船舶柴油機課程

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1、船舶柴油機船舶柴油機課程課程學(xué)位考試總復(fù)習(xí)學(xué)位考試總復(fù)習(xí)上海交通大學(xué)內(nèi)燃機研究所 周校平教材：船舶柴油機. 朱建元主編.北京：人民交通出版社, 2004一、教學(xué)要求的基本層次一、教學(xué)要求的基本層次教學(xué)要求分為三個層次，即：掌握、理解和了解。1.1. 掌握掌握 本課程的重點內(nèi)容要求達(dá)到全面、深入地掌握程度。并能夠舉一反三舉一反三，熟練解決相關(guān)問題，這是學(xué)位考的重點考核內(nèi)容。2.2. 理解理解 本課程的一般內(nèi)容要求能夠理解，并能夠進(jìn)行分析和判斷。3.3. 了解了解 本課程的一些基本概念要求能夠了解。同時一些涉及工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)的內(nèi)容不要求進(jìn)一步深入和擴展的要求。二、考題類型二、考題類型一、選擇題

2、一、選擇題二、是非題二、是非題三、簡答題三、簡答題四、分析、問答題四、分析、問答題一概念題（一概念題（160小題）小題）1由于柴油的粘度大、蒸發(fā)性差、要形成可燃混合氣必須采用高壓噴射的方式。 2分隔式燃燒室的經(jīng)濟性比直噴式燃燒室差。 3 閉式循環(huán)冷卻系統(tǒng)中使用的冷卻水，一般的江水、河水不可以使用。 4 冷卻水通過散熱器的循環(huán)稱為大循環(huán)。 5柴油機的過量空氣系數(shù)一定大于1。 6 廢氣渦輪增壓器中的噴嘴環(huán)屬于渦輪部分，而不屬于壓氣機部分。 7 輕柴油的牌號是以其凝點溫度命名的。 8 有效燃油消耗率為發(fā)動機單位時間所作有效功所消耗的燃油質(zhì)量。 9低速船用主機的啟動方式為壓縮空氣啟動方式 10發(fā)動機潤

3、滑方式是壓力潤滑、飛濺潤滑和油脂潤滑相結(jié)合的潤滑方式。 11兩速式調(diào)速器的作用是穩(wěn)定最低轉(zhuǎn)速，限制最高轉(zhuǎn)速。12船舶主機的轉(zhuǎn)速低，其傳動效率相對就高。 13調(diào)速器通過調(diào)節(jié)油量來控制轉(zhuǎn)速。 14柴油機的滯燃期是指噴油開始至燃燒開始的階段。 15隨著轉(zhuǎn)速的提高，最佳供油提前角應(yīng)該增大。 16. 內(nèi)燃機的排量是指所有氣缸工作容積總和。17. 已知發(fā)動機標(biāo)定工況的有效功率Pe=92kW、轉(zhuǎn)速n=5800r/min，則該工況發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩Me為 151（Nm）。 18. 機體的底平面位于曲軸軸線平面以下為龍門式機體。 19.發(fā)動機的外特性是指發(fā)動機全負(fù)荷的速度特性。 20.四行程發(fā)動機的配氣凸輪軸轉(zhuǎn)速是曲

4、軸轉(zhuǎn)速的。 21.氣門間隙是指發(fā)動機在冷態(tài)下，當(dāng)氣門處于關(guān)閉狀態(tài)時，氣門與傳動件之間的間隙。 22.發(fā)動機的標(biāo)定功率有15min 功率、1h 功率、12h功率、持續(xù)功率，其中船用主機的標(biāo)定功率為持續(xù)功率。 23.設(shè)氣缸工作容積為 ，燃燒室容積為 ，氣缸總?cè)莘e ，則壓縮比的概念是 。 CCSVVV SVcVaV24.已知發(fā)動機的有效燃油消耗率ge=300g/(kWh),耗油量Gf=22.2kg/h,有效功率Pe（kW）為74.0（kW）。 25.柴油機的速度特性是指發(fā)動機的油門調(diào)節(jié)機構(gòu)位置一定，各主要性能參數(shù)（Pe 、Me、ge）隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律。26.四行程發(fā)動機，發(fā)火順序為13421，

5、當(dāng)3缸排氣時，1缸進(jìn)氣、4缸作功、2缸壓縮。 27.四行程發(fā)動機的氣門重疊角發(fā)生在排氣上止點 。 28 .氣門疊開時，活塞處于上止點附近位置。 29 .發(fā)動機在怠速時的機械效率為零。 30 .四行程發(fā)動機的活塞環(huán)與缸壁、連桿小頭襯套和活塞銷、凸輪與氣門挺柱處多采用飛濺潤滑方式。31若n不變，則Pe與Me的關(guān)系是Pe大則Me大。 32四缸四行程發(fā)動機，其連續(xù)作功兩缸的作功間隔為180。 33供油提前角是指供油開始至活塞到達(dá)上止點的曲軸轉(zhuǎn)角。 34發(fā)動機缸內(nèi)氣體壓力最低的是進(jìn)氣過程。 35活塞在上下運動過程中產(chǎn)生往復(fù)慣性力。 36進(jìn)氣門直徑一般比排氣門直徑大。 37決定柴油機最佳供油提前角的依據(jù)是

