发动机原理知识点

1.发动机的定义。

燃料在机器内部燃烧而将化学能转化为热能，再通过气体膨胀做功将其转化为机械能输出的机械设备。

2.发动机发展历经的三个阶段。

①20世纪70年代之前（提高生产力）

目标：追求良好的动力性能。

措施：提高压缩比，提高转速。

指标：最高车速、加速性能、最大爬坡能力。三个指标均取决于发动机及其它动力装置。

②20世纪70~80年代（石油危机）

目标：追求良好的经济性能。

措施：降低油耗、增大升功率、减轻比重量。

指标：百公里油耗。

③20世纪80年代后期（环境污染）

目标：追求良好的环保性能。主要解决排放与噪声问题。

3.常规汽车能源和新型替代能源有哪些，各有何特点?

①汽油机：汽油和空气混合经压缩由火花塞点燃。

②柴油机：柴油和空气混合经压缩自行着火燃烧。

③天然气发动机LNG

④液化石油气发动机LPG

⑤酒精发动机

⑥双燃料、多燃料发动机

4.热力系统基本概念;

在热力学中，将所要研究的对象从周围物体中隔离出来，构成一个热力系统。

系统以外的一切物质，称为外界，热力系统和外界的分界面，称为界面。5.热力学第一定律的实质;

当热能与其它形式的能量相互转换时，能的总量保持不变，只是能量的形式发生了变化—能量守衡。吸收的能量-散失的能量=储存能量的变化量

6.理想气体的四个基本热力过程;

