西安交通大学本科生课程考试试题标准答案与评分标准（A）
课程名称：内燃机原理 课时： 56 考试时间： 2010年6月 日
一、名词解释 1. 指示功：气缸内活塞完成一个工作循环所获得有用功 2. 化学计量空燃比：当燃料在空气中燃烧时，一定质量空气中的氧刚好使一定质量的燃料完全燃烧，则此时的空气与燃料的质量比称为燃料燃烧的化学计量空燃比 3. 燃料辛烷值：反映燃料的抗爆能力，由异辛烷和正庚烷标准混合燃料标定。将油料的爆燃强度同异辛烷与正庚烷的混合液的爆燃强度相比较，当两者相同时，标准混合液中所含异辛烷的体积百分比，即为所试油料的辛烷值。 4. 有效燃油消耗率：单位有效功的耗油量 5. 泵气损失：与理论循环相比，活塞在泵气过程所造成的功的损失，由推出损失和吸气损失组成 6. 滚流：在进气过程形成的缸内绕垂直于气缸中心线的有组织的进气流动 7. 滞燃期：燃油喷入气缸到燃烧开始的这段时间 8. 循环变动：点燃时发动机不同循环及同一循环不同气缸之间缸压等燃烧过程参数的变动 9. 负荷特性：在内燃机速度一定的条件下，发动机的各项性能指标随负荷变化的特性 10. 三效催化：对点燃式发动机尾气中的HC、CO和NOx三种有害排放物同时实现催化转化 二．简答题 1.内燃机的机械损失由哪些部分组成？内燃机机械损失的测定方法有哪几种？ 答：内燃机的机械损失由以下5部分组成：1）缸套与活塞及环组的摩擦损失；2）轴承与气门机构的摩擦损失；3）驱动附属机构的功率消；4）流体摩擦损失（风阻损失）；5）驱动扫气泵及增压器的损失 内燃机机械效率测定方法有：示功图法，倒拖法，灭缸法和油耗线法。 2.内燃机的实际循环与理论循环相比存在哪些损失？试述各种损失形成原因。 答：从工质不同，换气损失，传热损失，燃烧损失四个方面分析。 3.内燃机充量系数的定义是什么？提高内燃机充量系数的主要方法有哪些？ 答：内燃机充量系数的定义：每循环吸入气缸的空气量换算成进气管状态（ps，Ts）的体积V1与活塞排量Vs的比值 提高内燃机充量系数的主要方法有：降低进气系统的流动阻力；采用可变配气系统技术；合理利用进气谐振；降低排气系统的流动阻力；减少对进气充量的加热 4.增压对柴油机的经济性和动力性有何影响？与定压涡轮增压系统相比，脉冲涡轮增压系统有何优点？ 答：增压对柴油机的经济性和动力性的影响（思路）：增压提高发动机充量系数，提高发动机功率，提高热效率，降低燃油消耗率，降低HC, CO, NOx, PM排放浓度。
脉冲涡轮增压系统在排气能量利用率、扫气作用、发动机加速性能等方面较优。 5. 点燃式发动机HC排放的机理。 狭缝；油膜；积碳；壁面激冷；熄火 6．汽油机缸内燃烧过程划分及特点。 火焰发展期；速燃期；后燃期。10%；10%~90%；10%。 7．柴油机缸内自燃着火的条件。 混合气空燃比；温度>临界温度 8．汽油机的爆震燃烧与柴油机的工作粗暴的异同 同：混合气的自燃 异：发生时刻；柴油机滞燃期内混合气多，dp/dphi>0.6MPa;汽油机末端混合气自燃。 三．问答论述题 1. 论述提高内燃机动力性能与经济性能的主要方法和途径。 答：从以下几个方面进行论述：1）采用增压，2）合理组织燃烧过程，提高指示效率，3）改善换气过程，提高充量系数，4）提高转速，5）采用二冲程，6）提高机械效率 2. 画图说明柴油机双阶段燃烧放热规律，并说明对NOx和PM排放的影响及控制方法 预混燃烧和扩散燃烧 双峰模式 预混—>NOx; 扩散?碳烟。 减少预混燃烧量，缩短扩散燃烧时间。双弹簧喷油器；缸压共轨多次喷射。 第 页 第 页
西安交通大学本科生课程考试试题标准答案与评分标准（B）
课程名称：内燃机原理 课时： 56 考试时间： 2010年6月 日