6、發(fā)動機的最大功率和最低燃油消耗率。 38兩速式調(diào)速器自動調(diào)整柴油機供油量的依據(jù)是發(fā)動機轉(zhuǎn)速。 39活塞每走一個行程，相對于曲軸轉(zhuǎn)角180。 40氣門與氣門導(dǎo)管間即需要潤滑又需要油封。 41船舶主機發(fā)動機正常的冷卻水出水溫度范圍為7080。 42發(fā)動機正常的機油溫度范圍為7090。 43在柴油機中，改變噴油泵齒條位置，即改變了噴油泵的循環(huán)供油量。 44柴油機的噴油始點是以針閥開始起跳為準(zhǔn)。 45壓力潤滑用于負(fù)荷大、運動速度高的摩擦表面，如主軸頸與軸瓦。46 常用的形燃燒室所采用的噴油器是孔式噴油器。47發(fā)動機轉(zhuǎn)速120r/min，曲軸旋轉(zhuǎn)半徑1.5m，活塞的平均速度為12 (m/s) 。 48二

7、沖程發(fā)動機轉(zhuǎn)速120r/min，完成一個工作循環(huán)所需時間為0.5 s。49輕柴油的低熱值為42.5 MJ/kg。 50燃燒1千克柴油理論所需的空氣量為14.3 kg。 51設(shè)某發(fā)動機的進(jìn)氣提前角為，進(jìn)氣遲閉角為，排氣提前角為，排氣遲閉角，則該發(fā)動機的氣門重疊角為+。 52噴油器開始噴油時的噴油壓力取決于調(diào)壓彈簧的預(yù)緊力。 53在柴油機噴油泵中，當(dāng)柱塞的直槽與低壓油孔相通時，則為停止供油。 54二行程直流掃氣發(fā)動機的排氣凸輪軸轉(zhuǎn)速等于曲軸的轉(zhuǎn)速。 55一臺發(fā)動機的氣缸工作容積是燃燒室容積的15倍，則發(fā)動機的壓縮比為16 。 56直列式六缸發(fā)動機的發(fā)火次序一般為153624。 57. 發(fā)動機的性能

8、指標(biāo)主要有動力性指標(biāo)（有效功率Pe、有效轉(zhuǎn)矩Me、轉(zhuǎn)速n）、經(jīng)濟性指標(biāo)（燃油消耗率ge）、排污性（CO、HC、NOx、PM）等。58凸輪軸由曲軸傳動，其傳動方式有齒輪式、鏈條式、齒形帶式三種。59.完成一個工作循環(huán)，曲軸旋轉(zhuǎn)二周（720度）的為四行程發(fā)動機。60. 柴油機的構(gòu)造主要由機體組、曲柄連桿機構(gòu)、配氣機構(gòu)、燃油供給系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、啟動系統(tǒng)、增壓系統(tǒng)等組成。61. 發(fā)動機的型號為12VESDZ30/55B解釋為氣缸數(shù)12缸，V型排列，二沖程、十字頭式連桿、可倒轉(zhuǎn)、增壓、水冷、氣缸直徑30cm、行程55cm、第二代產(chǎn)品。62. 氣環(huán)的作用是密封和導(dǎo)熱。63. 常見的氣環(huán)斷面形式的

9、類型有矩形環(huán)、錐形環(huán)、扭曲環(huán)、梯形環(huán)、桶形環(huán)等。64.內(nèi)燃機的進(jìn)排氣配氣相位是指進(jìn)氣門在上止點前提前開，排氣門在下止點前提前開，進(jìn)氣門在下止點后遲后關(guān)，排氣門在上止點后遲后關(guān)。65.完成一個工作循環(huán)，曲軸旋轉(zhuǎn)一周（360度）的為二行程發(fā)動機。66.曲柄連桿機構(gòu)由機體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組的零件組成。67.飛輪的功能是儲存和釋放能量；動力的輸出端連接處；盤車用；刻有定時標(biāo)記，用于校核定時；帶有齒圈，電起動用。68.多氣門發(fā)動機的優(yōu)點是通流截面積的增大，進(jìn)排氣充分，功率轉(zhuǎn)矩增大；氣門質(zhì)量小，運動慣性力小，動態(tài)響應(yīng)快；有利于噴油器或火花塞盡量置中，對燃燒有利。6912VE230ZC1的含義是12

10、缸、V型排列、水冷、二沖程、缸徑230mm、增壓、船用主機、左機基本型。70起動發(fā)動機時，必須克服的阻力有缸內(nèi)被壓縮氣體的阻力、發(fā)動機本身及其附件相對運動零件之間的摩擦阻力。71噴油器應(yīng)具有一定的壓力和射程，以及合適的噴霧錐角和小的顆粒度。還應(yīng)在規(guī)定的停止噴油時刻迅速地切斷燃油的供給，不發(fā)生滴漏現(xiàn)象。72噴油泵的功用是定時、定量地向噴油器輸送燃油。多缸柴油機的噴油泵應(yīng)保證：各缸的噴油次序與發(fā)火次序一致、各缸的供油量均勻和-各缸的供油正時一致。73柴油機啟動轉(zhuǎn)速較高，一是防止氣缸漏氣和熱量損失過大，以保證壓縮終了時氣缸內(nèi)有足夠的壓力和溫度；二是使噴油泵建立足夠高的壓力和在氣缸內(nèi)造成一定的空氣渦流