①定容过程：热力过程进行中系统的容积（比容）保持不变的过程。

②定压过程：热力过程进行中系统的压力保持不变。

③定温过程：热力过程进行中系统的温度保持不变

④绝热过程：热力过程进行中系统与外界没有热量的传递

7.四行程发动机的实际工作循环过程；

进气过程、压缩过程、燃烧过程、膨胀过程、排气过程

8.发动机实际循环向理论循环的简化条件；

①忽略进、排气过程（r-a,b-r), 排气放热简化为定容放热过程；

②压缩、膨胀过程（复杂的多变过程）简化为绝热过程；

③把燃料燃烧加热燃气的过程简化成工质从高温热源的吸热过程，分为定容

加热过程（c～z’）和定压加热过程（z’～z）；

④假定工质为定比热的理想气体。

9. 发动机的三种理论循环及其特点；

定容加热循环:加热过程在等容条件下很快完成，热效率仅与压缩比有关 ，

热效率最高。

定压加热循环:加热过程在等压条件下缓慢完成，负荷的增加使得热效率下

降 。

混合加热循环:热效率介于上述两者之间。

10. 为什么发动机(汽\柴)的压缩比不宜过高？

若压缩比定得过高，汽油机将会产生爆燃、表面点火等不正常燃烧的现象。

对于柴油机，过高的压缩比将使压缩终了的气缸容积变得很小，对制造工艺

的要求极为苛刻，燃烧室设计的难度增加，也不利于燃烧的高效进行。

11. 什么是发动机的指示指标和有效指标？分别有哪些？

指示指标:从示功图测量计算得出的。

动力性指标—平均指示压力pi

经济性指标—指示热效率ηi 、指示燃油消耗率bi

有效指标:以曲轴输出功为计算基础的性能指标

动力性指标—有效功、有效功率、有效转矩、平均有效压力

12. 为什么说柴油机的热效率高于汽油机？

效燃油消耗率be 和有效热效率ηet

柴油机:218～285 [ g/kw ·h ]0.30～0.40

汽油机:285～380 [ g/kw ·h ]0.20～0.30

13. 机械损失的测定方法：倒拖法、灭缸法；

试验时，发动机与电力测功器相连，当发动机以给定工况稳定运行，冷却水、

机油温度到达正常数值时，切断对发动机的供油（柴油机）或停止点火（汽

油机），同时将电力测功器转换为电动机，以给定转速倒拖发动机，并且维

持冷却水和机油温度不变，这样测得的倒拖功率即为发动机在该工况下的机

械损失功率

当发动机调整到以给定工况稳定运转后，先测出整个发动机的有效功率。之

后，在柴油机油门拉杆或齿条位置、或汽油机节气门开度固定不动的情况下，

停止向某一汽缸供油或点火,使发动机恢复到原来的转速，重新测定剩余几

个汽缸的有效功率。

14. 有效转矩、升功率、燃油消耗率、有效热效率的概念以及它们之间的换算

有效转矩： n Pe T tq 9550=升功率：s e L V i P P =燃油消耗率：3

10?=e e P B b 有效热效率：

u e et h b 6

106.3?=η 15. 增压的目的是什么？

通过增加充气量，可以提升发动机动力（提高功率，增大扭矩）和燃油经济

性，同时减少发动机有害废气排放量。

16. 高增压系统为什么必须加装中冷器？

空气因压缩、废气加热而升温。对柴油机中引起增压条件下进气密度减小，

功率下降。汽油机除了功率下降外，最主要的是爆燃倾向增加。

17.机械增压和废气涡轮增压各有何优缺点？

机械增压优点：转子的速度与发动机转速是相对应的，所以没有滞后或超前，动力输出更为流畅。缺点：由于它要消耗部分引擎动力，会导致增压效率不高。

废气涡轮增压：优点：不直接消耗发动机的动力，增压效率高于机械增压。

缺点：在低转速时，废气流量小，涡轮增压器没有介入，同时废气排出不畅（泵气损失），发动机扭力输出较弱；加大油门后一般需要等片刻，稍后发动机会有惊人的动力爆发。发动机动力输出略滞后于油门的开启--涡轮迟滞。

18.增压系统如何分类？各有什么特点？

机械增压:直接利用发动机曲轴带动压气机，增压效率不高；低转速时扭力输出大，但是高转速时功率输出有限。

废气涡轮增压:由发动机废气驱动压气机，增压效率较高；低转速时力不从心，但高转速时功率输出强大。

复合增压：克服了前两种增压方式各自的缺陷，发动机输出功率大、燃油消耗率低、噪声小，但结构复杂。

19.简述换气过程;

①膨胀过程后期，活塞到达下止点之前，排气门开启，高压废气从气缸排出，

气缸压力迅速下降，直到排气上止点后的某一位置排气门关闭。

②在排气上止点之前，进气门打开，进、排气门同时开启—气门叠开。

③进气门开启后，新鲜充量流入气缸，直到进气下止点后的某一位置进气门

关闭为止。进、排气门提前开启，推迟关闭，存在气门叠开。

20.何谓排气提前角？排气为什么要提前？

从排气门开启到活塞行至下止点所对应的曲轴转角，一般为30o～80o曲轴转角。

排气门提前开启的原因：①换气效率－气门开启的速度有限,流通截面积不能瞬间达到最大。②有效功－为了减少活塞回程时有效功的消耗。

21.何谓扫气，简述扫气的作用;

残余废气越少，可以吸入的新鲜充量越多，充气效率越高—扫气。

22.进气迟闭的目的是什么？

为了在压缩行程开始时，利用气缸内的压力暂低于大气或环境压力，靠进气气流的惯性使新鲜气体或可燃混合气仍可能继续进入气缸。

23.试分析排气提前角对换气损失的影响？

随着排气提前角的增大，膨胀损失增加，而推出损失功减小，因此，最有利的排气提前角，应当是使两者之和(W+Y)为最小。

24.提高充气效率的措施有哪些？

提高进气终了的压力，降低进气终了的温度，减少残余废气，降低转速25.如何理解汽油机的负荷调节属于“量调节”，而柴油机的负荷调节属于“质

调节”？

汽油机的负荷是通过改变节气门的开度来调整的，这样相应地改变了进入气缸的混合气的数量，而混合气的浓度变化不大，故称为“量调节”。

柴油机的负荷是通过改变循环的供油量来调节的，而循环的进气量并不变，所以工质的浓度会发生变化，因而称为“质调节”。

26.为什么要采用“可变气门正时”技术？

低速时，较小的进气迟闭角及较小的气门升程，防止新鲜充量向进气系统的倒流，增加转矩，提高燃油经济性；高速时，最大的气门升程和进气门迟闭角，以减小流动阻力，利用惯性进气提高充气效率，满足动力性要求。27.本田可变气门正时和升程电控系统（VTEC）结构原理。

