2025年内燃机测试题及答案

2025年内燃机测试题及答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.四冲程内燃机完成一个工作循环，曲轴旋转的角度为（）A.360°B.720°C.180°D.540°2.以下哪项不是衡量内燃机动力性能的指标？（）A.有效功率B.平均有效压力C.燃油消耗率D.扭矩3.汽油机燃烧过程中，爆震现象的本质是（）A.火焰传播速度过快B.末端混合气自燃C.点火提前角过小D.空燃比过稀4.柴油机采用压燃式点火，其压缩比通常为（）A.8-12B.12-16C.16-22D.22-265.过量空气系数φa=1.2的混合气属于（）A.浓混合气B.理论混合气C.稀混合气D.过浓混合气6.以下哪种技术不属于内燃机热效率提升的典型路径？（）A.阿特金森循环B.废气再循环（EGR）C.分层燃烧D.降低压缩比7.国七排放标准中，对汽油机颗粒物数量（PN）的限值要求较国六b可能进一步收紧至（）A.6×10^11个/kmB.4.5×10^11个/kmC.3×10^11个/kmD.1×10^11个/km8.可变气门正时（VVT）技术主要通过调整（）来优化充气效率A.气门升程B.气门开启时刻C.气门直径D.气门材料9.涡轮增压系统中，废气旁通阀的主要作用是（）A.提高低速扭矩B.防止涡轮超速C.降低排气背压D.提升热效率10.内燃机指示热效率ηit与有效热效率ηet的关系是（）A.ηit>ηetB.ηit<ηetC.ηit=ηetD.无固定关系11.以下哪种后处理技术主要用于降低柴油机NOx排放？（）A.柴油氧化催化器（DOC）B.颗粒捕集器（DPF）C.选择性催化还原（SCR）D.三元催化器（TWC）12.米勒循环与奥托循环的主要区别在于（）A.压缩冲程提前关闭进气门B.膨胀冲程延长C.采用更高的压缩比D.燃料喷射方式不同13.48V轻混系统中，电机主要参与的工况不包括（）A.启停辅助B.加速助力C.纯电驱动D.制动能量回收14.内燃机缸内直喷（GDI）技术相比进气歧管喷射（PFI）的优势不包括（）A.降低泵气损失B.提高压缩比C.减少颗粒物排放D.优化混合气分布15.评价内燃机排放性能时，WLTC工况较NEDC工况更严格的原因是（）A.平均车速更高B.低速段占比减少C.工况波动更复杂D.测试时间更短二、填空题（每空1分，共20分）1.内燃机理论循环中，奥托循环的加热方式为______加热，狄塞尔循环的加热方式为______加热。2.衡量内燃机经济性能的主要指标是______，其单位为______。3.柴油机燃烧过程可分为四个阶段：滞燃期、______、缓燃期和______。4.三元催化器同时处理的三种主要污染物是CO、______和______。5.国七排放标准可能要求内燃机在______工况下也需满足排放限值，以应对实际道路行驶（RDE）的严格要求。6.可变截面涡轮（VGT）通过调节涡轮______来适应不同排气流量，改善发动机______性能。7.汽油机电控燃油喷射系统中，常用的传感器包括______（至少列举2种）。8.内燃机机械损失主要包括______损失、驱动附件损失和______损失。9.为降低冷启动排放，现代内燃机常采用______催化器或______加热技术。10.混合动力系统中，内燃机的最优工作区间通常为______负荷、______转速区域。三、简答题（每题6分，共30分）1.简述四冲程汽油机与柴油机工作过程的主要差异。2.分析过量空气系数对内燃机燃烧效率和排放的影响。3.说明废气再循环（EGR）技术降低NOx排放的原理，并指出其对燃烧的潜在负面影响。4.列举三种提升内燃机热效率的关键技术，并分别简述其作用机制。5.对比国六b与预期国七排放标准的主要升级点，说明内燃机设计需应对的新挑战。四、计算题（每题10分，共20分）1.某四缸四冲程汽油机，缸径D=85mm，行程S=90mm，转速n=3000r/min，有效功率Pe=80kW，燃油消耗率be=230g/(kW·h)，汽油低热值Hu=44000kJ/kg。计算：（1）发动机排量Vh；（2）平均有效压力pme；（3）有效热效率ηet。2.某柴油机在标定工况下，进气流量为0.15kg/s，过量空气系数φa=1.8，柴油的理论空燃比为14.3。计算：（1）每秒钟实际喷入气缸的燃油质量；（2）若该工况下有效功率为150kW，燃油消耗率be为多少？（保留两位小数）五、综合分析题（每题10分，共20分）1.结合2025年汽车产业政策与技术趋势，分析内燃机在混合动力系统中的定位演变及设计优化方向。2.针对国七排放标准中可能新增的PN（颗粒物数量）和NH3（氨）排放限值，提出内燃机燃烧系统与后处理系统的协同优化方案。答案--一、单项选择题1.B2.C3.B4.C5.C6.D7.C8.B9.B10.A11.C12.A13.C14.C15.C二、填空题1.等容；等压2.有效燃油消耗率；g/(kW·h)3.速燃期；后燃期4.HC；NOx5.全负荷/瞬态6.流通截面积；低速7.空气流量传感器、曲轴位置传感器（或凸轮轴位置传感器、氧传感器等）8.摩擦；泵气9.快速起燃；电加热10.中高；中三、简答题1.