长安大学-发动机.doc

1简述往复活塞式发动机的种类答:按燃油分：柴油机和汽油机和天然气机。其按一个工作循环内活塞往复运动的行程数分为：二冲程往复活塞发动机和四冲程往复活塞发动机。按冷却方式分：水冷和风冷。按点火方式分：点燃式和压燃式。按混合气形成方式分：外部形成混合器，内部形成混合气，按进气方式分：自然吸气式和增压式2解释冲程与压缩比答：冲程：活塞上下止点间的距离；压缩比：压缩前总容积与压缩后总容积之比3简述热力系统的分类及各自的特点答：分为四类：开口系统，与外界既有能量又有物质的交换闭口系统，与外界只有能量交换无物质交换绝热系统，与外界无热量交换孤立系统，与外界既没能量交换也没物质交换4什么是物质的比热及工质的定容比热.定压比热及相互关系答：物质的比热：1克物质温度升高1时所需的热量 定容比热Cv：定容过程中加热单位物质使其温度升高1所需的热量 定压比热Cp：定压过程中加热单位物质使其温度升高1所需的热量 Cp=Cv+R5思考假设理论循环的条件答：以空气作为循环中的工质并假定其为理想气体，其比热为定值，忽略比热影响循环为封闭循环，燃烧时以热源向工质定容或定压加热代替，排气时，则以工质向冷源定容放热代替压缩过程和膨胀过程均假定为绝热过程6理论循环经济性及动力性的指标答：压缩比、绝热指数k、压力升高比和预胀比7简述发动机的实际循环损失答：工质变化引起的损失：工质成分变化，工质也可能泄露，总之，实际循环中工质的组分.比热.数量均是变化的换气损失：一部分活塞处于下止点前，排气门提前开启引起有用功损失，另一部分，排气克服进排气系统流动阻力所消耗的功非瞬时燃烧和补燃损失：燃烧完全需要一定的时间，因此存在着非瞬时燃烧损失，并且燃烧将延续到膨胀行程中，为补燃损失传热损失：工质与气缸壁等机件自始自终存在热量交换产生传热损失，其中燃烧损失和传热损失最大8什么是发动机的指示指标.有效指标，分别指什么？答：指示指标：以工质对活塞做功为基础的指标，称为指示指标，其包含：指示功Wi，平均指示压力Pi，Pi=Wi/Vh;指示功率Ni，Ni=Wi*i*(n/60)*（2/）；指示燃料消耗功率gi，单位指示功的耗油量，gi=GT/Ni*10三次方；指示效率i，i=Wi/Q1=(3.6/giHu)*10六次方 有效指标：以发动机曲轴输出功率为基础的指标，其包含：有效功率Ne；机械效率m=1-Nm/Ni;有效转矩Me，Ne=Me*（2n/60）*10负三次方；平均有效压力Pe，Pe=Me*/(Vh*i);有效燃料消耗率ge,ge=GT/Ne*10负三次方；有效热效率e，e=3.6/(ge*Hu)*10六次方9什么是发动机的机械损失？简述其组成答:机械损失由三部分组成：运动机件的摩擦损失a活塞.活塞环与气缸壁之间的摩擦损失b轴与轴承之间的摩擦损失驱动附属机构的损失泵气损失10简述机械损失的测定方法答：倒施法：启动发动机到预热温度给定工况下运转停止供油将电力转为测功器转为电动机以给定转速带发动机运转测拖动功率单缸熄火法：给定工况，依次使各缸熄火，分测指示功率，即Nm=Ne-Ne1+Ne-Ne2+.=(n-1)Ne-(Ne1+Ne2+.)油耗线法：发动机给定转速，测GT与Pe的关系曲线，曲线延长线与Pe轴较短交点即Pm，其中Pm和Pi均不随负荷增减而变化11影响机械效率（机械损失）的主要因素答：发动机转速的影响、负荷的影响、机油粘度与冷却水温度12什么是充气系数？影响它的主要因素有哪些？答：充气系数即指以每循环实际进入气缸的新鲜工质充量与进气状态下充满气缸容积的新鲜工质充量之比来表示 影响因素：压缩比。当时，余隙容积，残余废气量，则充气系数进气终了参数：a进气终了压力，终了压力受流通面积.进气系统阻力等的影响。终了压力 ，充气系数b进气终了温度。温度，则气体密度小，充气系数排气终了压力，终了压力，气体密度，残余废气系数，充气系数负荷。