汽车发动机的基本构造及工作原理 （石晓敏 农经091 17号）

摘要:本文概括了现代汽车发动机的基本构造和工作原理。包括四冲程发动机、汽油喷射系统的工作原理、润滑部位和润滑油路、冷却系的工作原理等。还简略介绍了发动机汽缸的组成及影响：汽缸体、汽缸对数、活塞、缸内直喷技术等。发动机的工作原理是将某种能量转化为机械能的一种机器。其作用是将液体或气体燃烧的化学能通过燃烧后转化为热能，再把热能通过膨胀转化为机械能并对外输出动力，不断循环从而带动汽车的轮轴，形成了汽车的动力来源。

关键词：汽车 发动机 气缸 机械能

（一）现代发动机的构造

发动机是将某一种型式的能量转换为机械能的机器，其作用是将液体或气体燃烧的化学能通过燃烧后转化为热能，再把热能通过膨胀转化为机械能并对外输出动力。发动机是一部由许多结构和系统组成的复杂机器，其结构型式多种多样，但由于基本工作原理相同，所以其基本结构也就大同小异。

汽油机通常由曲柄连杆、配气两大机构和燃料供给、润滑、冷却、点火、起动五大系统组成。柴油机通常由两大机构和四大系统组成（无点火系）。

1．曲柄连杆机构是由气缸体、气缸盖、活塞、连杆、曲轴和飞轮等组成。这是发动机产生动力，并将活塞的直线往复运动转变为曲轴旋转运动而对外输出动力。

2．配气机构是由进气门、排气门、气门弹簧、挺杆、凸轮轴和正时齿轮等组成。其作用是将新鲜气体及时充入气缸，并将燃烧产生的废气及时排出气缸。

3．燃料供给系可分为汽油机燃料供给系和柴油机燃料供给系。 汽油燃料供给系又分化油器式和燃油直接喷射式两种，通常所用的化油器式燃料供给系由燃油箱、汽油泵、汽油滤清器、化油器、空气滤清器、进排气歧管和排气消声器等组成，其作用是向气缸内供给已配好的可燃混合气，并控制进入气缸内可燃混合气数量，以调节发动机输出的功率和转速，最后，将燃烧后废气排出气缸。

柴油机燃料供给系由燃油箱、输油泵、喷油泵、柴油滤清器、进排气

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管和排气消声器等组成，其作用是向气缸内供给纯空气并在规定时刻向缸内喷入定量柴油，以调节发动机输出功率和转速，最后，将燃烧后废气排出气缸。

4．冷却系：机动车一般采用水冷却式。水冷式由水泵、散热器、风扇、节温器和水套（在机体内）等组成，其作用是利用冷却水的循环将高温零件的热量通过散热器散发到大气中，从而维持发动机电动正常工作温度。

5．润滑系由机油泵、滤清器、油道、油底壳等组成。其作用是将润滑油分送至各个相对运动零件的摩擦面，以减小摩擦力，减缓机件磨损，并清洗、冷却摩擦表面。

6．点火系由电源（蓄电池和发电机）、点火线圈、分电器和火花塞等组成，其作用是按规定时刻及时点燃气缸内被压缩的可燃混合气。

7．起动系由起动机和起动继电器等组成，用以使静止的发动机起动并转入自行运转状态。

（二）发动机的简单工作原理

（1）四冲程发动机的工作原理

四行程汽油机经过进气、压缩、作功和排气行程完成一个工作循环。

A 进气行程：活塞从上止点向下止点运动，排气门关闭，进气门打开。可燃混合气通过进气门被吸入气缸，直至活塞向下运动到下止点。

B 压缩行程：曲轴继续旋转，活塞从下止点向上止点运动，这时进气门和排气门都关闭，气缸内成为封闭容积，可燃混合气受到压缩，压力和温度不断升高，当活塞到达上止点时压缩行程结束。

C 作功行程：进气门和排气门仍然保持关闭。当活塞位于压缩行程接近上止点(即点火提前角)位置时，火花塞产生电火花点燃可燃混合气，可燃混合气燃烧后放出大量的热使气缸内气体温度和压力急剧升高，推动活塞从上止点向下止点运动，通过连杆使曲轴旋转并输出机械功，除了用于维持发动机本身继续运转外，其余用于对外作功。随着活塞向下运动，气缸内容积增加，气体压力和温度降低，当活塞运动到下止点时，作功行程结束。

D 排气行程：当作功接近终了时，排气门开启，进气门仍然关闭，靠废气的压力先进行自由排气，活塞到达下止点再向上止点运动时，继续把废气强制排出到大气中去，活塞越过上止点后，排气门关闭，排气行程结束。

