42、多气门发动机是现代轿车普遍采用的技术,它燃烧室形状是 ( D ) 。
A、楔形; B、碗形; C、半球形; D、多球形。
43、汽油机的动力浓度范围是 ( C ) 。
A、α≥1.4; B、α=1.05~1.15; C、α=0.8~0.9; D、α<0.4~0.5。
44、汽油机的上限着火浓度是 ( D ) 。
A、α=1.4; B、α=1.05~1.15; C、α=0.8~0.9; D、α=0.4~0.5。
三、名词解释
1、表面点火
答:在汽油机中,凡是不靠电火花点火,而由燃烧室炽热表面点燃混合气的现象,统称为
表面点火。
2、循环变动
答:循环变动是点燃式发动机燃烧过程的一大特征,是指发动机以某一工况稳定运行时,这次循环和下次循环燃烧情况不一样,如压力曲线、火焰传播情况及发动机输出功率等。
导致点燃式发动机燃烧循环变动的原因主要是混合气成分波动和气体运动状态波动这两个因素。
3、燃油配制
答:通过直接或间接测量进入发动机的空气量,并按规定的空燃比计量燃油的供给量,这一过程称为燃油配制。汽油机的燃油配制可分为化油器式和燃油喷射式两种。
四、判断正误
1、汽油机的明显燃烧期是指从火花塞点火至烧遍整个燃烧室为止。(×)
2、汽油机明显燃烧期内,压力升高率越高,等容度越高,汽油机的性能就越好。(×) 3、为了提高效率,希望尽量缩短汽油机的着火落后期。(√)
4、为保证高的循环热效率和循环功,应使汽油机的补燃期尽可能长。(×) 5、实际发动机中的火焰传播是以湍流火焰方式进行的。(√)
6、由于汽油机怠速工况和小负荷工况消耗的功率较小,因此,应提供较稀的混合气。
(×)
7、D型电控汽油喷射系统是根据空气流量计直接测量进气支管的空气量,并和发动机转速
计算出需要喷射的燃料量,控制喷油器工作。(×)
8、汽车的稳定工况分为怠速、小负荷、中等负荷、大负荷和全负荷。(√) 9、汽车在运行中常遇到的过渡工况有冷起动、暖机和加速三种工况。(√)
10、电控汽油喷射的进气系统取消了喉管,进气阻力大大减小,提高了发动机的充气效
率。(√)
11、爆燃是指火花塞跳火后,末端混合气的自燃。(√) 12、压缩比增大,汽油机的爆燃倾向增大。(√)
13、点火提前角过大,最高压力及压力升高率过高,爆燃倾向增加。(√) 14、表面点火时火焰传播速度很高,最高可达1000m/s以上。(×)
15、分层给气燃烧的概念之一就是在火花塞附近形成较稀的混合气,防止爆燃。(×) 16、汽油机和柴油机进气过程中吸入燃烧室的都是纯空气。(×)
五、简答与计算
1、什么是爆燃?爆燃产生的机理是怎样的?它带来的后果如何?采取哪些措施可减轻或消除爆燃?