汽油机负荷，节气门开度小，充气系数；柴油机负荷变化对充气系数影响不大转速。转速，气体流动阻力，充气系数配气相位。当配气相位适当时可提高充气系数13简述二冲程发动机的换气过程答：膨胀行程开始，活塞由上止点向下止点运动，直至活塞顶面开启排气口，排气行程开始。此时废气以音速排除之后，缸内压力迅速下降。当活塞下移将扫气口打开后，新鲜工质进入汽缸。从排气口打开至扫气口打开这个时期为自由排气阶段。从新鲜工质开始进入汽缸至活塞下行到下止点，再向上将扫气口关闭为止，称为扫气阶段。此阶段利用有压力的扫气新鲜工质将废气强制排除缸外并充入气缸。从扫气口关闭到排气口关闭的时期称为额外排气阶段。活塞继续上行，开始压缩行程，到上止点前开始喷油燃烧。活塞接着下行，重复膨胀过程，重新开始下一循环。14汽油的辛烷值指什么？答：被测燃料在试验时与某一标准燃料表现出的爆震程度相同时，则该标准燃料中所含异辛烷的容积百分数定为燃料的辛烷值15柴油机的十六烷值指什么？答：被测柴油在试验时表现的自然性指标与某一标准燃料相同时，则该标准燃料中所含的正十六烷的容积百分数即定为柴油的十六烷值16简述发动机燃料必须满足的条件答：资源丰富，价格合适燃料的热值可满足发动机动力性能要求能满足车辆启动性能.行驶性能及加速性能等方面的要求原有发动机结构变动小，技术上可行能量密度高，储存运输方便对发动机的寿命及可靠性无不良影响对人类健康.环境保护及防火等方面无有害影响17汽油机混合气形成的特点答：汽油机可燃混合气，一般是在汽缸外部形成的汽油机的可燃混合气过量空气系数小汽油机的可燃混合气的着火点是依靠外源强制点火18理想状态下，汽油机可燃混合气的浓度与负荷有何关系？答：汽油机在全负荷下工作：此时需要发出全部潜在功率，采用浓的混合气，=0.8部分负荷工况：此时要求在最经济的混合比下工作，中等负荷时，=1.0小负荷（40%以下）：由于气缸残余气体的稀释，应提供相当浓度的混合气，=0.6-0.819简述汽油机燃烧过程的特点答：汽油机燃烧分三个阶段：着火延迟期。其特点：氧化反应缓慢，放热量不够，因此气缸内的压力及温度均无明显变化火焰传播期：绝大部分混合气在此期间燃烧完毕，放出燃料所含的绝大多数热量，而此时汽缸容量变化小，因此气缸内压力温度均迅速升高达到最大值补燃期：使含缺氧的少量油分子.燃油高温裂解物及附面层内的混合气继续燃烧，应尽量缩短补燃期20什么是点火提前角？试分析其对燃烧过程的影响答：点火提前角是以火花塞发出电火花起至上止点为止的曲轴转角，用表示。影响较大，点火过早，燃烧在压缩过程中已开始进行，缸内压力升高早且升高率大，最大爆发压力高，活塞消耗的压缩功多，同时末端混合气燃烧前压力.温度均较高，使爆燃倾向增大较小，点火过迟，燃烧延迟到膨胀期进行，燃烧的最高压力及温度相对低，汽油机功率，且燃烧时间过长，燃气与气缸壁热交换的面积大，传给冷却水的温度降低，同时膨胀不完全排气温度较高，故热损失较大，汽油机热效率21根据汽油机的燃烧特点，阐述其结构特点答：由燃烧时减小火焰最大传播距离及面容比以减少散热损失及爆燃倾向，则汽油机燃烧室的结构紧凑，使燃烧室表面积与其容积之比尽量小考虑到燃烧时火焰传播距离要小，且火花塞电极可进行冷却且废气可消除，则火花塞的位置应布置在燃烧中心附近，靠近气门处燃烧时，要使散热损失小，经济性提高，则气缸直径应增大，燃烧室尺寸相应增大，但由于缸径增大时，火焰传播距离增大，爆烧倾向增大，缸径不应过大，总之，气缸直径应合适，一般小于100mm考虑燃烧时快速散热，则气缸盖和活塞常用材料应为铸铁和铝合金22产生爆震产生的原因及伤害。有什么措施？答：原因：正常火焰传播中，处于最后燃烧部位的未燃混合气受压缩与辐射热的作用，加速了焰前反应，若在火焰前锋未到达之前，末端混合气已自燃，这部分混合气燃烧速度极快，使局部压力.温度升高，并伴随冲击波 危害：压力冲击反复撞击缸壁，发出尖锐噪声，严重破坏气缸壁表面的气膜油膜，使传热加快，气缸盖和活塞顶部温度升高，冷却系过热，汽油机功率下降，耗油率变大，造成活塞.