1、第一章習題 參考答案一、名詞解釋1.理論循環：將發動機的實際循環進行若干簡化，使其既近似于所討論的實際循環，而又簡化了實際循環變化紛繁的物理、化學過程，從而提出一種便于作定量分析的假想循環。2.示功圖：記錄相對于不同活塞位置或不同曲軸轉角時氣缸內工質壓力的變化，有示功圖或示功圖兩種。示功圖是研究實際循環的依據，一般是由專門示功器在發動機運轉條件下直接測出。 3.指示指標：指示指標是以工質對活塞做功為基礎的性能指標，主要是衡量發動機工作過程的好壞。 4.有效指標：有效指標是以發動機輸出軸上所得到的功率為基礎的性能指標。主要是考慮到發動機自身所消耗的機械能，用來綜合評價發動機整機性能的。5.指示熱

2、效率：是實際循環指示功與所消耗的燃料熱量之比值。 6.有效熱效率：是實際循環有效功與所消耗的燃料熱量之比值。 7.升功率：在標定工況下，發動機單位氣缸工作容積所發出的有效功率。 8.比質量：發動機的凈質量與它所發出的額定功率之比。 9.發動機強化系數：發動機平均有效壓力與活塞平均速度的乘積稱為強化系數，是評價發動機強化程度的指標。 10.機械效率：機械效率是有效功率與指示功率的比值。是為了比較各種不同的發動機機械損失所占比例的大小，引入機械效率的概念。 11.發動機熱平衡：發動機的熱平衡，就是給出燃料的總發熱量轉換為有效功和其他各項熱損失的分配比例。從這些熱量分配中，可以了解到熱損失的情況，以

3、作為判斷發動機零件的熱負荷和設計冷卻系統的依據，并為改善發動機的性能指標指明了方向。二、填空題1示功 2. 提高率 3. 工質的影響 換氣損失 傳熱損失 時間損失 燃燒損失 （渦流和節流損失、泄漏損失）4. 實際 5. 發動機輸出軸上所得到的6. 實際循環指示7. 實際循環有效8 9平均有效壓力 活塞平均速度10下降11. 可靠潤滑12. 有效功 其他各項熱損失三、思考題1什么是發動機的理論循環？什么是發動機的實際循環？答題要點發動機的理論循環是將發動機的實際循環進行若干簡化，使其既近似于所討論的實際循環，而又簡化了實際循環變化紛繁的物理、化學過程，從而提出一種便于作定量分析的假想循環。發動機

4、的實際循環是由進氣、壓縮、燃燒、膨脹和排氣五個過程所組成，較之理論循環復雜得多，存在必不可免的許多損失，它不可能達到理論循環那樣高的循環效率。2畫出四沖程發動機實際循環的示功圖，說明它與理論循環示功圖有什么不同？答題要點由于工質的影響、換氣損失、傳熱損失、時間損失、燃燒損失、渦流和節流損失、泄漏損失等的存在，實際循環的示功圖與理論循環示功圖有很大的不同，如圖所示為一臺非增壓四沖程柴油機理論循環與實際循環示功圖。其中實線表示實際循環示功圖，而加了黑點的實線表示與之相對應（具有同樣的熱量輸入）的理論循環示功圖。3分析影響發動機實際循環熱損失的主要因素。答題要點工質的影響理論循環的工質是理想氣體，在

5、實際循環中，燃燒前的工質是新鮮空氣和上一循環殘留廢氣的混合氣；燃燒過程中以及燃燒后，工質的成分變為燃燒產物，不僅成分有變化，而且容積數量即物質的量也發生變化；在1300K以上燃燒產物有發生高溫分解的現象，會降低比較高燃燒溫度，使循環熱效率下降。理論循環工質的比熱是不隨溫度變化而變化的。實際循環工質是空氣和燃燒產物的混合物，它們的比熱隨溫度升高而上升，若加熱量相同，則實際循環達到的比較高溫度較理論循環為低，其結果導致循環熱效率的降低，循環所做的功減少。反應在示功圖上為實際循環的燃燒膨脹線低于理論循環的燃燒膨脹線。換氣損失在實際循環的換氣過程中，排氣門要提前開啟，廢氣在下止點前便開始逸出，使示功圖

6、的有用功面積減小。在接著進行的排氣和吸氣過程中，由于流動阻力會產生進、排氣推動功的差別。排氣門提前開啟造成的損失與進、排氣推動功之差，這兩部分損失之和就是實際循環的換氣損失。氣缸壁的傳熱損失理論循環假定氣缸壁和工質之間無熱交換。但在實際循環中，氣缸壁和工質之間自始至終存在著熱量交換。在壓縮過程初期，氣缸壁溫度高于工質溫度，工質吸熱；在壓縮過程后期，工質的溫度超過缸壁溫度，工質向缸壁散熱。其平均多變壓縮指數偏低，存在熱量損失，使壓縮過程的壓力線低于理論循環的壓縮線。此外，由于進氣終了壓力低于大氣壓力，因此，整個實際壓縮線處于理論壓縮線的下方（圖1.4)。在隨后的燃燒、膨脹和排氣過程中，工質繼續不

