发动机原理删减版.docx
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发动机原理删减版
一、发动机的性能
一、解释术语
1、指示热效率:
是发动机实际循环指示功与消耗燃料的热量的比值.
2、压缩比:
气功容积与燃烧室容积之比
3、燃油消耗率:
发动机每发出1KW有效功率,在1h内所消耗的燃油质量
4、平均有效压力:
单位气缸工作容积所做的有效功
5、有效燃料消耗率:
是发动机发出单位有效功率时的耗油量
6、升功率:
在标定工况下,发动机每升气缸工作容积说发出的有效功率
7、有效扭矩:
曲轴的输出转矩
8、平均指示压力:
单位气缸容积所做的指示功
2、示功图:
发动机实际循环常用气缸内工质压力P随气缸容积V(或曲轴转角)而变化的曲线
三、填空题
1、P-V图上曲线所包围的面积表示工质完成一个循环所做的有用功,该图称为____示功图_____。
2、实际发动机的压缩过程是一个复杂的____多变_____过程。
3、四冲程发动机的四个冲程为:
进气冲程、__压缩___、作功冲程、排气冲程。
四冲程
发动机的实际循环由进气、压缩、燃烧、___膨胀___、和排气五个过程组成。
4、一个实际循环中,工质对活塞所做的有用功称为____指示功____。
5、升功率用来衡量发动机__对气缸工作容积的__利用的程度。
6、同样排量的两种汽油机,其功率大小可能并不相同,说明强化程度和技术先进程度不同,衡量
指标是___升功率___。
7、同样排量的两种汽油机,在转速相同时,其功率大小可能并不相同,说明容积利用程度不同,
衡量发动机单位气缸容积所发出有效功的指标是____平均有效压力___。
8、具有相同标定功率的两种柴油机,如果其干质量不同,说明材料利用程度和技术先进程度不同,
衡量指标是___比质量____。
9、热力状态的主要状态参数包括压力、比容、温度、内能、熵、焓。
四、判断题
1、比质量是指发动机的干质量与所给出的标定功率之比。
[1]
2、升功率是指发动机的标定功率与其质量之比。
[0]
五、简答题
1、解释发动机的指示指标和有效指标的联系和区别。
区别:
指示指标是以工质对活塞做功为基础的性能指标,是用来评价其内部循环完善性。
反映气缸内工质对活塞的做功情况;而有效指标是以发动机曲轴端输出功为基础的性能指标,是用来评价发动机整机性能的指标
联系:
指示指标是有效指标的基础,指示指标好,有效指标不一定好,但指示指标差,有效指标肯定差,指示指标不能综合反映发动机的整机性能,而有效指标不能准确指示发动机内部过程的完善程度。
2、什么是发动机的机械损失?
它由哪些损失组成?
六、综述题
1、简述机械损失的组成及影响机械损失的因素。
七、计算题
1、测量得到某柴油机的有效功率Pe=130(kW),每小时消耗柴油量B=35(kg/h),求该柴油机的有效燃料消耗率be。
二、发动机的换气过程
一、解释术语
1、配气相位:
发动机进、排气门开闭角度相对于上、下止点的分布
2、气门重叠:
在四冲程发动机中,由于进气门提前开启和排气门迟后关闭,在上止点附近,存在
进排气门同时开启的现象
3、充气效率:
指每一个进气行程所吸入的空气质量与标准状态下占有气缸活塞行程容积的干燥空
气质量的比值
4、可变技术:
使发动机的某种结构参数可以随工况改变的技术
5、残余废气系数:
气缸中残余废气质量与实际新鲜充量的质量之比
三、填空题
1、评价发动机换气过程的指标主要是___充气效率_和___换气损失
2、进气损失与排气损失之和称为__换气损失排气损失包括__提前排气损失__和__活塞上行强制排气所消耗的有用功。
3、一般将四冲程发动机的换气过程分作自由排气、强制排气和进排气重叠阶段、进气阶段和惯性进气阶段五个过程。
将进、排气门开关角度以及相对上、下止点的位置画出所得到的图称为__配气相位。
4、发动机的换气过程是指___排出发动机气缸内的已燃废气,并吸入新鲜充量的过程。
5、在进、排气门开、闭的四个时期中,___进气迟闭__________的改变对充气效率的影响最大。
四、判断题
1、在进、排气门开、闭的四个定时中,排气提前角对充气效率的影响最大。
[0]
2、从排气门打开到气缸压力接近排气管压力的这个时期,称为强制排气阶段。
[0]
3、在超临界排气期间,排出的废气量由缸内和排气管内的压力差来决定。
[0
4、排气终了时,排气管内废气压力高,说明残余废气密度大,残余废气系数上升。
[1]
5、充气效率总是小于1的。
[1]
6、发动机进气终了的温度Ta低于进气状态温度Ts。
[0]
六、综述题
1、充量系数的定义是什么?
