发布时间 : 星期日 文章现代汽车发动机原理习题参考标准答案更新完毕开始阅读8f9856dc77c66137ee06eff9aef8941ea66e4b6f
第三章习题 参考答案
一、填空题
1.缸外喷射系统是将喷油器安装在进气管或进气歧管上，以0.20～0.35MPa的喷射压力将汽油喷入进气管或进气道内。
2.电子控制汽油喷射系统主要由燃料供给系统、空气供给系统、控制系统三部分组成。 3.汽油机燃烧过程按其压力变化特点分成三个阶段，分别为：滞燃期、急燃期和补燃期。 4. 汽油机在稳定的正常运转情况下，不同气缸的燃烧情况以及不同循环的燃烧情况很难保持稳定，会产生燃烧上的差异，这种循环之间和气缸之间的燃烧差异称为不规则燃烧。 5. 汽油机燃烧过程中，如果火焰前锋未到达前，末端混合气温度达到了自燃温度，形成新的火焰中心，产生新的火焰快速传播，这种现象称为爆燃。
6. 点火提前角太小，燃烧过程过迟，后燃增加，最高燃烧压力和温度都降低，排气温度升高，功率和经济性都下降。
7. 实现汽油机分层燃烧有两种方式：进气道喷射的分层燃烧方式和缸内直喷分层燃烧方式。
二、思考题
1.电控汽油喷射系统如何实现对喷油量的控制？
答：在汽油机电控汽油喷射系统中喷油量的控制是通过对喷油器喷油时间的控制来实现的。发动机工作时，ECU根据空气流量信号和发动机转速信号确定基本的喷油时间（喷油量）；再根据其他传感器（冷却水温传感器、节气门位置传感器等）对喷油时间进行修正，并按最后确定的总喷油时间向喷油器发出指令，使喷油器喷油（通电）或断油（断电）。
2. 汽油机正常燃烧过程分哪些阶段？各阶段有何特点？
答：汽油机正常燃烧过程分成三个阶段：滞燃期、急燃期和补燃期。 各阶段特点：
1)滞燃期：从点火电极跳火开始到形成独立的火焰核心为止。电火花在上止点前跳火，
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火花塞放电时，两极电压在15000v以上，电火花能量40～80mJ，局部温度达2000℃，从而使电极周围的预混合气热反应加速，使反应区温度急剧升高而使某处混合气着火，可燃混合气按高温单阶段方式着火后，经过一个阶段形成独立的火焰核心。压力和温度逐渐升高，缸内气体压力开始脱离压缩线，这标志着滞燃期结束。
2)急燃期：从形成独立的火焰核心开始到气缸内出现最高压力为止。这一阶段的燃烧是火焰从火焰核心向燃烧室整个空间传播的时期，一般急燃期约占20～30℃A，火焰传播速度一般为50～80m/s，燃油的80％～90％在急燃期内基本烧完，燃烧室的温度和压力急剧上升，达到最高燃烧压力pmax，一般将pmax作为急燃期的终点。
3)补燃期：从最高燃烧压力到燃烧结束。混合气燃烧速率开始降低， 90%左右的燃烧放热已经完成，未燃烧的可燃混合气在火焰前锋面扫过整个燃烧室后继续燃烧放热。另外，高温裂解的产物(H2、CO等)在膨胀过程中随温度下降又部分化合而放出热量。
3. 何为汽油机的不规则燃烧?产生的原因是什么?对汽油机性能有什么影响？
答：汽油机的不规则燃烧：汽油机在稳定的正常运转情况下，不同气缸的燃烧情况以及不同循环的燃烧情况很难保持稳定，会产生燃烧上的差异，这种循环之间和气缸之间的燃烧差异称为不规则燃烧。
产生的原因：1）各循环之间的燃烧差异出现燃烧循环变动现象，其主要原因是气流速度的变动，空燃比的变动，空气、燃料和废气混合情况；2）各缸间的燃烧差异，主要是由于燃料分配不均使空燃比不一致造成的。