气门烧坏，轴瓦破裂，火花塞绝缘体破坏，润滑油氧化变质，活塞环粘于槽内等 措施：提高转速使火焰速度变快；降低负荷使汽缸中温度压力下降等可减少爆震倾向23简述柴油机可燃混合气的形成特点答：由于柴油粘度大，蒸发性差，故要采用高压喷射使柴油成雾状很快就蒸发汽化，直接在缸内与空气形成混合气，在一定条件下自行发火燃烧柴油机混合气形成时间很短，在燃烧室内各处分布不均匀，随燃料喷入，混合气成分不断改变改变柴油机负荷可改变混合气的值。可燃混合气分为空间雾化混合和油膜蒸发混合两种，有时也有混合式的。24简述柴油燃油喷射系统应满足的要求答：喷油量能随负荷变化而变化油束应有良好的雾化品质，并与燃烧室很好的配合，提高缸内空气利用度，形成均匀的可燃混合气喷油率的变化与燃烧速率相适应，以提高燃烧的平稳性及稳定性喷油定时特性应适应柴油机的转速和负荷的变化系统有较高的工作可靠性及较长的使用寿命，并保证稳定的喷射特性25简述供油规律，供油提前角；喷油规律及喷油提前角答：供油规律：单位时间（喷油泵凸轮轴转角）的供油量随时间（或喷油泵凸轮转角）而变化的关系 喷油规律：单位时间（或转角）的喷油量，即喷油速度随时间（或喷油泵凸轮轴转角）而变化的关系 供油提前角：柱塞关闭进油孔瞬时至上止点的曲轴转角。实际供油提前角，喷油泵开始压出燃油瞬时到上止点间的曲轴转角 喷油提前角：喷油器针阀开始抬起瞬时与上止点间的曲轴转角26简述柴油机燃烧过程的特点，分析影响其燃烧过程的因素答：柴油机燃烧过程主要分为四个阶段，各阶段及其特点如下： 着火延迟期：此时化学反应速度慢，放热速率很低，因此气缸内压力与温度和纯压缩空气基本没变化 速燃期：由于着火延迟期内喷入气缸并具备着火条件的燃油在这一时期几乎同时燃烧，而且在活塞处于上止点附近时，气缸容积小，因此缸内压力急剧上升 缓燃期：初期燃烧速度很快，缸内压力几乎保持不变，随燃烧进行，燃烧产物不断增多，氧气和燃油的浓度不断下降，燃烧条件越来越不利，燃烧速度变慢 补燃期：可燃混合气形成时间极短且混合不匀，总有一些燃油不能及时燃烧而拖到膨胀线上继续燃烧影响因素：燃料性质的影响：柴油的十六烷值越高，其自燃性越好，着火延迟期变短，柴油机工作柔和，已启动。但十六烷值过高，柴油蒸发性下降，高温下易裂解为炭烟压缩比的影响：，着火延迟期缩短，速燃期压力升高率，发动机工作柔和，冷启动性好。但过高时，燃烧最高压力过分增高，引起曲柄连杆机构负荷喷油规律的影响：着火延迟期内喷油量不宜过多，以控制速燃期的压力升高率保证柴油机工作柔和；而着火后应急剧增加喷油量以缩短燃油喷射的持续时间，使燃烧尽可能在活塞处于上止点附近玩车万年宫，提高柴油机的热效率喷油提前角影响过大，温度压力均着火延迟期延长，使压力升高率及最高爆发压力均，工作粗暴，怠速不良，难于启动，动力性与经济性，若提前角过小，燃油不可在活塞处于上止点附近迅速燃烧，补燃增加，压力升高率和最高爆发力低，工作柔和，但排气温度，冷却系的热损失，动力性和经济性转速的影响：n，喷油压力，有利于燃油的蒸发.雾化与空气混合，同时漏气损失和散热损失，终了温度压力，着火延迟期变短负荷的影响：负荷供油量着火延迟期工作柔和。若负荷过大，空气不足会引起燃烧恶化，排气冒黑烟，柴油机经济性，机械负荷与热负荷，寿命27什么是发动机的工况，大致分哪三类？答：发动机的运行情况简称工况，其工况决定于它发出的有效功率和曲轴转速。使用条件不同时，其工况大致可分为：固定式工况，即恒速工况，发动机功率变化，但曲轴转速基本保持不变螺旋桨工况即流体阻力工况，即发动机功率与转速曲线近似成三次幂函数关系面工况，发动机由转速在最低稳定转速和最高转速之间变化28简述发动机台架实验装置的组成答：其组成包括：试验台架，将待测发动机与测功器用联轴器连接。