11、。74柴油機機械式噴油泵按作用原理不同大體可分為三類，即柱塞式、噴油泵-噴油器、轉(zhuǎn)子分配式噴油泵。75廢氣渦輪增壓器中有噴嘴環(huán)、擴壓器等部件，其中屬于壓氣機部件的為擴壓器。76輕柴油的牌號是以其凝點溫度命名的。77柴油的自燃性用其十六烷值參數(shù)表示。78柴油機燃燒室按結(jié)構(gòu)形式分為直噴式燃燒室和分開式燃燒室兩大類。79活塞必須具有足夠的強度、質(zhì)量小、良好的導(dǎo)熱性和較小的膨脹系數(shù)、良好的耐磨性的性能。80按調(diào)速器的作用范圍分類有兩速、全速調(diào)速器。81必須裝有調(diào)速器的發(fā)動機是柴油機。82. 廢氣渦輪增壓器中有噴嘴環(huán)、擴壓器等部件，其中屬于渦輪部件的為噴嘴環(huán)。83分隔式燃燒室柴油機的特點是起動困難，壓縮

12、比高，裝有電熱塞；采用軸針式噴油器；經(jīng)濟性較差；過量空氣系數(shù)小。84柴油機分隔式燃燒室形式有渦流式和預(yù)燃式兩種。85如柴油機的過量空氣系數(shù)為2，則其空燃比為28.6。86等壓出油閥的主要作用是高壓油泵回油后，使高壓油管維持一定的殘余壓力。87柴油機高壓油泵下斜槽式柱塞是控制壓油結(jié)束時間。88排氣渦輪增壓的形式有定壓增壓與變壓增壓（脈沖）兩種基本形式。89民用船用主機（發(fā)動機直接帶動螺旋槳），其螺旋槳特性是功率與轉(zhuǎn)速呈3次方關(guān)系。90壓氣機的特性曲線圖上標(biāo)有的信息參數(shù)有喘振、氣阻、轉(zhuǎn)速、效率、流量。91機械損失功率主要包括各運動件摩擦損失功率、驅(qū)動附件功率、換氣（泵氣）損失功率等。92發(fā)動機的測

13、功機有水力測功機、電力測功機、電渦流測功機三種。93發(fā)動機機械損失功率的測定有示功圖法、停缸法、倒拖法、油耗線法四種。94壓氣機的轉(zhuǎn)速不變，當(dāng)流量減小到一定程度，氣流難以進(jìn)入壓氣機葉輪，壓氣機會出現(xiàn)喘振現(xiàn)象。95壓氣機的轉(zhuǎn)速不變，當(dāng)流量增大到一定程度，氣流以當(dāng)?shù)匾羲倭鲃?，流量不變，壓氣機會出現(xiàn)氣阻現(xiàn)象。96船用發(fā)動機的標(biāo)準(zhǔn)大氣條件是大氣溫度303 K，大氣壓力100kPa（干空氣壓99kPa,水蒸氣分壓1kPa）。97評價柴油機油束特性參數(shù)的三個基本參數(shù)是油束射程、噴霧錐角、液滴當(dāng)量直徑。98柴油機噴油器油束的射程是指著火時油束的前鋒離開噴孔的距離。99作用在曲柄連桿機構(gòu)上的力有氣體力和運動質(zhì)

14、量慣性力。100高強化發(fā)動機的活塞，為了減輕活塞頂部和頭部的熱負(fù)荷，應(yīng)采用油冷活塞。101發(fā)動機工作時，曲軸在周期性轉(zhuǎn)矩作用下，各曲拐之間發(fā)生周期性相對扭轉(zhuǎn)的現(xiàn)象稱為扭轉(zhuǎn)振動。102發(fā)動機型號為6250ZC，解釋為6缸、直列、水冷、增壓、四沖程、250mm缸徑、船用右機。103柴油機在安裝氣環(huán)時，各個氣環(huán)的切口應(yīng)該徑向均布。104二沖程發(fā)動機完成一個工作循環(huán)，曲軸旋轉(zhuǎn)360度。105冷卻系統(tǒng)的設(shè)備主要有淡水泵、海水泵、淡水冷卻器、自動調(diào)溫器、壓力表、溫度表、膨脹水箱以及閥門和管路等。106潤滑系統(tǒng)的作用是潤滑、冷卻、清潔、密封、防腐、消振隔聲。108平均指示壓力指單位氣缸工作容積一個工作循環(huán)所

15、做的指示功。109充量系數(shù)指進(jìn)氣終了，實際進(jìn)入缸內(nèi)的空氣質(zhì)量與理論上（按照進(jìn)氣管狀態(tài)）充滿氣缸工作容積的空氣質(zhì)量之比。110柴油機外特性是全負(fù)荷（油門最大開度）的速度特性。111過量空氣系數(shù)是燃燒1kg燃料實際供入缸內(nèi)的空氣質(zhì)量與理論上完全燃燒所需的空氣質(zhì)量之比。112壓縮比是氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比。113負(fù)荷特性指轉(zhuǎn)速不變，內(nèi)燃機各熱力參數(shù)隨負(fù)荷的變化規(guī)律。114速度特性指柴油機油泵齒條位置一定，發(fā)動機各熱力參數(shù)隨轉(zhuǎn)速的變化關(guān)系。115柴油發(fā)火性是指柴油的自燃能力。116萬有特性是表征發(fā)動機各熱力參數(shù)隨各工況點（Pe，n）的變化規(guī)律，用等值線表示。117有效燃油消耗率是發(fā)動機所作單位有效