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答:爆燃是汽油机最主要的一种不正常燃烧,常在压缩比较高时出现。爆燃时,缸内压力曲线出现高频大幅度波动(锯齿波),同时发动机会产生一种高频金属敲击声,因此也称爆燃为敲缸。
产生机理:爆燃发生时,同时在较大面积上多点着火,放热速率极快,局部区域的温度压力急剧增加,压力的高频大幅度变化,在燃烧室内形成往复传播的激波,猛烈撞击燃烧室壁面,使壁面产生振动,发出高频敲缸声。
爆燃带来的后果:1)发动机功率下降,转速下降,工作不稳定,机身有较大振动;2)冷却液过热,润滑油温度也明显上升;3)相关零部件所受应力大幅增加,对零部件造成损害;4)气缸内温度明显升高,热负荷及散热损失增加,经济性恶化。
解决措施:1)选择高牌号的汽油。辛烷值高的汽油,抗暴能力强;2)减小压缩比,可防止气缸内压力、温度的升高,以避免爆燃的发生;3)提高火焰传播速度、缩短火焰传播距离,可减小火焰传播到末端混合气的时间,有利于避免爆燃。
2、什么是早燃?早燃产生的后果怎样?早燃与爆燃有何不同? 答:指在火花塞点火之前,炽热表面点燃混合气的现象。
早燃后果:1)由于提前点火,使燃烧速率加快,气缸内压力、温度增高,发动机工作粗暴;2)由于在压缩行程未结束就早燃,会使压缩功增大,同时,也由于向缸壁传热增加,致使功率下降;3)火花塞、活塞零部件过热。
与爆燃不同,早燃是由炽热物点燃混合气所致,没有压力冲击波,敲缸声也比较沉闷。
3.气缸压力下降的原因有哪些? 答:气缸压力下降的原因有:
1)活塞、活塞环、气缸严重磨损、拉缸或活塞环对口;活塞环因积炭卡死在活塞环槽中;
2)火花塞孔处漏气;
3)气门、气门座磨损积炭密封不良,气门弹簧或弹力不足,气门间隙太小或无间隙;气门与气门导管胶结卡死。
4)气缸垫损坏。 5)进气不足。
4.汽油机的燃烧循环变动的影响因素主要有哪些?
答:汽油机的燃烧循环变动是指在同一工况下,汽油机不同循环所测得的示功图有较大差异,其产生原因有气体运动的循环变动和混合气成分的变动,主要与点火过程(滞燃期)有关。
5.试说明汽油机对燃料供给系统的基本要求。
答:(1)稳定工况对混合器浓度的要求:稳定工况是指发动机已经预热,转入正常运转,并且在一定时间内工况没有突然变化。它可分为怠速、小负荷、中等负荷、大负荷和全负荷等,各种负荷下发动机的转速也不同。
在怠速工况下,进入汽缸内的混合气很少,汽缸内残余废气对混合气稀释严重,而且转速低,空气流速小,汽油雾化和蒸发不良,混合气形成不均匀。因此,要求供给空燃比?=11~13的少量浓混合气。
小负荷混合气的数量比怠速时有所提高,废气对混合气的稀释作用也有所减弱,因而混合气浓度可以略微减少,一般?=13~16。
中等负荷工况由于进入气缸的混合气数量增多,燃烧条件好。此外,汽车发动机大部分的时间处在中等负荷下工作,为提高其经济性,应供给较稀的经济混合气,一般?=16~17。
大负荷工况时,为了克服较大的外部阻力,要求提高发动机的功率。因此,应供给较浓量多的功率混合气,一般?=13~16。
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全负荷工况时,节气门全开,为满足全负荷要求,必须提供很浓的混合气,使发动机达到功率要求,此时空燃比为?=13.5~14,即功率空燃比。
(2)过渡工况对混合气浓度的要求:汽车在运行中常遇到的过渡工况有冷起动、暖车和加速三种工况。
冷起动工况时,发动机温度低,汽油蒸发困难,只有供给极浓的混合气(?=2),才能保证进入汽缸内的混合气中有足够的汽油蒸气,以利于发动机起动。
在暖车过程中,混合气的浓度应随温度升高而减少,从起动时的极浓减小到稳定怠速运转所要求的浓度为止。
在加速工况时,必须采用专门的装置额外供油,加浓混合气,以满足发动机急加速的要求,一般混合气浓度约为φa=0.4~0.6。
6.什么叫汽油机爆燃?发生爆燃时有哪些现象?它是如何产生的? 答:(1)汽油机爆燃