低速工作时:控制油路压力较低，锁定销没有将两侧摇臂与中间摇臂锁定：高速凸轮驱动中间摇臂，对气门不起作用；低速凸轮单独驱动两侧

摇臂控制气门。气门开启时间较短, 气门升程较小，适合低速需

求。

高速工作时:控制油路压力升高，锁定销右移将两侧摇臂与中间摇臂锁定，高速凸轮驱动中间摇臂带动两侧摇臂控制气门—三个摇臂都被

高速凸轮驱动。气门开启时间较长, 升程较大，适合高速需求。

28.简述汽油机的三种供油方式：

缸内直接喷：射燃油直接向缸内喷射，混合气在缸内形成

进气管内喷射单点喷射：大喷咀位于节气门之前原来化油器的位置,各缸共用一个喷油器。存在各缸混合气分配不均匀的问题。用于部分小排量汽油机，趋于淘汰。

进气管内喷射多点喷射：多点喷射系统中，每缸有一个喷油器。喷油器通过绝缘垫圈安装在进气歧管或进气道附近的缸盖上。各缸喷射均匀，但结构复杂, 成本高。

29.对燃烧过程的要求是什么？

①完全：燃烧完全，才能充分利用燃油的热能，同时减少排出废气中的有

害物含量。

②及时：在上止点附近（上止点后12°~15°CA）燃烧完毕，循环功最多。

③正常：正常燃烧，才能保证发动机稳定、可靠的工作。

30.画出汽油机燃烧过程的展开示功图，简述各个时期的进程。

31.点火为什么要提前？

混合气从点燃、燃烧到烧完有一个时间过程，最佳点火提前角的作用就是在

各种不同工况下使气体膨胀趋势最大段处于活塞做功下降行程。这样效率最

高，振动最小，温升最低。

32.为什么汽油机的压缩比不宜过高？

压缩比过高会引起爆震

33.什么是爆震燃烧？产生的原因和预防措施。

1）在火焰前锋到达之前，末端混合气的自燃。

2）点火角过于提前，发动机过度积碳，发动机温度过高，空燃比不正确，燃油辛烷值过低

3）预防措施：①推迟点火；②缩短火焰传播距离；③冷却混合气；④采用分层燃烧或稀薄燃烧。

34.什么是表面点火？

在汽油机中，凡是不靠电火花点火而由燃烧室内炽热表面点燃混合气的现象35.冷却液温度对燃烧过程的影响如何？

冷却液温度过高时：使燃烧室壁面过热，爆燃及表面点火倾向增加。同时进入气缸的混合气温度升高，密度下降，充量减小，使发动机动力性、经济性下降。

冷却液温度过低时：燃烧不良易形成积炭；不完全燃烧现象严重，使排污增多。同时循环散热量增多，发动机热效率降低，功率下降，耗油率增加；润滑油粘度增大，流动性差，润滑效果变差，摩擦损失及机件磨损加剧。36.什么是分层燃烧？它对汽油机的性能有何影响？

