哈尔滨工程大学内燃机原理知识点

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1、理想循环：为了了解内燃机热能利用的完善程度，能量相互转换的效率，寻求提 高热量利用率的途径，在不是其基本物理、化学过程特征的前提下，将内燃机的 实际循环进行若干简化，使其近似乎于所讨论的实际循环，而又简化了实际变化 纷繁的物理、化学过程，从而提出一种便于作定量分析的假想循环，称为“理想 循环”。实际循环与理想循环差异主要有：1、工质不同2、气体流动阻力3、涡流与节流 损失 4、传热损失 5、燃烧不及时，后燃及不完全燃烧损失 6、漏气损失； 压缩比： 压缩比是一个描述工质容积变化和压缩程度的参数，定义为压缩始点 容积比上压缩终点容积。按什么原则取定压缩比：压缩比的上限：a、对点燃式内燃机（如汽油

2、机，煤气机），在缸内被压缩的是空 气与燃料的混合物，上限受到可燃混合气早燃或爆燃的限制。因此，上限取值应 考虑到燃料的性质，传热条件及燃烧室结构等因素。b.对压燃式发动机（如柴 油机，上限受到机械负荷Pc、Pz,噪声、排放（温度高,NOX上升；高温下C02分 解形成CO）的限制。当压缩比上升到一定程度时，压缩比上升的程度明显减少， 太高反而得不偿失。压缩比的下限:a、对点燃式内燃机，在满足上限的限制下,尽量使压缩比高些；b、 对压燃式发动机（如柴油机），应保证压缩终点的温度不低于燃料着火燃烧的自 燃温度。多变压缩指数影响因素：1、曲轴转速 2、气缸尺寸 3、周壁散热强度及充量扰动 的速度；多变

3、膨胀指数影响因素：转速、燃烧速度、气缸尺寸、负荷等。 示功图：把内燃机在 1 个循环中气缸工质状态的变化，表示为压力与容积的关系 图（p-V图）或压力与曲轴转角的关系图称为示功图。示功图作用：示功图直接表示了内燃机作功的大小，除此之外，还包含了许多反 映内燃机性能的信息和数据，是评价分析内燃机性能的主要手段。内燃机的指示参数是用以表征燃料燃烧释放出来的热能转变为机械能完善程度 的一组参数，只考虑了气缸内因燃烧不完全和传热等方面所引起的热量损失，而 没有考虑各运动副间所存在的摩擦损失、泵气损失和辅助机械损失等。 内燃机 的指示参数主要包括内燃机的平均指示压力pi、指示功率Ni、指示效率ni以及

4、指示油耗率 gi。指示压力的影响因素：增压度、过量空气系数、换气质量、油气混合完善程度、 燃烧完善程度机械损失功率：摩擦、泵气、压气机或扫气泵、辅助机械损失功率 指示效率及指示油耗率影响因素：燃料热能释放好坏、热量损失大小、热能转换 有效程度内燃机的有效参数包括平均有效压力pe、有效功率Ne、有效效率ne及有效油 耗率ge。它们与指示参数的不同之处就是除指示参数考虑的热力损失外，还考 虑了机械损失。内燃机性能：动力性、经济性、排放性、可靠性、运转性。提高内燃机性能的措施：1、采用增压技术 2、合理组织燃烧过程，提高循环指 示效率 3、改善换气过程，提高气缸的充气系数 4、提高发动机的转速 5、

5、提高 内燃机的机械效率6、采用二冲程提高升功率。机械效率：在内燃机工作过程中，经曲轴输出的有效功率Ne总小于活塞所获得 的指示功率Ni,其差值为机械损失功率Nm,而有效功率比上指示功率即定义为 机械效率。提高机械效率的措施：1、增压2、转速n及活塞平均速度3、负荷4、润滑油温 度与冷却水温度5、气缸尺寸及数目 6、工艺水平。内燃机强化及强化程度：为了评价发动机的承载能力、热负荷和机械负荷的应力 水平以及工作容积的利用率,并对各种发动机进行对比,把气缸基本尺寸作为标 定发动机承载或强化的基准。正如经济参数和动力参数一样,强化指标也是评价 发动机性能的基本特性参数。内燃机的强化指标包括升功率和活塞

