发动机原理复习题参考答案(4)

油粘度降低，由此降低起动阻力。机油粘度与起动阻力的关系如图7－11所示。

第六章发动机的特性

一、选择 208. B 209. C 210. C 211. A 212. A 213. C 214. B 215. D 216. B 220. C 221. A 222. C 223. A 224. A 225. A 226. D 227. D 228. B 232. C 233. C 234. B 235. D 236. C 217. A 229. A 218. D 230. D 219. D 231. B 二、填空 237. 转矩 238. 内 239. 低 240. 动力 241. 高于 242. 纵向 243. 不灵敏度 244. 较长 三、名词解释

245.调整特性：发动机在转速和油量调节位置（汽油机为节气门开度，柴油机是油量调节杆位置）不变条件下，各种性

能指标随调整参数而变化的规律称为调整特性。

246.柴油机负荷特性：柴油机运转，转速保持不变，各工况调整到最佳喷油提前角，水温、机油温度、机油压力等参数

保持正常稳定的范围，发动机的性能指标随负荷变化而变化的规律称为柴油机的负荷特性。

247.发动机特性：指在一定条件下，发动机性能指标和特性参数随各种可变因数的变化规律称为发动机特性。

248.转矩储备系数：发动机转矩外特性线上，最大转矩与标定功率点转矩的差值与标定转矩之比称为转矩储备系数。 249.柴油机速度特性：油机在油量调节机构保持不变（负荷一定），各工况调整到最佳喷油提前角，水温、机油温度、

机油压力等参数保持正常稳定的范围，柴油机的性能指标和特性参数随转速变化的规律称为柴油机的速度特性。 250.转矩适应性系数：发动机转矩外特性线上，最大转矩与标定功率点转矩之比称为转矩适应系数。

251.万有特性：发动机各工况调整到最佳值，水温、机油温度等参数保持正常稳定的范围，发动机负荷和转速都变化时

的性能指标和特性参数的变化规律称为发动机万有特性。

252.标定工况：发动机的铭牌上规定的最大输出功率Pemax及其对应转速nn所确定的工况称为发动机的标定工况（３

分）。

253.转速适应性系数：标定转速nn与外特性上最大转矩对应的转速nm之比称为转速适应性系数。

254.汽油机速度特性：汽油机节气门开度保持不变（负荷一定），各工况调整到最佳点火提前角，过量空气系数按理想

值配制，水温、机油温度、机油压力等参数保持正常稳定的范围，汽油机的性能指标和特性参数随转速变化的规律称为汽油机的速度特性。 255.发动机的工况平面：以负荷和转速为座标的平面称为发动机的工况平面。发动机实际工作区域可在这个平面上表示

出来（３分）。

B等随转速或256.调速特性：在调速器起作用时，保持调速手柄位置一定，柴油机的性能指标（主要指Ttq、Pe、be、

负荷变化的关系称为调速特性。

四、简答

257.何谓发动机工况？哪几个参数可以确定一种工况？

答案要点：

发动机的运行状况称为工况。发动机两个独立的运行特征参数可以确定一种工况。汽车的运行状况是由速度和行驶时克服的总阻力来表示的。相应的，发动机的工况则由转速和曲轴输出的功率表示。因此，一个确定的转速（n）和相应的输出功率（Pe）就表征发动机的一个运行工况。

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258.柴油机标定功率有哪几种？说明应用场合。

答案要点：

（１）15分钟功率

指发动机可连续运行15min仍保持正常状态的最大有效功率。汽车、摩托车、摩托艇等发动机使用最大功率的时间很短暂，多选用这种方法进行标定以获得更大的动力性能。

（２）1小时功率

允许发动机可正常连续运行１小时的最大有效功率。适于有较长时间重载使用的拖拉机、工程机械等发功机。

（３）12小别功率

允许发动机可正常连续运行12小时的最大有效功率。适于连续长达12小时左右重载工作的拖拉机、排灌、电站等发功机。

（４）持续功率

允许发动机长期正常连续运转的有效功率。适用于远洋船舶、日夜运行的铁路机车和排灌、发电机组的发动机。

259.简述汽油机的点火提前规律及原因。

答案要点：

作出汽油机的最佳点火提前特性图。

对于汽油机，最佳?ig角将随转速的上升而加大，称为转速提前；而又随进气管真空度的上升（负荷下降）而加大，称为真空提前。最佳点火提前角特性图表示了最佳?ig在n及负荷变化时的变化规律。这是因为，在节气门开度不变时，各个转速的着火落后期均变化不大。但转速上升后，相同落后期所占的转角将正比增加，于是高转速时的着火落后角显著加大。为保证最大压力点相位大致不变，必定要加大