16、功（kWh）所消耗的燃油質(zhì)量（g）。118掃氣效率是指換氣過程結(jié)束之后，氣缸內(nèi)新鮮充量的質(zhì)量與缸內(nèi)氣體總量的比值（表征掃氣干凈程度）。119掃氣系數(shù)是指通過掃氣口的全部掃氣充量與換氣過程結(jié)束后氣缸內(nèi)新鮮充量的質(zhì)量之比（表征掃氣空氣相對消耗量）。120過量掃氣空氣系數(shù)是指每循環(huán)流過掃氣口的充量質(zhì)量與掃氣狀態(tài)下，氣缸沖程容積的充量質(zhì)量之比（表征掃氣空氣絕對消耗量）。121給氣效率是指換氣過程結(jié)束之后，氣缸內(nèi)新鮮充量與通過掃氣口的全部掃氣充量之比（表征掃氣空氣所占的比例）。122殘余廢氣系數(shù)是指進(jìn)氣終了時，留在缸內(nèi)的殘余廢氣量與新鮮空氣量之比（表征掃氣干凈程度）。123機械效率是指有效功率與指示功率

17、之比。124有效轉(zhuǎn)矩是指發(fā)動機通過飛輪對外輸出的轉(zhuǎn)矩。125最佳噴油提前角是在轉(zhuǎn)速和供油量一定的條件下，能獲得最大功率及最小燃油消耗率的噴油提前角。126氣門重疊角是指進(jìn)排氣門同時開啟的角度。127統(tǒng)一式燃燒室是指由凹形活塞頂與氣缸蓋底面所包圍的單一內(nèi)腔，幾乎全部容積都在活塞頂面上。128內(nèi)燃機是指燃料在機器內(nèi)部燃燒的發(fā)動機，包括燃?xì)廨啓C、柴油機、汽油機。129. 利用內(nèi)燃機假想的理論循環(huán)能夠清楚的比較說明影響內(nèi)燃機熱能利用完善程度的主要因素。130當(dāng)代船舶柴油機采用定壓加熱循環(huán)的工作效率最高。131把內(nèi)燃機在一個循環(huán)中氣缸內(nèi)工質(zhì)狀態(tài)的變化，表示為壓力和容積的關(guān)系，即壓力與活塞行程的關(guān)系的圖形

18、成為示功圖。131對于柴油機為保證在壓縮終點的氣體溫度不低于燃料的自燃溫度，這是壓縮比低限取定的原則。132二沖程柴油機的泵氣損失為零。133柴油機在怠速運行時，其有效燃油消耗率為無窮大。134柴油機的指示熱效率比有效熱效率低。135柴油機的排氣溫度越高，其經(jīng)濟性越差。136活塞平均速度是轉(zhuǎn)速和行程的函數(shù)。137在柴油機的機械損失功率（摩擦損失、拖動損失、泵氣損失）中，摩擦損失所占的比例最大。138柴油機供油系統(tǒng)采用容壓卸載式出油閥，即卸載的燃油容積一定。139可變噴油定時機構(gòu)的英文縮寫為VIT。 140船用柴油機一般采用閉式噴油器。141四沖程柴油機的排氣分為自由排氣階段和強制排氣階段，其主

19、要靠自由排氣階段排出大量的廢氣。142二沖程柴油機氣口時面值大小還與行程和轉(zhuǎn)速有關(guān)。143增壓器一旦出現(xiàn)喘振現(xiàn)象，表明當(dāng)時的渦輪功率遠(yuǎn)大于壓氣機的功率，這是絕對不容許的。144增壓器出現(xiàn)氣阻現(xiàn)象，表明氣流達(dá)到當(dāng)?shù)匾羲?，流量不變?45柴油機功率的增大會受到機械負(fù)荷和熱負(fù)荷的限制。146定壓渦流增壓系統(tǒng)的渦輪效率比脈沖渦輪增壓系統(tǒng)的渦輪效率高。147定壓渦流增壓系統(tǒng)的掃氣質(zhì)量比脈沖渦輪增壓系統(tǒng)的差。148曲柄連桿機構(gòu)的往復(fù)慣性力主要由一次往復(fù)慣性力和二次往復(fù)慣性力合成。149扭轉(zhuǎn)振動是軸段繞自身的回轉(zhuǎn)中心作來回扭轉(zhuǎn)的振動。150為精確測得柴油機缸內(nèi)p-圖，在測定氣體壓力的同時，還需要同步測定曲軸

20、轉(zhuǎn)角信號和上止點。151用壓電石英傳感器測定并記錄壓力信號時，必須同時配備電荷放大器和瞬態(tài)數(shù)據(jù)采集儀。152規(guī)定船用柴油機的超負(fù)荷功率為標(biāo)定功率的110，并且在12h運行期間內(nèi)超負(fù)荷運行1h。153柴油機的滯燃期是指從噴油開始到燃燒開始的階段。154柴油機的急燃期是指從燃燒開始到缸內(nèi)最高燃燒壓力出現(xiàn)點的階段。155柴油機的緩燃期是指缸內(nèi)最高燃燒壓力出現(xiàn)點到最高溫度出現(xiàn)點的階段。156柴油機的后燃期是指缸內(nèi)最高溫度出現(xiàn)點到燃料燃盡的階段。157柴油機燃燒過程的滯燃期應(yīng)該盡可能短一些，有利于改善排污和工作的粗暴性。158柴油機后燃期的熱量利用率最低。159采用排氣渦輪增壓（中冷）技術(shù)是大幅度提高柴