试述影响发动机充量系数的主要因素。
七、分析题
1、提高充气效率的技术措施有哪些?
2、泵气损失的含义是什么?
与换气损失有何不同?
发动机换气过程消耗的功即泵气损失(2分)。
泵气损失是强制排气损失与进气损失之和,并扣除实际示功图不包含的部分,不包括提前排气损失(2分)。
泵气损失与换气损失不同,后者表示实际循环与理论循环的差异,包括扣除部分和提前排气损失(1分)。
三、燃料与燃烧
一、解释术语
1、着火延迟:
火花引燃或加热到燃料自然温度以上时,可燃混合气并不立即燃烧,需要经过一定
延迟时间才能出现明显的火焰,放出热量
2、过量空气系数:
是指燃烧1KG燃料时实际供给的空气量1与理论空气量10之比
3、空燃比:
是指燃料实际燃烧时所供给的空气质量与燃油质量的比值
4、着火方式:
引发燃烧过程的手段
5、热力自燃理论——在T、P适宜的情况下,无外部能量,其自身反应能自动加速、自发着火的过程,称为热力自燃理论。
三、填空题
1、汽油和柴油的牌号分别根据辛烷值和凝点来确定。
2、汽车的代用燃料主要有二甲醚、水煤气、乙醇和氢气等。
3、表示汽油抗爆性的指标是__辛烷值____。
4、对于缸外形成混合气的汽油机,其负荷调节方式是通过改变节气门开度大小来控制进入气缸内
的混合气数量,这种负荷调节方式称为__量调节___。
5、柴油机负荷调节方式是通过改变进入气缸的燃油质量来控制混合气的浓度,这种负荷调节方式
称为__质调节__。
四、判断题
1、柴油是以其凝点来标号的。
[0]
2、国产汽油是以辛烷值来标号的。
[1]
3、催化裂化汽油的抗爆性能好,常用作高级汽油。
[1]
4、汽油是挥发性好而又易自燃的燃料。
[0]
4、柴油是挥发性好而又易自燃的燃料。
[0]
五、简答题
1、燃料燃烧有哪些基本形式?
各有何特点?
六、综述题
3、为了评价汽油的挥发性(形成混合气的难易程度),以10%、50%和90%的馏出温度作为几个有代表意义的馏程评价指标。
请分析这三个馏出温度对汽油机有何重要影响?
答:
(1)10%的馏出温度标志着发动机的冷机启动性能。
低,冷启动性好;过低,易气阻,使发动机断火。
(2)50%的馏出温度标志着汽油的平均蒸发性。
T50↓→从较低负荷向较高负荷过渡时,能够及时供应所需的混合气→暖车时间↓→改善发动机的加速性能。
(3)90%的馏出温度标志含有难挥发的重质成分的数量。
T90↓→重质成分↓→易挥发,利于燃烧。
T90过高→重质成分↑→不易挥发燃烧而附着在汽缸壁上→形成积碳或流入油底壳→稀释机油破坏润滑。
四、汽油机混合气的形成与燃烧
一、解释术语
1、燃烧速度:
单位时间内燃烧混合气的质量
2、火焰速度:
火焰锋面移动速度
3、滞燃期*:
从喷油开始到压力线脱离压缩线所占用的曲轴转角。
4、汽油机的正常燃烧——唯一地由火花塞点火,且火焰前锋以特定的速度传遍整个燃烧室的过程。
三、填空题
1、根据汽油机燃烧过程中气缸压力变化的特点,可以将汽油机燃烧过程分为滞燃期、
速燃期和后燃期三个阶段。
2、汽油机混合气的形成方式可以分为化油器雾化和汽油喷射雾化两种。
3、压缩比是发动机热效率的重要因素。
但高压缩比会给汽油机增加爆燃的趋势。
4、汽油机燃烧室基本要求是结构紧凑、面积比小、燃烧室几何形状合理、合理组织气流过程和合理组织燃烧过程。
5、对液态燃料,其混合气形成过程包括两个基本阶段:
蒸发和混合。
6、燃油的雾化是指燃油喷入____气缸___后被粉碎分散为细小液滴的过程。
*
7、发动机转速增加时,应该相应地__增大____点火提前角。
8、在汽油机上调节负荷是通过改变节气门开度来调节进入气缸__混合气____的多少。
负荷调
节方式是____量_____调节。
9、在化油器式的汽油机中,起动后若不及时打开阻风门,则发动机可能因混合气__过稀__而熄火。
10、在化油器式的汽油机中,常用的起动装置为_________________。
11、汽油机负荷减小时,气缸内的温度、压力降低,爆燃倾向___小___。
12、汽油机的点火提前角是指从发出电火花到__气缸压力明显升高脱离压缩线___间的曲轴转角。
13、化油器式汽油机在节气门关闭时,进气管真空度很高,此时喉管的真空度___变大___。
14、大气压力降低时,化油器式汽油机气缸充量减少,其动力性、经济性有所下降,而爆燃倾向
有所__减少__。
15、对化油器式汽油机,当节气门开度一定,转速升高,喉管及进气管真空度均__增大___。
16、汽油机混合气形成的方式主要有两类:
一类是化油器式,另一类是__喷射雾化方式____。
四、判断题
1、电控单点汽油喷射系统汽油机中,单个喷油器装在节气门后方的进气管内。
[]
2、汽油机在怠速工作时,经济性能和排放性能都变差。
[]
3、汽油机着火不受混合气浓度的影响,只要点火能量足够高,就能保证着火。
[0]
4、火花塞电极的间隙与点火能量没有关系。
[]
5、凡是能使燃烧室温度和压力升高以及促使积炭等炽热点形成的一切因素,都能使表面点火倾向
加大。
[]
6、分层给气燃烧主要是为了解决汽油机经济性和排气污染问题。
[1]
五、简答题
2、爆震燃烧产生的原因是什么?