主要差异：（1）进气过程：汽油机吸入空气与燃油混合气（或空气，直喷机型），柴油机仅吸入纯空气；（2）点火方式：汽油机采用火花塞点燃，柴油机通过压缩自燃；（3）压缩比：汽油机压缩比低（8-12），柴油机高（16-22）；（4）负荷调节：汽油机通过节气门调节（量调节），柴油机通过喷油量调节（质调节）；（5）燃烧特性：汽油机易发生爆震，柴油机易产生扩散燃烧。2.影响分析：（1）φa<1（浓混合气）：燃烧不完全，CO、HC排放增加，热效率因缺氧降低；（2）φa=1（理论混合气）：三元催化效率最高，热效率接近峰值；（3）φa>1（稀混合气）：燃烧温度降低，NOx排放减少，但过稀可能导致失火，HC排放上升，热效率先升后降（存在最佳稀燃点）。3.EGR原理：将部分废气引入气缸，降低新鲜充量中O2浓度和燃烧温度，抑制NOx提供（NOx提供与高温、富氧相关）。负面影响：废气稀释降低燃烧速度，可能导致燃烧不稳定、油耗增加；高EGR率时易引发颗粒物排放上升（碳烟提供）；低温工况下EGR可能导致机油稀释。4.关键技术及机制：（1）阿特金森/米勒循环：通过延迟关闭进气门，实现“膨胀比>压缩比”，减少压缩功，增加膨胀功；（2）分层燃烧：缸内形成浓稀不均的混合气，稀区域降低燃烧温度（减少热损失），浓区域保证点火稳定性，提升部分负荷效率；（3）高压缩比技术：增加压缩冲程做功，提高循环热效率（需配合抗爆性燃料或爆震抑制技术，如GDI、EGR）；（4）涡轮增压+中冷：提高进气密度，增加循环供油量，同时降低进气温度，抑制爆震，实现“小排量大功率”，优化部分负荷效率。5.国七升级点及挑战：（1）排放限值更严：PN限值可能从6×10^11个/km降至3×10^11个/km以下，新增NH3、N2O等非常规污染物控制；（2）工况覆盖更广：RDE测试范围扩展（如低温、高海拔），要求全工况排放达标；（3）耐久性要求提高：后处理系统寿命可能延长至20万公里以上。设计挑战：需优化燃烧系统（如降低颗粒物原始排放）、升级后处理（如增加GPF涂层效率、SCR配方改进）、改进材料（如耐高温催化载体）、强化电控策略（如全工况排放预测与闭环控制）。四、计算题1.（1）排量Vh=πD²S/4×i=3.14×(0.085)²×0.09/4×4≈0.00206m³=2.06L（2）平均有效压力pme=30×Pe×10³/(n×Vh×i/2)=30×80×10³/(3000×0.00206×4/2)≈30×80000/(3000×0.00412)≈30×80000/12.36≈194.1kPa（或用公式pme=Pe×30/(n×Vh/2)，Vh=2.06×10^-3m³，计算得pme=80×10³×30/(3000×2.06×10^-3/2)=80000×30/(3000×0.00103)=2400000/3.09≈776.7kPa，此处可能公式应用错误，正确公式应为pme=Pe×120/(n×Vh×i)，需重新计算：Vh=π×(0.085/2)²×0.09×4=π×0.001806×4≈0.0227m³？不，缸径85mm=0.085m，半径0.0425m，单缸排量=πr²S=3.14×0.0425²×0.09≈3.14×0.001806×0.09≈0.00051m³，四缸排量=0.00051×4=0.00204m³=2.04L。pme=Pe×120/(n×Vh)=80×10³×120/(3000×0.00204)=9,600,000/6.12≈1,568,627Pa≈1.57MPa（正确公式：pme=Pe×120/(n×Vh)，单位Pa，其中Vh单位m³，n单位r/min）。（3）有效热效率ηet=3.6×10^6/(be×Hu)=3.6×10^6/(230×44000)=3.6×10^6/10,120,000≈0.356=35.6%2.（1）理论空气量=燃油质量×14.3，实际空气量=理论空气量×φa=燃油质量×14.3×1.8=燃油质量×25.74。已知进气流量0.15kg/s=实际空气量=燃油质量×25.74，故燃油质量=0.15/25.74≈0.00583kg/s。（2）燃油消耗率be=燃油质量×3600/Pe=0.00583×3600/150≈20.988/150≈0.1399kg/(kW·h)=139.9g/(kW·h)五、综合分析题1.定位演变：从传统动力核心转向“高效能源转换器”，主要负责在高效区间发电或辅助驱动，减少低效率工况运行。设计优化方向：（1）小型化与高功率密度：匹配电机后，内燃机无需覆盖全负荷，可缩小排量（如1.0-1.5L三缸机），通过涡轮增压提升升功率；（2）热效率优先设计：聚焦中高负荷区热效率（目标45%以上），采用阿特金森循环、高压缩比（13-15）、米勒循环等；（3）低振动噪声（NVH）：优化平衡轴、采用软连接悬置，适应混动系统频繁启停需求；（4）与电机协同控制：开发智能能量管理策略，动态切换纯电、混动模式，确保内燃机始终运行在最佳效率点。2.协同优化方案：（1）燃烧系统优化：采用高压力燃油喷射（35-50MPaGDI），改善雾化，减少颗粒物原始排放；优化燃烧室形状（如缩口型），促进混合气均匀性，抑制局部过浓；应用稀薄燃烧+分层技术，