安装发动机的铸铁支架和底板做成可调高度和位置的形式，便于拆装和对中辅助系统：包括冷却系统；燃料供给系统；通风装置等各种测量仪器和仪表，操纵台29我国规定发动机的标定功率分哪几种答：分四种：15min功率，即发动机允许连续运作15min的最大功率；适于较大功率储备及加速性能的发动机1h功率，发动机连续运转1h的最大功率，适于有功率储备可克服突增负荷的发动机12h功率，发动机允许连续运转12h的最大功率持续功率，为发动机允许长期连续运转的最大功率30什么是内燃机的负荷特性？柴油机与汽油机负荷特性的区别答：发动机转速一定时，其它性能指标随负荷变化的关系，称为发动机的负荷特性。 区别：柴油机通过拉动油量调节机构来改变供油循环量而改变负荷；而汽油机的调节主要靠改变节气门开度来改变负荷，即改变进入汽缸的混合气量来调节负荷31什么是柴油机的速度特性？分析其全负荷速度特性的变化规律。答：柴油机的速度特性：喷油泵油量调节拉杆位置一定时，柴油机的主要性能指标随转速变化的关系。32简述柴油机安装调速器的必要性答：柴油机工作时，负荷变化剧烈必须根据负荷的变化自动调节供油量使转速保持稳定，柴油机供油量随转速升高而增加，负载突然卸载时转速大幅度升高因此必须防止高速飞车，柴油机在怠速时平均机械损失压力稍有变化，引起转速变化很大，因此柴油机怠速极不稳定容易熄火，必须设有保证怠速稳定的装置，综上柴油机必须装有调速器33简述离心式增压机的工作过程答：空气沿收缩的进气通道进入工作轮，气流的速度略有增加，而压力和温度下降，气流从工作轮中央流入由叶片构成的通道，由于工作轮中空气中与工作轮同转，因此受离心力压缩被甩到工作轮外缘，空气从旋转的工作轮获得了能量，使压力.温度.流速均升高。随后进入扩压器，扩压器的截面积逐渐变大，气体进入扩压器后其大部分动能转变成压力能，速度减小，压力增大，温度增大。再经出气蜗壳进入发动机的进气管中，在出气蜗壳中，空气动能可继续变成压力能，速度减小，压力温度变大。经过上述过程，将涡轮机传给工作轮的机械功大部分转变为空气的压力能34说明离心式压气机产生喘震的原因答：当空气流量过小时，气流将在工作轮叶片的凸面和和扩压器的凹面发生气流分离并产生涡旋，而且气流惯性促使气流分离区迅速扩大，使气流发生强烈的的脉动，引起叶片和机组的振动，并在压气机的流道中伴有刺耳的啸声，即产生喘振，破坏压气机的正常工作35简述车用发动机增压存在的问题答：使用工况：车用机增压不在于高转速时有尽量大的动力输出而在于低转速时产生更大的转矩或提供更大的牵引力，以利于大负荷迅速起步并提高爬坡能力车用增压器的要求：a尽量小的转动惯量，车用机变工况多，启动性.加速性必须好，因而增压器转子的转动惯量必须很小，即转子尺寸和质量必须尽可能小b最佳的涡轮速比，速比最佳时，涡轮效率最高。变况时，由于转速和进口废气状态均发生变化，速比也发生变化，使涡轮效率下降，为确保最佳转速比，在叶轮尺寸小时，尽量提高涡轮机的转速c宽广的压气机高效率区，由于压气机的效率和压比随工况变化明显下降，高效区很窄，避免该问题采用后弯式叶轮，拓宽压气机的高效率区d较强的变工况适应性：当气流入口角偏离设计工况产生撞击损失，影响涡轮效率，进而影响压气机出口压力，叶喷嘴涡轮机对上述情况很敏感，因此增压器宜采用无叶喷嘴涡轮。此外还存在：车用增压机增压时，还应注意热负荷、机械负荷、行驶冒黑烟等特殊问题36工程机械的使用性能有哪些？答：牵引性能：体现在挂钩功率.牵引功率及牵引力范围等，反映了车辆在不同速度时可发挥的最大牵引力的能力动力性能：表现为车辆的最大行驶速度所能克服的最大爬坡及加速能力，反映了车辆行驶中所具有的加速能力燃料经济性：体现在小时油耗上，比油耗方面等，反应了车辆的经济性稳定性：指抗倾翻及抗滑坡能力，表征了车辆的安全性通过性：车辆通过各种作业区与障碍物得能力转向性：体现在最小半径和转向能力上，反映了车辆的机动性37简述影响履带行驶阻力的因素答：履带式车辆的滚动阻力由外部滚动阻力和内部摩擦力两部分组成。