一、名词解释 1. 平均有效压力：发动机单位气缸工作容积一个循环能发出的有效功 2. 过量空气系数：燃烧1kg燃料的实际空气量与理论空气量之比 3. 燃料十六烷值：反映燃料的自燃能力，同正十六烷与七甲基壬烷混合燃料的自燃性进行比较，当两者相同时，可由混合燃料中的正十六烷和七甲基壬烷的体积百分比计算得到 4. 有效热效率：实际循环的有效功与为得到此有效功所消耗的热量的比值 5. 泵气损失：与理论循环相比，活塞在泵气过程所造成的功的损失，由推出损失和吸气损失组成 6.进气涡流：进气过程形成的绕气缸中心线旋转的气流运动。 7.柴油机滞燃期：从喷油开始到压力曲线偏离倒拖压力曲线之间的时刻（曲轴转角）。 8.不稳定（不规则）喷射：在某些工况下，当结构参数不匹配时，循环供油量不断变动，各循环喷油规律也有差异，这种现象称为不稳定（不规则）喷射。 9.喷油泵的速度特性：喷油泵在油量调节齿杆位臵不变时，每循环喷油量随油泵转速变化的特性称为喷油泵的速度特性。 10.内燃机的外特性：内燃机在供油量调节机构（对柴油机为油量调节杆，下面简称油门，对汽油机为节气门）保持不变的情况下，性能指标随转速而变化的关系称为内燃机的速度特性。其中，当柴油机的油门固定在标定位臵，或汽油机的节气门全开时得出的速度特性，称为内燃机的外特性。油量低于标定位臵时的速度特性称为部分速度特性。 二．简答题 1. 内燃机机械效率测量有哪几种方法，每种方法的适用场合是什么？ 答：内燃机机械效率测定方法有：示功图法，倒拖法，灭缸法和油耗线法。其中，示功图法适合于所有类型发动机，倒拖法适合于压缩比不高的汽油机，灭缸法适合于非增压多缸柴油机，油耗线法适合于非增压或增压压力不高的柴油机。 2. 简述内燃机实际循环与理论循环之间的差异。 答：从工质不同，换气损失，传热损失，燃烧损失四个方面分析。 3. 提高内燃机充量系数的主要方法有哪些？ 答：降低进气系统的流动阻力；采用可变配气系统技术；合理利用进气谐振；降低排气系统的流动阻力；减少对进气充量的加热 4. 试比较内燃机定压涡轮增压系统和脉冲涡轮增压系统的优缺点。 答：脉冲涡轮增压系统在排气能量利用率、扫气作用、发动机加速性能等方面较优。而定压涡轮增压系统在涡轮效率、增压系统结构方面较优。 5. 基于p—?压力示功图上点燃式内燃机燃烧过程各个阶段的特点。 答：汽油机燃烧过程分成三个阶段。 第1阶段为着火阶段，指火花跳火到形成火焰中心的阶段。这一阶段反映火核形成过程，着火滞燃期与燃料特性、缸内温度、混合气浓度、残余废气系数、点火能量有关。着火阶段影响到火焰形成、失火和后续的燃烧过程。 第2阶段为急燃期，指火焰由火焰中心烧遍整个燃烧室的阶段，又称火焰传播阶段。压力
升高快，燃烧压力和温度达到最大值。NO排放物主要在此阶段形成。此阶段决定了发动机的动力性。 第3阶段为后燃期，指从急燃期终点到完全燃烧点的阶段。后燃期不应过长，否则传热损失增加，排温增加，热效率降低。 6. 什么是火花点火发动机的爆燃？产生爆震的原因以及影响爆燃的因素？ 答：在某种条件下(如压缩比过高)，汽油机的燃烧会变得不正常，在测录的p-t示功图上，出现压力曲线出现高频大幅波动，上止点附近的dp/dt值急剧波动，此时火焰传播速度和火焰前锋形状发生急剧的改变，称为爆燃。 发生爆燃的原因可归结为终燃混合气的快速自燃。 运转因素的影响: 点火提前角; 转速; 负荷; 混合气浓度; 燃烧室沉积物. 结构因素：气缸直径；火花塞位臵；气缸盖与活塞的材料；燃烧室结构. 7. 什么是排气再循环？排气再循环能够降低NOx排放的原因？ 答：排气再循环是指将排气的一部分气体引入进气系统，用于降低NOx排放的措施。