21、油機動力性最有效的途徑之一。160噴油規(guī)律（速率）是指單位時間噴油的變化率隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化規(guī)律。二簡答題（二簡答題（10題）題）1請說明發(fā)動機機體的工作條件及其要求。答：機體是發(fā)動機的基體和骨架，它不僅承受高溫高壓氣體作用力，而且發(fā)動機的幾乎所有零件都安裝在氣缸體上，因而要求氣缸體具有足夠的強度和剛度，為減輕整機總量，還要求氣缸體結(jié)構(gòu)緊湊、重量較輕。2請說明連桿具有足夠的強度、剛度和重量輕的理由。答：連桿具有足夠的強度、剛度和重量輕的理由是根據(jù)連桿的工作條件，連桿在工作時要承受活塞銷傳來的氣體壓力、活塞連桿組往復(fù)運動的慣性力和連桿大頭繞曲軸旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)慣性力的作用，且連桿本身又是一個較長的桿

22、件。3請敘述發(fā)動機機體組的主要功能和要求。答：機體是發(fā)動機的基體和骨架，它不僅承受高溫高壓氣體作用力，而且發(fā)動機的幾乎所有零件都安裝在氣缸體上，因而要求氣缸體具有足夠的強度和剛度，為減輕整機總量，還要求氣缸體結(jié)構(gòu)緊湊、重量較輕。4多缸柴油機的對噴油泵的要求是什么？答：各缸的供油次序符合所要求的發(fā)火次序；各缸供油量均勻，不均勻度在標(biāo)定工況下不大于34；各缸供油提前角一致，相差不大于0.5曲軸轉(zhuǎn)角。5說明負(fù)荷特性的測試方法。答：負(fù)荷特性的測試方法是在發(fā)動機的臺架試驗臺上，逐一固定某一油量控制位置（齒條位置），通過調(diào)節(jié)測功機的（加減）負(fù)荷，使轉(zhuǎn)速維持一定，測量各主要熱力參數(shù)隨負(fù)荷的變化規(guī)律。6說明速

23、度特性的測試方法。答：速度特性的測試方法是在發(fā)動機的臺架試驗臺上，油量控制位置（齒條位置）一定，通過調(diào)節(jié)測功機的（加減）負(fù)荷，使發(fā)動機的轉(zhuǎn)速變化，測量各主要熱力參數(shù)隨轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律。7柴油機采用多氣門結(jié)構(gòu)發(fā)動機有什么優(yōu)點？答：通流截面積的增大，進(jìn)排氣充分，功率轉(zhuǎn)矩增大；可適當(dāng)減小氣門升程，氣門質(zhì)量小，運動慣性力小，動態(tài)響應(yīng)快；排氣門的直徑可適當(dāng)減小，有利于降低其工作溫度，提高工作可靠性；有利于噴油器盡量置中，對混合氣形成和燃燒排放有利。8柴油機噴油規(guī)律與供油規(guī)律的主要差異？答：噴油規(guī)律與供油規(guī)律的主要差異是噴油始點晚于供油始點；噴油持續(xù)期長于供油持續(xù)期；最大噴油速率低于供油速率；最大噴油壓力比

24、最大供油壓力高 。9柴油機理想的放熱規(guī)律是什么？答：柴油機理想的放熱規(guī)律是縮短備燃期、控制速燃期、加快緩燃期、避免后燃期，即先緩后急。10二沖程柴油機的掃氣形式有哪幾種？哪種性能最好？答：二沖程柴油機的掃氣形式有直流掃氣、回流掃氣、橫流掃氣三種。直流掃氣的性能最好。三論述題（三論述題（20題）題）1為什么說冷態(tài)下，標(biāo)準(zhǔn)的活塞是上小下大、長軸垂直于活塞銷軸線的橢錐體？答：活塞縱斷面制成上小下大的錐形或桶形的理由是活塞軸線方向活塞的溫度是上高下低，活塞的熱膨脹量自然是上大下低。因此，為使活塞工作時裙部接近圓柱形，須把活塞制成上小下大的圓錐形或桶形。將活塞的橫截面制成橢圓形的原因是發(fā)動機工作時，活塞

25、在氣體力和側(cè)推力的作用下發(fā)生機械變形，而活塞受熱膨脹時還發(fā)生熱變形。這兩種變形的結(jié)果都是使活塞在活塞銷孔軸線方向的尺寸增大。因此，為使活塞工作時裙部接近正圓形與氣缸相適應(yīng)，在制造時應(yīng)將活塞裙部的橫截面加工成橢圓形，并使長軸與活塞銷孔軸線相垂直。2為什么發(fā)動機中置式和下置式配氣凸輪機構(gòu)中要留氣門間隙？答：發(fā)動機在工作時，氣門將因溫度升高而膨脹，如果氣門及其傳動件之間，在冷態(tài)時無間隙或間隙很小。則在熱態(tài)下，氣門及其傳動件的受熱膨脹勢必引起氣門關(guān)閉不嚴(yán)，造成發(fā)動機在壓縮和作功行程中的漏氣，而使功率下降，嚴(yán)重時甚至不易起動，氣門燒壞。如果氣門間隙過大，則使傳動零件之間以及氣門和氣門座之間將產(chǎn)生撞擊，響