外部主要由土壤垂直变形引起的，因此它决定于土壤性质和表面状态，当车辆在松软.含水量较大的粘性地面工作时，阻力，在干燥密实的工地上工作时，阻力。同时外部滚动阻力和车辆总质量和履带接地面积有关，单位面积压力土壤变形，外部滚动阻力,内摩擦损失与各部分的润滑密封及支重轮在履带上的行驶摩擦有关38简述影响轮式车辆滚动阻力与附着性能的主要因素答：土壤条件：路面条件附着重量：轮胎充气压力：轮胎尺寸轮胎花纹轮胎结构39.对双桥车辆进行分析，说明产生寄生功率的条件？答：从双桥驱动的运动学和动力学可知当牵引力减小到11-rg2/rg1时，前桥驱动轮牵引力F1为正值，后桥驱动轮的牵引力为负值，即后轮在机体的推动下，一边向前滚动，一边向前滑移，并且起了制动作用，在这种状态下，前轮的动力有两路一路是发动机传来，一路是后轮传来，但前轮驱动力的增加并不产生有效地牵引力，而是产生功率循环，被循环的功率即为寄生功率40.简述工业拖拉机的负荷特点？说明采用什么措施保证发动机输出较大功率？答：首先，工作循环作业方式决定拖拉机需要在不同工况下工作，另外、工业拖拉机的作业条件恶劣；此外、工业拖拉机还常需要在陡坡上进行作业，负荷急剧变化发动机只有在稳定工况下工作才能输出最大功率，所以必须采取的措施为平均载荷对应的工作点选在额定工况附近；减少输出功率的波动幅度；增大发动机的扭转储备41.液力变矩器与发动机匹配时应考虑哪些问题？答;1.应转换到变矩器输入轴的发动机调速特性作为解决两者合理匹配的基础2.保证涡轮轴具有最大的输出功率3.适当地兼顾燃料经济性的要求，即尽量使变矩器的输入特性能通过低油耗区42.简述车辆牵引性能的定义？试验牵引性能至少应测量哪些量？答:车辆在牵引工况下的工作能力成为车辆的牵引性能。试验牵引性能一般至少应测量以下数值：有效牵引力Fkp,试验车实际行驶距离L，通过这一距离所使用的时间t，相应的燃料消耗量Gkp和左右驱动轮转速以及发动机的转速Ne48.根据铲土运输机械的工负荷特点，定性分析牵引性能匹配条件（连续作业，循环作业）答：循环作业匹配条件：由发动机决定的最大牵引力Fmemax应大于地面附着条件所决定的最大牵引力；由发动机额定功率决定的最大牵引力与由行走机构额定滑转率决定的额定牵引力Fh应相等；由发动机额定功率决定的有效牵引力与由行走机构额定滑转率决定的额定牵引力Fh应相等；连续作业匹配条件：发动机与变矩器共同工作输出特性上最大工作扭矩M2pmax所决定的牵引力Fm2max应大于由附着条件决定的最大牵引力F;发动机与变矩器共同工作输出特性的最大功率工况应与行走机构的最大生产率工况一致；机器在铲土过程中末尾的平均最大工作阻力Fx应等于额定牵引力Fh一、发动机1.压缩比压缩比表示了气体的压缩程度，它是气体压缩前的容积与气体压缩后的容积之比，即气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比2.压力升高比压缩后气缸内压力与压缩前气缸内压力之比3.预胀比=Vz/Vc,即工质加热后与加热前体积比。4.循环热效率转变为循环净功的热量与工质所吸收的总热量之比5.指示功在汽缸内完成一个循环工质对活塞所做的有用功6.平均指示压力单位汽缸工作容积的指示功7.指示热效率实际循环的指示功与所消耗的热量之比8.指示燃料消耗率单位指示功的消耗量9.平均有效压力单位汽缸工作容积所做的有效功10.有效功率从发动机曲轴上输出的净功率11.有效转矩发送机曲轴输出的转矩12.有效燃料消耗率单位有效功的耗油量13有效热效率发动机的有效功与消耗热量的比值14.升功率在标定工况下，发动机每升工作容积所发出的有效功率15.比质量发动机干质量与标定功率之比16机械效率指有用功与总功的比值，用符号表示17.理论空气量1kg燃料完全燃烧时，理论上所需要的空气量18实际空气量1kg燃料完全燃烧时，