曲轴继续旋转，活塞从上止点向下止点运动，又开始了下一个新的循环过程。在每一个工作循环中，活塞在上、下止点往复运动了四个行程，相应地曲轴旋转了两圈。

（2）汽油喷射系统工作原理

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电控汽油喷射系统是利用各种传感器检测发动机的各种状态，经电脑的判断、计算，使发动机在不同工况下，均能获得合适浓度的可燃混合气 电子控制喷油系统是通过空气流量计、歧管绝对压力传感器或节气门位置传感器来检测发动机进气量，电子控制单元根据各种传感器的信号进行判断、计算、修正控制喷油器喷油的持续时间，使发动机获得该工况下运行所需的最佳可燃混合气浓度。

电控汽油喷射系统由进气系统、燃油系统、点火系统和控制系统四部分组成。

进气系统为发动机可燃混合气的形成提供必需的空气。空气经空气滤清器、空气流量计、节气门体、进气总管、进气歧管进入气缸。

在燃油系统中，油箱中的汽油从燃油泵泵出，流经汽油滤清器到喷油器，多余的燃油经压力调节器流回油箱。

电子控制单元产生的点火定时信号送给点火器，接通、断开点火线圈的初级电路，使火花塞跳火，与此同时点火器反馈给电子控制单元一个点火确认信号。

控制系统由传感器、电子控制单元和执行器组成。其核心是电子控制单元。 电子控制单元通过进气歧管绝对压力传感器或空气流量计的信号计算进气量，并根据进气量和发动机的转速获得基本喷油持续时间和基本点火提前角，然后通过冷动水温度、进气温度、节气门开启角度、电瓶电压等各种工作参数进行修正，得到发动机在这一工况下运行的最佳喷油持续时间或最佳点火提前角。

根据发动机的要求，电子控制单元还可控制怠速、排气再循环和其他系统。

(3)润滑部位与润滑油路

润滑系的主要部件有机油泵、机油滤清器，各种阀，机油散热器以及检视设备。机油泵的功用是提高机油压力，保证机油在润滑系统内不断循环。为了保证输送到各运动零件表面的润滑油的清洁，在润滑系中还设有机油滤清器。

发动机工作时，机油泵通过吸油盘从油底壳内吸入机油，并提高机油压力，通过机油滤清器滤清后，把干净的机油以一定的压力送到主油道，然后再通过各支油道送给各运动零件表面。

发动机主要润滑零件有曲柄连杆机构、配气机构和传动齿轮。

(4)冷却系的大小循环

通常利用节温器来控制通过散热器冷却水的流量。节温器装在冷却水循环的通路中（一般装在气缸盖的出水口），根据发动机负荷大小和水温的高低自动改变水的循环流动路线，以达到调节冷却系的冷却强度。

当发动机在正常热状态下工作时，即水温高于80℃，节温器阀门打开了通往散热器的通道，同时关闭了通往水泵的旁通管，冷却水全部流经散热器，

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形成大循环；当冷却水温低于70℃时，节温器阀门关闭了通往散热器的通道，同时打开了通往水泵的旁通管，水套内的水只能由旁通孔流出经旁通管进入水泵，又被水泵压入发动机水套，此时冷却水并不流经散热器，只在水套与水泵之间进行小循环，从而防止发动机过冷；当发动机的冷却水温在70～80℃范围内，通往散热器的通道和通往水泵的旁通管均处于半开闭状态，此时一部分水进行大循环，而另一部分水进行小循环。

论文主要参考文献

[1]皇甫鉴 范明强 《现代汽车电子技术与装置》

[2]吴际璋等 《汽车构造》

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第二篇：汽车发动机原理_习题与答案

发动机原理 习题

第一章 发动机工作循环及性能指标

[1]说明提高压缩比可以提高发动机热效率和功率的原因。

答：由混合加热循环热效率公式：

知提高压缩比可以提高发动机热效率。

[2] 为什么汽油机的压缩比不宜过高？

答：汽油机压缩比的增加受到结构强度、机械效率和燃烧条件的限制。

1ε增高将Pz使急剧上升，对承载零件的强度要求更高，增加发动机的质量，降低发动机的使用寿命和可靠性

2ε增高导致运动摩擦副之间的摩擦力增加，及运动件惯性力的增大，从而导致机械效率下降

3ε增高导致压缩终点的压力和温度升高，易使汽油机产生不正常燃烧即爆震

[3]做出四冲程非增压柴油机理想循环和实际循环p-V图，并标明各项损失。（见书第9页  图1-2）

[4]何为指示指标？何为有效指标？

答：指示指标：以工质在气缸内对活塞做功为基础，评价工作循环的质量。

有效指标：以曲轴上得到的净功率为基础，评价整机性能。

[5] 发动机机械损失有哪几部分组成？

答： 发动机机械损由摩擦损失、驱动附件损失、泵气损失组成。

[6] 写出机械效率的定义式，并分析影响机械效率的因素。

 