火花塞附近混合气较浓，保证可靠点燃；其余部分混合气较稀，经济性好。

优点：①可采用更高的压缩比和燃用更稀的混合气，因此循环热效率较高。

②汽油机功率由变量调节改为变质调节，可大大降低在低负荷时由于节气门

节流而引起的泵气损失，提高低负荷时的经济性。

③火焰温度有所降低，有利于减少热损失和热分解，显著降低排气中有害成

分含量。

④汽油机在稀混合气下工作时，其末端气体不易产生爆燃。

37.GDI区别于普通发动机的三个技术手段是什么？

立式吸气口，弯曲顶面活塞，高压旋转喷射器

38.简述GDI的两步喷射过程。

①在进气冲程中喷射少量汽油，燃油首先进入缸内下部，随后在缸内

均匀分布，形成稀混合气.同时降低缸内温度，适应高压缩比；

②在压缩冲程后期喷射汽油，浓混合气在缸内上部聚集在火花塞四周,

形成上浓下稀的层状混合气形态,实现分层燃烧。

39.TSI的含义是什么？

双增压+分层燃烧+喷射

40.简述柴油机混合气形成的两个基本方式和特点。

混合气形成特点：

①缸内进行：在压缩行程接近终了时柴油由喷射系统直接喷入燃烧室内。

②混合时间短：难以形成均匀的混合气，燃烧室内的工质成分随时间和地点

而变化。

③采用较大的过量空气系数：柴油本身粘度大，蒸发性不好。

④混合气在高温、高压下多点自燃着火燃烧，且混合过程、着火过程和燃烧

过程共存。

混合气形成的基本方式：①空间雾化混合②壁面油膜蒸发混合

41.影响混合气形成过程的三个因素是什么？

燃料的喷雾、空气运动、燃烧室的结构

42.什么叫供油提前角和喷油提前角？

供油提前角：喷油泵开始向汽缸内供油时，活塞顶部距上止点所对应的曲轴转角。

喷油提前角：喷油器开始喷油时，活塞距离上止点的曲轴转角。

43.简述柴油机的不正常喷射现象。

①二次喷射：主喷射结束针阀落座后，在高压油管内压力波反射作用下，针

阀再次升起进行喷油的现象。

②滴油：在正常喷射结束后，如断油不干脆，仍有少量柴油滴出。

③断续喷射：进入喷油嘴燃油量不稳定，压力波动引起。

④不规则喷射和隔次喷射：低速（怠速）时，油压不足，压不开针阀。下一

循环时油压聚足，压开针阀喷射。致使怠速运转不稳定。

44.简述柴油机燃烧室的分类。

分隔式：涡流室式，预燃室式

直接喷射式：开式，半开式

45.柴油机的燃烧过程分为哪几个阶段？

着火延迟期，急燃期，缓燃期，后燃期

46.电控高压共轨（HPCR）燃油喷射系统如何克服了常规燃油喷射的缺陷？

①HPCR能将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开；

②由高压油泵把高压燃油输送到共轨管，通过对共轨管内的油压实现精确控

制，使高压油管压力大小与发动机的转速无关，可以大幅度减小柴油机供油压力随发动机转速的变化，因此也就减少了传统柴油机的缺陷。

③ECU控制喷油器的喷油量和喷油时刻，喷油量大小取决于共轨管内的压力

和电磁阀开启时间的长短。

47.概念（及其变化规律）：发动机的特性、负荷特性、后备功率、发动机的速

度特性、外特性、万有特性。

①发动机的特性：指发动机性能参数随参数调整情况或运转工况变化的规律。

②负荷特性：发动机转速不变，其经济性指标随负荷的变化关系。

③后备功率：发动机在某车速下所能发出的最大功率与部分负荷时的功率之

差

④发动机的速度特性：发动机在油量调节机构保持不变的情况下，主要性能

指标随发动机转速的变化规律。

⑤外特性：当油量控制机构在最大位置时，测得的特性为全负荷速度特性

⑥万有特性：用一个曲线图来表示内燃机各种性能参数在全工况范围内的变

化关系的特性称为万有特性。

48.发动机的三类典型工况分别是什么？

①恒速工况：发动机的功率变化时，转速几乎保持不变。

②螺旋桨工况：内燃机的功率与转速接近于幂函数关系。

③车用工况：功率与转速都在很大范围内变化。

49.综合分析，为什么柴油机比汽油机的经济性好？

①柴油机比汽油机be低, 且曲线平缓。②汽油机排温比柴油机高

50.发动机与汽车的经济性分别用什么来衡量？

汽车的经济性：行驶百公里消耗的燃油数。发动机的经济性：发动机每输出1kW·h的有效功所消耗的燃油量称为有效燃油消耗率。