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2004重庆大学830内燃机原理考研真题答案(2004)


(重庆大学 830 内燃机原理考研真题答案 2004)
2004 年 一.名词解释
充量系数:充气效率(充量系数)是指内燃机每循环实际吸入气缸的新鲜充量与以进气管内 状态充满气缸工作容积的理论充量之比。 平均有效压力:是指单位气缸容积一个循环所做的有效功. 指示热效率:是发动机实际循环指示功与所消耗的燃料热量的比值。 火焰传播速度:单位时间内在火焰前锋单位面积上所烧掉的可燃混合气数量。 汽油机外特性:汽油机处于全负荷时的速度特性。 (瞬时)燃烧放热速率: (燃烧过程中的某一时刻)单位时间内(或 1 度曲柄转角内)燃烧 的燃油所放出的热量。

二.问答题
1.理论循环对研究和改善发动机的动力、经济性能有何指导意义?内燃机的实际循环与理 论循环在工质方面有哪些不同?(15 分) 答:⑴意义: ①确定循环热效率的理论极限, 以判断实际发动机经济性能和工作过程的完善程度以及改进 潜力。 ②有利于分析发动机比较不同热力循环方式的经济性能和动力性能。 ③通过分析理论循环的热效率和平均有效压力, 明确提高以理论循环热效率为代表的经济性 能和以平均有效压力为代表的动力性能的基本途径。 ⑵在工质方面的主要不同在于: 理论循环的工质是理想的双原子气体, 其化学性质在整个循 环中是不变的。在实际循环中,工质是混合气体,在过程中工质的化学性质是不断改变的. 理论循环中工质比热容是定值, 而实际气体的比热容是随着温度上升而升高的, 且燃烧后生 的的 CO2.H2O 等多原子分子比热容大于空气, 致使循环的最高温度降低, 而且实际循环存在 着泄露,工质数目减少。 2.提高四冲程内燃机充气效率的主要措施有哪些?简要分析说明降低进气系统阻 力和降低排气系统阻力对提高充气效率的影响有何不同?(15 分) 答:⑴提高发动机充气效率的措施:(①降低进气系统的阻力,②合理选择进排气门相位(采 用可变配气系统技术),③合理利用进气谐振,④降低排气系统的流动阻力,⑤减少对进气 充量的加热). ⑵①降低进气系统的阻力:可以通过很多方式,比如减少进气门处的流动损失,可以采用牺 牲排气门的直径来加大进气门的直径, 但是如果排气门直径过小往往会增加排气损失和残余 废气系数:也可以采用增大气门数来达到增加冲量系数的方法,可是它的结构较为复杂,造 价高;此外还可以通过改变凸轮型线,减少进气道进气管,和空气滤清器的阻力来提高充气 系数,总的说来途径较多。 ②降低排气系统流通阻力,使气缸内废气压力 Pr 下降, 这不仅可以减少残余废气系数, 有利 于提高充量系数,而且可以减少泵气功。

3.汽油机与柴油机的升功率哪个大?为什么?(6 分)

4.汽油机爆震燃烧与柴油机的工作粗暴有何异同?请分别列举三种防止汽油机爆燃和改善 柴油机工作粗暴性的措施.(10 分) 答: ⑴异同: 两者发生的阶段和气缸内的状况是不同的 柴油机工作粗暴发生在急燃期始点, 压升比大,但气缸内压力还是均匀的,而汽油机的爆震发生在急燃期的终点,气缸内有压力 波冲击现象,相同点:他们都是自燃的结果。汽油机爆燃和柴油机工作粗暴两种现象的相同 点都是发动机工作过程中两种非正常燃烧现象 ,它们都是由于可燃混合气的自燃而产生的, 二者都对发动机正常工作不利,对发动机都有敲击声. ⑵措施: 汽油机防止爆燃的措施有: ①使用抗爆性能高的燃料②推迟点火③缩短火焰传播距离④提高 火焰传播速度⑤降低终燃混合气的温度,如减小余隙高度,加速气流运动,燃烧室扫气(加 大进排气门重叠角) 改善柴油机工作粗暴性的措施: ①控制转速及减小惯性力 ②减小配合零件的震动 ③减少不 正常燃烧并控制燃烧爆发力,使用十六烷值较高的柴油。

5.汽油机点火提前角θ 对发动机动力性经济性的影响怎样。 (8 分) 答: 能使发动机获得最佳动力性、 经济性和最佳排放时的点火提前角, 称为最佳点火提前角。 点火提前角小: 若恰好在活塞到达上止点时点火, 混合气开始燃烧时, 活塞已开始向下运动, 使气缸容积增大,燃烧压力降低,发动机功率下降。点火提前角过大:则活塞还在向上止点 移动时,气缸内压力已达到很大数值,这时气体压力作用的方向与活塞运动方向相反,此时 有效功减小, 发动机功率下降。 获得最佳点火提前角是使得发动机动力性和经济性佳的有效 途径。

