7.分析影响充量系数的因素？进气门关闭气缸内压力PA升高φc升高；转矩Ta升高φc减小；残余废气系数y升高φc减小；进排气相位角合适使PA升高，压缩比增加φc升高。8.什么是进气马赫数？对充量系数有什么影响？M进气门处气流平均速度V与该处声速a之比。在0.5左右，φc急剧下降。9.为什么说进气迟闭角在配气正时中对充量系数影响最大？试分析之10．提高充量系数的措施①降低进气系统的阻力②合理选择配位气③减少排气系统的阻力④减少对新鲜充量的热传导⑤进气系统采用电子控制技术。11.充量系数的研究中，为什么常把注意力主要集中于进气系统？φc是衡量不同发动机性能和进气过程完善程度的指标。12.发动机转速变化时充量系数变化特征。转速升高进气阻力增大φc减小；转速增加负荷不变，加热新气时间短，φc略上升；转速不变，负荷增加，新气加热多，充量系数下降。13.发动机通过提高转速来提高功率时，从换气过程看会遇到什么困难？有何措施防止充量系数下降？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。14.多气门结构有何功能和特点？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。第四章燃料与燃烧1.汽油和柴油的标号分别是根据什么指标确定的？答：汽油标号的划分是按照抗爆系数，或者叫做辛烷值来划分的。所谓90号、93号、97号无铅汽油，是指它们分别含有90%、93%、97%的抗爆震能力强的“异辛烷”。抗暴系数越大，汽油抗爆性越好。柴油的标号是按照柴油的凝点来划分的。分为10号、5号、0号、-10号、-20号、-30号、-50号。代表其凝点不高于10℃、5℃……2.蒸发性不好和太好的汽油，在使用中各有什么缺点和可能产生的问题？答：若汽油的蒸发性不太好，则混合气形成困难，启动、加速性能变差，燃烧不完全，油耗增加。若汽油的蒸发性太好，则形成气阻的倾向性也越大。在炎热夏季以及大气压力较低的高原和高山地区使用时，容易使发动机的供油系统产生“气阻”，甚至发生供油中断。另外，在储存和运输过程中的蒸发损失也会增加；3.试述汽油辛烷值和柴油十六烷值的意义答：辛烷值用来表示汽油的抗爆性，抗爆性时指汽油在发动机气缸内燃烧时抵抗爆燃的能力。辛烷值是代表点燃式发动机燃料抗爆性的一个约定数值。在规定条件下的标准发动机试验中通过和标准燃料进行比较来测定。汽油的辛烷值越高，抗爆性越好。柴油十六烷值时用来评定柴油的自燃性。将十六烷值规定为100的正十六烷和规定十六烷值为0的α-甲基萘按不同比列混合得出不同十六烷值的标准燃料，其十六烷值为该混合气中正十六烷的体积百分比。如果某种柴油与某标准燃料的自燃性相同，则该标准燃料的十六烷值即为该柴油的十六烷值。4.什么是过量空气系数？它与混合气浓度有什么关系？答：发动机工作过程中，燃烧1kg燃油实际共给的空气量与理论空气量之比，称为过量空气系数。过量空气系数大于1称为稀混合气，等于1称为标准混合气，小于1称为浓混合气。5.燃料的燃烧热值和混合气热值有什么不同答：燃料热值是指单位量的燃料完全燃烧时做释放的热量。单位：焦耳。分为高位热值H0（生成的水是液态）和低位热值Hu（生成水是气态）。汽油机和柴油的热值都是低位热值。混合器热值Hm是指燃料的低热值与单位燃料混合气数量之比。单位：kJ/kmol。每循环加给工质的热量取决于单位可燃混合气热值。不仅仅与燃料热值有关。6.简述燃料的着火机理。答：按化学动力学的观点，着火机理可分为热自燃机理和链锁自燃机理两类。热自燃理：在着火的准备阶段，混合气进行着氧化过程，放出热量。