2007年

一，名词解释（20分）

发动机进气速度特性：发动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。

平均指示压力：单位气缸容积一个循环所做的指示功Pmi。

过量空气系数Φa ：燃烧单位质量燃料所消耗的实际空气量与理论所需空气量之比。

发动机负荷特性：当转速不变时，发动机性能指标随负荷变化的关系。

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。

三．分析回答题（共100分）

1. 对某汽油机的排放测试结果表明其NOx 和HC 严重超标，请分析造成上述两种排放物排放量过大的可能原因；提出降低其排放量的措施（分别给出至少三种解决措施）？（10分）答：⑴NOx 排量过大的原因：①点火提前角过大②混合气过浓

③怠速转速过低④混合气理论空燃比稀

HC 排量过大的原因：①发动机处于怠速或减速工况②点火提前角过大

③怠速转速过低④燃烧室温度低，未燃燃油多。

⑵降低NOx 排放量的措施：①减小点火提前角（推迟点火）②提高发动机怠速转速

③采用废气再循环装置④采用三元催化转化器

降低HC 排放量的措施：①减小点火提前角（推迟点火）②提高发动机怠速转速

③使发动机尽量少处于怠速和减速工况④使用涡轮增压代替自燃吸气

⑤采用三元催化转化器

2.影响四冲程发动机充气效率的因素有哪些？请分析回答提高发动机充气量的可能措施？（10分）

答：⑴充气效率影响因素：进气终了压力、进气终了温度、残余废气系数、配气相位、压缩比.

⑵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）

3. 汽油机产生爆震时的外部表象怎样？产生爆震的原因是什么？如何防止汽油机爆震？（写出四种措施即可）（10分）

答：⑴外部表现：①汽油机运转时机内伴随有不规则的金属敲击声。②汽油机工作不稳定，运转时有较大的振动。③发动机冷却系温度偏高。④发动机气缸盖温度上升。⑤发动机功率下降。⑥发动机燃料燃烧不完全，排出的废气中有黑烟。⑦发动机燃油消耗率增大⑵原因：火花点火之后，火焰以正常的速度推进，远端未燃混合气进一步受到压缩和热辐射，温度压力急剧上升，加速其先期反应，以致在正常火焰到达之前，终燃混合气快速自燃，引起缸内压力急剧波动。爆燃的发生取决于终燃混合气的温度－压力－时间历程。措施：⑶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）。

4. 空气运动对发动机混合气形成有何影响？在柴油机中是如何组织进气涡流的？（6分）答：⑴影响：内燃机缸内空气流动对混合气的形成和燃烧过程有决定性影响，因而深刻的影响着发动机的动力性、经济性、燃烧噪声和有害其的排放。组织良好的缸内空气运动对提高汽油机的火焰传播速率，降低燃烧循环变动有重要作用。对柴油机而言，它可以促进燃烧过程中空气与未然燃料的混合，提高燃烧速率。

⑵组织进气涡流的方式：导气屏切向气道螺旋气道组织进气系统

5. 请分析比较柴油机直喷式燃烧室和非直喷式燃烧室各自的特点、应用范围及发展趋势。（8分）

答：⑴特点：

直喷式：①由于燃烧迅速，经济性好，有效燃油消耗率低②燃烧室结构简单，面容比小，散热损失小，冷启动性较好，经济性好③对喷射系统要求高④对转速变化敏感⑤压力升高率大，燃烧噪声大，工作较粗暴

非直喷式①采用浓稀两端混合燃烧方式，NOx 和微粒排放低于直喷式，但低负荷下碳烟排放量较大②燃烧柔和震动噪声小③缸内气流运动强烈，空气利用率好④对喷射系统要求不高⑤一般对燃油不敏感，适应性强⑥燃烧室结构复杂，面容比大⑦冷启动性能不如直喷式燃烧室