6、功率。单位气缸工作容积(1L)发动机所 具有的标定功率就称为发动机的升功率；单位活塞总面积上发动机所具有的标定 功率就称为活塞功率。分析内燃机强化的可行性与措施 按升功率强化内燃机:减轻发动机的质量、减小外形尺寸。 为了提高升功率可以用下列基本方法:(1) 采用二冲程循环；(2)增大压缩比,以提高指示效率(3)减小过量空气系数(4)提 高发动机的转速n； (5)在化油器式发动机中改用燃油直接喷射；(6)利用进排气系 统中的气动效应提高； (7)采用强制进气的增压措施增大充气效率与进气密度乘 积值按增压强化发动机来分析:增压是最有效的提高NeL的措施，但增压后需考虑以下儿个因素：(1) 增压压力

7、与机械负荷：降低压缩比、减小喷油提前角、选用适当的喷油特 性及混合气形成方式等(2) 热负荷与降低热负荷的措施：限制气缸中最高气体压力及其增长速度、最 高温度及零件间壁中的温度梯度(通过完善结构工艺、合理组织增压内燃机工作 过程实现)(3) 供油与燃烧过程的组织：降低最高压力(减小压缩比、减小喷油提前角)(4) 增压压力的最佳化增压、提高转速和压缩比是强化内燃机的基本措施,试分析其中的限制因素有 哪些?(1) 压缩比增大,指示效率提高。但是,随着压缩比提高,机械损失增大,起动 变得困难,并且必须提高燃料的辛烷值,所有这些部决定了把强制点火式发动机 的压缩比提高到12以上是不适宜的。为了保证无爆

8、燃的燃烧,在这种类型的增 压式发动机中,压缩比不仅不能增大,而且是要减小。在柴油机中,压缩比的数 值是以保证可靠起动及其零件所能承受的机械负荷这两个条件为出发点来选定 的。进一步提高压缩比,正如经验所表明的那样,不仅不能使升功率增大,而且 甚至因为机械效率降低反而会使它减小。(2) 提高发动机的转速 n 有利也有弊。随着转速提高,充气系数减小.因此,随着 发动机高速性的提高,必须相应地选定配气相位,增大进排气系统的流通截面, 并改善压气机和燃 气涡轮的效率。提高转速,发动机的摩擦损失及用于换气的功率消耗增大,因而 机械效率降 低。提高发动机转速将使活塞的平均速度增大,囚而增加了由惯性力所引起的

9、机 城负荷。结果使摩擦损失、运动件的磨损、曲轴、连杆螺钉及发动机其他零件的应力都增大。进气涡流、滚流、挤流和湍流在内燃机混合气形成与燃烧中的作用是什么?其在 缸内是如何形成的? 答:进气涡流、滚流、挤流和湍流，可以提高混合气形成速度，极大地提高燃烧 速度。涡流：内燃机普遍采用了专门设计的进气道，使空气在吸入气缸时，能产生绕气 缸轴线旋转的进气涡流。在四冲程内燃机中，进气涡流的形成主要有三种 :导气 屏、切向进气道、螺旋进气道。在直流扫气的二冲程内燃机中，只要把扫气口在 平面内布置成一定的倾斜度，就能利用扫气流本身的运动形成涡流。 滚流:内燃机进气过程中形成的一种宏观大尺度涡旋，利用流过进气门上

10、、下缘 间隙处的气体速度的不均匀产生的旋转气流运动。挤流：对于口径比较小的深坑形燃烧室来说，即使没有进气涡流的情况下也会因 活塞顶上部环形空气被挤入燃烧室凹坑内而产生空气流动。这种流动称为挤流。 湍流：湍流只有在高速流动（即大雷诺数）的情况下才能产生。湍流的基本特征是 具有随机性质的涡流 （又称微涡流）结构，以及这些微涡旋在流体内部的随机运 动，因此，湍流能引起相邻流体层间的动量、温度、浓度等的交换和脉动，这有 利于加速燃烧过程的进程。影响点火提前角的因素有哪些 ?说明汽油机点火的特点以及对汽油机点火的一 般要求。答:最佳点火提前角与汽油机的转速、负荷、燃烧室结构、燃料品质、点火能量、 空燃比