26、聲，同時也會使氣門開啟的持續(xù)時間減少，氣缸的充氣及排氣情況變壞。為了消除這種現(xiàn)象，通常在發(fā)動機冷態(tài)裝配時，在氣門與其傳動機構(gòu)中，留有適當(dāng)?shù)拈g隙，以補償氣門受熱后的膨脹量。3為改善混合氣的形成條件，對柴油機及其供給系統(tǒng)的要求是什么？答：為改善混合氣的形成條件，對柴油機及其供給系統(tǒng)的要求是： 1）采用十六烷值較高的柴油，有利于自燃； 2）采用較高的壓縮比，以提高氣缸內(nèi)空氣溫度，有利于柴油蒸發(fā)；3）噴射壓力必須足夠高，在一個工作循環(huán)內(nèi)，各缸均噴油一次，以利于柴油霧化和高效率的燃燒；4）在燃燒室內(nèi)形成強烈的空氣運動，促進(jìn)柴油和空氣的均勻混合；5）對于多缸機，在某一工況下，各缸和各循環(huán)的噴油量、噴油提前

27、角均應(yīng)一致。4柱塞式噴油泵的速度特性是什么？有何危害？如何解決？答：在油量調(diào)節(jié)機構(gòu)位置一定時，供油量隨轉(zhuǎn)速的增大而增大的變化關(guān)系為柱塞式噴油泵的速度特性。 當(dāng)外界負(fù)荷突然減小時，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速會突然上升，而此時本應(yīng)減小供油量，但在油量調(diào)節(jié)機構(gòu)位置一定時，供油量隨轉(zhuǎn)速的上升，供油量自動增大，更促使發(fā)動機的轉(zhuǎn)速升高以至于超速。導(dǎo)致發(fā)動機由于超速而出現(xiàn)排氣管冒黑煙及發(fā)動機過熱現(xiàn)象；同時往復(fù)運動件的慣性力增大，使某種機件過載，甚至于損壞。 而當(dāng)外界負(fù)荷突然增大時，轉(zhuǎn)速瞬間下降，本應(yīng)要增大供油量，但在油量調(diào)節(jié)機構(gòu)位置一定時，供油量隨轉(zhuǎn)速的下降，供油量會自動減小，在極端的情況下，會導(dǎo)致發(fā)動機停止運轉(zhuǎn)。采取的

28、措施是，噴油泵內(nèi)要有油量調(diào)節(jié)機構(gòu)；所有柴油機必須裝有調(diào)速器，以限制發(fā)動機的最高轉(zhuǎn)速和穩(wěn)定怠速運行。5試述四沖程柴油機的工作原理及特點。答：四沖程柴油機在進(jìn)氣行程中進(jìn)入缸內(nèi)的是空氣。由于壓縮比較高，在壓縮行程接近終了時，缸內(nèi)的空氣壓力、溫度遠(yuǎn)大于柴油自燃溫度。此時，柴油經(jīng)噴油器以很高的壓力噴入燃燒室，在極短的時間內(nèi)，燃料與高溫、高壓空氣混合后自行發(fā)火燃燒。氣缸內(nèi)壓力溫度急劇上升，燃料的化學(xué)能變?yōu)闊崮埽苿踊钊龉?，之后為排氣行程。特點：壓縮比較高；燃油消耗率較低；氣門重疊較大；充氣效率較高；為自燃式，無點火系統(tǒng)；缸內(nèi)燃燒最高壓力較高，發(fā)動機的振動、噪聲相對汽油機較大；發(fā)動機的轉(zhuǎn)速相對于汽油機較低

29、；有利于實現(xiàn)排氣渦輪增壓技術(shù)；有害排放物PM高，HC、CO較低；需要一套價格昂貴的供油系統(tǒng)（高壓油泵和噴油器）。6已知某四缸直列發(fā)動機的配氣相位如下：進(jìn)氣門提前開啟角=12，進(jìn)氣門滯后關(guān)閉角=59；排氣門提前開啟角=61，排氣門滯后關(guān)閉角=16。試求：該發(fā)動機的進(jìn)、排氣門持續(xù)開啟角和氣門重疊角；并分析當(dāng)氣門凸輪磨損后，對配氣相位的影響。答：該發(fā)動機的進(jìn)氣門持續(xù)開啟角為： 180 1259251排氣門持續(xù)開啟角為： 1806116257氣門重疊角為： 121628當(dāng)氣門凸輪磨損后，氣門的升程變小，氣門開啟的提前角變小，關(guān)閉的遲后角變小，使氣門開啟的持續(xù)角變小。1237說明柴油機燃燒四階段的劃分與

30、特點，如何組織合理的燃燒？答：柴油機燃燒的四階段劃分為四階段：1）備燃期（自噴油開始至燃燒開始的曲軸轉(zhuǎn)角）為著火前的物理化學(xué)準(zhǔn)備階段。2）速燃期（自燃燒開始至缸內(nèi)最高壓力出現(xiàn)點的曲軸轉(zhuǎn)角）缸內(nèi)壓力、溫度劇增，最高燃燒壓力出現(xiàn)在上止點后615度，放熱量約為每循環(huán)放熱量的30。3）緩燃期（最高壓力點到最高溫度出現(xiàn)點的曲軸轉(zhuǎn)角）燃燒速度減小，最高溫度出現(xiàn)在上止點后2035度，放熱量約為每循環(huán)放熱量的70。4）后燃期（最高溫度出現(xiàn)點之后的曲軸轉(zhuǎn)角）燃燒速度很慢，柴油機易過熱，應(yīng)減小和避免后燃現(xiàn)象。 由于柴油機混合氣的形成和燃燒的時間極短、空間極小，從噴油開始到燃燒結(jié)束僅占50曲軸轉(zhuǎn)角，因此應(yīng)提高燃料的