最佳点火提前角特性图

(a)节气门全开 (b)n＝1600r?ig角。在转速不变时，随着节气门的减小，进气管真空度上升，残余废气系数?r将加大，使

min

得燃烧速度下降。这样，着火落后期和燃烧持续期都加大，就要求点火提前以保证加热中心接近上止点位置

260.举例简述研究调整特性的意义。

答案要点：

研究调整特性的意义在于对性能进行优化。从单一性能的角度提要求，均可找出调整的最优值，如汽油机动力、经济性的工况最佳点火提前角就是一例。但从综合性能的角度来看，单项最优未必能保证整体最优，一般要折衷选出合适数值以获得最佳的匹配。

从发动机发展的历程来看，对于一些重要的调整参数，早已使用了实时调控的装置来改善某些性能指标。利用化油器调控过量空气系数φa，利用汽油机的转速与真空点火提前器以及柴油机的自动供油提前器来调整点火及喷油提前角就是例证。但是传统发动机对于大多数的参数是无法实时调控的，只能在设计时选用一个折衷值而已。发动机电控技术的普及，使得更多参数有了实时自动调控的可能（汽油机电控、柴油机电控）。这不仅全方位地改

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善了发动机的性能，也使调整特性的研究更具有现实的意义。

261.简述发动机运行特性的分析思路。

答案要点：

先推导出发动机稳定运行条件下，有效输出功率Pe和有效燃油消耗率be的多因素综合解析式。考虑到发动机

实际运行中，式中的很多参数都是常数，若将各常量用一个统一的常系数来表示，则上述解析式可简化。

利用上述各式进行稳态特性曲线分析时，先要单独分析各因素随工况参数的变化规律和曲线，然后叠加在一起，再分析Pe、be、Ttq和B等指标随工况的变化规律和走向特点，并指出各单个因素影响的原因和程度，作为修正特性曲线和选择性能改进措施的依据。

五、论述

262.在外特性中，为什么柴油机的扭矩Ttq曲线比汽油机的平坦些？这对实际使用有何影响？

答案要点：

汽油机φc和ηm总体上随转速呈下降趋势，转矩Ｔtq线主要受φc和ηm的影响，在某一较低转速处有最大值，然后随转速上升而较快下降，转速愈高，降得愈快。指示效率ηit对曲线的影响不大，仅使高、低转速处的Ｔtq值略降低。

柴油机转矩Ｔtq速度特性线因gb及ηm线有相反变化的趋势而使总体上变化较平坦。ηit的影响虽不大，但可使两端加大一些下垂量。总体上看，低速有上升趋势，小负荷时上升加剧。而高速均略为下降，大负荷时下降多一些。

就同一排挡的加速和克服阻力的能力而言，相同标定点前提下，汽油机的动力性能明显优于柴油机，因为在低于标定转速下各点的转矩与功率，汽油机都比柴油机高。其次，就最高档可达到的最高转速，则是柴油机比汽油机更远离标定转速点，这是因为汽油机Ｔtq线下降急剧，而柴油机比较平缓的缘故。这恰恰是汽油机的优点。因为标定转速本来就足够高，过多超越就会带来超速或“飞车”的危险。

上述分析表明，汽油机的外特性线要比柴油机外特性线的动力适应性好，所以汽油机一般不进行外特性线的改造；柴油机则往往要在低于标定转速段处进行“校正”，使Ｔtq加大；而在高于标定转速段处进行“调速”，以避免超速“飞车”。