11、混合气的压力和温度、残余废气系数、点火装置特性以及火花塞电极间隙 等因素相关，其中转速、负荷是两个主要的影响因素。汽油机点火的特点:采用强制点燃方式，即靠外部能源在可燃混合气的局部 区域首先形成着火条件。在实际汽油机上，是利用电极间瞬时产生的高压电火花， 将气缸中被压缩的混合气点燃。汽油机点火的一般要求:不论是化油器式汽油机还是电控喷射汽油机，都希 望能提高点火能量，延长点火时间，且最好火源离散，以期能迅速形成势头强劲 的火焰核心。 汽油机产生爆燃的主要原因有哪些?发生爆然后，汽油机会出现什么现象? 答:火花塞点火后，离火花塞较远的末端混合气，在正常火焰锋面到达前，其锋 前反应己完成而发生自燃

12、，引起爆炸性燃烧，产生金属敲击声则称之为爆燃。 汽油机产生爆燃的主要原因有:燃料的辛烷值较低、点火提前角不合适、转速太 低或负荷太大。压缩比太大等。 现象：汽油机爆燃时，接近等容燃烧，局部压力和温度骤然上升，造成气缸内各 处压力的分布不平衡，从而形成压力脉冲（暴燃波），在燃烧室内波动，每循环燃 烧过程中爆燃波要在燃烧室内波动 1020 次，从而引起零件的高频振动，发出金 属振声。当爆燃较为轻微时，引起的自燃混合气量少，不足以产生零件的金属敲 击声。 柴油机工作粗暴与汽油机的爆燃有何区别?可采用哪些措施予以克服? 答:柴油机的工作粗暴同汽油机的爆燃现象在燃烧本质上是一致的，均为可燃混 合气自燃的

13、结果。但发生的时间和缸内状态互有差异。柴油机的工作粗暴性发生 于急燃期始点，虽然高，但缸内压力分布仍是均匀的 ;而汽油机的爆燃发生于急 燃期的终点，缸内的压力分布不平衡，有压力波冲击现象。 克服柴油机工作粗暴的措施:缩短滞燃期，降低喷油提前角，减少滞燃期内的喷 油量和形成的可燃混合气数量。 克服汽油机爆燃的主要措施:1）缩短火焰传播距离、提高火焰传播速度2）降低末端混合气温度、增加末端混合气中残余废气的含量，使末端混合气过浓 或过稀3）当压缩比一定时，选用合适牌号的汽油。 柴油机三阶段着火过程：在压缩终了的温度范围内，燃料难以分裂成活化中心， 只能开始进行缓慢的氧化，经历冷焰、蓝焰、热焰而着火

14、的过程。 燃料分子先不完全氧化，产生烃基，再进一步氧化成过氧基。过氧基在高温低浓 度区易生成过氧化物，在低温高浓度区易产生甲醛。当反应物中积累了大量处于 激发态的甲醛分子，或过氧化物达到临界浓度而爆炸分解时，就会产生微弱、不 灼手也不引起可燃混合气燃烧的冷焰。氧化过程继续进行，冷焰中产物甲醛大量 积累，分解成醛基，发出淡蓝色辉光，即蓝焰，并进一步氧化成co。经过较短 的着火延迟期后，生产CO2，并放出大量热，产生热焰。滞燃期对柴油机燃烧过程、运转性能和污染物排放有何影响?影响滞燃期的因素 有哪些?答:滞燃期愈长，其间喷入气缸的燃料愈多，形成可燃混合气也愈多，则下一阶 段的燃烧愈剧烈，导致缸内压

15、力迅速升高，造成燃烧过程噪声大，发动机工作粗 暴，部件承受机械负荷大，且缸内温度高，易产生NOX，但滞燃期太短，不利 于混合气的形成，使柴油机性能恶化。正常运转下，压缩温度和压力是影响滞燃期的主要因素，此外喷油提前角、 转速及燃料性质也对滞燃期有较大影响。发动机起动时，由于转速、气缸中压力 以及温度较低，混合气形成的情况对滞燃期有较大影响，因此空气运动，喷嘴结 构，燃烧室壁温等因素在起动条件下成了影响滞燃期的因素。 试从混合气形成和燃烧的角度说明，现代高速柴油机的燃烧室一般应满足哪些 要求?柴油机直接喷射式燃烧室与分开式燃烧室各有何有缺点? 答:现代高速柴油机的燃烧室要求:能产生一定强度涡流，