其能降低NOx排放原因在于EGR使工作混合气的总热容大大增加，最高燃烧温度下降。小负荷运转用少量EGR能改善燃烧，但EGR率过大会使燃烧不稳定，表现在缸内压力变动率增大，甚至导致缺火，使HC排放剧增。中等负荷用过大的EGR率使油耗上升，HC排放增大。发动机全负荷运转时追求最大最大动力性，即使NOX排放很高，也不能用EGR加以控制，以免动力性受害。 三．问答论述题 1. 论述提高内燃机动力性能与经济性能的主要方法和途径。 答：从以下几个方面进行论述：1）采用增压，2）合理组织燃烧过程，提高指示效率，3）改善换气过程，提高充量系数，4）提高转速，5）采用二冲程，6）提高机械效率 2. 柴油机的有害排放物主要有哪些？试分别叙述其生成机理和控制措施 答：柴油机有害排放物有：HC, CO, NOx, PM（碳烟）。HC和CO由过浓和过稀混合气产生，NOx依赖于氧浓度，高温和高温下的滞留时间。PM由过浓混合气高温缺氧和燃烧氧化物形成。根据各排放物生成机理分析控制措施。 第 页 第 页
参考资料仅供参考
简答题
1. 提高内燃机动力性与经济性途径？
一采用增压技术：在过量空气系数参数φα的情况下，增加吸进空气的密度ρs可以使发动机功率按比例增长。在柴油机上采用高增压后，可以使柴油机的Pme和PL成倍增长。于此时使它还改善了柴油机的经济性降低比质量降低废气排放降低废气有害气体排放
二．合理组织燃烧过程提高循环指示效率ηit提高指示功率ηit不仅改善了内燃机的动力性能同时也改善经济性能
三．改善换气过程提高气缸的充量系数φc同样大小的气缸容积在相同的进气状态下若能吸入更多新鲜空气则可容许喷入更多的燃料在同样燃料条件下可获得更多的有用功。
四．提高发动机的转速。增加转速可以增加单位时间内每个汽缸做功的次数，因而可提高发动机功率输出同时发动机比质量也随之降低
五．提高内燃机的机械效率。可以提高内燃机的动力性能和经济性能。
六．采用二冲程提高功率。理论上，采用二冲程相对四冲程可以提高升功率一倍 2．降低汽油机排放途径
一．曲轴箱排放控制，为防止曲轴箱排放物的危害，采用曲轴箱强制通系流，把曲轴箱排放物吸入气管进而在汽缸内燃掉
二．蒸发排放物的控制，为了控制车用汽油机HC蒸发排放采用活性炭罐式蒸发排放控制蒸发排放
三．冷起动暖机和怠速排放控制，为了改善冷起动排放增加起动功率提高起动转速增大点火能量尽量缩短起动时间并在起动前对发动机进行预热。较高转速对左较大节气门开度和较小残余废气分数，相应减小混合气加浓程度 四．低排放燃料供给根据不同负荷率提供适当浓度的混合气 五．低排放点火系统 六．低排放燃烧系统
七．排气再循环，采用排气再循环有效降低点燃式内燃机的NOx排放
3．柴油机的燃烧过程有哪几个阶段？重点控制哪一过程？产生噪声的原因及解决办法？
主要有第I阶段滞燃期 即在压缩过程末期在A点，开始向气缸喷气燃料但由于气缸温度过高远远高于当时正常压力下的正常温度，燃料并不马上着火而是稍有滞后。第II阶段急燃期 在活塞接近上止点，气缸容积较小的情况下混合气几乎一起燃烧，因此气缸中压力升高的特别快 第III阶段缓燃期 即从压力急剧升高的终点到压力开始下降 第IV阶段后燃期 即从缓燃期的终点，到燃料上基本燃烧完全为止。
其中要重要控制:滞燃期，因为滞燃期的时间长短直接影响到急燃期的燃烧对整个燃烧过程影响最大。
产生噪声的原因：由于升高率的过高而引起的，压力升高率过大从而使柴油机运动零件受强烈冲击负荷以而产生强烈噪声降低使用寿命。 解决办法：通过降低压力升高率来降低燃烧噪声即缩短滞燃期和减少滞燃期的喷油量。采用引导喷射使喷油量先少后多并缩短主喷射时燃油滞燃期降低噪声。 填空与名词解释
1内燃机按着火方式可分为（点燃式）和（压燃式）按冷却方式分（液压冷却）