7、斷地向缸壁傳出熱量，使實際循環的膨脹過程線低于理論循環的膨脹線，在示功圖上減少的有用功面積大于理論壓縮線底下增加的面積，其差值即為實際循環的傳熱損失。時間損失理論循環中，認為活塞是以無限緩慢的速度運動，以保持氣缸內的工質始終處于平衡狀態，并且認為由熱源向工質進行等容加熱的速度極快，可以在瞬間完成；在等壓加熱時，加熱的速度能與活塞運動的速度相匹配，以實現等壓加熱過程。這一切在實際循環中都無法做到，實際循環中柴油機的活塞運動具有相當的速度，而燃料的燃燒放熱需要一定的時間。這樣就使： 壓縮消耗功增加。這是因為燃燒速度是有限的，因此柴油機燃料開始噴入氣缸需要有供油提前角，使著火能在活塞到達上止點以前開

8、始，并使整個燃燒過程能在活塞過了上止點后不久即完全結束，以保證燃料輸入的熱量得以在充分的膨脹中加以有效利用，減少后燃損失。比較高燃燒壓力的下降。由于實際循環存在傳熱損失，以及燃料迅速燃燒放熱的過程中活塞繼續運動離開上止點，使氣缸的容積逐漸增大，從而使實際循環中的壓力增長小于理論循環的壓力增長。初期膨脹比減小。在理論循環中，全部熱量是在點以前輸入的，但在實際循環中，由于傳熱損失、不完全燃燒和活塞運動，使初期膨脹比減小。所有這一切，都使燃燒過程偏離了理論循環的等容和等壓加熱過程，增加了壓縮過程消耗的功，減少了膨脹過程的有用功，示功圖上出現了如圖1.4上止點附近用小三角形區表示的所謂時間損失。燃燒損

9、失包括后燃和不完全燃燒所引起的損失。在理論循環中，全部熱量是在點(圖1.4)以前輸入完畢，然后轉入絕熱膨脹過程。但在實際循環中，當燃燒過程接近點時，由于氧氣濃度降低，引起燃燒速度降低。因此，燃燒過程一直要延續到膨脹線的點才告結束,這就是所謂的后燃現象。后燃期間熱功轉換的效率由于膨脹比小而大大下降，這就造成后燃損失。由于空氣不足或混合氣形成不良會引起燃燒不完全，使部分燃料的熱值得不到充分利用，這亦促使膨脹線位置下移，產生不完全燃燒損失。渦流和節流損失活塞的高速運動使工質在氣缸內產生渦流，造成壓力損失。此外，對于分隔式燃燒室，工質在主、副燃燒室中流進、噴出將會引起強烈的節流損失。泄漏損失 氣門處的

10、泄漏可以防止，但活塞環處的泄漏卻無法避免。不過在良好的磨合狀態下泄漏量不多，約占工質的0.2左右。4什么是發動機的指示指標？主要有哪些？答題要點指示指標是以工質對活塞做功為基礎的性能指標，主要是衡量發動機工作過程的好壞。 指示指標主要有：指示功和平均指示壓力、指示功率、指示熱效率和指示燃油消耗率等。5什么是發動機的有效指標？主要有哪些？答題要點有效指標是以發動機輸出軸上所得到的功率為基礎的性能指標。主要是考慮到發動機自身所消耗的機械能，用來綜合評價發動機整機性能的。有效指標主要有：有效功率、有效轉矩、平均有效壓力、有效熱效率和有效燃油消耗率等。6. 什么是發動機的平均有效壓力、有效燃油消耗率、

11、有效熱效率?它們各有什么意義? 答題要點平均有效壓力是指發動機單位氣缸工作容積所作的有效功。平均有效壓力是從最終發動機實際輸出轉矩的角度來評定氣缸工作容積的利用率，是衡量發動機動力性能方面的一個很重要的指標。有效燃油消耗率是單位有效功的耗油量，通常以每千瓦小時有效功消耗的燃料量來表示。有效熱效率是實際循環有效功與所消耗的燃料熱量之比值。有效熱效率和有效燃油消耗率是衡量發動機經濟性的重要指標。7. 什么是機械效率?分析影響機械效率的因素。答題要點機械效率是有效功率與指示功率的比值。是為了比較各種不同的發動機機械損失所占比例的大小，引入機械效率的概念。 影響機械效率的因素有很多，除轉速、負荷、潤滑