16、利于混合气形成，同时 防止燃烧剧烈导致压力升高比太大而产生柴油机工作粗暴。满足既要提高燃烧效 率，又要防止机械负荷、热负荷过高，既要提高其经济性，又要降低排放的要求。直喷式燃烧室优点:结构简单，有效燃油消耗率低，启动容易。其缺点:最大 爆发压力较高，喷油系统易出故障，噪声以及排放指标欠佳，另外降低燃烧噪声 与提高经济性之间存在矛盾。分开式燃烧室优点:高速性能好，噪声和排气污染小，以及对喷油系统要求 低。其缺点:油耗高，启动困难，结构复杂。说明提高内燃机压缩比的利弊;为什么直喷式、涡流式柴油机和汽油机的压缩比 取值不同?答:在点燃式内燃机中，提高的压缩比，可以提高内燃机性能。但是，压缩比太 大会

17、引起可燃混合气早燃或爆燃。在压燃式的柴油机中，提高压缩比可以提高压 缩终点的温度，从而使燃油着火滞燃期缩短，从而保证了内燃机能柔和地工作。 同时较高的压缩终点温度使内燃机具备低温工作的可能性，以及可靠的冷机启动 性能。提高压缩比也可使内燃机具有较高的循环热效率。但是当压缩比高于一定 数值时，对热效率的影响并不显著。而压缩比太高又会使使柴油机机械负荷升高， 机械效率下降。也会使一氧化碳，一氧化氮的排放量加剧。柴油机要保证压缩终了时的空气压力不低于燃料着火燃烧的自燃温度，这就 决定了柴油机正常工作的最低压缩比，实际上的压缩比的取值原高于土面的最低 压缩比。而汽油机压缩比的取值大小却受到可燃混合气早

18、燃或爆燃的限制，因此， 柴油机的压缩比一般比汽油机的大。直喷式柴油机的一般比涡流式柴油机的压缩 比高。柴油机与汽油机的燃烧过程有何区别 ?汽油机为什么在燃油经济性上不如柴油 机?为了 提高汽油机的热效率，可采取哪些措施? 答:柴油机与汽油机的燃烧过程的区别:柴油机为压缩自燃式内燃机，其燃烧过程 包括预混合燃烧和扩散燃烧两部分。主要是扩散燃烧。柴油机着火方式为中温多 阶段着火，分为:滞燃期、急燃期、缓燃期和后燃期。汽油机为点燃式内燃机， 其燃烧过程为预混合燃烧，是高温单阶段着火，分为滞燃期、急燃期、和后燃期 三阶段。汽油机经济性不如柴油机的原因:压缩比比柴油机低，节气门存在使泵气损 失较大。提高

19、热效率的措施:采用分层充气燃烧系统，组织稀薄混合快速燃烧，以及 提高压缩比， 减少散热量等。柴油机对喷油系统的基本要求： 为了使柴油机获得好的性能指标，对现代柴油机燃油系统的要求是: 定量供油 喷油量应与柴油机的转速和负荷相适应，工况不变时每循环、各缸的喷油量应均 匀，保证各气缸工作的均衡性和整机运行的稳定性(2) 定时供油 喷油开始时刻应与柴油机的转速和负荷相适应，燃烧过程缸内最高压力应出现在 上止点后 12CA 前后，以便得到柴油机经济性、振动特性、排放的最佳折中。 具有适中的喷油持续期，一般柴油机的喷油持续期不应超过28 CA。喷油嘴针 阀落座干脆，无异常喷射现象(3) 定质供油 良好的

20、燃油喷射质量，喷油规律、喷油压力、雾化程度、油束的锥角和贯穿距离 应符合柴油机各工况的需要 这些要求与柴油机的动力性、经济性、排放性有关。 等容卸载出油阀和等压载出油阀的工作原理如何?分析各自的特点和应用场合。 等容卸载出油阀工作原理:柱塞压油时，柱塞腔压力升高，克服弹簧力和高压油管剩余压力，使出油阀 离座，刚离座时由于卸载凸缘的作用，燃油还无法流过出油阀座面，这时出油阀 继续上升，直到卸载凸缘离开阀座导向孔时，燃油才能流入高压油管。有效行程 结束时，泄油开始，柱塞腔内燃油压力急剧下降，出油阀向下运动，当卸载凸缘 的下棱边刚进入阀座的导向孔时，柱塞腔和高压油管空间被隔开，出油阀再下降 一段距离