影响机械效率的因素：

1、转速ηm与n 似呈二次方关系，随n增大而迅速下降

2、负荷   负荷¯时，发动机燃烧剧烈程度¯，平均指示压力¯；而由于转速不变，平均机械损失压力基本保持不变。则由               ，机械效率下降   当发动机怠速运转时 ，机械效率=0

3、润滑油品质和冷却水温度  冷却水、润滑油温度通过润滑油粘度间接影响润滑效果。

[7] 试述机械损失的测定方法。

机械损失的测试方法只有通过实际内燃机的试验来测定。

常用的方法有：倒拖法灭缸法、油耗线法和示功图法。

（1）倒拖法

步骤：1.让内燃机在给定工况下稳定运转，是冷却水和机油温度达到给定值；

      2.切断燃油供应或停止点火，同时将电力测功器转换为电动机，以原给定速度倒拖内燃机空转，并尽可能使冷却水、机油温度保持不变。此方法规定优先采用，且不能用于增压发动机。

（2）灭缸法

      此方法仅适用于多缸内燃机（非增压柴油机）

      步骤：1.将内燃机调整到给定工矿稳定运转，测出其有效功率Pe。

            2.停止向一个气缸供油（或点火)

            3.同理，依次使各缸熄火，测得熄火后内燃机的有效功率Pe2，Pe3……，由此可得整机的指示功率为： Pi=Pi1+Pi2+…=iPe-[Pe(1)+Pe(2)+…]

（3）油耗线法：保证内燃机转速不变，逐渐改变柴油机供油齿条的位置，测出每小时耗油量GT随负荷Pe变化的关系，绘制成曲线，称为负荷特性曲线，由此测得机械损失，此方法只是用于柴油机。

（4）示功图法：根据示功图测算出机械损失。

[8] 试述过量空气系数、空燃比和分子变更系数的定义。

过量空气系数：燃烧1Kg燃料实际提供的空气量L与理论上所需要的空气量Lo之比称为过量空气系数。

空燃比A/F：与过量空气系数相似，也用空气量与燃料量的比值来描述混合气的浓度，成为空燃比。

分子变更系数：理论分子变更系数：燃烧后工质摩尔数M2与燃烧前工质的摩尔数M1之比。实际分子变更系数:考虑残余废气后，燃烧后的工质摩尔数M2’与燃烧前工质摩尔数M1’之比。

[9] 简述汽油机和柴油机的着火和燃烧方式。

汽油机：分两个阶段:火焰核心的形成和火焰的传播。气着火浓度范围为：（阿尔法）α=0.5~1.3，火花塞跳火之后，靠火花塞提供能量，不仅是局部混合气温度进一步升高，而且引起火花塞附近的混合气电离，形成火化中心，促使支链反应加速，形成火焰核心。火焰核心形成之后，燃烧过程实质上就是火焰在预混气体中传播过程。

柴油机：依靠喷射的方法，将燃油直接是喷入压缩升温后的工质，在缸内形成可燃性气体，依靠压缩后的高温自燃点火，柴油机的燃烧属于喷雾双相燃烧，也有微油滴群的油滴扩散燃烧。

[10] 已知：某汽油机的气缸数目i = 6，冲程数t = 4，气缸直径D = 100 [mm]，冲程S = 115 [mm]，转速n = 3000 [r/min]，有效功率Ne = 100 [kW]，每小时耗油量Gt = 37 [kg/h]，燃料低热值hu = 44100 [kJ/kg]，机械效率hm = 0.83。求：平均有效压力，有效扭矩，有效燃料消耗率，有效热效率，升功率，机械损失功率，平均机械损失压力，指示功率，平均指示压力，指示燃料消耗率，指示热效率。

解：平均有效压力：Pe=30Ne*t/（Vn*i*10^-3）=738kPa

有效扭矩：    Me=9550*Ne*10³/n=318.4N·m

有效燃油消耗率：ge=G_T/Ne*10³=370 g/（KN·h）

有效热效率：ηe=We/Q1=Wi*hm/Q1=3.6/（ge*hu）*10⁶=0.22

升功率：P1=Ne/(Vn*i)=pe*n/（30t）*10^-3=18.45Kw/L

机械损失功率Pm=Ni—Ne，hm=Ne/Ni   Pm=20.48Kw

平均机械损失压力pm=pi—pe=151.2kPa

指示功率：Pi=Ne/hm=120.48Kw

平均指示压力：pi=30tPi/(Vn*i*n)*10³=889.14kPa

指示燃油消耗率：gi=G_T/Pi*10³=307.1g/(KN·h)

指示热效率：ηi=3.6/（gi*hu）*10⁶=0.27

第二章 发动机的换气过程

[1]什么是充气效率？怎样确定一台发动机的充气效率？

答：如果把每循环吸入汽缸的工质换算成进口状态（Pa、Ta）下的体积V1,则V1值一定比活塞排量Vh小，两者的比值定义为充气效率，即：η_v=G₁/G_sh=M₁/M_sh=V₁/V_h