12、油品質、冷卻液溫度和發動機技術狀況等使用因素外，還有燃燒比較高壓力、氣缸尺寸和數目、大氣狀態等結構設計參數和使用環境因素均會影響機械效率。氣缸內比較高燃燒壓力氣缸壓力高，活塞環背壓按比例增加，活塞裙部對氣缸壁的側壓力和軸承負荷增大，活塞環和活塞的摩擦損失也相應增大；另一方面，比較高燃燒壓力高，為保證各承載零件的強度、剛度和工作耐久性，也有必要加大活塞、連桿、曲軸尺寸和質量，這就隨之而增加了運動零件的慣性力，從而導致摩擦損失的增大。轉速或活塞平均速度轉速或活塞平均速度增大，各摩擦副之間的相對速度增加，摩擦損失增大；與此同時，曲柄連桿機構的慣性力增大，活塞的側壓力和軸承負荷增大，摩擦損失也增大。轉

13、速增大，泵氣損失、驅動附件消耗的功隨之增加，所以機械效率下降。負荷在轉速不變的情況下，當負荷減小，缸內的指示功率下降，機械損失功率亦略有下降，但基本不變。由公式可知，負荷減少，降低,機械效率下降，直到怠速時，指示功率全部用來克服機械損失，即 ,故。潤滑油品質和冷卻液溫度潤滑油的粘度對摩擦損失有很大影響。潤滑油粘度大，則流動性差，內摩擦力大，摩擦損失增加，但其承載能力強，易于保持液體潤滑狀態；反之，流動性好，機械損失減少，但承載能力差，油膜易于破裂而失去潤滑作用。潤滑油的粘度主要受潤滑油的品質和溫度的影響。冷卻液溫度的高低直接影響潤滑油溫度的高低，繼而影響潤滑油的粘度和機械損失。發動機技術狀況發

14、動機技術狀況的好壞，對機械效率的影響很大。這是由于長期使用的發動機，技術狀況變差，活塞環與氣缸磨損后，間隙增大，漏氣增多，指示功率下降；尤其是漏氣還會稀釋潤滑油，使潤滑條件變壞，氣缸的磨損加快；軸頸與軸承間的磨損還使機油的泄漏增加，油壓下降，運動件工作表面的潤滑不良。這些都會使機械效率下降。8. 如何測定機械效率？答題要點通過發動機試驗來測定。目前常用的測量方法主要有示功圖法、倒拖法、滅缸法和油耗線法。這些方法都只能近似地求出其數值，并各有其局限性與不足之處。9什么是發動機的熱平衡？研究熱平衡有何意義？答題要點發動機的熱平衡，就是給出燃料的總發熱量轉換為有效功和其他各項熱損失的分配比例。從這些

15、熱量分配中，可以了解到熱損失的情況，以作為判斷發動機零件的熱負荷和設計冷卻系統的依據，并為改善發動機的性能指標指明了方向。第二章習題 參考答案一、名詞解釋1.氣門疊開：由于排氣門的延遲關閉和進氣門的提前開啟，在排氣行程上止點附近，存在進、排氣門同時開啟的現象，稱為氣門疊開。2.燃燒室掃氣：氣門疊開期間，只要合理控制氣流方向，廢氣的慣性排出會對新鮮空氣或混合氣有抽吸作用，新鮮空氣或混合又驅趕廢氣并冷卻燃燒室，這一過程稱為燃燒室掃氣。3.換氣損失：換氣損失等于排氣損失和進氣損失之和。如圖中面積（w+y+d+）。 4.泵氣損失：泵氣損失是換氣損失的一部分，即圖中面積（+y）。 5.充量：充量即充氣量

16、，它表示進入發動機氣缸內新鮮氣體的質量，常用每循環充量和單位時間充量來表示。6.充量系數：是評價發動機換氣過程完善程度的指標。是每循環進入氣缸的實際充量 與在進氣狀態下充滿氣缸工作容積的理論充量之比。 7.殘余廢氣系數：殘余廢氣系數是指每循環氣缸內的殘留廢氣質量與新鮮氣體質量之比。 8.進氣慣性效應：利用進氣管內高速流動的氣體慣性增加充氣量的效應，稱為慣性效應。9.進氣波動效應：進氣過程中進氣管內壓力波動稱為進氣波動效應，對充量系數有一定影響。二、填空題1. 缸內廢氣 新鮮空氣 混合氣2. 充分 徹底 小3. 自由排氣 強制排氣 進氣 燃燒室掃氣4. 自由排氣5. 壓力 氣體狀態 6. 排氣