21、hk才落座，hk出油阀密封带中线到卸载凸缘下棱边的高度，称为卸载 行程。出油阀的导向孔直径dk出油阀降落过程中由于卸载凸缘的存在，高压油 管侧的油路中增加了一个容积，燃油由于增加了这个容积而膨胀，压力很快下降， 喷油嘴针阀迅速落座，喷油终止干脆。这种出油阀结构的卸载容积在柴油机各工 况下均不变，因此，称之为等容卸载出油阀。等压卸载出油阀工作原理:它由两个阀组成，一个出油阀，一个回油阀。泵油时，柱塞腔压力升高，出 油阀开启，燃油流入高压油管，当柱塞的螺旋斜边打开回油孔泄油后，柱塞腔压 力下降，出油阀关闭，回油阀腔的回油孔与柱塞腔相通，回油阀腔压力随之下降。 当高压油管压力大于回油阀腔压力时，压力

22、克服回油阀弹簧预紧力，使回油阀开 启，高压油管中部分燃油经由回油阀流回柱塞腔，直到回油阀弹簧将回油阀关闭 为止，这时高压油管内的剩余压力保持为一恒定值。剩余压力大小可通过回油阀 弹簧预紧力和刚度进行调节。现代高性能柴油机在高速、全负荷时喷油压力很高，故需较大的减压容积 ; 而在低怠速工况，喷油压力明显减小，减压作用过度将会造成柴油机供油的不稳 定。因此，高压喷射用等容式出油阀不能满足柴油机在各种工况下的工作要求。等压卸载出油阀可消除异常喷射，也可避免喷油系统穴蚀。可用于各种喷射 压力下的柴油机燃油喷射系统。异常喷射：二次喷油、断续喷油、间歇喷油、穴蚀 喷射过程：喷油滞后、主喷射、自由膨胀 喷油

23、规律测量：动量法、压力-升程法、长管法喷油系统与柴油机匹配的原则：了解柴油机的特征和主要参数，如机型、传动 系统布置、燃烧室型式、缸径和行程、运行范围、经济性和排放要求等，它们会 影响喷油泵、喷油器的选型、安装和连接。对柴油机的运行范围、常用工况进 行调研和统计处理，确定喷油系统和柴油机的匹配策略和匹配点。求出各个匹 配点的有关柴油机性能指标，如功率、燃油消耗率、排放限制指标等，考相关的 法规和技术要求，进行优选和折衷处理，通过估算或模拟计算，初步确定喷油系 统的主要参数，如最大循环油量阀参数等，为匹配试验做准备最高喷油速率、最 大泵端压力、喷油孔的数量和直径、出油阀参数等，为匹配实验做准备。

24、 柴油机冷启动性能的优劣、怠速工况的稳定性、暖机时间的长短与喷油系统直 接相关上述工况的排放、噪声受到用户和社会的关注，匹配时应有适当的对策。 匹配工作有时会受到喷油系统自身零部件工作能力的制约。例如，喷油系统主 要零部件的刚度和密封性决定了最高允许喷油压力，增加柱塞直径，提高喷油率 有利于雾化和混合但不能超过喷油泵滚轮和凸轮表面的接触应力许用值。 匹配工作的优劣要将喷油系统、柴油机装到实验台架或配套机械上进行试验和 使用考核后，才能最终确定。与化油器系统相比，汽油喷射系统有那些优点? 答:与化油器式燃油供给系统相比，汽油喷射系统有如下一系列优点，因此，得 到迅速推广和应用。取消喉管，减小进气

25、空气流动阻力，无需进气加热，可提高充气效率，有利于 增加汽油机的功率。减小或消除燃油在进气管壁面的凝结，增加了进气管设计 的自由度，可充分利用进气充量的惯性作用增加气缸进气量。喷油器的布置和 喷油雾化的改善，显著提高了汽油机的加速响应能力。可组织扫气，减少扫气 过程中燃油损耗，降低HC排放。空气计量和燃油计量功能分离，提高了计量 和控制精度。不同转速和负荷下燃油雾化和混合良好，可实现全工况优化。多 点喷射时，在各工况下各个气缸充量的燃油空气比可得到精确控制。 各缸充量分配在质和量两方面的均匀性上都得到改善，可减少爆震倾向，采用 较高的压缩比，提高经济性。有利于汽油机增压。L 型电控汽油喷射系统

