汽车动力装置答案

Vehicle powerplant’s answers

1.1车辆动力装置的主要要求

良好的动力性能、经济性能和环保性能是对车辆动力装置的最基本要求。

良好的动力性能:

汽车行驶需要动力装置提供牵引力来克服行驶阻力（包括滚动阻力、空气阻力、坡道阻力及加速阻力），汽车动力装置必须适应汽车在起步、加速、行驶以及克服道路障碍等不同行驶条件下对驱动车轮牵引力和车速的不同要求。

良好的经济性能:

要求动力装置在能量转换与能量传递的过程中有较高的效率，可以将更多的能量用于克服汽车行驶阻力驱动汽车行驶，而不是消耗在能量转换与能量传递的过程中。

良好的环保性能:

随着对环境保护的日益重视，各国均制定了相应的法规并不断提高限值，严格控制汽车的有害排放物与噪声。以电驱动和混合驱动为代表的新型动力装置的出现与发展，就是车辆动力装置环保性能的体现。

此外，汽车动力装置的其他性能也不容忽视，其中包括:

使用的可靠性与耐久性、良好的维修性、可回收性以及安全性等。

应考虑燃料供应的便捷与安全问题。

低的制造成本和高的性能价格比对于产品的市场竞争力是十分重要的。

1.简述高压共轨燃油喷射系统的工作原理及特点

高压共轨燃油喷射系统的工作原理:

低压的输油泵将经过滤清的柴油输入高压油泵，高压油泵将柴油加压后供入蓄能器，蓄能器的燃油压力电压力传感器测得并传送至电控单元，电控单元根据发动机实际情况确定并通过溢流阀来实时调节燃油压力。同时，电控单元确定最优的喷油规律并通过电控喷油器将燃油喷入燃烧室内。

高压共轨燃油喷射系统的特点:

1）较高的喷射压力不受柴油机工况变化的影响，并可以进行适当的调节。

2）控制的自由度大大增加，各缸的喷油始点、循环喷油量以至于喷油规律等，均可进行相对独立的准确控制与调节。

3）喷油泵不受转速和负荷的影响；蓄能器的压力可根据发动机的转速与功率进行调节并保持稳定；喷油器中的针阀运动由高速电磁阀直接控制，便于实现喷油规律灵活、准确的调节。

4）由于清除了压力波动的影响和各缸高压油管长短不一的影响，改善了各缸之间的燃烧均匀性。

2.分析柴油机混合气形成与燃烧中的问题

分析柴油机混合气形成与燃烧中如何解决动力性、经济性与工作平稳性之间的矛盾。

可以用四个字来概括：先缓后急

1）燃烧过程前期应以控制燃烧导致的工作粗暴和噪声为主，为此应尽可能减少在着火延迟期内形成的可燃混合气数量，可通过减小喷油提前角以适当推迟燃烧，减少在着火延迟期内喷入的燃油量来实现。

2）燃烧过程后期应以加速混合气形成为主，以保证燃烧的迅速与完全并提高经济性和动力性。可通过组织适当的工质运动，优化控制喷油规律来实现。

3.从过量空气系数，压缩比，主要有害排放物及控制措施三个方面比较柴油机与汽油机的异同，并说明原因

过量空气系数比较:

柴油机过量空气系数要求较大，汽油机可较小。由于柴油机的混合气形成的时间比汽油机要短得多，而且柴油的蒸发性和流动性都较汽油差，使得柴油难以在燃烧前彻底雾化、蒸发并与空气均匀混合，因而柴油机可燃混合气的质量较汽油机差。因此，柴油机不得不采用较大的过量空气系数，使喷入燃烧室的柴油能够燃烧得比较完全。

压缩比比较:

柴油机的压缩比较大，约为20左右，有利于提高经济性，有利于自燃和提高起动性能。汽油机的压缩比较小，约为10左右，这主要受到了爆震燃烧的限制。

主要有害排放物比较:

柴油机的主要有害排放物为颗粒物（PM）和氮氧化物（NOx）。控制措施：（1）机内净化：通过提高燃油喷射压力，增多喷油器喷孔数和喷油规律的电控等措施。使燃油喷射更趋均匀化和细化，从而改善混合气的均匀性，是降低PM的有效措施。采用废气再循环（EGR），特别是冷却式废气再循环并适当减小喷油提前角，是降低NOx排放的常用措施。（2）机外净化：应用颗粒的捕集器、催化转化器等技术措施。