充气效率是评价内燃机实际换气过程完善程度的重要参数，充气效率η_v值高，说明每循环进入一定汽缸容积的充气量越多，内燃机的功率和转矩大，动力性好。

   实际内燃机充气效率可用实验方法直接测定。对于非增压内燃机，可视燃烧室没有扫气，用流量计来实测内燃机吸入的总充气量V（m³/h）。而理论充气量V_sh可由下式算出：    Vsh=0.03inV_h

由此可得实验测定的充气效率值为η_v=V/V_sh

[2]试根据充气效率的分析式，说明提高充气效率的措施。

答：由式知提高进气终了压力，适当减少进气终了温度可提高充气效率。

[3]影响充气效率的因素有哪些？是如何影响的？

答：1.进气终了压力Pa：Pa值越大，ηv越大；

2.进气终了温度Ta：Ta上升，ηv下降；

3.压缩比ε与残余废气系数γ：ε增加，ηv略有上升，γ增加，ηv下降；

4.配气定时：合理的配气定时可使ηv增大；

5.进气状态：进气温度Ts升高，ηv增加，进气压力Ps下降，Pa随之下降，且Pa/Ps的比值基本不变，对ηv影响不大。

[4]汽车由平原行驶高原地区，发动机的功率下降是不是由于充气效率下降所致？为什么？

答：不是，进气压力Ps下降，Pa随之下降，且Pa/Ps的比值基本不变，对ηv影响不大。原因是高原地区空气稀薄，进气量减少使发动机的功率下降。

[5]柴油机和汽油机的进气管应如何布置？

答：柴油机的进气管应与排气管分置两侧，避免排气管给进气管加热

化油器式汽油机进气管应与排气管同置一侧，这样可以改善混合气形成，但是会使充气效率下降

电喷汽油机的进气管应与排气管分置两侧，避免排气管给进气管加热

[6]如何利用进气惯性效应和波动效应增大进气量？

答：惯性效应：

  转速升高，气流惯性增大，进气迟闭角应增大。

  ----可变气门正时技术（VVT-i,VTEC)

波动效应：

  转速升高，发动机吸气频率增大，应缩短进气管。

  ----可变进气管长度技术

[7]什么是换气损失，它由哪些部分组成？并作图说明。

答：换气损失就是理论循环换气功与实际循环换气功之差 。换气损失由排气损失和进气损失两部分组成。                                       

换气损失功 = X+（Y+W ）排气损失功Y+W 进气损失功X 泵气损失功（X+Y-d）

图中X，Y中间有一条水平虚线，曲线最右边有一条竖直虚线（也就是将W，d都封闭起来）

第三章  柴油机混合气形成

[1] 简述柴油机混合气形成的两个基本方式和特点。

答：1、空间雾化混合 特点：:1 对燃料喷雾要求高 （采用多孔喷嘴） ，经济性好。2对空气运动要求不高3 初期空间分布燃料多 ，工作粗暴

2、油膜蒸发混合 特点：1对燃料喷雾要求不高 2放热先缓后急 ，工作柔和，噪声小 3低速性能不好，冷起动困难。

[2] 简述喷雾特性参数。

答：油束射程L：也称油束的贯穿距离。L的大小对燃料在燃烧室中的分布有很大的影响。如果燃烧室尺寸小，射程大，就有较多的燃油喷到燃烧室壁上。反之如果L过小，则燃料不能很好地分布到燃烧室空间，燃烧室中空气得不到充分利用。因此油束射程必须根据混合气形成方式的不同要求与燃烧室的大小相互配合。

喷雾锥角b ：他与喷油器结构有很大关系。对相同的喷油器结构，一般用b来标志油束的紧密程度，b大说明油束松散，b小说明油束紧密。

雾化质量 ：  表示然后喷散雾化程度，一般是指喷雾的细度和均匀度。细度可用油束中的油粒的平均直径来表示。均匀度是指喷注中油粒直径相同的程度，油粒的尺寸差别越小，说明喷雾均匀度越高。