17、進氣7. 自由排氣 強制排氣8. 增加 減少9. 壓縮比 進氣狀態 大氣狀態 進氣終了狀態 殘余廢氣系數 配氣相位 進氣終了壓力10大11越大12提高 三、思考題1四沖程發動機的換氣過程包括哪幾個階段？這幾個階段是如何劃分的？答題要點根據氣體流動的特點，換氣過程可分為自由排氣、強制排氣、進氣和燃燒室掃氣等4個階段。從排氣門開始開啟，到氣缸內壓力降到接近排氣管內壓力，這個時期稱為自由排氣階段。從自由排氣階段結束，活塞上行強制排出缸內廢氣的階段，稱為強制排氣階段。進氣過程是指從進氣門開始開啟到進氣門完全關閉的這段時間。由于排氣門的延遲關閉和進氣門的提前開啟，在排氣行程上止點附近，存在進、排氣門同時

18、開啟的現象，稱為氣門疊開。此期間進氣管、氣缸、排氣管連通起來，可以利用氣流壓差和慣性，清除缸內殘余廢氣，增加進氣量。氣門疊開期間，只要合理控制氣流方向，廢氣的慣性排出會對新鮮空氣或混合氣有抽吸作用，新鮮空氣或混合又驅趕廢氣并冷卻燃燒室，這一過程稱為燃燒室掃氣。2什么是換氣損失？什么是泵氣損失？答題要點換氣損失可定義為理論循環換氣功和實際循環換氣功之差。發動機換氣損失由排氣損失和進氣損失兩部分組成。泵氣損失是換氣損失的一部分，即圖2.4中面積（+y）。3評價發動機換氣過程的常用指標有哪幾個？答題要點評價發動機換氣過程的常用的評價指標是：充量、充量系數和殘余廢氣系數。4充量系數是如何定義的？分析影

19、響充量系數的主要因素。答題要點 每循環進入氣缸的實際充量與在進氣狀態下充滿氣缸工作容積的理論充量之比，即： 影響充量系數的因素有壓縮比、進氣狀態（Ps，Ts）或大氣狀態（P0,T0）、進氣終了狀態（Pa,Ta）、殘余廢氣系數和配氣相位等。其中，影響最大的是進氣終了壓力。進氣終了壓力Pa進氣終了壓力增大，充量系數提高。這是因為，在氣缸容積、進氣終了溫度和殘余廢氣量一定時，進氣終了壓力越大，缸內氣體密度越大，意味著實際充氣量就越多。進氣終了溫度隨著進氣終了溫度升高，充量系數下降。這是因為，在氣缸容積、進氣終了壓力和殘余廢氣量一定時，進氣終了溫度越高，缸內氣體密度越小，意味著實際充氣量就越少。實際發

20、動機的進氣終了溫度總是高于大氣溫度。新鮮氣體進入氣缸后，接觸高溫機件并與殘余廢氣混合被加熱。殘余廢氣系數排氣終了壓力增大，殘余廢氣密度增加，殘余廢氣系數上升，使充量系數下降。進氣（或大氣）狀態（或）升高，（或）下降，均使進氣密度（或）減小，因此，進氣量減少,使充量系數下降。壓縮比隨著壓縮比的增大，壓縮終了容積相對減小，使氣缸內殘余廢氣量相對減少，充量系數有所提高。配氣相位配氣相位直接影響進、排氣是否充分，即影響實際進氣量和殘余廢氣量，從而影響充量系數。配氣相位中，進氣遲閉角對充量系數的影響最大，其次是排氣遲閉角。5可采取什么措施來提高充量系數？答題要點提高發動機充量系數的措施可以歸納為以下幾點

21、：1）降低進氣系統的阻力損失，提高氣缸內進氣終了壓力；2）降低排氣系統的阻力損失，以減小缸內殘余廢氣系數；3）減少高溫零件在進氣系統中對新鮮充量的加熱，降低進氣終了溫度；4）合理選擇配氣相位；5）充分利用進氣管內的動力效應。6什么是進氣管動態效應？怎樣利用它提高充量系數？答題要點發動機換氣過程中，進氣氣流在一定長度的管道內流動時，具有相當的慣性和可壓縮性，且進氣過程是間斷性和周期性進行的，根據流體力學的規律，氣流在進氣管內勢必會引起一定的動力現象，這種動力現象稱為進氣管的動態效應。動態效應對發動機進氣量有較大影響，利用進氣管的動態效應，可以有效地提高發動機充量系數和改善轉矩特性。第三章習題 參

22、考答案一、填空題1.缸外噴射系統是將噴油器安裝在進氣管或進氣歧管上，以0.200.35MPa的噴射壓力將汽油噴入進氣管或進氣道內。2.電子控制汽油噴射系統主要由燃料供給系統、空氣供給系統、控制系統三部分組成。3.汽油機燃燒過程按其壓力變化特點分成三個階段，分別為：滯燃期、急燃期和補燃期。4. 汽油機在穩定的正常運轉情況下，不同氣缸的燃燒情況以及不同循環的燃燒情況很難保持穩定，會產生燃燒上的差異，這種循環之間和氣缸之間的燃燒差異稱為不規則燃燒。5. 汽油機燃燒過程中，如果火焰前鋒未到達前，末端混合氣溫度達到了自燃溫度，形成新的火焰中心，產生新的火焰快速傳播，這種現象稱為爆燃。6. 點火提前角太小