七、分析题
2、汽油机发生爆燃时有何外部特征?
产生爆燃的机理是什么?
影响爆燃的因素有哪些?
3、着火延迟期的长短对燃烧过程有重要影响,请以汽油机为例分析影响着火延迟期长短的因素。
答:
影响着火延迟期长短的因素:
(1)燃料的性质,主要是燃料的成分,对于汽油燃料来说,随着辛烷值增加,自燃性越差,会使着火延迟期增加。
(2)缸内温度和压力:
缸内温度和压力越高,会缩短滞燃期,容易发生化学反应。
缸内条件取决于发动机缸内的热状态。
不同工况下缸内的条件是不一样的,大负荷小负荷不一样,高速低速也不一样。
(3)混合气浓度,略浓一点的混合气,如功率混合气,更容易着火。
(4)残余废气系数:
残余废气系数越大,缸内的惰性气体越多,降低氧气浓度,使着火延迟期增加。
(5)点火能量:
点火能量越高,有利于着火,滞燃期短。
总的来说,从燃烧过程定容性角度来说,希望尽量缩短滞燃期,同时在着火之后要保证火焰的稳定传播。
从压力升高率来说,滞燃期越长,压力升高率越大,没着火的时候积累的能量越多。
滞燃期越短,发动机工作越平稳。
4、简述汽油机表面点火中早燃的危害。
答:
由于提前点火,在上止点前就已经点燃,此时活塞仍在上行,使得压缩负功增加。
燃烧速度较快,燃烧速率快,因此气缸内的压力升高率增加,发动机工作粗暴。
另外由于缸内温度增加,使它向缸壁的传热增加,散热量加大,导致发动机的功率下降。
由于高温、高压加重了活塞连杆组的机械负荷、热负荷,使用寿命下降。
这种早燃现象会诱发爆燃。
五、柴油机混合气的形成与燃烧
三、填空题
2、油束的几何特性可用三个参数描述,即油束射程、最大宽度和喷雾锥角。
1、柴油机燃烧过程是否完善,取决于燃油油束、气体运动和燃烧室三者的合理配合。
2、油束特性可以用油束射程、最大宽度和喷雾锥角三个参数来描述。
3、柴油机燃烧室基本要求是机构紧凑、面容比小、充量系数高和组织适当气流运动。
4、柴油机燃烧过程包括滞燃期、速燃期、缓燃期和后燃期。
5、对液态燃料,其混合气形成过程包括两个基本阶段:
蒸发和混合。
*
6、燃烧放热规律三要素是_燃烧发热起始时刻__、燃烧放热规律曲线形状和燃烧持续时间。
7、燃油的雾化是指燃油喷入___细小液滴____后被粉碎分散为细小液滴的过程。
*
8、现代电控柴油机喷射系统的基本控制量是循环供油量和___喷油时刻___。
9、柴油机内不均匀的混合气是在高温、高压下多点_同时自燃__着火燃烧的。
10、喷油泵的速度特性是油量控制机构位置固定,循环供油量__随喷油泵转速变化的关系。
喷油
泵速度特性的校正有正校正和__负校正___两种。
11、喷油器有孔式喷油器和___轴针式__喷油器两类。
12、柴油机喷射过程是指从喷油泵开始供油直至喷油器_针阀落座停止喷油__的过程,分为喷射延
迟、__主喷射____、喷射结束三个阶段。
柴油机应在上止点_____________开始喷油。
13、为了避免出现不正常喷射现象,应尽可能地___缩小_____高压油管的长度。
14、柴油机不可能形成均匀的混合气,所以必须在过量空气系数____大于1___的条件下工作。
15、柴油机负荷调节是通过改变__质调节___而进入气缸的空气量基本不变。
16、喷油泵的主要作用是定时、__定量__地经高压油管向各缸的喷油器周期性地供给高压燃油。
17、柴油机混合气的形成方式可以分为喷射雾化和油膜蒸发两种。
四、判断题
1、柴油机缸内的不均匀混合气是在高温、高压下多点自燃着火燃烧的。
[1]
2、柴油机一般用压力升高率代表发动机工作粗暴的程度。
[1]
3、在柴油机中,燃料成分在燃烧室空间的分布是均匀的。
[0]
4、孔式喷油器主要用于分隔式燃烧室。
[0]
5、为了控制压力升高率,应增加着火延迟期内准备好的可燃混合气的量。
[0]
6、开式燃烧室中混合气的形成主要是靠强烈的空气运动。
[0]
五、简答题
3、柴油机的燃烧过程分成哪几个阶段?