[3] 简述孔式喷嘴和轴针式喷嘴的特点。

孔式喷嘴

   孔数: 1～5个，f = 0.25～0.8 mm。

   雾化好，但易阻塞

轴针式喷嘴

    f = 1～3 mm ，雾化差，但有自洁作用，不易阻塞

[4] 简述产生进气涡流的方法？

答：异气屏、切向气道，旋转气道。

[5] 柴油机燃烧过程分为哪几个阶段，绘图分阶段阐述柴油机燃烧过程的进行情况 。

答：第I阶段 滞燃期，图中的1-2段。从喷油开始（点1）到压力线与纯压缩线的分离点（点2）止。点2视为燃油开始着火点。

   第II阶段 速燃期，图中的2-3段。从气缸压力偏离纯压缩线开始急剧上升点2起，到最高压力点3止。

   第III阶段 缓燃期，图中的3-4段。从最高压力点（点3）开始到最高温度点（点4`）止。

   第IV阶段 补燃期，图中4-5段。从缓燃期终点（点4）到燃油基本燃烧完为止。

[6] 为什么应尽量减少发动机的补燃？

答：在高速柴油机中，由于燃油和空气形成混合气时间短，混合不均匀，总有一些燃油不能及时燃烧，要拖到膨胀过程燃烧。由于这部分热量是在活塞远离上止点时放出，故做功的效果很差。同时还会增加传给冷却水的热量，并使排气温度升高，零件热负荷增加，使柴油机经济性和动力性下降，所以应尽量减少发动机的补燃。

[7] 简述影响着火延迟期的各种因素,着火延迟期对柴油机性能的影响。

答：影响着火延迟期的因素：1）压缩温度，随着压缩温度上升着火延迟期下降。2）压缩压力，其他条件相同时，燃烧室压力增加，着火延迟期缩短3)喷油提前角其实是温度压力和反应物焰前反应时间对着火延迟的综合影响。角越大，喷油时缸内温度和压力越低，因而反应速度越慢，反应时间越长。4）转速，影响有双重性，对以时间计的Ti随n增加而缩短，压缩比E越低，n对Ti影响越明显。n增大后以曲轴转角计的着火延迟期可能增大5）油品，柴油机中含烷烃量越多，含芳香烃越少，着火延迟期越短。

着火延迟期对柴油机性能的影响：

1） 对平均有效压力和功率的影响：最佳着火延迟期Tiop，小于其时，找回延迟期过短，最高燃烧压力在上止点前过早出现，使压缩过程中消耗的负功过大，散热损失增加，Pe下降；大于时，峰值在上止点后过迟出现，燃烧过程推迟，热效率降低，Pe下降。

2） 对燃油消耗的影响：U形

3） 对烟度和排气温度的影响：过短，预混合燃烧阶段烧掉的燃料量减少，而扩散燃烧阶段燃烧的燃油量增多，后燃增加，烟度升高。对排气温度呈—/状，（上升）。

[9] 什么是喷油泵的速度特性？

答：油量调节拉杆位置一定，每循环供油量随转速n的变化关系 。

[10]简述柴油机的不正常喷射现象及原因。

答：不正常喷射现象:二次喷射 不稳定喷射 穴蚀

原因：二次喷射    高压油管残余油压过高，高压油管内压力波引起 。

      不稳定喷射    喷油系统结构参数匹配不当。

      穴蚀      高压油管下降过快，高压油路中会产生油的蒸气泡。气泡      

[11]简述柴油机直喷式和分隔式燃烧室特点。

答：直喷式：相对散热面积小，无节流损失，经济性好，容易起动

            压升比高，工作粗暴 ，对喷油系统要求高。

    分隔式：相对散热面积大，节流损失大，经济性差，不易起动

            压升比小，工作柔和，排放好，对喷油系统要求低

[12] 简述柴油机电控燃油喷射系统的分类，并说明共轨系统工作原理。

答：分类 ：位置控制型和时间控制型

    工作原理：在这类系统中，燃油在供油泵内增压后先供入燃油分配

管，再由燃油分配管分配到各缸喷油器，喷油器直接由ECU控制其启闭(P99-p100)

（共轨系统没有写）

第四章 汽油机混合气形成与燃烧

[1] 汽油机与柴油机相比，在燃烧过程的划分、着火方式、着火延迟期的影响、混合气的形成、机械负荷和热负荷、压缩比、组织缸内气流运动的目的以及燃烧过程的主要问题方面，各有什么不同？