对汽油机性能的影响：循环间的燃烧变动会使气缸的不同循环的示功图发生变化，意味着燃烧情况的不稳定，气缸的工作不能始终维持最佳状态，因此将导致油耗上升，功率下降，使整机的性能下降，特别是低负荷时情况更为严重；燃料分配不均可能使某气缸不正常燃烧倾向增大，从而提高了对燃料辛烷值的要求。分配不均还有可能使个别气缸中的活塞、气门过热，火花塞损坏，并使汽油机低速、低负荷工作稳定性变差。燃料分配不均，各缸混合气成分不同，使各缸不能同时处在最佳的混合比条件下工作，导致整机功率下降，油耗上升，排放性能恶化。
4. 爆燃的产生的机理是什么？影响爆燃的因素有哪些？
答：爆燃的产生的机理：汽油机燃烧过程中，火焰前锋以正常的传播速度向前推进，燃烧产生的压力波以音速向周围传播，在火焰前锋面之前到达燃烧室边缘区域，使得火焰前方未燃的混合气受到已燃混合气强烈的压缩和热辐射作用，加速其先期反应，并放出部分热量，使本身的温度急剧升高。如果火焰前锋及时到达将其引燃，直到燃烧完为止，属正常燃烧。如果火焰前锋未到达前，末端混合气温度达到了自燃温度，形成新的火焰中心，产生新的火焰快速传播，这种现象称为爆燃。 影响爆燃的因素：
1)运转因素的影响：(1)点火提前角的影响：随点火提前角增加，爆燃倾向加大。(2)转速的影响：转速增加时，爆燃倾向减小。(3)负荷的影响：在转速一定而节气门开度小（即负荷减小）时，残余废气系数增大，气缸壁相对传热损失增加，缸内最高燃烧压力下降，爆燃倾向减小。(4)混合气浓度的影响：在
?a= 0.8～0.9时爆燃倾向最大，过浓或过稀
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的混合气有助于减小爆燃。(5)燃烧室沉积物的影响：在发动机工作过程中，燃烧室内壁产生一层沉积物，沉积物的存在使爆燃倾向增加。
2)结构因素的影响：(1)气缸直径：气缸直径大，火焰传播距离长，同时由于燃烧室冷却面积与容积之比即面容比减小，因而爆燃倾向增大。(2)火花塞位置：火花塞位置影响火焰传播距离，也影响终燃混合气在气缸内所处位置，从而影响终燃混合气的温度。(3)气缸盖与活塞的材料：由于铝合金导热好，因而用铝合金活塞、气缸盖可抑制爆燃，提高压缩比。（4）燃烧室结构：燃烧室形状影响到火焰传播距离、湍流强度、向冷却水的散热量以及终燃混合气的数量和温度。凡是能使火焰传播距离缩短、湍流强度和火焰传播速率提高的燃烧室结构均有助于减小爆燃倾向。
5. 什么是热面点火？防止热面点火的主要措施有哪些?
答：热面点火：在汽油机中，凡是不靠电火花点火而由燃烧室炽热表面(如过热的火花塞绝缘体和电极、排气门、炽热的积炭等)点燃混合气面引起的不正常燃烧现象，称为热面点火。
防止热面点火的主要措施：凡是能降低燃烧室温度和压力升高率，减小积炭等炽热点形成的因素都有助于防止热面点火。主要措施有：(1)选用低沸点的汽油(高沸点馏分尤其是重芳香烃含量要少)和成焦性小的润滑油(高分子量、低挥发性的成分要少)。(2) 压缩比降低到8.5或以下。(3)避免长时间低负荷运行和汽车频繁加减速行驶。(4)在燃料中加入抑制热面点火的添加剂，如添加磷化物可改变沉积物的物理化学性质，降低其着火能力。
6. 影响燃烧过程的因素主要有哪些？分析点火提前角和混合气成分对燃烧过程的影响。 答：影响燃烧过程的因素：1)汽油的使用性能；2）混合气成分；3）点火提前角；4）发动机转速；5）发动机负荷；6）冷却水温度；7）燃烧室积炭；8）压缩比；9）燃烧室结构；10）大气状况
点火提前角对燃烧过程的影响：点火提前角的大小对燃烧压力、温度、热效率和排气有害成分的形成等都有很大影响。点火提前角太大，较多混合气在压缩过程中燃烧，消耗的压缩负功增加，功率和经济性达不到最佳，且最高燃烧压力升高，易发生爆燃，导致内燃机零件损坏，排放也将变坏；而点火过迟，燃烧过程过迟，后燃增加，最高燃烧压力和温度都降低，排气温度升高，功率和经济性同样下降。