26、的主要组成部分燃油供给和喷射、空气质量流量测量和控 制、传感器和电控装置。四冲程和二冲程内燃机换气过程的主要特点及主要差异：1. 四冲程内燃机主要特点有:换气过程分为四个阶段，分别是自由排气阶段、强 制排气阶段、进气阶段、气门重叠和燃烧室扫气阶段;换气过程有泵气损失;其进 排气过程在两个不同的活塞行程内进行;其进、排气门和进、排气道均布置在气 缸盖上，气门尺寸和气道的流通截面受到一定限制。2. 二冲程内燃机主要特点有:其换气过程只用两个活塞行程完成;其特别装有扫 气泵提高扫气压力;其换气时活塞在下止点附近，进排气过程同时进行;其气口开 闭由活塞控制，扫气口的高度与活塞行程成比例;无单独的进排气

27、行程，泵气损 失为 0.3. 两者的主要差异有（以二冲程为例，其与四冲程比较）:换气角度小，时间短， 但气门重叠角大，耗气量大;换气质量较差，残余燃气系数较大，排气压力波动 强烈;排吸能力强，但变工况适应性差;无泵气损失，但机械效率低，采用纯燃气 涡轮增压困难。 非增压和增压内燃机的配气定时有哪些差异?配气定时对内燃机动力性、经济性 及工作可靠性的影响如何? 增压内燃机相对于非增压机其进气提前角要大许多，而排气门关闭时刻又相对滞 后许多，因而增压内燃机气门重叠角较大，扫气充分，配气定时会影响进气充量。 在空燃比一定时，影响喷入燃油量及缸内燃烧过程，从而影响动力性、工作可靠 性。配气定时的气门重

28、叠期间进排气管之间压差产生燃烧时扫气，有利于清扫残 余废气，增加气缸充量，从而影响下一个循环。该过程还可以冷却燃烧室周围气 缸盖、排气门，活塞顶，缸套，有助于提高燃烧室零部件的可靠性。对于化油器 式内燃机或采用进气道喷射的内燃机，如果气门重叠角偏大，会造成燃油损失， 影响经济性。 泵气功：四冲程内燃机在进气行程时活塞由上止点向下止点运动，缸内气体压力 对活塞的作用力与活塞的运动方向一致，气体对活塞做正功。排气行程中活塞由 下止点向上止点运动，气体压力抵抗活塞的运动，气体对活塞做负功。在上述两 个行程中缸内气体对活塞做工的代数和就称为泵气功。 为什么泵气功是代数值：如非增压内燃机进气压力小于排气

29、压力，泵气功为负功; 增压内燃机进气压力大于排气压力，泵气功为正功。所以泵气功为代数值。 换气损失与泵气损失的区别：换气损失为进气损失与排气损失之和，其大小取决 于进、排气系统流动阻力的大小和气门定时。其损失表现为能量的耗损，必为负 值;而泵气损失表现为能量的转移，可正可负。 内燃机采用提高转速来提高功率时，从换气过程看，可能会遇到哪些困难？有 何措施防止充气系数下降? 从换气过程看，提高转速意味着气门重叠角会变大，气门开启时间要缩短，会受 到开启速度的限制;排气同样如此，而且排气阻力增加，增加了缸内残余燃气量， 燃气还可能会倒流入汽缸。 为了防止充气系数的下降，可以采取增加充量的压力，以降低

30、进气系统的阻力损 失;减小残余燃气系数，即排气门开度加大;降低充量的温度，即减少高温零件在 进气过程中对新鲜充量加热;合理利用换气过程的动态效应，提高补充进气比;亦 可采用涡轮增压中冷技术。 如何利用可变进排气系统、可变配气定时，其特点如何?如何利用进排气动态效 应? 答:可变进排气系统:1、改变进气管长度，即改变了进气流速、阻力和管道内平均 有效压力使内燃机在各转速范围内都能达到最佳效果;2、改变进气道截面，亦改 变了进气流速、阻力和涡流强度;3、改变排气道截面，其利用排气门开度，利用 其进、排气压力改善稳定性和扭矩特性。可变配气定时系统:1, VTEC 机构，其使用了高速和低速二种凸轮，改