汽油机的主要有害排放物为碳氢化合物（HC）、一氧化碳（CO）和氮氧化物（NOx）。控制措施：安装三元催化转化器、氧化型催化转化器；适当减小点火提前角；应用废气再循环；曲轴箱强制通风系统；燃油蒸发污染物的控制等。

4.对发动机采用增压技术如何理解

发动机采用增压技术的优点：

增压发动机相对于自然吸气发动机可以较大幅度的提高功率，并在燃油经济性和控制有害排放等方面得到改善。实践证明，增压是发动机提高强化程度的有效措施之一，同时也是汽车发动机在高原地区运行时恢复功率的主要手段。

发动机采用增压技术的技术方案：

1）增压方式：废气涡轮增压和机械增压。

2)增压中冷：不仅可以提高发动机的功率，而且由于降低了发动压缩始点的温度和整个循环的平均温度，从而可以降低发动机的热负荷和排气温度，同时对控制发动机的有害排放也会起到良好的作用。

3）采用可变几何参数增压器的车用发动机增压系统：调节涡轮流通截面积，流通截面积增大，降低了排气管内的压力，从而降低了废气可用能量，以控制增压器的超速超温。

发动机采用增压技术的难点：

1）增压技术使压缩比的提高与汽油机中爆震燃烧的矛盾。

2）增压器的合理选择与匹配：全范围的匹配，特别是在低速下要达到高负荷。

3）发动机低速转矩特性与动态响应特性的改善。

5.说明爆震燃烧的概念，并分析如何控制爆震燃烧:

爆震燃烧是汽油机中由于在火焰传播过程中末端混合气自燃而产生的非正常燃烧现象。

爆震燃烧的产生机理：

在正常火焰传播的过程中，处在最后燃烧位置上的那部分未燃混合气（常称末端混合气），受到压缩和辐射热的作用，加速了先期反应。在火焰前锋尚未到达之前，部分末端混合气已经自燃，使局部压力，温度急剧上升，并伴随有冲击波。

爆震燃烧的控制措施可根据其产生机理从内因与外因两个方面来考虑:

1）内因方面：使混合气不易于产生自燃，可通过使用抗爆性能好，即辛烷值高的汽油来降低爆震燃烧的倾向；控制缸内压力和温度的升高可以降低爆震倾向，最有效的措施是降低压缩比；此外，适当减小点火提前角，汽缸盖、活塞等使用铝合金等导热性较好的材料，也有利于减小爆震燃烧倾向。

2）外因方面：缩短火焰传播到末端混合气的时间，使末端混合气在完成自燃准备之前就开始正常燃烧，而缩短火焰的传播时间，又可以从缩短火焰的传播“路程”和提高火焰传播的速度着手。应使燃烧室结构尽可能紧凑，火花塞尽量布置在燃烧室中央位置，另一方面，应组织适当的混合气运动。

6.分析汽油机混合气形成与燃烧中的关键技术

关键技术：

1)在急加速与急减速工况下，混合气浓度能够做到同步变化。

汽油机在不同工况下，对混合气浓度有着不同要求，混合气浓度能随工况同步变化，那么便可以保证不稳定工况下发动机的性能。

2）在不引起汽油机工作粗暴、噪声与振动较大等问题的前提下，尽量缩短明显燃烧期。

此时燃烧靠近上止点进行，将使发动机有较好的动力性和经济性。

3）对爆震燃烧的控制。（这是最基本的）

严重的爆震会产生冷却水过热、发动机零部件损坏、功率下降和油耗上升的问题。

4）对点火提前角的控制。

点火提前角的大小实际上决定了燃烧过程进行的早晚，是影响汽油机燃烧过程最主要的因素之一。对于每一工况都存在一个最佳的点火提前角，这时汽油机具有最佳的动力性和经济性。

5）对汽油机有害排放物的控制。

未来汽车的发展方向是安全、节能、环保。各国越来越重视车辆的环保性能并出台相关规定。

6）稀薄燃烧与分层燃烧的实现。

通过稀薄燃烧能够减小泵气损失和提高压缩比，从而能较大幅度地提高汽油机的经济性。

8.换气过程应如何评价

主要可从两个方面来评价换气过程的完善程度。

1）充入气缸的新鲜工质的数量的多少。采用充气效率这一指标来评价。

充气效率是实际进入气缸的新鲜工质量与在进气状态下充满气缸工作容积的新鲜工质量的比值。

2）应尽可能地减少换气过程中的能量损耗。用换气损失这一指标来评价。

换气损失定义为发动机理论循环中换气过程耗功与实际循环中换气过程耗功的差值。

9.采用可变技术时,转速变化时应如何相应调整进气迟闭角、排气提前角的大小

在采用可变技术时：