31、霧化程度，加強氣流的運動強度，改善燃燒后期的燃燒條件。 即縮短備燃期、控制速燃期、加快緩燃期、避免后燃期。8試述提高發(fā)動機動力性、經(jīng)濟性有哪些基本途徑？答：提高動力性的主要途徑有：增大發(fā)動機排量（結(jié)構(gòu)形式大變動）；采用二沖程形式（結(jié)構(gòu)形式大變動）；提高發(fā)動機轉(zhuǎn)速（受機械負(fù)荷和熱負(fù)荷限制，提高幅度有限）；提高充氣效率；提高空氣的利用率；提高燃燒效率；提高機械效率；采用增壓（中冷）技術(shù)；提高廢氣渦輪增壓器的效率。9已知某四行程四缸發(fā)動機的發(fā)火順序是1-3-4-2。假設(shè)曲軸轉(zhuǎn)角=180時，第3缸在排氣始點，請畫出該發(fā)動機的工作循環(huán)表。曲軸轉(zhuǎn)角第1缸第2缸第3缸第4缸180360進(jìn)氣壓縮排氣作功360

32、540壓縮作功進(jìn)氣排氣540720（0）作功排氣壓縮進(jìn)氣720（0）180排氣進(jìn)氣作功壓縮10敘述排氣渦輪增壓的優(yōu)越性答：是成倍提高功率的最有效途徑；能大幅度提高其經(jīng)濟性；比重量（kg/kW）??；比功率（kW/kg）大；材料利用率高；排氣在渦輪中進(jìn)一步膨脹，排氣噪聲降低；壓縮終了的壓力、溫度高，滯燃期短，工作柔和、NOx下降；空氣量多，缸內(nèi)擾動加劇，CO、HC、PM下降。11已知某四行程六缸發(fā)動機的發(fā)火順序是1-4-2-6-3-5。假設(shè)曲軸轉(zhuǎn)角=0時，第二缸活塞處于壓縮終了上止點。試求：該發(fā)動機的工作循環(huán)表，各缸分別處于什么工作狀態(tài)。如表；曲軸轉(zhuǎn)角第1缸第2缸第3缸第4缸第5缸第6缸360 4

33、20壓縮進(jìn)氣作功進(jìn)氣 作功 排氣420 480壓縮進(jìn)氣 排氣 壓縮作功 排氣480 540 作功進(jìn)氣 排氣壓縮作功進(jìn)氣540 600作功 壓縮 排氣壓縮 排氣進(jìn)氣600 660作功壓縮進(jìn)氣 作功 排氣進(jìn)氣660 0 排氣壓縮進(jìn)氣作功 排氣 壓縮0 60 排氣 作功進(jìn)氣作功進(jìn)氣壓縮60 120 排氣作功 壓縮 排氣進(jìn)氣壓縮120 180進(jìn)氣作功壓縮 排氣進(jìn)氣 作功180 240進(jìn)氣 排氣壓縮 排氣 壓縮作功240 300進(jìn)氣 排氣 作功進(jìn)氣壓縮作功300 360 壓縮 排氣作功進(jìn)氣壓縮 排氣12請將定壓與脈沖增壓系統(tǒng)的特點作一比較。答：定壓增壓：排氣管尤如穩(wěn)壓筒，渦輪前的氣體連續(xù)，均勻，穩(wěn)定；渦

34、輪效率T高；全流進(jìn)氣；可用一個小一號的增壓器；排氣管結(jié)構(gòu)簡單；變工況能力差； 掃氣質(zhì)量差（可能有倒流現(xiàn)象）；適用于工況穩(wěn)定、壓比較高的發(fā)動機。變壓增壓：氣缸數(shù)能被3整除的為有利氣缸數(shù)，將相鄰發(fā)火間隔240各缸連成一支管；利用排氣壓力低谷進(jìn)氣，掃氣質(zhì)量好；渦輪前為部分流進(jìn)氣，渦輪效率低；排起支管“細(xì)”而多，較復(fù)雜；適用于變工況的，增壓壓力不宜很高的機型；排氣能量利用率高。13敘述船用柴油機直噴式燃燒室（與分隔式燃燒室相比）的特點和要求答：直噴式開式燃燒室主要用于中大型柴油機上；混合氣形成和燃燒時間極短；要求噴射壓力高，噴孔直徑小，噴孔數(shù)要多；燃燒室為淺型，主要為空間混合；過量空氣系數(shù)較大；對轉(zhuǎn)速

35、較敏感（噴油壓力、進(jìn)氣流量）；相對散熱面積較??；燃燒最高壓力、壓力升高率較大；燃油消耗率低；壓縮比相對較?。焕鋯有院?。14根據(jù)定壓渦流增壓柴油機理論示功圖填空1） 泵氣功 3-4-a-5 ；2） 壓氣機消耗的總能量 i-g-a-0 ；3） 定壓渦流總功 i-ge-f-i ；4） 定壓渦流未能充分利用的可用能量 b-5-e-b ；5） 定壓渦流取自排氣的能量 5-e-f-1-5 ；6） 活塞推出廢氣所消耗的功 1-5-4-2-1 ；7） 壓縮掃氣空氣所消耗的能量 i-g-3-2-i ；8） 定壓渦流從5be5中回收的功 e-e-f-f ；9） 壓縮進(jìn)入氣缸內(nèi)空氣所需的能量 i-g-3-2-i

