发动机原理知识点

1.发动机的定义。

燃料在机器内部燃烧而将化学能转化为热能，再通过气体膨胀做功将其转化为机械能输出的机械设备。

2.发动机发展历经的三个阶段。

①20世纪70年代之前（提高生产力）
目标：追求良好的动力性能。

措施：提高压缩比，提高转速。

指标：最高车速、加速性能、最大爬坡能力。

三个指标均取决于发动机及其它动力装置。

②20世纪70~80年代（石油危机）
目标：追求良好的经济性能。

措施：降低油耗、增大升功率、减轻比重量。

指标：百公里油耗。

③20世纪80年代后期（环境污染）
目标：追求良好的环保性能。

主要解决排放与噪声问题。

3.常规汽车能源和新型替代能源有哪些，各有何特点?
①汽油机：汽油和空气混合经压缩由火花塞点燃。

②柴油机：柴油和空气混合经压缩自行着火燃烧。

③天然气发动机LNG
④液化石油气发动机LPG
⑤酒精发动机
⑥双燃料、多燃料发动机
4.热力系统基本概念;
在热力学中，将所要研究的对象从周围物体中隔离出来，构成一个热力系统。

系统以外的一切物质，称为外界，热力系统和外界的分界面，称为界面。

5.热力学第一定律的实质;
当热能与其它形式的能量相互转换时，能的总量保持不变，只是能量的形式发生了变化—能量守衡。

吸收的能量-散失的能量=储存能量的变化量
6.理想气体的四个基本热力过程;
①定容过程：热力过程进行中系统的容积（比容）保持不变的过程。

②定压过程：热力过程进行中系统的压力保持不变。

③定温过程：热力过程进行中系统的温度保持不变
④绝热过程：热力过程进行中系统与外界没有热量的传递
7.四行程发动机的实际工作循环过程；
进气过程、压缩过程、燃烧过程、膨胀过程、排气过程
8.发动机实际循环向理论循环的简化条件；
①忽略进、排气过程（r-a,b-r), 排气放热简化为定容放热过程；
②压缩、膨胀过程（复杂的多变过程）简化为绝热过程；
③把燃料燃烧加热燃气的过程简化成工质从高温热源的吸热过程，分为定容
加热过程（c～z’）和定压加热过程（z’～z）；
④假定工质为定比热的理想气体。

9. 发动机的三种理论循环及其特点；
定容加热循环:加热过程在等容条件下很快完成，热效率仅与压缩比有关 ，
热效率最高。

定压加热循环:加热过程在等压条件下缓慢完成，负荷的增加使得热效率下
降 。

混合加热循环:热效率介于上述两者之间。

10. 为什么发动机(汽\柴)的压缩比不宜过高？
若压缩比定得过高，汽油机将会产生爆燃、表面点火等不正常燃烧的现象。

对于柴油机，过高的压缩比将使压缩终了的气缸容积变得很小，对制造工艺
的要求极为苛刻，燃烧室设计的难度增加，也不利于燃烧的高效进行。

11. 什么是发动机的指示指标和有效指标？分别有哪些？
指示指标:从示功图测量计算得出的。

动力性指标—平均指示压力pi
经济性指标—指示热效率ηi 、指示燃油消耗率bi
有效指标:以曲轴输出功为计算基础的性能指标
动力性指标—有效功、有效功率、有效转矩、平均有效压力
12. 为什么说柴油机的热效率高于汽油机？
效燃油消耗率be 和有效热效率ηet
柴油机:218～285 [ g/kw ·h ]0.30～0.40
汽油机:285～380 [ g/kw ·h ]0.20～0.30
13. 机械损失的测定方法：倒拖法、灭缸法；
试验时，发动机与电力测功器相连，当发动机以给定工况稳定运行，冷却水、
机油温度到达正常数值时，切断对发动机的供油（柴油机）或停止点火（汽
油机），同时将电力测功器转换为电动机，以给定转速倒拖发动机，并且维
持冷却水和机油温度不变，这样测得的倒拖功率即为发动机在该工况下的机
械损失功率
当发动机调整到以给定工况稳定运转后，先测出整个发动机的有效功率。