当火花塞点火后,正常火焰传来之前,末端混合气自燃并急速燃烧,产生爆炸冲击波和尖锐的金属敲击声的现象称为爆燃。 (2)汽油机发生爆燃时的现象: (a)汽缸内有金属敲击声(敲缸);
(b)发动机过热(水温表显示温度过高);
(c)在轻微爆燃时,发动机功率略有增加。强烈爆燃时,发动机功率下降,油耗上升; (d)缸内压力线出现锯齿形燃波 (3)爆燃产生的原因
汽油机发生爆燃的主要原因是:末端混合气受到不正常的热辐射或压缩等原因,使本身的温度不断升高,出现一个或数个火焰中心,以100~300m/s(轻微爆燃)直到800~1500m/s或以上(强烈爆燃)的速度传播火焰,产生高频冲击波多次撞击燃烧室,发出尖锐金属敲击声,迅速将末端混合气燃烧完毕。
7.试说明汽油发动机燃烧过程各阶段的特点及对发动机性能的影响。 答:根据正常燃烧过程中汽缸压力的变化,可将燃烧过程分为三个阶段。
(1)着火延迟期 从点火开始到火焰核心形成的这段时期,成为着火延迟期。这一时期主要进行物理、化学准备,它约占全部燃烧时间的15%。由于可燃混合气存在着火延迟,必须使点火提早到上止点前进行,使缸内压力在上止点附近达到最大值。火花塞在跳火瞬时到活塞行至上止点时所转过的曲轴转角,称为点火提前角θ,它对发动机的动力性、经济性合排放性能影响极大。
(2)速燃期 从火焰核心形成开始,到汽缸内出现最高压力点为止,这段时间成为速燃期。在此时期内,火焰中心迅速向外传播,直到烧遍整个燃烧室。燃烧热能的绝大部分在此时期放出,使气缸中的压力、温度迅速上升。这一时期是燃烧过程的主要阶段。最高压力点的到达时刻,对发动机的动力性、经济性及压力升高率等都有重大影响。如到达过早,则会使压缩过程负功增大;如到达过迟,则膨胀功率将减少,同时,燃烧高温时的传热表面增加。
(3)后燃期 从速燃期中到燃料基本燃烧完的这一段时期。部分未来得及燃烧的燃料和燃烧不完全的产物继续燃烧,而燃烧产物中的部分CO2和H2O又会因高温分解成CO、H2、O2等,并在膨胀过程温度下降时又氧化放出热量。
8.电控汽油喷射系统有哪些分类方法及其类型? 答:电喷汽油喷射系统可以按一下方式进行分类:
1)按喷油器数量分 有多点汽油喷射系统(MPI)和单点汽油喷射系统(SPI).
2)按汽油喷射方式分 可分为连续喷射系统和间歇喷射系统。间歇喷射系统按照喷油时序的不同又可分为顺序喷射、分组喷射和同时喷射。
3)按喷射装置的控制方式分 可以分为机械控制式(K型)、机电结合控制式(KE型)和电子控制式(EFI型)喷射系统。
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4)按空气量的检测方式分 可分为进气管绝对压力传感器式和空气流量传感器式两大类,后者又可分为体积流量型和质量流量型两类,体积流量型有叶片式和卡门漩涡式,质量流量型有热线式和热膜式空气流量计等类型。
5)按喷油器的喷射位置分 可分为气缸内直喷和缸外喷射。
9. 试说明电控汽油喷射系统的组成、作用及工作原理。 答:(1)电控喷油系统的组成
电控喷油系统一般由空气供给系统,燃油供给系统和电子控制系统三大部分组成。 (2)电控汽油喷射系统各部分的作用
空气供给系统的作用是向发动机提供新鲜的空气并计量所进入的空气量。它是通过汽缸活塞在进气行程向下运动所产生的负压吸入的。
燃油供给系统的作用是向发动机供给燃烧所需的汽油。电动燃油泵把汽油从油箱中泵出,经过燃油滤清器滤去杂质,再通过燃油压力总管分配到各个喷油器。
电子控制系统的作用是检测发动机的工作情况,精确控制燃油喷射量、喷油正时和点火正时。
(3)电控汽油喷射工作原理
发动机电控单元根据进气流量或进气管绝对压力、发动机转速、冷却液温度、进气温度、节气门位置等传感器输入的信号,与存储在ROM中的参考数据进行比较,从而确定在该状态下发动机所需的喷油量、喷油正时和最佳点火提前角。存储在ROM中的参考数据是通过大量的发动机及整车实验所获得的优化数据。
10. 电控汽油喷射系统的空气供给系统主要有哪些部件组成?ECU由哪几部分组成,各起什么作用?
