车用内燃机思考题

车用内燃机

第1章绪论

1.简述发动机、热力发动机、外燃机和内燃机的定义。

发动机是汽车的动力源，它是将某一种形式的能量转化为机械能的装置。

热力发动机是将热能转化为机械能的装置。

内燃机是利用燃料燃烧产物直接推动机械装置作功的发动机。（如活塞式内燃机、燃气轮机）外燃机是利用燃料对中间物质加热，再利用中间物质产生的气体推动机械装置作功。（如蒸汽机、汽轮机、热气机）

2.掌握内燃机的基本名词术语（燃烧室容积、汽缸工作容积、汽缸总容积和压缩比）。

活塞在上止点时，其顶部以上与缸盖底平面之间的空间容积称燃烧室容积，以Vc表示。

活塞在下止点时，其顶部以上与缸盖底平面之间的空间容积称气缸总容积，以Va表示。

活塞从上止点运动到下止点所扫过的容积称为气缸工作容积，以Vh表示。

气缸总容积与燃烧室容积的比值称为压缩比，以ε表示，ε=Va/Vc=1+ Vh/Vc。

内燃机排量VH＝Vh ×I，I为汽缸数。

3.内燃机工作循环由哪几个过程组成？简述四冲程汽油机、柴油机的工作原理。

内燃机的工作循环由进气过程、压缩过程、作功过程、排气过程组成。

汽油机是将空气与汽油以一定的比例混合成良好的混合气，在进气行程被吸入汽缸，混合气经压缩点火燃烧而产生热能，高温高压的气体作用于活塞顶部，推动活塞作往复直线运动，通过连杆、曲轴飞轮机构对外输出机械能。