混合气成分对燃烧过程的影响：使用功率混合气时，火焰传播速度最快，从火焰中心形成到火焰传播到末端混合气的时间缩短，使爆燃倾向减小。同时缸内压力、温度较高，压力升高率较大，使从火焰中心形成到末端混合气自燃发火的准备时间也缩短，又使爆燃倾向增大。因此，在各种混合气成分中，以供给最大功率混合气时最易产生爆燃，如汽车满载爬坡时容易产生爆燃。
7. 汽油机燃烧室的设计要求有哪些？ 答：汽油机燃烧室的设计要求：
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1)燃烧室结构紧凑：火焰传播距离短，燃烧可在短时间内完成，使爆燃倾向减小，还可以提高发动机压缩比；同时，由于单位体积的表面积较小，相对散热面积小，热损失减少，发动机热效率高。另外A/V小，壁面淬熄效应减小，HC排放量减少，但结构过于紧凑又对NOx排放和噪声等不利。 2)火花塞位置和点火性能
火花塞的位置直接影响火焰传播距离的长短，从而影响抗爆性，也影响火焰面积扩展速率和燃烧速率；火花塞的点火性能对发动机性能与排放有重大影响。当火花塞间隙增加时，火核形成的位置将离开壁面，可以避开停滞在壁面附近残余废气的影响，而且着火的概率也增加。当间隙增大时，消焰作用将减弱，因此，火花能点燃更稀的混合气。 3)燃烧室的容积分布
燃烧室的容积分布应配合火花塞的位置统一考虑，最有利的分布是使燃烧过程初期压力升高率较小，发动机工作柔和，中期放热量最多，以获得较大的循环功；后期补燃较少，具有高的热效率。 4)形成适当的湍流运动
燃烧室内形成适当强度的气体流动可以加快火焰传播；增加末端混合气的冷却作用；减少循环间燃烧变动，扩大混合气体着火界限，利于燃烧更稀混合气；减少壁面淬熄层厚度使HC排放量降低。但湍流过强，向缸壁传热损失增加，还可能吹熄火核而失火，反而使HC排放增多。
5)有足够的进排气门流通截面
进排气门流通截面的增大，不仅使充气系数提高，还会使泵气损失下降。
8. 简述汽油机燃烧室的类型及各自的特点。 答：汽油机燃烧室的类型及各自特点：
1.楔型燃烧室：火花塞在楔形高侧的进排气门之间，可在火花塞附件形成较强的扫气气流，保证低速低负荷性能良好。结构紧凑，火焰传播距离短，挤气面积较大，对末端混合气冷却作用较强，使爆燃倾向减小。但同时由于挤气面积内的熄火区增大，HC排放量较多。但因混合气过分集中于火花塞处，使燃烧初期压力升高率较大，工作粗暴，NOx排放量较高。
2.浴盆形燃烧室：形状像椭圆形浴盆，在双侧或单侧设置挤气面。高度相同，宽度略大于气缸范围，以便于加大气门直径。为防止壁面对气流的遮蔽作用，气门头部外形与燃烧室壁面之间需保持一定的距离(6～8mm)，因而，气门尺寸受限制。挤气面积比楔形的小，挤流效果比较差，适当增加挤气面积可改善发动机性能。燃烧室的面容比A/V较大，火焰传播距离相对较长，压缩比一般不超过7.5，由于燃烧时间拖长，使压力升高率较低，使动力性、经济性不高，HC排放较多，但工作柔和，NOx排放较少。
3.半球形燃烧室：形状大致呈半球形或蓬形，结构紧凑，面容比最小，加之火花塞布置于燃烧室中央，火焰传播距离最短。进排气门均斜置，允许较大气门直径，气门双行排列，多采用双顶置凸轮轴，使配气机构结构复杂。进气道转弯最少，充气效率最高。火花塞附近容积较大，易使压力升高率过大，工作粗暴。湍流相对较弱，低速低负荷稳定
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