23、，燃燒過程過遲，后燃增加，比較高燃燒壓力和溫度都降低，排氣溫度升高，功率和經濟性都下降。7. 實現汽油機分層燃燒有兩種方式：進氣道噴射的分層燃燒方式和缸內直噴分層燃燒方式。二、思考題1.電控汽油噴射系統如何實現對噴油量的控制？答：在汽油機電控汽油噴射系統中噴油量的控制是通過對噴油器噴油時間的控制來實現的。發動機工作時，ECU根據空氣流量信號和發動機轉速信號確定基本的噴油時間（噴油量）；再根據其他傳感器（冷卻水溫傳感器、節氣門位置傳感器等）對噴油時間進行修正，并按最后確定的總噴油時間向噴油器發出指令，使噴油器噴油（通電）或斷油（斷電）。 2. 汽油機正常燃燒過程分哪些階段？各階段有何特點？答：汽

24、油機正常燃燒過程分成三個階段：滯燃期、急燃期和補燃期。各階段特點：1)滯燃期：從點火電極跳火開始到形成獨立的火焰核心為止。電火花在上止點前跳火，火花塞放電時，兩極電壓在15000v以上，電火花能量4080mJ，局部溫度達2000，從而使電極周圍的預混合氣熱反應加速，使反應區溫度急劇升高而使某處混合氣著火，可燃混合氣按高溫單階段方式著火后，經過一個階段形成獨立的火焰核心。壓力和溫度逐漸升高，缸內氣體壓力開始脫離壓縮線，這標志著滯燃期結束。2)急燃期：從形成獨立的火焰核心開始到氣缸內出現比較高壓力為止。這一階段的燃燒是火焰從火焰核心向燃燒室整個空間傳播的時期，一般急燃期約占2030A，火焰傳播速度

25、一般為5080m/s，燃油的8090在急燃期內基本燒完，燃燒室的溫度和壓力急劇上升，達到比較高燃燒壓力，一般將作為急燃期的終點。3)補燃期：從比較高燃燒壓力到燃燒結束。混合氣燃燒速率開始降低， 90%左右的燃燒放熱已經完成，未燃燒的可燃混合氣在火焰前鋒面掃過整個燃燒室后繼續燃燒放熱。另外，高溫裂解的產物(H2、C等)在膨脹過程中隨溫度下降又部分化合而放出熱量。 3. 何為汽油機的不規則燃燒?產生的原因是什么?對汽油機性能有什么影響？答：汽油機的不規則燃燒：汽油機在穩定的正常運轉情況下，不同氣缸的燃燒情況以及不同循環的燃燒情況很難保持穩定，會產生燃燒上的差異，這種循環之間和氣缸之間的燃燒差異稱為

26、不規則燃燒。產生的原因：1）各循環之間的燃燒差異出現燃燒循環變動現象，其主要原因是氣流速度的變動，空燃比的變動，空氣、燃料和廢氣混合情況；2）各缸間的燃燒差異，主要是由于燃料分配不均使空燃比不一致造成的。對汽油機性能的影響：循環間的燃燒變動會使氣缸的不同循環的示功圖發生變化，意味著燃燒情況的不穩定，氣缸的工作不能始終維持最佳狀態，因此將導致油耗上升，功率下降，使整機的性能下降，特別是低負荷時情況更為嚴重；燃料分配不均可能使某氣缸不正常燃燒傾向增大，從而提高了對燃料辛烷值的要求。分配不均還有可能使個別氣缸中的活塞、氣門過熱，火花塞損壞，并使汽油機低速、低負荷工作穩定性變差。燃料分配不均，各缸混合

27、氣成分不同，使各缸不能同時處在最佳的混合比條件下工作，導致整機功率下降，油耗上升，排放性能惡化。4. 爆燃的產生的機理是什么？影響爆燃的因素有哪些？答：爆燃的產生的機理：汽油機燃燒過程中，火焰前鋒以正常的傳播速度向前推進，燃燒產生的壓力波以音速向周圍傳播，在火焰前鋒面之前到達燃燒室邊緣區域，使得火焰前方未燃的混合氣受到已燃混合氣強烈的壓縮和熱輻射作用，加速其先期反應，并放出部分熱量，使本身的溫度急劇升高。如果火焰前鋒立馬到達將其引燃，直到燃燒完為止，屬正常燃燒。如果火焰前鋒未到達前，末端混合氣溫度達到了自燃溫度，形成新的火焰中心，產生新的火焰快速傳播，這種現象稱為爆燃。影響爆燃的因素：1)運轉

