《汽车发动机原理》作业题库
第五章
5-1 柴油机燃烧初期的预混合燃烧阶段与汽油机的预混合燃烧有何异同？
解：同：都是燃烧开始前油气先混合的燃烧过程。

异：柴油机的预混相比于汽油机不够均匀，且柴油机的燃烧过程是多点自燃，而汽油机则是火花点火，火焰传播的过程。

5-2 柴油机燃烧过程滞燃期包括哪些物理和化学过程？与低温多阶段着火过程是什么关系？
解：物理过程：雾化、蒸发、扩散和与空气混合等。

化学过程：低温多阶段着火。

5-3 试述直喷式柴油机喷油规律、混合气形成速率（气流与喷雾）和燃烧放热规律之间的相互关系？并由此说明控制柴油机放热规律的主要手段有哪些?
解：柴油机喷油规律会影响混合气的形成速率。

一般初期喷油快且喷油压力高的预混合气的量就多。

混合气形成速率影响燃烧放热规律，燃烧开始前形成混合气的速率越快，初期放热率就越高。

燃烧过程中混合气的形成速率决定了放热持续期的长短，混合快的放热时间短。

5-4 直喷式柴油机燃烧中为什么会出现“双峰”放热现象？若喷油规律相同，“双峰”形状随柴油机负荷不同会怎样变化？为什么？
解：dQ B/dφ曲线的双峰，第一个峰对应速燃期的预混合燃烧阶段，而第二个峰则对应缓燃期的扩散燃烧阶段。

负荷变化会引起形状的变化，小负荷时，第二个峰不明显，因为负荷小时，扩散燃烧阶段的放热量减少。

5-5 分析柴油机的几何供油规律和实际喷油规律的主要差别；说明形成这些差别的主要原因是什么。

解：供油规律早于喷油，供油最高速率要大于喷油最高速率。

喷油时间大于供油时间，且喷油量小于供油量。

燃油的可压缩性；压力波的传播滞后；压力波动；高压容积变化。

5-6 比较柴油机空间雾化混合方式与壁面油膜混合方式的原理差异；简述促进空间雾化混合的基本原则。

解：空间雾化将燃油喷射到空间进行雾化，通过燃油与空气的相对运动和扩散，在空间形成可燃混合气。

因此混合能量主要来源于喷油射束，空气被动参与混合，油找气的方式。

混合一般不够均匀。

壁面油膜蒸发混合方式在燃烧室壁面上形成很薄的薄膜，在强烈涡流作用下，油膜边蒸发变燃烧。

采用多空高压喷油，合理组织涡流。

5-7 柴油机燃烧室中形成可燃混合气时一般会利用哪几种气流形式？如何产生和控制这些气流运动？
解：进气涡流，压缩涡流，挤流和逆挤流，湍流。

进气涡流：通过设计进气道的形状产生进气涡流。

通过改变流通面积和角度来改变强
度。

压缩涡流：涡流式燃烧室压缩过程中通过主副燃烧室间气道产生，通过气道的流通面积改变强度。

挤流和逆挤流：压缩过程气缸内空气挤入燃烧室凹坑中产生，膨胀过程又从凹坑回到气缸。

主要取决于凹坑喉口直径和活塞直径之比以及顶隙大小。

湍流：伴随大尺度涡流产生，或单独存在。

5-8 燃烧室中的气流运动对混合气形成及燃烧有何促进作用？又带来何种负面影响？
解：合理的气流运动能够促进混合气的形成，缩短燃烧持续期。

过大的气流运动可能将易燃气体混合到未然燃料中，阻碍燃烧进行。

5-9 压缩上止点时的燃烧室内涡流强度取决于哪些因素？涡流强度对热混合现象会有什么影响？
解：主要取决于进气过程的涡流强度和燃烧室的设计。

在涡流作用下，密度较大的燃油颗粒及空气向外运动，密度较小的废气向内运动，有利于油气混合。

当涡流过弱时，离心力过小燃油颗粒无法被热混合热锁，抛向周围，而被“锁定”在中心区域，被废气包围。

当涡流过强时，上游油束的已燃气体会混入下游油束的未燃混合气区域，妨碍混合及燃烧。

5-10 分析比较直啧（统一）式燃烧室与非直喷（分隔）式燃烧室在主要性能上的不同和优缺点。

为什么直喷式燃烧室成为重型汽车柴油机的主流？
解：性能上优缺点：
（1）燃油经济性，直喷式油耗明显低。

（2）排放特性，非直喷式略好于直喷式。

（3）功率密度，非直喷式略高于直喷式，因为空气利用率高。

（4）噪声振动性能。

（5）非直喷成本略低。

重型车对油耗要求更高，所以直喷式柴油机成为主流。

5-11 为什么柴油机的燃烧噪声要比汽油机大得多？降低柴油机燃烧噪声的主要技术对策是什么？
解：柴油机的燃烧的冲击性和运动件惯性质量明显大于汽油机。

柴油机速燃期内放热率远大于汽油机，且柴油机的燃烧室和运动部件一般也较大。

用预喷、晚喷或EGR等。

5-12 说明柴油机的机械式供油系统会有哪些异常喷射现象和它们可能出现的工况；简述二次喷射产生的原因、造成的危害及消除方法。

解：二次喷射：针阀落座之后，压力波的影响下，针阀再次升起，产生喷射现象。

由于第二次喷射是在燃油压力较低情况下进行的，这时喷射的燃油严重雾化不良，使燃烧恶化，产生碳烟。

加之喷射之后，热效率低。

缩短高压油管长度，减小高压容积减缓压力波。

合理选择喷油系统参数
滴油现象：当高压系统内的压力下降过慢时出现。

断续喷射：低速低负荷。

不规则喷射和各次喷射：低速低负荷。

气穴与穴蚀：高压油路压力接近零压时产生。

5-13 某重型汽车柴油机的额定转速为2000 r/min，采用直喷式燃烧室和废气涡轮增压，缸径为150 mm，冲程180 mm，压缩比为14.5。

额定工况时的燃油喷射在上止点前20°CA开始，喷油持续期2. 25 ms，滞燃期为0.92 ms。

计算：
（1）以发动机曲轴转角计的滞燃期长度；
（2）燃烧开始时刻所对应的曲轴转角；
（3）喷油结束时刻所对应的曲轴转角。

解：（1）滞燃期长度：11.04CA
360*2000/60000=12CA/ms 12*0.92=11.04CA
（2）着火时刻：-8.96CA
从喷油开始时刻到燃烧开始时刻叫滞燃期：-20+11.04=-8.96CA
（3）燃烧结束时刻：7CA
整个燃烧持续期：2.25*12=27CA
燃烧结束时刻：-20+27=7CA。