[2] 什么是理想化油器和简单化油器特性。

答：理想化油器特性是指在转速一定的情况下，发动机所需求的混合气浓度随负荷而变化的关系。

   简单化油器特性是指在转速一定的情况下单纯依靠喉管真空度ΔPn决定供油量的特性。

[3] 与化油器式汽油机相比，汽油喷射系统有哪些优点？

答：与化油器式汽油机相比，电控汽油喷射系统有以下优点：

①电控汽油喷射系统易于控制燃油供给量，实现混合气空然比及点火提前角的精确控制，使发动机无论在什么情况下都能处于最佳运行状态。

②电控汽油喷射系统可以提高发动机功率。

③由于汽油喷射系统不对进气加热，使得压缩温度较低，不易发生爆震，顾可采用较高的压缩比来改善热效率。

④电控汽油喷射系统的燃油雾化是由喷油器的特性决定的与发动机转速无关，故起动性能良好。

⑤电控汽油喷射系统的自由度大，对动力性、经济性和排放等可以实现多目标控制；因工况变化，海拔高度，温度变化等对供油系统的影响可以非常容易地校正。

⑥电控汽油喷射系统具有良好的耐热性能。

[4] 画图说明汽油机燃烧过程分为哪几个时期，并简述各个时期的特点。

答： 第Ⅰ阶段：滞燃期（1—2）

第Ⅱ阶段：速燃期（2—3）

第Ⅲ阶段：缓燃期（3—4）

第Ⅳ阶段：补燃期（4—5）

滞燃期从喷油开始到压力线与强压缩线的分高点上，点1视为燃油开始着火点

速燃期从汽缸压力偏离纯压缩线开始急剧上升，点2走到最高3止

缓燃期从最高压力点3开始到最高温度点4止

补燃期从最高温度点4开始到最低压力点5燃料基本燃烧完为止。

[5].什么是爆震燃烧？影响它的因素有哪些？画出爆震时的P-V图.

爆震是燃烧室中末端混合气在火焰前锋面到达之前发生的自燃，在燃烧室中产生多个火焰中心，引发爆炸式燃烧反应。

造成爆震最主要有以下几点原因：

一、燃料品质

二、末端混合气的压力和温度

三、火焰前锋传到末端混合气的时间

四、表面点火                     （P-V图无）

[6].简述使用因素对汽油机爆震燃烧的影响。

1.混合气浓度：0.8-0.9时，缸内燃烧温度最高，火焰传播速度最大，压力等也较高，爆震倾向加大。

2.点火提前角过大时，爆震倾向加大，反之亦然。

3.转速增加，火焰传播速度增加，爆震倾向减小

4.负荷

5.大气状况，当大气压低时，汽缸充气量较小，混合气变浓，压缩终了时压力较小，爆震倾向减小。

[7] 什么是表面点火？如何产生？并画早燃时的P-V图。

答：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

的现象统称为表面点火，产生于燃烧室内炽热表面。图（图4-31  P125）

[8] 说明转速和负荷对点火提前角的影响？

答：转速­，火焰传播速度­ ，t1减小，爆燃倾向减小。 ；

转速­，曲轴单位时间内转过的角度­，最佳点火提前角­

负荷¯ ® 缸内p¯，T¯ ® 爆燃趋势¯

负荷¯ ®  ­q

[9] 什么是稀薄燃烧？它对汽油机的性能有何影响？

答：稀薄燃烧指空燃比大于25的混合气燃烧。稀薄燃烧对汽车机的经济性，动力性都有所提高，热负荷降低延长了发动机的寿命。

[10]汽油机的不正常燃烧、不规则燃烧各有哪些？

答：不正常燃烧 1爆震 2 表面点火

不规则燃烧 1循环间的燃烧变动 2 各缸间的燃烧差异

[11]汽油机的爆震与柴油机的工作粗暴有什么异同？

答：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。

第五章 内燃机噪声及排放污染

[1] 汽车有害气体的主要污染源有哪些？

答：（1）以HC为主要成分（约占HC总排量的25%），并含有CO等其它成分的窜气，从曲轴箱排出

（2）在不同运行工况，从排气管排出不同成分的CO、HC（约占HC总排量的55%）及NO等有害气体

（3）汽油从油箱、化油器浮子室及油泵接头处蒸发，散发出HC（约占HC总排量的20%）

[2] 汽油机、柴油机的排放污染物主要各有哪些成份？控制的主要污染物各是哪些？

答：主要有一氧化碳，氮氧化物，碳氢化合物，颗粒。

主要有害颗粒在汽油机里是铅化合物，在柴油机是炭烟。此外还有醛（—CHO）、臭氧及其他致癌物质等。

[3] 发动机控制排放污染物的方法有哪三类，各有哪些？

答：1.前处理 （1）汽油的处理（2）代用燃料（3）曲轴箱强制通风系统（4）汽油蒸发控制系统

2机内处理（1）废气再循环系统（2）改进燃烧系统（3）改进点火系统（4）改进燃油供给系统（5）采用汽油喷射

3后处理（1）二次空气喷射（2）热反应器（3）催化转换器

[4] 简述CO、NOx、HC、碳烟的生成机理。

CO：当空气不足，A/F<14.7时，则有部分燃料不能完全燃烧，生成CO；

Nox：高温富氧；

HC：汽油的燃烧很复杂，任何发动机都可能发生不完全燃烧，在排气中都会有少量的HC；

碳烟：高温富氧，汽缸中空气不足，混合不佳，或者由于燃气膨胀而使汽缸局部温度下降到炭反应温度以下，则炭不能进一步燃烧而保持其固体状态排出汽缸外。废气中是否出现碳烟取决于膨胀期间温度过分下降以前燃料是否能足够快与空气混合燃烧。