6.传统汽油机和柴油机在混合气形成、负荷调节方式以及点火、燃烧模式上有何不同?为 什么?(15 分) 答:⑴混合气的形成:汽油机与空气形成均质混合气;柴油机与空气形成非均质(分层)混 合气。原因:汽油易气化,在气缸外可以低压喷射蒸发,可以与空气较均匀混合;柴油难气 化,气缸内高压喷射成小细滴,与空气混合不均匀。 ⑵负荷调节方式:汽油机量调节,柴油机质调节。原因:汽油机是预混燃烧,混合气数量改 变,浓度基本不变,而柴油机分层混合,扩散燃烧,喷油量改变,空气量基本不变。 ⑶点火,燃烧方式:汽油机点燃,预混燃烧,柴油机压燃,扩散燃烧。原因:汽油难自燃, 易点燃,可在过量空气系数等于 1 的条件下完全燃烧;而柴油难点燃,易压燃,边喷边混合 边燃烧,为了完全燃烧过量空气系数必须大于 1.

7.为什么要进行柴油机喷油泵的速度特性进行校正?措施是什么?(8 分) 答:⑴原因:对于柱塞式喷油泵随着转速上升,循环供油量呈上升趋势。喷油泵的速度特性 走向不符合柴油机的工作要求, 如果不校正喷油泵的速度特性, 必然导致柴油机外特性上的 额定点油量偏高,或最大转矩点油量偏低,致使柴油机转矩储备系数降低。为了使供油量与 空气量相匹配,对特性进行必要的校正得到较理想的转矩特性。 ⑵措施:液力校正和机械校正两种。①液力校正:通过改变出油阀结构和形状,利用出油阀 上下小孔或者出油阀与阀座之间间隙的节流作用, 削弱出油阀在柴油机低速范围内的减压作 用,达到增加油喷量;改善喷油泵速度特性的目的。②机械矫正:利用调速弹簧或凸轮机构 改变柱塞的有效行程,以增加低速时的循环油量。 8、对汽油机燃烧室的基本要求是什么?(10 分) 答 ⑴结构紧凑 (面容比值较小,燃烧室紧凑,具有优点一是火焰传播距离小不宜爆燃,可 提高压缩比;二是相对散热损失小,热效率高;三是熄火面积小,HC 排放量少。) ⑵具有良好的充气性能(应允许有较大的进,排气门流通截面,可以提高充量系数,降低 泵气损失,燃烧室壁面与头部要有足够的间隙,以避免遮蔽的作用。 ) ⑶火花塞位置安排得当(火花塞的位置直接影响火焰传播距离的长短,火焰面积扩大和燃 烧率,从而影响抗爆性,也影响火焰面积扩展速率和燃烧速率。 ) ⑷要产生适当的气体流动(可以增加火焰传播速度:扩大混合气体的着火界限,可以燃烧更 稀的混合气;降低循环变动率:降低 HC 排放。 ) ⑸适当冷却末端混合气(末端混合气要有足够的冷却强度,以降低燃烧混合温度,减轻爆燃 倾向。 ) 10.简述目前降低车用柴油机碳烟和 NOx 排放的主要措施。 (10 分) 答: ⑴采用增压中冷技术:增压后在进行冷却中冷,使进气温度降低, ,循环进气量更大,增加 空燃比加上中冷降低了燃烧温度,降低了 NOx 的排放。 ⑵改善进气系统:合理组织进气,采用多气门技术减少 NOx 的排放。 ⑶推迟喷油提前角:喷油提前角减小可以使预混油量和混合气减少,从而使速燃期压力、温 度上升降低,大大减少了 NOx 的排放。 ⑷适当提高压缩比并结合喷油可以的到较好的动力性与经济性,NOx 的排放。 ⑸采用废气再循环技术。 ⑹提高燃油品质: 提高柴油的十六烷值, 克服着火性差, 滞燃期长等不足, 降低 NOx 的排放。 11.为什么要发展汽油机电控燃油喷射系统?(10 分) 答: ⑴电子控制燃油喷射系统可以很好的控制混合气形成的空燃比特性,达到改善汽油机性能。 ⑵可以控制喷射系统工作,达到通过喷油器定时,定量地把汽油喷入进气道或气缸,使发动 机在工作工况下获得最佳浓混合气,使发动机在发动机在任何工况下都处于最佳状态。 ⑶实现对启动加浓、暖机加浓,全负荷加浓,减速调稀,强制怠速停油,自动怠速等控制功 能,满足发动机各种特殊工况的要求,从而使发动机获得良好的燃油经济性,动力性并降低 废气中的有害物。 ⑷可以提高发动机的充气效率,有效地控制爆燃的发生,提高冷启动性能,加速性能,压缩 比等。


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