263.从发动机与汽车传动系的合理匹配的角度说明如何提高汽车动力性能？

汽车传统系统对动力性能的影响，主要反映在排挡的选择和速比的分配上面，从理论上说，传动系统实现无级传动将使整车具有最大的动力性能。无级传动的汽车以任何速度行驶都可使发动机在标定功率点运转，因此。无论最大转矩、最大车速以及总后备功率都会达到最高值。相同车速时，最低挡的最大驱动力：无级传动大于有级传动。最高档的最大车速：无级传动大于有级传动。车速由某一低速加速到某一较高车速时的总后备功率：无级传动大于有级传动。

按此推论，采用有级传功时，排挡愈多理论上愈有利于动力性能的提高。同时也愈有利于经济性的提高。近年来，轿车的手动变速器多已增至5～６个挡，专用重型汽车、牵引车甚至采用10～16个挡位，均与此有关系。对于只有少数档位的变速器，各档传动比及主减速比的选择，对动力性能有较大影响。低档速比应照顾克服最大阻力的能力；高档速比则要照顾所能达到的最高车速，而各档速比的分配，应按获得最佳加速性能和经济性能的要求来考虑。

264.从完善机、车配套和选择的角度说明如何提高汽车燃油经济性能？ 答案要点：

1）汽车的每一个工况（由车速和驱动力决定）都要消耗确定的驱动功率，即要求发动机输出一个确定的功率。如果实现无级传动，就可以选择发动机等功率线上的最低燃油消耗率bemin点来配套，这样就可达到最经济的要求。

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发动机的等功率线就是图上虚线所示的双曲线族。各线的bemin点就是该等功率线与等耗油率线的切点。于是这些切点的联线就是实现无级传动时发动机的最经济运行线，如图上黑点线所示。

2）对于大多数有级传动的车辆，合理匹配的关键是排挡数与各挡速比、主传动比的选择与分配。此时，由该点的n和汽车要求的Va来确定主传动比i0、排档传动比ik值，因为该点pme及be已知，则可求得最经济的g100值。

3）从发动机的角度，如何使全特性曲线更好地满足整车燃油经济性的要求是合理匹配的另一个重要方面。

265.在负荷特性中，为什么柴油机的有效燃料消耗率be曲线比汽油机的平坦些？

答案要点：

汽油机：

在转速不变时，ηit在高、低负荷两头均有下降，总体上则随负荷下降而变小。这是因为，随着节气门开度的减小，缸内循环进气量下降而使残余废气系数φr加大，从而燃烧速度下降；再加上负荷变小时过量空气系数φa变浓，燃烧不完全，以及燃料气化条件恶化(温度下降)和单位工质传热量增加(工质总量减少，但传热面积不变)等因素，均使ηit逐渐减小。但节气门开度高于85％左右时，由于功率混合气的要求。φa将逐渐加浓到０.85～０.90，因燃烧不完全致使ηit也降低。

指示燃油消耗率bi线：由ηit的倒数所决定，为两端上翘，总体上随负荷上升而略下降的曲线。 有效燃油消耗率be线：在bi线上，叠加ηm的影响。怠速时为无穷大（ηm＝０）；之后随负荷而急剧下降，约80%～85%负荷时达到最低值，以后由于“加浓”又有回升。

柴油机：

在转速不变时，ηit线高、低负荷两头均有下降趋势，总体上则随负荷降低而增加。此趋势与汽油机正相反。这是因为，作为质调节的发动机。一方面负荷减小意味着喷油量下降，喷油及燃烧持续时间都缩短，即等容度有所上升；另一方面喷油量下降也就是混合气变稀，以上都使热效率上升。但是负荷太小，缸内温度太低，燃烧反会恶化；负荷过大，混合气加浓到—定程度后混合气燃烧均不完善，因此，高、低负荷两头都有ηit下弯趋势，尤以超负荷时更为严重。

指示燃油消耗率bi线：由ηit的倒数所决定。总体上随负荷上升而加大，两头则有上翘趋势，大功率时增长较大。

有效燃油消耗率be线：由bi线叠加ηm线影响。从总趋势看与汽油机有相似之处。但值得注意的是，由于ηit线和ηm线的总变化趋势正好相反，因此be在中负荷区有较宽阔的平缓段，约接近80％～90％负荷率处获最低值，以后因燃烧恶化而上升。

