发动机第六章答案.doc

1、试说明汽油机燃烧过程各阶段的主要特点，以及对它们的要求。
答：汽油机燃烧的过程分成着火落后期、明显燃烧期与补燃期三个阶段。
(1)着火落后期：它是指从火花塞点火到火焰核心形成阶段，即从火花塞点火至气缸压力线明显脱离压缩线而急剧上升时的时间或曲轴转角，这段时间约占整个燃烧时间的15%左右。在着火落后期，气缸压力线较压缩压力线无明显变化。
(2)明显燃烧期：明显燃烧期是指火焰由火焰中心烧遍整个燃烧室的阶段，在此阶段气缸压力线脱离压缩线开始急剧上升到压力达到最高点止，明显燃烧期是汽油机燃烧的主要时期。在此时期，因为绝大部分燃料在这一阶段燃烧，此时活塞又靠近上止点，在这阶段内，压力升高很快。
(3)后燃期（补燃期）：后燃期相当于明显燃烧期终点至燃料基本上完全燃烧为止，在此阶段，燃烧室主要容积已被火焰充满，混合气燃烧速度开始降低，加上活塞向下止点加速移动，使气缸中压力开始下降，在后燃期中主要是湍流火焰前锋后面没有完全燃烧掉的燃料，以及附着在气缸壁面上的混合气层继续燃烧。
2、爆燃燃烧产生的原因是什么？它会带来什么不良后果？
答： （1）原因：燃烧室边缘区域混合气也就是末端混合气燃烧前化学反应过于迅速，以至在火焰锋面到达之前即以低温多阶段方式开始自然，引发爆燃。
（2）不良后果：爆燃会给柴油机带来很多危害，发生爆燃时，最高燃烧压力与压力升高率都急剧增大，因而相关零部件所受应力大幅增加，机械负荷增大；爆燃时压力冲击波冲击缸壁破坏了油膜层，导致活塞、气缸、活塞环磨损加剧，爆燃时剧烈无序的放热还使气缸内温度明显升高，热负荷及散热损失增加，这种不正常燃烧还使动力性与经济性恶化。
3、爆燃与早燃有什么区别？
答：早燃是指在火花塞点火之前，炽热表面点燃混合气的现象。爆燃是指末端混合气在火焰锋面到达之前即以低温多阶段方式开始自然的现象。早燃会诱发爆燃，爆燃又会让更多的炽热表面温度升高，促使更加剧烈的表面点火。两者相互促进，危害更大。另外，与爆燃不同的时，表面点火即早燃一般是在正常火焰烧到之前由炽热物点燃混合气所致，没有压力冲击波，敲缸声比较沉闷，主要是由活塞、连杆、曲轴等运动件受到冲击负荷产生震动而造成。
4、何为汽油机燃烧循环变动？燃烧循环变动对汽油机性能有何影响？如何减少燃烧循环变动？
答：（1）燃烧循环变动：燃烧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转时，这一循环与下一循环燃烧过程的进行情况不断变化，具体表现在压力曲线、火焰传播情况及发动机功率输出均不相同。
（2）影响：由于存在燃烧循环变动，对于每一循环，点火提前角与空燃比等参数都不可能调整到最佳，因而使发动机油耗上升、功率下降，性能指标得不到充分优化。随着循环变动加剧，燃烧不正常甚至失火的循环次数逐渐增多，碳氢化合物等不完全燃烧产物增多，动力性、经济性下降。同时，由于燃烧过程不稳定，也使振动与噪声增大，零部件寿命下降，当采用稀薄燃烧时，这种循环变动情况加剧。
（3）减少措施： 1）尽可能使фa=0.8～1.0，此时的循环变动最小。
2）适当提高气流运动速度与湍流程度可改善混合气的均匀性，进而改善循环变动。
3）改善排气过程，降低残余废气系数γ。
4）避免发动机工作在低负荷、低转速工况下。
5）多点点火有利于减少循环变动。
6）提高点火能量，优化放电方式，采用大的火花塞间隙。
5、试说明汽油机燃烧室设计的一般要求。
答：（1）结构紧凑：面容比值F/V（燃烧室表面积与容积之比）常用于表示燃烧室的紧凑性。面容比值较小，燃烧室紧凑，具有以下优点一是火焰传播距离小，不易爆燃，可提高压缩比；二是相对散热损失小，热效率高。三是熄火面积小，HC排量少。
（2）具有良好的充气性能：应允许有较大的进气、排气门流通截面，这样可以提高充气系数，降低泵气损失；燃烧室壁面与气门头部要有足够的间隙，以避免壁面的遮蔽作用。
（3）火花塞位置安排得当：火花塞的位置直接影响火焰传播距离的长短，火焰面积扩大率的燃烧率，从而影响抗爆性，也影响火焰面积扩展速率与燃烧速率。在布置火花塞时必须考虑一下因素；a）能利用新鲜混合气充分，扫除火花塞间隙处的残余废气，使混合气易于着火。b）火花塞应靠近排气门处，使灼热表面加热的混合气及早燃烧，以避免发展为爆燃燃烧。c）火花塞的布置位置应使火焰传播距离尽可能短。d）不同的火花塞位置对燃烧辛烷值的要求也不同。
（4）要产生适当的气流运动：燃烧室内形成适当强度的气体流动有以下优势：一是增加火焰传播速度；二是扩大了混合气体的着火界限，可以燃烧更稀的混合气；三是降低了循环变动率；四是降低了HC的排量。
（5）适当冷却末端混合气：末端混合气要有足够的冷却强度，以降低终燃混合气温度，减轻爆燃倾向。但又不可使激冷层过大，以免增加HC的排放。
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