放热的同时，由于温差的原因，会对周围介质散热。若化学反应所释放出的热量大于所散失的热量，混合气的温度升高，进而促使混合气的反应速率和放热速率增大。这种相互促进，最终导致极快的反应速率而着火。链锁自燃机理：通过链锁反应（即一个活化作用能引起很多基本反应）逐渐积累活化中心，使反映自动加速，直至着火。7.为什么说柴油机的着火过程是低温多级着火，汽油机的着火过称是高温单级着火？答：低温多阶段着火规律是退化支链反应引起的一种现象。通常称为“着火半岛”。烃燃料经历三个阶段：冷焰诱导阶段、冷焰阶段、蓝焰阶段。高温单阶段着火规律：在较高温度下，着火过程不经过冷焰而直接进入蓝焰——热焰阶段。由于这两个阶段很短，也很难区分。所以统称为高温单阶段着火。柴油机的压缩着火和汽油机的爆燃具有低温多阶段着火的特点，而汽油机的火花点燃和柴油机着火后喷入气缸内的燃料着火具有高温单阶段着火特性。10、对柴油机性能有重要影响的柴油性能指标有哪些？答：燃烧性、低温流动性、蒸发性、黏度、腐蚀性、安定性、清洁性。11、对汽油机性能有重要影响的汽油性能指标有哪些？答：抗爆性、蒸发性、氧化安定性、腐蚀性、无害性、清洁性13、对比汽油机和柴油机燃烧方式的不同？答;两者基本的结构相同，最大的不同就是燃料的点燃方式，汽油机是电火花点燃，柴油机是压燃。汽油机的工作压强不能太大，温度不能太高，因此热效率相对较低，燃料燃烧也相对不充分，但同时由于汽油机的压缩比小，活塞往复运动的距离较短，因而转速较高，且因工作温度和压力较低使得汽油机体积较小，轻便且噪声小。而柴油机是压燃式，结构相对简便，且工作压强和温度较高，热效率较高，燃料燃烧充分，污染小，但柴油机压缩比较大，转速比汽油机慢，但功率较高，由于柴油机体必须承受较高的压强和温度，强度要求高，因此相对于汽油机显得笨重，工作噪声也较大。14.如不慎将柴油当做汽油在汽油机中使用，会出现什么结果？反之又会出现什么结果？答：若将柴油加在汽油机中，会出现爆燃。若将汽油加在柴油机中，则无法启动。第五章汽油机混合气的形成与燃烧1、画出汽油机燃烧过程的p-φ图，并简述各个时期的主要特点及相应要求。图文见书109页2.汽油机燃烧过程滞燃期的定义是什么，影响因素有哪些？答：滞燃期是指由火花塞跳火的A点到气缸压力线脱离压缩线的B点这一阶段，也称作着火落后期。其长短用着火落后时间或者火落后角表示。影响因数：燃料本身的分子结构和物理化学性能开始点火时气缸内气体内气体的压力、温度。压缩比高时。过量空气系数。试验证明，过量空气系数φa=0.85-0.95时滞燃期短残余废弃量。残余废气量增加，φi稍有增加混合气流动。气缸内混合气运动强，则φi稍有增加火花能量。火花能量大，则φi减小3.给出火焰传播的速率的定义答：火焰传播速率定义为火焰前锋面沿法线方向上相对于未燃混合气的移动速度4.什么是汽油机的爆燃？引起爆燃的机理是什么？爆燃对汽油机有何危害？影响汽油机爆燃的因数有哪些？（答案参考，以书为主）答：爆燃：是汽油机最主要的一种不正常燃烧现象，常在压缩比比较高时出现。发生爆燃时，示功图压力曲线出现高频大幅波动，同时发动机发出高频尖叫的金属敲击声，因此也成爆燃为敲缸。机理：爆燃着火方式类似于柴油机，同时在较大面积上多点着火，所以放热速率极快，局部区域的温度压力急剧增加，这种类似阶越的压力变化，形成燃烧室内往复传播的激波，猛烈撞击燃烧室壁面，使壁面产生振动，发出高频振音（即敲缸声）。危害：爆燃会给汽油机带来很多危害，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