266.比较题36图所示汽油机负荷特性曲线上A、B两点下列参数的大小。 (1)充气效率 (2)过量空气系数 (3)指示效率 (4)机械效率 (5)点火提前角

A

B

平均有效压力 平均有效压力

有效燃油消耗率 答案要点：

题36图

（1）A

（2）A=B（基本不变） （3）AB

267.何谓喷油提前角？说明它与供油提前角有何不同？分析喷油提前角对柴油机工作过程参数及性能有何影响？ 答案要点：

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有效燃油消耗率 喷油器针阀开启向气缸喷油至上止点这段曲轴转角叫喷油提前角。

供油提前角是指喷油泵开始向高压油管供油到上止点为止的这段曲轴转角。 供油提前角与喷油提前角之间的关系： 供油提前角＝喷油提前角＋喷油延迟角

喷油提前角太大，燃料在压缩过程中燃烧的数量就多，不仅增加了压缩负功，使燃油消耗率增高，马力下降，且由于喷油提前角过大，着火延迟期较长，压力升高率及最高燃烧压力均较大，使发动机工作粗暴。

若喷油提前角过小，则燃料不能在上止点附近迅速完全燃烧，后燃增加，燃油消耗率较高，排温升高，发动机过热。

因此有一最佳喷油提前角，此时油耗最低。最佳喷油提前角通常是在调试过程中，由试验最后选定。

268.试述速度特性曲线和负荷特性曲线的测取方法。 答案要点：

（１）速度特性测取方法（５分）

内燃机运转，柴油机在油量调节机构保持不变（负荷一定），各工况调整到最佳喷油提前角，水温、机油温度、机油压力等参数保持正常稳定的范围；汽油机节气门开度保持不变（负荷一定），各工况调整到最佳点火提前角，过量空气系数按理想值配制，水温、机油温度、机油压力等参数保持正常稳定的范围。调整测功器负荷, 使转速

达到预定值, 测量计算B、be、Pe和Ttq，在特性曲线图上标出该点。再调节测功器负荷，使转速达到第二个预定值, 再测量计算B、be、Pe和Ttq，并在特性曲线图上标出该点??将所有点用一条光滑曲线连接即为速度特性。 （２）负荷特性测取方法（５分）

内燃机运转，汽油机各工况调整到最佳点火提前角，过量空气系数按理想值配制，水温、机油温度、机油压力等参数保持正常稳定的范围，节气门开度固定到第一个预定值；柴油机各工况调整到最佳喷油提前角，水温、机油温度、机油压力等参数保持正常稳定的范围，油量调节杆固定到第一个预定值。调整测功器负荷, 使转速达到预定值。测量计算B、be和Pe，在特性曲线图上标出该点。再调节节气门开度或油量调节杆到第二个预定值，同时调节测功器负荷，使转速维持不变。再测量计算B、be和Pe，并在特性曲线图上标出该点??将所有点用一条光滑曲线连接即为负荷特性。

第七章车用发动机的废气涡轮增压

一、选择

269. A 270. B 271. B 272. D 二、填空 273. 恒压 274. 脉冲 275. 喘振 276. 废气涡轮增压 三、名词解释

277.增压比：标定工况时，增压器压气机压缩空气后的压力与压缩前空气压力的比值称为增压比。 278.增压度：在标定工况下，发动机增压前后输出功率的增加值与原功率的比值称为增压度。

四、简答

279.柴油发动机采用进气增压有何优点？

答案要点：

(1)提高动力性能：在排量和发动机质量基本不变的条件下，增压使输出功率大幅度提高。

(2)改善经济性能：柴油机增压后，要对喷油、进气和燃烧诸系统重新进行性能匹配，以保证不低于自然吸气原机的燃烧效率和循环热效率。实际上，增压机型的机械效率也提高了，这是总机械损失功率变化不大，而有效功率大幅上升的结果。增压机大都作泵气正功，这会使指示效率提高。再加上增压后，标定工况的过量空气系数都要加大(变稀)，这是因为热负荷、机械负荷加大以及进气量增多后应采取的措施。这些都使经济性能改善。

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