[5] 简述发动机的运转因素对CO、NOx、HC、碳烟的影响。

答：1、当车速增加时，CO很快下降，至中速以后变化不大。

2、负荷一定时，随转速升高HC排放很快下降；负荷增大时，HC排放降低。

3、随转速升高，供给混合气逐渐加浓，缸内温度升高，NOX排放也增加。

4、当汽车低温起动不久及怠速工况时，容易产生白烟；在柴油机尚未完全预热或低负荷运转时，容易产生蓝烟；在柴油机大负荷时，汽车、爬坡及超负荷时，容易产生黑烟。  （此题答案不太确定）

 [6] 汽车和发动机的主要噪声源各有哪些？

汽车的噪声源主要有：驱动装置（包括发动机、离合器、变速器、辅助装置），排气系统，轮胎咱面不平度，制动，车轮激水和雨水，进气系统，行驶迎面风，车内通风设备。

发动机噪声源主要有：燃烧噪声，活塞敲击声，配气机构噪声，喷油泵噪声，齿轮噪声，进气噪声，排气噪声，风扇噪声。

第六章 发动机特性

[1 ]什么是内燃机工况？有哪三类典型工况？

答：内燃机的实际运行状况成为内燃机的工况。第一类工况称为恒速工况，内燃机在某一恒定转速下工作，负荷发生变化。

第二类工况，内燃机功率与转速成一定函数关系

第三类工况，内燃机功率与转速之间没有一定的函数关系，功率与转速都独立在很大范围内变化。

[2] 什么是内燃机速度特性、外特性、负荷特性、柴油机调速特性

答：1.内燃机速度特性指内燃机油门位置不变时，其性能指标随转速而变化的关系

2.外特性值指内燃机油门全开且不变时，其性能指标随转速而变化的关系

3负荷特性是指内燃机转速不变时其经济性指标随负荷而变化的关系

4.柴油机调速特性在调速器起作用时，柴油机的性能指标随转速负荷变化的关系。

 [3] 试分析汽油机、柴油机负荷特性曲线的变化，并比较其不同特点。

答：1.转矩Me曲线

 汽油机：当转速由低速开始上升时，由于ηvηi 上升，ηm下降，Me有所增加，对应于某一转速时，Me达到最大值，转速继续升高，由于ηvηiηm 同时下降，Me随转速较快地下降，相对于柴油机而言，me曲线变化较陡。

柴油机：地转速时，me增加，高转速是，me下降不明显，曲线变化平缓，甚至有的是一直微微上倾。

2，功率Pe曲线

汽油机：转速从低值增加时，由于Me与n同时增加，Pe迅速上升，直到转矩达最高点后，继续提高转速，Pe上升逐渐缓慢，至某一转速后，Pe达最大值。转速再升，Pe下降。

柴油机：由于me变化平坦，在一定转速范围内，Pe几乎与n成正比增加。

3.ge曲线

汽油机：ge在中间某一转速最低，转速升高或降低，ge都增大。

柴油机：ge在中间某一转速最低，但整个曲线变化不大。

[4] 试分析汽油机、柴油机速度特性曲线的变化，并比较其不同特点。

答：1． 汽油机

Pe曲线：低速时，随着n增加，me增加，Pe增加。高速时，随着n增加，me下降，Pe增加。

ge曲线：低速时，n增加， ηi增加 ηm减少，ge下降。高速时，n增加，ηi减少 ηm减少，ge增大

2．.柴油机

Pe曲线：因Me变化平坦，在一定的转速范围内，Pe几乎与转速成正比增加。

Ge曲线：综合ηiηm的变化，ge是在中间某一转速时最低，但整个曲线变化不大。

[5] 绘制全程式调速器的速度特性形式的调速特性曲线图，并在调速范围内任意描述一点“B”的工作状况。

答案在176页，因为是图不好搞。

[6] 进行负荷特性、速度特性实验的目的是什么？

答：进行负荷特性、速度特性试验在标定工况下测量发动机的某几项性能指标来综合评价发动机工作的经济性。

[7] 什么是扭矩储备系数、扭矩适应性系数和转速适应性系数？

答：扭矩储备系数：u=（Memax-Meh）x100%

   扭矩适应系数：Km=Memax/Meh    其中：Meh：标定工况的转矩

                                          Memax:外特性曲线上最大转矩

   转速适应系数：Kn=nH/nT :最大功率的转速

[8] 试述万有特性曲线的测取方法。

答：万有特性是以转速为横坐标，平均有效压力为纵坐标在图上画的等燃油消耗曲线和等功率曲线。绘制步骤：

A、将不同转速的负荷特性以Pe为横坐标，ge为纵坐标，画在统一坐标上；

B、在万有特性图上横坐标以一定比例转速，总做白哦Pe比例应与负荷特性Pe比例相同；

C、将负荷特性图逆转90°，放在万有特性图左方，并将不同车速的相应负荷特性曲线与某燃油消耗率的各支点移到所有特性图中相应转速坐标上，标上记号。再将ge值相等的各点连成光滑曲线，即等燃油消耗率曲线。