28、因素的影響：(1)點火提前角的影響：隨點火提前角增加，爆燃傾向加大。(2)轉速的影響：轉速增加時，爆燃傾向減小。(3)負荷的影響：在轉速一定而節氣門開度小（即負荷減小）時，殘余廢氣系數增大，氣缸壁相對傳熱損失增加，缸內比較高燃燒壓力下降，爆燃傾向減小。(4)混合氣濃度的影響：在= 0.80.9時爆燃傾向最大，過濃或過稀的混合氣有助于減小爆燃。(5)燃燒室沉積物的影響：在發動機工作過程中，燃燒室內壁產生一層沉積物，沉積物的存在使爆燃傾向增加。2)結構因素的影響：(1)氣缸直徑：氣缸直徑大，火焰傳播距離長，同時由于燃燒室冷卻面積與容積之比即面容比減小，因而爆燃傾向增大。(2)火花塞位置：火花塞位置

29、影響火焰傳播距離，也影響終燃混合氣在氣缸內所處位置，從而影響終燃混合氣的溫度。(3)氣缸蓋與活塞的材料：由于鋁合金導熱好，因而用鋁合金活塞、氣缸蓋可抑制爆燃，提高壓縮比。（4）燃燒室結構：燃燒室形狀影響到火焰傳播距離、湍流強度、向冷卻水的散熱量以及終燃混合氣的數量和溫度。凡是能使火焰傳播距離縮短、湍流強度和火焰傳播速率提高的燃燒室結構均有助于減小爆燃傾向。5. 什么是熱面點火？防止熱面點火的主要措施有哪些?答：熱面點火：在汽油機中，凡是不靠電火花點火而由燃燒室熾熱表面(如過熱的火花塞絕緣體和電極、排氣門、熾熱的積炭等)點燃混合氣面引起的不正常燃燒現象，稱為熱面點火。防止熱面點火的主要措施：凡是

30、能降低燃燒室溫度和壓力升高率，減小積炭等熾熱點形成的因素都有助于防止熱面點火。主要措施有：(1)選用低沸點的汽油(高沸點餾分尤其是重芳香烴含量要少)和成焦性小的潤滑油(高分子量、低揮發性的成分要少)。(2) 壓縮比降低到8.5或以下。(3)避免長時間低負荷運行和汽車頻繁加減速行駛。(4)在燃料中加入抑制熱面點火的添加劑，如添加磷化物可改變沉積物的物理化學性質，降低其著火能力。6. 影響燃燒過程的因素主要有哪些？分析點火提前角和混合氣成分對燃燒過程的影響。答：影響燃燒過程的因素：1)汽油的使用性能；2）混合氣成分；3）點火提前角；4）發動機轉速；5）發動機負荷；6）冷卻水溫度；7）燃燒室積炭；8

31、）壓縮比；9）燃燒室結構；10）大氣狀況點火提前角對燃燒過程的影響：點火提前角的大小對燃燒壓力、溫度、熱效率和排氣有害成分的形成等都有很大影響。點火提前角太大，較多混合氣在壓縮過程中燃燒，消耗的壓縮負功增加，功率和經濟性達不到最佳，且比較高燃燒壓力升高，易發生爆燃，導致內燃機零件損壞，排放也將變壞；而點火過遲，燃燒過程過遲，后燃增加，比較高燃燒壓力和溫度都降低，排氣溫度升高，功率和經濟性同樣下降。混合氣成分對燃燒過程的影響：使用功率混合氣時，火焰傳播速度最快，從火焰中心形成到火焰傳播到末端混合氣的時間縮短，使爆燃傾向減小。同時缸內壓力、溫度較高，壓力升高率較大，使從火焰中心形成到末端混合氣自燃

32、發火的準備時間也縮短，又使爆燃傾向增大。因此，在各種混合氣成分中，以供給最大功率混合氣時最易產生爆燃，如汽車滿載爬坡時容易產生爆燃。7. 汽油機燃燒室的設計要求有哪些？答：汽油機燃燒室的設計要求：1)燃燒室結構緊湊：火焰傳播距離短，燃燒可在短時間內完成，使爆燃傾向減小，還可以提高發動機壓縮比；同時，由于單位體積的表面積較小，相對散熱面積小，熱損失減少，發動機熱效率高。另外A/V小，壁面淬熄效應減小，HC排放量減少，但結構過于緊湊又對N排放和噪聲等不利。2)火花塞位置和點火性能火花塞的位置直接影響火焰傳播距離的長短，從而影響抗爆性，也影響火焰面積擴展速率和燃燒速率；火花塞的點火性能對發動機性能與