36、；10）排氣所擁有的最大可用能 1-b-f 。 15推導(dǎo)出往復(fù)式發(fā)動機（氣缸中心線與曲軸旋轉(zhuǎn)中心線一致）活塞位移x的公式（設(shè)曲軸旋轉(zhuǎn)半徑R，連桿長度L，R/L記作 ；曲軸旋轉(zhuǎn)角 )。由幾何關(guān)系可得 )cos1 ()cos1 (LRxsinsinLR222sin1sin1cos)sin11 ()cos1 (22LRx16.敘述脈沖增壓系統(tǒng)相對于恒壓增壓系統(tǒng)的特點。答：脈沖增壓系統(tǒng)采用排氣多支管，排氣管較細(xì)，排氣管的結(jié)構(gòu)復(fù)雜；能較好利用廢氣的最大可用能，廢氣能量利用率高；對有利氣缸數(shù)的發(fā)動機，每一支管脈沖連續(xù)合理，能充分利用排氣的低谷掃氣，換氣質(zhì)量好；當(dāng)排氣管太長時，反射壓力波對掃氣會產(chǎn)生干擾；由

37、于渦輪前排氣為非全流式，脈動大，渦輪的尺寸較大，渦輪效率較低；低負(fù)荷、變工況的能力較好；適用于中、低增壓經(jīng)常變工況運行的發(fā)動機。17敘述提高四沖程柴油機充氣效率的措施。答：提高充氣效率的主要措施有：增大氣門有效通流面積；采用多氣門機構(gòu)；適當(dāng)增大氣門升程；精心設(shè)計進(jìn)排氣道、進(jìn)排氣管、氣門與氣門座，提高其流量系數(shù)；減小空濾器的流阻損失；減小消聲器的流阻損失；適當(dāng)提高壓縮比，減小缸內(nèi)殘余廢氣量；增大冷卻液對燃燒室壁面四周的冷卻效應(yīng)；采用高效率的增壓（中冷，進(jìn)氣溫度55）技術(shù)。18柴油機對燃料噴射有什么要求？答：對柴油機燃料供給與調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本要求是：1）能產(chǎn)生足夠高的噴射壓力，以保證燃料良好的霧化混

38、合和燃燒，且燃油油束需與內(nèi)燃機燃燒室和氣流運動相匹配，保證油氣混合迅速、均勻；2）對每一個內(nèi)燃機運行工況，精確控制每循環(huán)噴入氣缸的燃油量，且噴油量能隨工況變化而變化，在工況不變時，各循環(huán)供應(yīng)量均勻，多缸機各缸的噴油量一致；3）在內(nèi)燃機所運行的工況范圍內(nèi)盡可能保持最佳的起噴時刻、噴油持續(xù)時間與噴油規(guī)律，以保證良好的燃燒并取得優(yōu)良的綜合性能（定質(zhì)、定量、定時） 。19分析柴油機不同的放熱規(guī)律對發(fā)動機性能的影響。答：放熱規(guī)律曲線表明了柴油機燃燒四過程各階段的熱量數(shù)值及持續(xù)角度。即滯燃期的吸熱量，急燃期的放熱量，緩燃期和后燃期的熱量值，為定量分析提供了依據(jù)。滯燃期長，積聚的燃料多，混合時間長，其決定著

39、續(xù)后的急燃期，滯燃期長，最高壓力、最高溫度、壓力升高率均大，這樣工作粗暴、NOx排放量大（與經(jīng)濟性相矛盾）；緩燃期初期噴油仍在繼續(xù)，缸內(nèi)油找氣、氣找油的條件差，其燃燒時間取決于混合速率，熱效率相對較差；后燃期缸內(nèi)的惰性氣體劇多，此時混合更加困難，后燃期長，排溫高、油耗高、熱負(fù)荷大、排放差。因此，理想的放熱規(guī)律應(yīng)是“先緩后急”，即滯燃期不滯；急燃期不急；緩燃期不緩；后燃期不后，燃燒盡量在上止點附近完成，燃燒持續(xù)期盡可能短（40A）。20比較二沖程與四沖程柴油機的工作特點和性能。答：在發(fā)動機相同的排量、轉(zhuǎn)速下，二沖程機做功頻率增大1倍；二沖程換氣過程在下止點附近完成，換氣持續(xù)角?。s120()(CA)）；回流式和橫流式掃氣型式的二沖程柴油機換氣質(zhì)量差，缸內(nèi)廢氣量多（四沖程機具有獨立的排、進(jìn)氣過程）；二沖程機熱負(fù)荷大，耗氣量大；二沖程機存在失效行程；二沖程柴油機必須用羅茨鼓風(fēng)機；低速機用十字頭連桿；二沖程機與四沖程機相比功率約提高1.6倍；直流掃氣換氣質(zhì)量好、轉(zhuǎn)速低，經(jīng)濟性最好；二沖程柴油機主要用作低速船用主機；二沖程機結(jié)構(gòu)簡單、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。歡迎大家與我多多聯(lián)絡(luò)歡迎大家與我多多聯(lián)絡(luò)