其他曲线做法类似。

[9] 试述车用柴油机装调速器的必要性。

答：调速装置就是通过油量调节机构改变柴油机燃油供应量，将其转速调节到规定的转速范围，并且根据其所驱动负荷的变化自动地调节循环供油量，使其转速稳定在一定范围的装置。

[10] 试述稳定调速率、瞬时调速率和调速器不灵敏度的定义。

答：瞬时调速率：它是评价调速器过度过程的指标，柴油机在标定工况下运转，然后突卸全部负荷，转速瞬时到达n2，再经过数次波动后，稳定在n3进行运转，则瞬时调速率δ1=（n2-n1）/n_h

N2-—突卸负荷后的最大瞬时转速(r/min)；

N1—突卸负荷前柴油机转速，(r/min)；

Nh—柴油机的标定转速(r/min)；

稳定调速率：　调速器的稳态调速率是指当操纵手柄在标定供油位置不变时，空车稳定转速与全负荷稳定转速之差同标定转速比值百分数，可用公式表示为：δrt=(n1-n3)100%/ne　

　　δrt用来衡量调速器的准确性，是调速器的静态特征，其数值小，表示调速器的准确性愈好。

灵敏度：调速器工作时，由于喷油泵和调速器的各种机构中存在着摩擦，需要有一定的力来克服，因为机构中摩擦阻力阻止套筒的移动，所以不论柴油机转速增加减少，调速器都不会立即作出反应，改变供油量。例如发动机工作转速为200r／min，调速器可能对转速在n1=197r/min到n2＝203r／min范围内的变动都不作反应。这种现象称为调速器的不灵敏性。这两个起作用的极限转速之差与发动机平均转速Nm之比称为不灵敏度，即：e=(n2-n1)/Nm

　　式中　　　n1-----当发动机负荷增大时调速器开始起作用时的转速(r／min)；

　　　　　　　n2-----当发动机负荷减小时调速器开始起作用时的转速(r／min)；

　　　　　　　Nm-----发动机的平均转速(r／min)。

第七章 车用发动机的废气涡轮增压

 [1]试述增压比、增压度、压气机喘振、涡轮机阻塞的定义。

答：增压比：增压比Πκ是指增压后气体压力Pκ与增压前气体压力Po之比。

增压度：增压度Ψκ是指发动机在增压后的功率与增压前的功率之比。

压气机踹振：在一定转速下，当空气流量减少到低于一定数值时，压气机的工作便开始不稳定，气流发生强烈的脉动，引起整台压气机剧烈振动，甚至导致损坏，同时发出粗暴的踹息声，这种不稳定工况称为踹振。

涡轮机阻塞：当涡轮机转速一定，随着膨胀比Pt*/P₂的增大，流量随着增加，当膨胀比增加到某一临界时，流量达到最大值，不再增加，这种现象称为涡轮机的阻塞现象。

[2] 废气涡轮增压对发动机性能有什么影响？

答：（一）动力性↑ ，升功率↑，经济性 ↑（二）排气污染及噪声↓ （三）加速性 ↓

（四）发动机的低速扭矩偏低

（五）起动性与制动性↓

（六）热负荷、机械负荷 ↑

[3]什么是恒压系统、脉冲系统？对它们进行比较？

答：恒压系统：这种增压系统的特点是涡轮前排气管内压力基本是恒定，它把柴油机所有的排气管都连接于一根排气总管，而排气总管的截面积又尽可能做得大，排气管实际上起到了集气箱的作用，由于集气箱起了稳压作用，因而在排气总管内的压力振荡是较小的。

脉冲系统：特点是使排气管中的压力造成尽可能大的压力变动，把涡轮增压器尽量靠近汽缸，把排气管做得短而细，并且几个缸连一根排气管。这样每一根排气管中就形成几个连续的互不干扰的排气脉冲波进入废气涡轮机中，同时把涡轮的喷嘴环，根据排气管的数目分组隔开，使互不干扰。

脉冲可利用能量大于恒压系统。脉冲系统有利于扫气。脉冲系统加速性能好。脉冲系统结构复杂、流动损失大。低增压：脉冲系统高增压：恒压系统

[4]高增压系统为什么必须加装中冷器？

答：将增压器出口的增压空气加以冷却，一方面可以提高充气密度，从而提高柴油机功率，另一方面也可以降低柴油机压缩始点的温度和整个循环的平均温度，从而降低柴油机的热负荷和排气温度。冷却增压空气尽管是降低热负荷的最合理的措施之一，但只有在增压压力较高时才是合适的，低增压时没有必要设置中冷器。