之
后，在柴油机油门拉杆或齿条位置、或汽油机节气门开度固定不动的情况下，
停止向某一汽缸供油或点火,使发动机恢复到原来的转速，重新测定剩余几
个汽缸的有效功率。

14. 有效转矩、升功率、燃油消耗率、有效热效率的概念以及它们之间的换算
有效转矩： n Pe T tq 9550=升功率：s e L V i P P =燃油消耗率：3
10⨯=e e P B b 有效热效率：
u e et h b 6
106.3⨯=η 15. 增压的目的是什么？
通过增加充气量，可以提升发动机动力（提高功率，增大扭矩）和燃油经济
性，同时减少发动机有害废气排放量。

16. 高增压系统为什么必须加装中冷器？
空气因压缩、废气加热而升温。

对柴油机中引起增压条件下进气密度减小，
功率下降。

汽油机除了功率下降外，最主要的是爆燃倾向增加。

17.机械增压和废气涡轮增压各有何优缺点？
机械增压优点：转子的速度与发动机转速是相对应的，所以没有滞后或超前，动力输出更为流畅。

缺点：由于它要消耗部分引擎动力，会导致增压效率不高。

废气涡轮增压：优点：不直接消耗发动机的动力，增压效率高于机械增压。

缺点：在低转速时，废气流量小，涡轮增压器没有介入，同时废气排出不畅（泵气损失），发动机扭力输出较弱；加大油门后一般需要等片刻，稍后发动机会有惊人的动力爆发。

发动机动力输出略滞后于油门的开启--涡轮迟滞。

18.增压系统如何分类？各有什么特点？
机械增压:直接利用发动机曲轴带动压气机，增压效率不高；低转速时扭力输出大，但是高转速时功率输出有限。

废气涡轮增压:由发动机废气驱动压气机，增压效率较高；低转速时力不从心，但高转速时功率输出强大。

复合增压：克服了前两种增压方式各自的缺陷，发动机输出功率大、燃油消耗率低、噪声小，但结构复杂。

19.简述换气过程;
①膨胀过程后期，活塞到达下止点之前，排气门开启，高压废气从气缸排出，
气缸压力迅速下降，直到排气上止点后的某一位置排气门关闭。

②在排气上止点之前，进气门打开，进、排气门同时开启—气门叠开。

③进气门开启后，新鲜充量流入气缸，直到进气下止点后的某一位置进气门
关闭为止。

进、排气门提前开启，推迟关闭，存在气门叠开。

20.何谓排气提前角？排气为什么要提前？
从排气门开启到活塞行至下止点所对应的曲轴转角，一般为30º～80º曲轴转角。

排气门提前开启的原因：①换气效率－气门开启的速度有限,流通截面积不能瞬间达到最大。

②有效功－为了减少活塞回程时有效功的消耗。

21.何谓扫气，简述扫气的作用;
残余废气越少，可以吸入的新鲜充量越多，充气效率越高—扫气。

22.进气迟闭的目的是什么？
为了在压缩行程开始时，利用气缸内的压力暂低于大气或环境压力，靠进气气流的惯性使新鲜气体或可燃混合气仍可能继续进入气缸。

23.试分析排气提前角对换气损失的影响？
随着排气提前角的增大，膨胀损失增加，而推出损失功减小，因此，最有利的排气提前角，应当是使两者之和(W+Y)为最小。

24.提高充气效率的措施有哪些？
提高进气终了的压力，降低进气终了的温度，减少残余废气，降低转速25.如何理解汽油机的负荷调节属于“量调节”，而柴油机的负荷调节属于“质
调节”？
汽油机的负荷是通过改变节气门的开度来调整的，这样相应地改变了进入气缸的混合气的数量，而混合气的浓度变化不大，故称为“量调节”。

柴油机的负荷是通过改变循环的供油量来调节的，而循环的进气量并不变，所以工质的浓度会发生变化，因而称为“质调节”。

26.为什么要采用“可变气门正时”技术？
低速时，较小的进气迟闭角及较小的气门升程，防止新鲜充量向进气系统的倒流，增加转矩，提高燃油经济性；高速时，最大的气门升程和进气门迟闭角，以减小流动阻力，利用惯性进气提高充气效率，满足动力性要求。