答:(1)空气供给系统的作用与组成
气供给系统的作用是向发动机提供新鲜的空气。它主要是由空气滤清器、空气流量计、节气门、进气总管、进气支管和怠速空气控制阀等组成。 (2)ECU的组成与作用
ECU式燃油电控系统的核心。它主要由中央处理器(CPU)、随机存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、输入/输出接口电路、驱动电路和固化在ROM中的发动机控制程序和原始数据等组成。
1)输入回路:它各种输入信号进行预处理,一般包括去除杂波、把正弦波转换成矩形波及电平转换等。
2)A/D 转换器:数字计算机只能处理数字信号,A/D转换器将模拟信号转换成数字信号, 再输入微机进行处理。
3)微机:微机是发动机电控系统的神经中枢,它主要由中央处理器(CPU)、随机存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、输入/输出接口(I/O)等组成。微机根基需要把各种传感器送来的信号用内存的程序和数据进行运算处理,并把处理结果(如喷油脉冲信号、点火控制信号等)送往输出回路。
4)输出回路:输出电路是微机与执行器之间的连接部分,它将微机发出的控制指令,转变成控制信号来驱动执行器工作,起着控制信号生成和放大等功能。微机输出的是数字信号,而且输出信号很小,用这种信号一般不能直接驱动执行器工作,需要输出电路将其转换成可以驱动执行器工作的控制信号,如喷油器驱动信号、点火控制信号、燃油泵控制信号等。
11. 电控燃油喷射系统的燃油供给系统的控制原理如何?
答:燃油由燃油泵从油箱中泵出,经过燃油滤清器,除去杂质及水分后,再送到燃油脉动衰减器,以减少其压力脉动,这样具有一定压力的燃油流至供油总管,再经过各供油支管送至各缸喷油器。喷油器根据电脑(ECU)的喷油指令,开启电磁喷油器,将适量的燃油喷于进气门前,待进气行程时,再将燃油混合气吸入气缸中。装在燃油总管上的燃油压力调节器是用以调节系统油压的,目的在于保持喷油器内与进气歧管内的压力差为250KPa。此
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外,为了改善发动机低温起动性能,有些车辆在进气歧管上安装了一个冷启动喷油器,冷启动喷油器的喷油时间由热限时开关或者电脑(ECU)控制。
12.汽油机为什么有时候会敲缸,影响爆燃的使用因素有哪些?
答:汽油机发生爆燃时,汽缸内发出特别尖锐的金属敲击声,称为敲缸。它是汽油不正常燃烧的一种,是汽缸内终燃混合气的自燃现象。当汽车发动机压缩比较高而使用的汽油标号偏低;燃烧室积碳使之产生早火;汽缸体和缸盖冷却不良,缸内压力温度升高;点火提前角过大或点火提前角的离心或真空自动调节器失灵,再者就供应汽缸内混合气浓度不合适,过浓或太稀等,都会引起缸内汽油爆燃而产生敲缸。
13.简述电喷系统的组成及其供油系统的特征。
答:电喷系统由三个子系统组成,它们是:空气系统、燃料系统及控制系统。
“电喷”是电子控制以喷射的方式向汽油机提供燃油,按照喷油器安装位置的不同,分为单点燃射(SPI)、多点喷射(MPI)及缸内直接喷射三种类型。
①单点喷射系统是在进气管节流阀体上方安装一个中央喷射装置,用一到两只喷油器集中喷射,与空气混合后由各进气歧管分配到各汽缸。
②多点喷射:是在每缸进气口处安装喷油器,由电子控制单元按照一定模式进行喷射。
③缸内直接喷射:在电子单元的控制下将燃料直接喷入汽缸内,在缸内形成混合气,故喷射装置的喷射压力较高,必须配有压力泵,使压力可达到5.0MPa(即50个大气压)。
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