《内燃机学》课程作业习题（含答案）第五章 内燃机混合气的形成与燃烧

第五章习题与答案1、柴油机对喷油系统的基本要求是什么？这些要求与柴油机的哪些性能相关联?答：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：（1）定量供油柴油机不同转速、负荷下，能够精确的供给所需燃油；当负荷不变时，各循环之间保持相同的供油量，使柴油机能稳定运转，对多缸柴油机，还应保持各气缸间供油量一致，以使各缸发出的功率相等。（2）定时供油柴油机运行的整个负荷和转速下，应具有最佳的供油正时，包括最佳喷油开始及喷油持续时间，并且供油规律能满足燃烧过程的要求。（3）定质供油喷入气缸燃油要具有高的喷射压力，以保证燃油的雾化粒度，贯穿距离，同时油束形状及分布应与燃烧室形状和空气运动相配合，以利可燃混合气的形成。喷油开始及结束都应干脆利落，无滴油或其他不正常喷射现象。这些要求与柴油机的动力性、经济性、排放性有关，2、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。答：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h才落座，h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～d×hs，燃油由于增加了这个容积而膨胀，压X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，二个出油阀，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：而在低急速工况，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3、喷油系统与柴油机匹配的原则是什么？答：在柴油机新机型开发、老机型改进中经常碰到喷油系统的选用、修改和匹配问题。匹配质量的优劣，对柴油机整机性能具有关键性的作用。喷油系统与柴油机匹配的原则和工作顺序如下：①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。②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。③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，考虑相关的法规和技术要求，进行优选和折裹处理，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、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，为匹配试验做准备。④柴油机冷启动性能的优劣、急速工况的稳定性、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。③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。③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。4、柴油机电控喷油系统的基本组成有哪些部分？其工作原理如何？答：柴油机电控喷油系统包括传感器开关，控制装置，执行器，供油、计量和喷油装置。柴油机电控喷油系统工作原理：传感器将柴油机的转速、负荷、增压压力等有关参数转换为电信号，经滤波、放大、后输入控制装置，控制装置对输入信号进行识别、运算，在与存储的理想工况特征值进行比较，向相应的执行器发出指令，改变喷油系统参数，控制柴油机的运行。5、什么是电控共轨式喷油系统？它的主要特点是什么？答：与传统的喷油系统相比，燃油的计量和正时功能分离，提供了更大的控制自由度，优化了零部件设计，能满足高压喷油要求，能缩小高压容积，减小高压燃油压力波传递空间，实现喷油率的控制，普遍采用高速电磁阀，进行时间控制。该系统称为电控共轨式喷油系统。其主要特点为：①电子控制装置信息容量大，处理功能强，除常规的转速、负荷外，冷却水温度、润滑油压力和温度、环境压力和温度、燃油特性、关键零部件热负荷等信号均可以输入控制系统，经微机运算分析后，用于调节柴油机的工作过程，这样柴油机对环境有更强的适应能力。②系统将喷油量计量、压力升高和喷油正时确定等功能适当分离，为系统零部件优化，实现柔性控制，提高控制精度，能在较大的范围内调节喷油压力，控制喷油速率，实现预喷射，降低柴油机有害气体排放和噪声

③系统将各种工况下的最佳参数值，优化得到的图谱存入存储器，按控制模型进行控制，使柴油机的运行全工况综合优化。④可以针对喷油系统、传动系统的机械零件变形和磨损情况进行补偿。③系统有诊断和自诊断功能，对喷油系统和柴油机的有关故障能进行提示和报警，提高了柴油机工作可靠性。③可以与换气系统、增压系统的电控相结合，完成柴油机综合电控管理。③高速电磁阀、电子控制装置等，各种功能元件在多种类型柴油机喷油系统之间可以通用，扩大了适合范围，相对降低了成本。6、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。①取消喉管，减小进气空气流动阻力，无需进气加热，可提高充气效率，有利于增加汽油机的功率。②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。③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。④可组织扫气，减少扫气过程中燃油损耗，降低HC排放。③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；③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③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。③有利于汽油机增压。7、L型电控汽油喷射系统的主要组成部分，其工作过程怎样？答：L型电控汽油喷射系统整个系统功能可分为三个部分：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。燃油从油箱经供油泵提高压力后，通过滤清器进入燃油分配总管，到达安装在各缸进气支管的喷油器。为了保证燃油计量的精度，膜片式压力调节器保持燃油压力稳定在0.25MPa或0.3MPa内。喷油器的功能是根据电控单元的指令将一定量的燃油喷入进气支管内雾化。控制时按照蓄电池电压信号，得到电磁线圈响应延迟时间t，再对响应时间进行修正，综合考虑tstp、t,等，得到最终脉冲时间t，按t。提供脉冲信号给喷油管，实现喷油量控制。空气经空气滤清器、空气流量器、节气门进气进气总管，分配到各缸进气支管，某缸进气门打开时，其进气支管的空气以及喷射的燃油一起进入气缸。L型电控汽油喷射系统的控制单元输入信号主要有分电器点火线圈给出的曲轴转速信号，从空气流量计来的进气空气量、节气门开度、冷却水温度，进气空气温度等信号，启动时通过启动开关给出启动信号，这些信号经过处理后用以判断运行状态，确定控制措施，发出指令。8、双燃料内燃机的燃料供给和控制系统的组成，其工作原理如何？

答：低压供气压燃式双燃料内燃机多由柴油机改型设计而来，引燃用柴油由喷油泵加压，经喷油器喷入燃烧室。因为引燃用的油量较小，油量变化范围较大，所以要保持各工况时喷油系统工作稳定，雾化良好，在技术上较困难。气体燃料的供应、混合及控制与电火花点火式气体燃料内燃机相类似。高压喷射压燃式双燃料内燃机的燃料供给和控制系统较复杂，冷却降温后到达缓冲室。气体燃料压缩所消耗的功率为内燃机功率的6%；供气压力降到0.98MPa或2.94MPa时，压缩所消耗的功率下降到内燃机功率的3.3%或2.4%。引燃用的柴油经沉淀净化后由喷油泵加压供给喷油器。喷油泵所供给的柴油一部分作为工作介质用于驱动组合式喷油器。为了保证安全，高压气体燃料采用双层壁的管道输送，内层管道输送高压气体燃料，内外层壁之间经常通风换气或充入情性气体，以防止气体燃料泄漏而引起爆炸。整个管系装有监测器，监测可燃气体泄漏量。双燃料内燃机运行时根据工况不同，两种燃料的供给比例随之变化，通过调速器进行控制，保证内燃机的动力性和稳定性