27.本田可变气门正时和升程电控系统（VTEC）结构原理。

低速工作时:控制油路压力较低，锁定销没有将两侧摇臂与中间摇臂锁定：高速凸轮驱动中间摇臂，对气门不起作用；低速凸轮单独驱动两侧
摇臂控制气门。

气门开启时间较短, 气门升程较小，适合低速需
求。

高速工作时:控制油路压力升高，锁定销右移将两侧摇臂与中间摇臂锁定，高速凸轮驱动中间摇臂带动两侧摇臂控制气门—三个摇臂都被
高速凸轮驱动。

气门开启时间较长, 升程较大，适合高速需求。

28.简述汽油机的三种供油方式：
缸内直接喷：射燃油直接向缸内喷射，混合气在缸内形成
进气管内喷射单点喷射：大喷咀位于节气门之前原来化油器的位置,各缸共用一个喷油器。

存在各缸混合气分配不均匀的问题。

用于部分小排量汽油机，趋于淘汰。

进气管内喷射多点喷射：多点喷射系统中，每缸有一个喷油器。

喷油器通过绝缘垫圈安装在进气歧管或进气道附近的缸盖上。

各缸喷射均匀，但结构复杂, 成本高。

29.对燃烧过程的要求是什么？
①完全：燃烧完全，才能充分利用燃油的热能，同时减少排出废气中的有
害物含量。

②及时：在上止点附近（上止点后12°~15°CA）燃烧完毕，循环功最多。

③正常：正常燃烧，才能保证发动机稳定、可靠的工作。

30.画出汽油机燃烧过程的展开示功图，简述各个时期的进程。

Ⅰ着火延迟期（滞燃期）
Ⅱ明显燃烧期
Ⅲ补燃期（后燃期）
31.点火为什么要提前？
混合气从点燃、燃烧到烧完有一个时间过程，最佳点火提前角的作用就是在各种不同工况下使气体膨胀趋势最大段处于活塞做功下降行程。

这样效率最高，振动最小，温升最低。

32.为什么汽油机的压缩比不宜过高？
压缩比过高会引起爆震
33.什么是爆震燃烧？产生的原因和预防措施。

1）在火焰前锋到达之前，末端混合气的自燃。

2）点火角过于提前，发动机过度积碳，发动机温度过高，空燃比不正确，燃油辛烷值过低
3）预防措施：①推迟点火；②缩短火焰传播距离；③冷却混合气；④采用分层燃烧或稀薄燃烧。

34.什么是表面点火？
在汽油机中，凡是不靠电火花点火而由燃烧室内炽热表面点燃混合气的现象35.冷却液温度对燃烧过程的影响如何？
冷却液温度过高时：使燃烧室壁面过热，爆燃及表面点火倾向增加。

同时进入气缸的混合气温度升高，密度下降，充量减小，使发动机动力性、经济性下降。

冷却液温度过低时：燃烧不良易形成积炭；不完全燃烧现象严重，使排污增多。

同时循环散热量增多，发动机热效率降低，功率下降，耗油率增加；润滑油粘度增大，流动性差，润滑效果变差，摩擦损失及机件磨损加剧。

36.什么是分层燃烧？它对汽油机的性能有何影响？
火花塞附近混合气较浓，保证可靠点燃；其余部分混合气较稀，经济性好。

优点：①可采用更高的压缩比和燃用更稀的混合气，因此循环热效率较高。

②汽油机功率由变量调节改为变质调节，可大大降低在低负荷时由于节气门
节流而引起的泵气损失，提高低负荷时的经济性。

③火焰温度有所降低，有利于减少热损失和热分解，显著降低排气中有害成
分含量。

④汽油机在稀混合气下工作时，其末端气体不易产生爆燃。

37.GDI区别于普通发动机的三个技术手段是什么？
立式吸气口，弯曲顶面活塞，高压旋转喷射器
38.简述GDI的两步喷射过程。

①在进气冲程中喷射少量汽油，燃油首先进入缸内下部，随后在缸内
均匀分布，形成稀混合气.同时降低缸内温度，适应高压缩比；
②在压缩冲程后期喷射汽油，浓混合气在缸内上部聚集在火花塞四周,
形成上浓下稀的层状混合气形态,实现分层燃烧。