31、变了 配气相位和气门升程。其气门开启时间长，升程大，能获得较高功率;2、电磁控 制可变气门机构，其改变进气定时，进气门最大升程和升程曲线，取消了节气门， 提高了充气系数，减少换气损失。 二冲程换气过程有哪些形式，各有何优缺点?(1) 弯流扫气。即在扫气过程中，部分新鲜空气与燃气参混，存在扫气死角， 换气效果差。但它没有气门和气门传动机构，零部件少，缸盖结构简单，容易布 置。弯流扫气又可分为CD横流扫气:不能实现补充充气，存在而外排气损失，温 度不匀，使缸套、活塞变形，易产生活塞的半边磨损，但结构简单C2回流扫气： 存在额外排气损失，扫气效果好于横流扫气，但失效进程大，扫气口面积不能太 大半回流

32、少气:介于横流和回流之间。(2) 直流扫气。可分为气口、气门直流扫气。优点:扫、排气相互混合少，可进行补充进气， 扫气口布置在缸套的全周上，从而可使气口高度减小，减小失效进程，便于增压； 缺点:结构复杂，气门机构仍保留，尚需扫气泵，排气门尺寸大，不利于高速化C 气口、气口直流扫气。优点 :扫、排气掺混量少，无燃气死区，换气效果好，适 合高速强载，可避免额外排气损失，可实现汽缸额外充气;缺点:结构复杂，成本 高，缸套热负荷严重。充气系数、扫气系数、扫气过量空气系数和扫气效率的物理意义以及相互间的 关系如何?提高充气系数的主要措施有哪些?对于四冲程内燃机:充气系数:进气过程结束时，实际进入汽缸的新

33、鲜空气质量与在进气状态下 能充满汽缸工作容积的新鲜空气质量之比。它是衡量进入汽缸充量的多少和换气 过程的完善程度。 扫气系数:定义为每循环流经汽缸总的空气质量与进气过程结束时实际进入汽缸 的新鲜空气质量之比，它衡量扫气过程中新鲜空气的利用程度。二冲程内燃机:扫气效率:是换气过程结束后，留在缸内的新鲜空气质量与缸内全部混合气 质量的比值，它衡量扫气效果的优劣。扫气过量空气系数:气口的空气量的容积与相同状态下充满汽缸工作容积的 空气容积量的比值。 提高充气系数的主要措施:1、降低进气系统的流动损失;2、降低排气系统阻力;3、 减少对进气充量的加热;4、合理利用换气过程中的动态效应;5、采用涡轮增压

34、中 冷技术。 何谓内燃机的功率标定?按国家标准的规定，内燃机的标定功率有哪几种 ?同一 型号的内燃机能否有不同的标定功率、其依据是什么?(1) 内燃机功率标定，即工况标定。是指制造厂商根据内燃机的性能和用途，规 定该产品在标准大气条件下，所输出的有效功率及其对应的转速(2) 按国标，内燃机的标定功率依不同用途有四种:15分钟功率， 1小时功率， 12 小时功率，持续功率。(3) 同一型号的内燃机可以有不同的标定功率，其依据是具体的用途和工作性质。 为什么汽油机不装调速器能在各种工况(包括怠速工况)下稳定运行、而柴油机则 必须装有调速器?汽油机因其扭矩特性陡峭，因此工况的自稳定能力强，一般都不配

35、备调速器 ;而 柴油机因其扭矩特性平缓，因此工况的自稳定能力差，必须配备调速器。 内燃机速度特性的定义是什么?对装有全程式调速器的柴油机而言，试用特性曲 线来解析其全负荷速度特性、部分负荷速度特性和各种工况下的调速特性。 (1)内燃机速度特性是指内燃机在循环供油量保持不变的情况下，其主要参数 (Me、Ne、ge、Tr以及烟度，噪声级等)随转速n而变化的规律。(2)当柴油机的喷油泵装备全程式调速器时，其供油特性及调速特性可分析如下:(a) 在全负荷工况下，调速弹簧预紧力被调定到最大;若柴油机的转速因负荷减 轻而上升，则在飞锤离心力的作用下，油泵柱塞的有效行程将减小，供油量也迅 速减少，直到减低到