它们的特点是什么?
六、综述题
1、请说明柴油机不正常喷射的原因和防止措施。
2、何谓柴油机的着火延迟期(滞燃期)?
它对燃烧过程有何影响?
影响滞燃期的主要因素是什么?
3、试述柴油机混合气形成的特点和方式。
六、发动机的特性
一、解释术语
1、速度特性:
油量调节机构不变时,发动机的各项性能参数随转速而变化的关系曲线
2、负荷特性:
发动机转速不变时,性能参数随负荷变化的关系
3、发动机特性:
性能指标(或性能参数)的变化规律
4、调整特性:
随调整情况而变化的关系
5、发动机工况:
发动机的工作情况
三、填空题
1、测功机的作用是。
2、发动机的运行状况(工况)可以用其发出的功率和__转速来表示。
3、汽油机节气门部分开启时所测得的速度特性称__部分负荷速度特性_。
4、发动机稳定工作必须满足的条件是__有效转矩与阻力矩___相等。
5、发动机的负荷特性是指发动机__转速___不变,其性能指标随负荷变化的关系。
6、车用发动机的工况特点是转速和___负荷______都在宽广的范围内独立变化。
7、发动机的速度特性是指发动机___油量调节机构___不变,其性能指标随转速变化的关系。
四、判断题
1、只有当发动机转矩大于工作机械转矩时,两者才能在一定转速下稳定工作。
[0]
2、两极式调速器不仅在最高和最低转速时起调速作用,在中间转速也起调速作用。
[0]
3、由于车用发动机的功率和转速独立地在很大范围内变化,故其工况是面工况。
[1]
4、万有特性图中,最内层的区域是最经济区域。
[1]
5、由于柴油机没有节气门,所以柴油机没有外特性。
[0]
6、只要两台发动机的转矩储备系数和最大功率时转速相同,则它们克服阻力的潜力
也相同。
[0]
7、发动机的外特性代表其最高的动力性能。
[]
8、车用发动机常以12h功率作为标定功率的。
[]
五、简答题
1、发动机的特性有那些类型?
六、综述题
1、何谓汽油机的速度特性?
当汽油机转速由低到高时其功率曲线和油耗曲线如何变化?
2、请结合下图对汽油机和柴油机负荷特性进行对比分析。
根据图中所汽油的负荷特性,分析汽油机负荷特性各曲线变化的趋势与原因。
答:
汽油机的燃油消耗率受指示热效率和机械效率的影响,即be=K/ηiηm,ηi和ηm随负荷的变化曲线为
。
ηi:
转速一定,负荷增加,节气门开度加大→残余废气相对减少,热负荷增加,从而改善了燃油雾化、混合条件,使燃烧速度加快,散热损失相对减少→ηi增加。
负荷增至大负荷,提供功率混合气,燃烧不完全,ηi下降。
ηm:
当转速一定而负荷增加时,机械损失功率基本不变,而Pi增加,导致ηm随负荷的增大而增大。
当发动机空转(Pe=0)时,指示功率完全用于克服机械损失,Pi=Pm,则ηm=0,耗油率be为无穷大。
随负荷(节气门开度)增大,由于ηi、ηm同时上升,使耗油率曲线迅速下降。
当ηi·ηm达到最大值,出现最低耗油率bemin。
随着节气门继续增大,ηi下降,ηm增加,当ηm增加大于ηi下降,燃油消耗量还是降低的。
只是下降的慢了。
当ηi的降低大于ηm增加,这时燃油消耗率要增加,所以全负荷时,燃油消耗率是要增加的。
负荷特性中的燃料消耗量曲线B,一般作为特性测试的原始记录。
B值主要去结余节气门开度和混合气合格。
节气门开度由小逐渐加大时,充入气缸的混合气量逐渐增加,B随之上升。
当节气门开度接近全开时,混合气变浓,B上升速度加开,曲线变陡。
1、何为发动机的万有特性?
汽油机和柴油机的万有特性各有什么特点?
七、发动机排放与噪声控制
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