33、排放有重大影響。當火花塞間隙增加時，火核形成的位置將離開壁面，可以避開停滯在壁面附近殘余廢氣的影響，而且著火的概率也增加。當間隙增大時，消焰作用將減弱，因此，火花能點燃更稀的混合氣。3)燃燒室的容積分布燃燒室的容積分布應配合火花塞的位置統一考慮，最有利的分布是使燃燒過程初期壓力升高率較小，發動機工作柔和，中期放熱量最多，以獲得較大的循環功；后期補燃較少，具有高的熱效率。4)形成適當的湍流運動燃燒室內形成適當強度的氣體流動可以加快火焰傳播；增加末端混合氣的冷卻作用；減少循環間燃燒變動，擴大混合氣體著火界限，利于燃燒更稀混合氣；減少壁面淬熄層厚度使HC排放量降低。但湍流過強，向缸壁傳熱損失增加，還

34、可能吹熄火核而失火，反而使HC排放增多。5)有足夠的進排氣門流通截面進排氣門流通截面的增大，不僅使充氣系數提高，還會使泵氣損失下降。8. 簡述汽油機燃燒室的類型及各自的特點。答：汽油機燃燒室的類型及各自特點：1.楔型燃燒室：火花塞在楔形高側的進排氣門之間，可在火花塞附件形成較強的掃氣氣流，保證低速低負荷性能良好。結構緊湊，火焰傳播距離短，擠氣面積較大，對末端混合氣冷卻作用較強，使爆燃傾向減小。但同時由于擠氣面積內的熄火區增大，HC排放量較多。但因混合氣過分集中于火花塞處，使燃燒初期壓力升高率較大，工作粗暴，N排放量較高。2.浴盆形燃燒室：形狀像橢圓形浴盆，在雙側或單側設置擠氣面。高度相同，寬度

35、略大于氣缸范圍，以便于加大氣門直徑。為防止壁面對氣流的遮蔽作用，氣門頭部外形與燃燒室壁面之間需保持一定的距離(68mm)，因而，氣門尺寸受限制。擠氣面積比楔形的小，擠流效果比較差，適當增加擠氣面積可改善發動機性能。燃燒室的面容比A/V較大，火焰傳播距離相對較長，壓縮比一般不超過7.5，由于燃燒時間拖長，使壓力升高率較低，使動力性、經濟性不高，HC排放較多，但工作柔和，N排放較少。3.半球形燃燒室：形狀大致呈半球形或蓬形，結構緊湊，面容比最小，加之火花塞布置于燃燒室中央，火焰傳播距離最短。進排氣門均斜置，允許較大氣門直徑，氣門雙行排列，多采用雙頂置凸輪軸，使配氣機構結構復雜。進氣道轉彎最少，充氣

36、效率比較高。火花塞附近容積較大，易使壓力升高率過大，工作粗暴。湍流相對較弱，低速低負荷穩定性差。這種燃繞室沒有擠氣面，被壓縮的混合氣渦流較弱，易在低速大負荷時發生爆燃。4.碗形燃燒室：碗形燃燒室是布置在活塞中的一個回轉體。采用平底氣缸蓋，工藝性好。燃燒室全部機械加工而成，有精確的形狀和容積，燃燒室表面光滑、緊湊、擠流效果好，壓縮比可高達11。由于A/V較大，散熱增加。碗形燃燒室的火花塞正好在擠氣流入燃燒室的通道口上，而且點火瞬間正處在擠流流速急劇變化的時候。因此，點火時刻的微小變動，將引起該時刻流過火花塞間隙處的流速的較大變化。所以，點火時刻的選擇應比其他燃燒室更為仔細，使在點火時流速不致過大

37、或過小。第六章習題 參考答案一、名詞解釋1.發動機特性：是指發動機性能指標或工作過程參數隨著調整情況或使用工況的變化關系，它反映了發動機的綜合性能。2.發動機工況：發動機的工況就是指發動機實際運行的工作狀況，簡稱為發動機工況。 3.負荷特性：當發動機轉速一定時，其經濟性指標隨負荷變化的關系，稱為負荷特性。 4.速度特性：發動機固定油量調節機構位置，其性能指標隨轉速變化的規律，稱為發動機的速度特性。油量調節機構位置固定在最大位置（節氣門全開或標定油量位置）對應的是全負荷速度特性，又稱外特性。5.轉矩適應性系數：發動機外特性有效轉矩曲線上，最大轉矩與標定工況時的轉矩之比稱為轉矩適應性系數。 6.轉

38、矩儲備系數：發動機外特性有效轉矩曲線上，最大轉矩與標定工況時的轉矩的差值，與標定工況時的轉矩之比稱為轉矩適應性系數。 7.轉速適應性系數：發動機標定轉速與外特性的最大轉矩點對應轉速的比值，稱為轉速適應性系數。 8.調速率：調速器的工作的好壞，通常用調速率來評定。根據測定條件不同，調速率可分穩定調速率和瞬時調速率兩種。 9.IS功率：在制造廠試驗臺的運轉工況下，按制造廠規定調整或修正到標準基準狀況下所測得的功率。10.使用功率：在發動機使用的環境和運轉工況下所發出的功率。11.超負荷功率：在規定的環境狀況下，在按持續功率運行后，立即根據使用情況，以一定的使用持續時間和使用頻次，按照每12h運行1