36、最低稳定工作转速时的供油量为止。(b) 当油门控制手柄固定在任一个部分负荷工况位置时，调速弹簧的预紧力也 就相应地被确定。此时，弹簧的张力比在全负荷位置时小，因此引起调速器开始 调速的转速就相应低些。当转速因负荷的减轻而上升时，调速器飞轮产生的轴向推力增大，克服了调 速弹簧的张力，而迫使供油量迅速减少，直到供油量迅速减少到儿乎为零。当转速因负荷加重而下降时，飞锤所产生的轴向推力减小时，喷油泵的供油 量在弹簧张力的作用下将迅速增大，直到达到最大值为止。若转速进一步下降， 则供油量按供油特性曲线变化。显然，当油泵按其任一调速特性工作时，其供油量均小于等于标定工况时的 供油量。当柴油机装有全程式调速

37、器而未装油量限制器时，应如何对其进行速度特性的 试验?为什么答:可以先将油门控制手柄固定在标定工况的油量位置。这时，调速弹簧的预紧 力被调定为最大张力。然后可以将发动机转速调整到一个适当的值 (一般为燃油 经济速度，正常的平稳工作状态的转速，此转速适当地略高于标定工况 )，使发 动机处于某个部分负荷特性速度。然后保持转速不变，就可进行相应的速度特性 试验了。因为油泵按任一部分调速特性(曲线)工作时，其供油量均小于标定工况 时的供油量。这样，即使未装油量限制器，也不会影响速度特性的试验。 内燃机的基本运行特性是指哪几种特性?内燃机“万有特性”是否为其基本运行 特性?为什么?内燃机的基木运行特性是

38、指速度特性，调速特性，负荷特性。“万有特性”不是 基木运行特性。因为，它不是直接测量得到的原始数据结果，而是经过了相应的 计算，转化等处理过程而得到的、能更直观地反映内燃机在不同的转速、负荷状 态下的综合运行特性曲线，包括等油耗曲线，等功率曲线，等排温曲线等等。 (万 有曲线的横坐标为转速，纵坐标一般为平均有效压力，也可为有效功率。 )万有 特性曲线，是内燃机实用运行特性之一。内燃机的实用运行特性与基本运行特性之间的联系和区别何在 ?在内燃机试验 台架上对柴油机进行推进特性试验的目的是什么?如何进行推进特性的试验? 答:(1)推进特性曲线，也称为船用柴油机的推进特性，是将柴油机的工况人为地 调

39、节在螺旋桨特性所对应的各个工况点上运行时，用以描述柴油机的性能参数随 转速变化而变化的关系的曲线。(2)在发动机试验台架上进行柴油机推进特性试验的口的是为了测取柴油机在按 推进特性运行时，其燃油消耗率等各种性能参数随转速(或功率)变化而变化的关 系，即测取推进特性曲线。在实际中，推进特性曲线可作为分析发动机运行是否 正常的参考。(3)推进特性的实验:(a) 根据螺旋桨特性描述公式，先确定标定工况点，其他各工况点可按功率的百 分比来计算其对应的转速。(b) m值与柴油机所匹配的船舶类型有关，例如，低速、排水型船舶的m=2.8A-3.2; 驱逐舰的m=2.2A-2.8;快艇的m=1.9人2.2;水

40、翼艇的m=1.6人1.9。当m=3时，以转速 百分比为横坐标， ge,N,P 为相应的纵坐标示值参数的推进特性曲线。 为什么要对内燃机的实测功率和燃油消耗率进行修正 ?两种修正方法各适用于 什么项目的试验?(1) 大气条件的不同，使人们不便根据实测数据来评定内燃机的主要性能。为了 使内燃机功率标定、主要性能的评定和产品质量的检验有统一的基准和依据，各 国都以“国标”或“行业标准”规定了内燃机的标准大气条件包括大气压p,环 境温度T和相对湿度P,以及这三个大气要素的缓慢变化。(2) 两种修正方法介绍:我国采用了国际标准化组织(ISO)所选用的两种修正方法， 分别为“等油量法”和“可调油量法”。均涉及到有效功率和燃油消耗率的修正。(3) 两种方法各自的适用试验:等油量法适用于供油量不因大气条件的改变而增 减的内燃机试验;而可调油量法则适用于其功率受过量空气系数或热力因素的限 制，供油量随现场大气条件调整的内燃机进行功率和燃油消耗率修正的实验。