由于柴油机以柴油作燃料，与汽油相比，柴油自燃温度低、黏度大不易蒸发，因而柴油机采用压缩终点自燃着火，其工作过程及系统结构与汽油机有所不同。

4.阐述柴油机与汽油机工作原理的差别？

1）燃料雾化及混合气形成方式不同：汽油机进气行程吸入混合气，混合时间长，空间大，混合较均匀；柴油机进气行程吸入纯空气，混合时间短，空间小，混合不均匀。

2）着火方式不同：汽油机是点燃，柴油机是压燃。

3）功率调节方式不同：汽油机是量调节，节气门调节进入气缸的混合气量，空燃比变化不大；柴油机是质调节，每循环进入气缸的空气量变化不大，调节喷入的柴油量。

5.简述内燃机的分类情况。

1）按燃料分：汽油机与柴油机

2）按气体循环与曲柄连杆机构运动的对应关系分：四冲程与二冲程

3）按进气方式分：增压与非增压

4）按冷却方式：风冷与水冷

5）按控制方式分：机械式与电子控制式

6.发动机通常是由哪些机构与系统组成的？它们各有什么功用？

两大机构：

1）曲柄连杆机构：固定件（机体组）、运动件（活塞组、曲轴组）——将热能转化为机械能，将直线运动转化为旋转运动。

2）配气机构——按时开启或关闭气门或气口。

五大系统：

1）燃料供给系统——供给混合气，排出废气。

2）润滑系统——润滑、减摩、清洗、冷却、密封、防锈

3）冷却系统——散热，保证最佳温度状况

4）启动系统——使发动机由静止启动到自行运转

5）点火系统——汽油机采用，按时将汽油机气缸中的可燃混合气点燃

7．发动机汽缸排列方式有几种？

单列式和多列式（V型、对置）。

单列式：简单，但缸数大于6时，刚度差，易产生扭振。

V型：结构紧凑，长度、高度都可缩小。

对置：高度很小，改善面积利用、视野性、机动性。

8．内燃机产品和型号的编制规则。

必考重点，参考教材。

第2章内燃机的实际工作过程与性能指标

1.内燃机进气终了压力和进气终了温度如何变化，原因是什么？

进气终了压力低于外界大气压力

原因：1）存在进气阻力：空气滤、气道、气门等2）进气时间极短。

进气终了温度高于外界大气温度

原因：1）进气吸热，汽油机还有进气预热2）残余废气影响。

2.简述充气系数的定义，影响因素有哪些？提高充气系数措施有哪些？

充气系数ηv=每循环中实际进入汽缸的新鲜气体量/进气状态下“充满”汽缸的新鲜气体量，表征进气过程终了时气缸中气体充填的程度。

影响因素：

1）构造方面：进气系统结构形式（截面大小、光洁度、弯曲状况、气门尺寸与个数及升程等；还有预热机构）

2）使用方面：转速与负荷。转速：流速变化影响进气终了压力；配气相位的影响。负荷：柴油机影响小，汽油机影响大（节气门开度调节）。

提高充气系数措施：

1）减小进气阻力：如加大进气通道截面积、减少通道弯曲、减小进气道内粗糙度。

2）延长进气时间：进气门早开晚闭、排气门早开晚闭。

3.什么叫配气相位、气门重叠角？

配气相位：进排气门开启和关闭时刻，及其开启的延续时间以曲轴转角来表示。

气门重叠角：进气上止点前后的某一区间，前一循环的排气门后一循环的进气门同时开启，此进、排气门同时打开所对应的曲轴转角。（过小，换气质量差；过大，废气倒流）

4．汽油、柴油的主要使用性能指标。

汽油机主要性能指标：

1）蒸发性：用馏程表示

10%馏出温度主要影响内燃机的冷启动性能（越低越容易启动）；50%馏出温度主要影响内燃机的加速性能和暖机时间（越低暖机时间越短）；90%馏出温度主要影响内燃机的耗油率（过高，油耗上升、稀释机油、破坏油膜；过低，产生气阻）

2）抗爆性：用辛烷值表示——汽油标号（压缩比高，辛烷值要高）

3）胶质：氧化生成，会堵塞油路、缸内积碳、影响跳火（汽油尽量避免光和热）

柴油机主要性能指标：

1）凝点：失去流动性而凝固时的温度——柴油标号

2）十六烷值：评定柴油着火和燃烧性能的指标，影响着火延迟期、启动性、排放性。（越高，自燃性越好；过高，黏度增大，喷雾质量差，燃烧不完全，冒烟）3）粘度：流动性指标，影响喷雾质量、耗油率、排放及供油精度。

4）闪点：接触火焰，发出闪火的最低温度，影响安全性。

5汽油机、柴油机燃烧过程分哪几个阶段？

汽油机：着火延迟期、速燃期、后燃期（补燃期）。（补燃期热工转换不充分，经济性下降，排温上升，为缩短补燃期，点火提前）

柴油机：着火延迟期、速燃期、慢燃期、后燃期。

6．点火提前角、喷油提前角的定义？

点火提前角：从火花塞跳火，到活塞到达上止点曲轴转过的角度。

喷油提前角：从喷油器开始喷油到活塞到达上止点曲轴转过的角度。

7.汽油机爆震燃烧产生原因和危害？

原因：末端混合气自燃

危害：发动机过热，功率下降，油耗上升，产生冲击载荷，有金属敲缸声，严重时损坏零件。

影响因素：

1）燃料因素：辛烷值低

2）结构因素：缸径、燃烧室形状、火花塞位置

3）使用因素：浓度、转速、负荷、点火提前角（最大转矩点易爆燃，组织好冷却）

8.什么是发动机示功图？有什么用途？

示功图：用来表示气缸压力随气缸容积的变化规律的图

用途：

1）揭示各行程压力状况

2）揭示配气相位、点火提前角及燃烧过程的几个阶段

3）表征有用功的大小

9．什么是发动机的指示指标和有效指标?

指示指标：表示燃气的工作质量，包括燃气做功能力和热能转变为机械功的效率。

有效指标：表示内燃机整体的工作质量，包括对外做功能力和热能转变为有用功的效率。

10.何谓机械效率？发动机的机械损失包括哪些？

机械效率：有效功率在指示功率中所占比例ηm=Pe/Pi。

机械损失：

1）运动件摩擦损失，活塞组与气缸间磨损最大

2）配气机构及附件消耗功率

3）泵气损失

11、简述有效扭矩Ttq、有效功率Pe的定义。

有效扭矩：曲轴输出端测得的扭矩

有效功率：曲轴输出端输出到传动系统的功率