⑵应用范围：直喷式燃烧室一般用于重型柴油机和其他柴油机；非直喷式燃烧室一般用于要求转速较高的轿车和轻型车柴油机，以及要求使用方便的小型农用柴油机。

⑶发展趋势：随车柴油机直喷技术，多气门技术，增压技术的进步，直喷式柴油机高速适应性大大改善，应用将更广；非直喷式柴油机新的变化较少。

7. 试分析柴油机燃烧噪声的产生机理、影响因素及降低燃烧噪声的主要技术途径。（10分）答：

⑴产生机理：在燃烧时，气缸内压力急剧上升的气体冲击而产生，包括由气缸内压力剧烈变化引起的动力载荷，以及冲击波引起的高频振动，压力升高率过大。

⑵影响因素：柴油机转速，负荷，喷油时间，加速运转和不正常燃烧（转速升高，负荷加大则噪声增大，喷油推迟噪声减小，加速或不正常燃烧时噪声增大。）

⑶降噪技术途径：①适当推迟喷油②选用十六烷值较高的柴油③改变燃烧室形式（分开式燃烧室）④降低压力升高率。

8. 如何采用作图法通过发动机台架试验制取汽油机的等油耗曲线（万有特性曲线）？要求写出作图步骤并用图示之？（10分）

答：⑴步骤

①在第一象限中集中绘出各转速有效燃油消耗率be-平均有效压力pme 曲线，在曲线尾端标出相应的转速。

②在第四象限以相同的比例尺Pme 比例绘制转速n-平均有效压力pme 曲线。

③以有效燃油消耗率等于230克每千瓦时为例，在有效燃油消耗率be 的坐标轴上，作的水平线与负荷曲线相交，得a,b,c,d,e.f 六点，将此六点对应移到转速n-平均有效压力pme 面上。

④将等be 值的各点连成光滑的等值线，并标出相应的数值，从而得到万有特性上的等燃油消耗率曲线。

⑵图示

9. 研究发动机理论循环的意义是什么？请分析比较同类型发动机分别采用等容加热循环、等压加热循环和混合加热循环时的热效率大小（12分）

答：⑴研究理论循环的意义是：

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大小比较及分析：ηtV>ηtm>ηtp

10. 试分析汽油机和柴油机（速度特性）外特性转矩、功率曲线的差别及原因。画出两者的外特性图像。谁的动力适应性好？为什么？有何方法提高柴油机的转矩储备系数？衡量发动机短时超载能力的指标有哪些？如何定义？，如何提高这些指标？（18分）

答：⑴转矩曲线比较：汽油机的转矩Ttq 曲线基本上是随着转速n 的升高而降低，只有在低速范围内才有一段随升高而升高的情况；而柴油机的转矩Ttq 曲线都比较平坦，在油门关小后，转矩Ttq 甚至随着转速n 的升高而降低。

⑵功率曲线比较：汽油机外特性功率曲线的最大值点，一般在标定功率点；而柴油机可以达到最大值点的转速很高，但标定点要比其值低得多。汽油机功率随转速的增大非线性增加，柴油机基本上呈线性增加。

图像：

⑶汽油机的外特性比柴油机外特性的动力适应性好

原因：①在同一排挡，相同阻力和相同标定点的情况下，在低标定点转速各点的转矩和功率汽油机都高于柴油机。

②由于汽油机转矩Ttq 曲线变化急剧，柴油机变化平缓，所以，柴油机的最高转速可以比汽油机更远离标定点。

⑷提高柴油机的转矩储备系数：①采取有效的油量校正措施，增加低转速时循环供油量。②改善柴油机动力性能，提高外特性上的最大转矩。

⑸衡量发动机短时超载能力的指标：①转矩适应性系数Kt ：发动机的外特性曲线上最大转矩相对于标定功率下的转矩的百分比。②转矩储备系数：u=Kt-1。③转速适应用系数：标定转速与外特性上最大转矩对应的转速之比。