39.TSI的含义是什么？
双增压+分层燃烧+喷射
40.简述柴油机混合气形成的两个基本方式和特点。

混合气形成特点：
①缸内进行：在压缩行程接近终了时柴油由喷射系统直接喷入燃烧室内。

②混合时间短：难以形成均匀的混合气，燃烧室内的工质成分随时间和地点
而变化。

③采用较大的过量空气系数：柴油本身粘度大，蒸发性不好。

④混合气在高温、高压下多点自燃着火燃烧，且混合过程、着火过程和燃烧
过程共存。

混合气形成的基本方式：①空间雾化混合②壁面油膜蒸发混合
41.影响混合气形成过程的三个因素是什么？
燃料的喷雾、空气运动、燃烧室的结构
42.什么叫供油提前角和喷油提前角？
供油提前角：喷油泵开始向汽缸内供油时，活塞顶部距上止点所对应的曲轴转角。

喷油提前角：喷油器开始喷油时，活塞距离上止点的曲轴转角。

43.简述柴油机的不正常喷射现象。

①二次喷射：主喷射结束针阀落座后，在高压油管内压力波反射作用下，针
阀再次升起进行喷油的现象。

②滴油：在正常喷射结束后，如断油不干脆，仍有少量柴油滴出。

③断续喷射：进入喷油嘴燃油量不稳定，压力波动引起。

④不规则喷射和隔次喷射：低速（怠速）时，油压不足，压不开针阀。

下一
循环时油压聚足，压开针阀喷射。

致使怠速运转不稳定。

44.简述柴油机燃烧室的分类。

分隔式：涡流室式，预燃室式
直接喷射式：开式，半开式
45.柴油机的燃烧过程分为哪几个阶段？
着火延迟期，急燃期，缓燃期，后燃期
46.电控高压共轨（HPCR）燃油喷射系统如何克服了常规燃油喷射的缺陷？
①HPCR能将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开；
②由高压油泵把高压燃油输送到共轨管，通过对共轨管内的油压实现精确控
制，使高压油管压力大小与发动机的转速无关，可以大幅度减小柴油机供油压力随发动机转速的变化，因此也就减少了传统柴油机的缺陷。

③ECU控制喷油器的喷油量和喷油时刻，喷油量大小取决于共轨管内的压力
和电磁阀开启时间的长短。

47.概念（及其变化规律）：发动机的特性、负荷特性、后备功率、发动机的速
度特性、外特性、万有特性。

①发动机的特性：指发动机性能参数随参数调整情况或运转工况变化的规律。

②负荷特性：发动机转速不变，其经济性指标随负荷的变化关系。

③后备功率：发动机在某车速下所能发出的最大功率与部分负荷时的功率之
差
④发动机的速度特性：发动机在油量调节机构保持不变的情况下，主要性能
指标随发动机转速的变化规律。

⑤外特性：当油量控制机构在最大位置时，测得的特性为全负荷速度特性
⑥万有特性：用一个曲线图来表示内燃机各种性能参数在全工况范围内的变
化关系的特性称为万有特性。

48.发动机的三类典型工况分别是什么？
①恒速工况：发动机的功率变化时，转速几乎保持不变。

②螺旋桨工况：内燃机的功率与转速接近于幂函数关系。

③车用工况：功率与转速都在很大范围内变化。

49.综合分析，为什么柴油机比汽油机的经济性好？
①柴油机比汽油机be低, 且曲线平缓。

②汽油机排温比柴油机高
50.发动机与汽车的经济性分别用什么来衡量？
汽车的经济性：行驶百公里消耗的燃油数。

发动机的经济性：发动机每输出1kW·h的有效功所消耗的燃油量称为有效燃油消耗率。