39、h的運行條件，可以允許發動機發出的功率。12.油量限定功率：在對應于發動機用途的規定時期內，在規定的轉速和環境狀況下，限定發動機油量，使其功率不能再超出時所能發出的功率13.持續功率：在制造廠規定的正常的維護保養周期內，在規定的轉速和環境狀況下，按照制造廠規定，進行維護保養，發動機能夠持續發出的功率。14.基本從屬輔助設備：發動機持續或重復使用所必需的裝備件。15.非基本從屬輔助設備：發動機持續或重復使用并非必需的裝備件。16.基本獨立輔助設備：由發動機以外能源提供動力的裝備件。二、填空題1. 節氣門開度 量調節2. 負荷3. 節氣門（油門）開度固定 轉速4. 節氣門保持最大開度5. 節氣門在

40、部分開度下所測得的速度特性6. 一定時7. 標定功率的循環供油量8. 速度特性9. 全套附件8. 越強10. 等功率曲線11. 轉速或負荷三、思考題1什么是發動機特性？發動機調整特性？使用特性？ 答題要點發動機特性是指發動機性能指標或工作過程參數隨著調整情況或使用工況的變化關系。它反映了發動機的綜合性能。發動機性能指標隨著調整情況變化的關系，稱為調整特性。發動機性能指標隨著使用工況變化的關系，稱為使用特性2發動機的常用工況有哪幾種？答題要點根據發動機的用途不同，發動機工況具有以下3種情況：第一類工況，其特點是發動機的功率變化時，轉速幾乎保持不變，所以該工況又被稱為恒速工況。例如，發電用發動機，

41、其負荷呈階躍式突變，并沒有一定的規律，然而發動機的轉速必須保持穩定，以保證輸送電壓和頻率的恒定，反映在工況圖上就是一條近似垂直線第二類工況，其特點是發動機的功率與轉速接近于冪函數關系。當發動機作為船用主機驅動螺旋槳時，發動機所發出的功率必須與螺旋槳吸收的功率相等，而吸收功率又取決于螺旋槳轉速的高低，且與轉速成冪函數關系，這樣，發動機功率就呈現一種十分有規律的變化。第三類工況，其特點是發動機功率與轉速之間沒有一定的函數關系，且功率與轉速都獨立的在很大范圍內變化。如驅動汽車及其他陸地運輸車輛的發動機，都屬于這種工況。3研究發動機特性有何意義？答題要點通過對發動機特性曲線進行分析，可以評價發動機不同

42、工況下的動力性、經濟性及其他性能，為合理選則并有效使用發動機提供依據。另一方面，利用發動機特性曲線來分析影響特性的因素，尋求改進發動機特性的途徑，進一步提高發動機的性能。4什么是發動機負荷特性？畫出汽油機、柴油機負荷特性曲線，并解釋曲線變化趨勢。答題要點當發動機轉速一定時，其經濟性指標隨負荷變化的關系，稱為負荷特性。下圖所示為汽油機某一轉速下的負荷特性曲線。發動機負荷特性曲線變化趨勢以汽油機曲線為例：汽油機是通過改變節氣門開度，進而改變進入氣缸的混合氣數量來實現負荷調節的，汽油機的這種負荷調節方式稱為量調節。改變節氣門開度，變化不大。由式（6-6）可知，有效燃油消耗率與指示熱效率和機械效率的乘

43、積成反比關系，因此隨負荷的變化規律取決于和隨負荷的變化規律。 小負荷時，殘余廢氣量相對多，燃燒速度慢，散熱損失及泵氣損失相對增加，低； 負荷增加，殘余廢氣量相對減少，增大； 節氣門開度80左右時，出現最大值； 負荷再增加，下降。 由，當轉速一定，負荷增加時， 變化不大，而隨負荷增加成比例加大，因此隨負荷增加而迅速增加。（在大負荷時上升緩慢） 、同時上升，下降； 達到最大值時，達到下降，而上升緩慢，又上升。5如何用負荷特性分析發動機工作的經濟性？答題要點在負荷特性曲線上，最低燃油消耗率越小，低油耗區的曲線越平坦，經濟性越好。燃油消耗率是隨負荷增加而降低，在接近全負荷（常在80%負荷左右）時，達到最小。而且在低負荷區，曲線變化得更快一些。與汽油機相比，柴油機的最低燃油消耗率低，且在低油耗區曲線更平坦，部分負荷時低油