《内燃机学第5版》_刘圣华练习题及解答第6--9章.docx

内燃机学第六章100.内燃机的气态排放物主要有哪几种？二氧化碳（Co2）、一氧化碳（CO）、未燃碳氢化合物（HC）和氮氧化物NOx。101.内燃机颗粒物的危害在哪里？内燃机燃烧过程中，燃料在高温高压环境下会发生裂解、脱氢，最后生成碳烟粒子。PM2.5本身具有穿透能力，危害人们的健康。这些碳烟粒子在降温过程中会吸附一些PAHs,它们具有致癌畸变作用。增加雾霾和影响能见度。102.简述一氧化碳生成机理。一氧化碳含碳燃料在燃烧过程中生成的主要中间产物。如果反应气的氧浓度、温度足够高，化学反应的时间足够长，CO就会氧化成为CO2。相反，如果这3个条件不具备，就会造成Co排放。103.简述汽油机CO排放规律。汽油机CO排放的主要因素是可燃混合气的过量空气系数力o在浓混合气中（必,<1）,ao随力的减小而增加，这是因为缺氧引起燃料燃烧不完全所致。在稀混合气中（色>1）,Oco始终很小，只有在方=LOL1时，外。随裔有较复杂的变化。104.简述柴油机的CO排放规律。压燃式发动机的燃烧特征是燃料与空气混合不均匀，其平均宏观的总过量空气系数较大，仍有一定的CO排放，但要比点燃机TWC前的低得多。当柴油机负荷很大接近冒烟界限时，CO排放增加很快，这是因为燃烧室中局部缺氧地区增加；当柴油机负荷很小即很大时，燃烧室内局部温度过低，使燃烧反应不充分而产生CO。因此，柴油机Co排放随变化呈两端上升的趋势。105.简述汽油机的尾气HC排放机理。燃油不完全燃烧产生未燃HC排放。在冷机状态、EGR过大或不均以及混合气过稀或过浓时，气缸内出现大容积淬熄或失火，能够造成HC排放急剧增加。此外，在发动机正常工作状态下，均匀混合气点燃式发动机排气中未燃HC的生成机理在于：1）壁面淬熄；2）狭隙效应；3）润滑油膜的吸附和解吸；4）燃烧室中沉积物。106.简述柴油机的HC排放机理。在喷注的外围，来不及着火就已形成的过稀混合气，成为未燃HC的排放源，尤其在柴油机怠速或小负荷运转时。喷嘴头部的压力室容积内渗出的燃油喷注与燃烧室壁面的碰撞，形成油膜，在起动及热机过程中产生HC排放。柴油机燃油喷注与周围空气形成的混合气很不均匀,在喷注核心区域,混合气过浓，但在后续的扩散混合过程中会逐渐稀化，先后进入正常燃烧范围，不致于引起高的HC排放。107.简述内燃机NoX排放机理。汽油和轻柴油本身含氮很少，不足以产生显著的燃料NOX排放（FUeIN0）。由于NO的生成反应比燃料燃烧反应慢，虽然火焰前锋的温度很高，因此只有很小一部分瞬发产生（PromoptNO）.内燃机大部分的NoX是在焰后高温区生成，属热氮机理（ThermalNO）,只要已燃区高温、有氧和高温区存在时间长，发动机就产生大量No排放。108.说明NOX排放中，No和NCh产生有和不同？内燃机NoX排放以NO为主，NO2不稳定，所以NCh含量与No含量的比值很小，只有在相对低温工况下才产生一定比例的NOz排放。109.简述汽油机的NOx排放特性。NOx排放依赖已燃区高温、氯气浓度和高温持续时间，因此汽油机NOx排放是这三个以上相互作用的结果。发动机缸内已燃气体的温度在对应的略浓混合气下达到最高，然而这时已燃气中氧浓度低，抑制了No的生成。当从0.9开始增大时，氧分压增大的效果抵消温度下降，NO排放浓度增加。No排放量的峰值出现在对应的略稀混合气工况。如果进一步增大，温度下降的效果占优势，导致NOX生成量减少。点火正时显著影响点燃机的NOx排放量。推迟点火使最高燃烧温度降低，NoX的生成减少。采用排气再循环时使混合气被废气稀释，氧浓度和燃烧温度下降，因而使NOx排放下降。HO.简述柴油机的NOx排放特性。柴油机缸内燃烧的平均温度虽然比汽油机的低，但在燃料扩散燃烧区域内的温度很高，所以柴油机的NoX产生于此。随着发动机负荷的增大，看高温燃烧的持续期加长，NOX排放增加，但当柴油机负荷超过某一限度后燃烧室内的气体氧浓度下降，导致NOx排放减少。喷油正时影响柴油机的预混燃烧量，进而影响扩散燃烧温度而一些NoX的生产。推迟喷油使最高燃烧温度和压力下降，NOX生成量减少。柴油机排气再循环是最重要手段，EGR使氧浓度的降低是主要因素，燃烧温度也有重要的贡献。发动机转速对NoX排放影响较小。110.发动机碳烟颗粒主要有哪些成分？主要由干碳烟（DrySoot,缩写DS）、可溶有机成分（SOF）和硫酸盐（SUIfaIeS）等组成。111.简要描述燃料生成碳烟过程。燃料热解生成块烧，块烽聚合成芳煌（PAHs）,形成颗粒物额前驱物。PAHs的生长导致碳烟核心的生成（成核），然后是粒子的表面生长和凝结生长阶段。112.柴油机碳烟颗粒的典型质量和数量分布状态是什么？按照粒径大小，颗粒物排放被分为核态、积聚态和粗糙态。柴油机颗粒数目主要是核态为主，粒径在50nm一下，占到了颗粒总数量的90%。颗粒排放的质量则以凝聚态为主，粒径在50100Onm之间，占颗粒总质量的80%以上。粒径在100Onm以上的粗态颗粒的质量占颗粒总质量的5%20%,但其数量极少。113.说明汽油机的颗粒物排放特性。传统进气道喷射汽油机因混合气均匀，颗粒排放物较少。汽油机缸内直喷后，存在混合时间缩短和燃油碰壁形成油膜等现象，使燃油与空气混合不均，在高温缺氧条件下就产生颗粒物排放。发动机起动过程，混合气加浓是颗粒排放高的原因。燃烧放热规律影响缸内燃气温度，因而影响到颗粒物的后氧化，对颗粒物排放产生显著的影响。燃油油品影响均质混合气的形成，从而影响发动机的PM/PN排放，特别对冷起动过程影响最大。汽油中的硫及金属添加剂、润滑油添加剂等都影响汽油机的颗粒物排放。114.试分析GDI汽油机冷起动过程排放控制策略。汽油机冷起动过程缸内温度较低，燃油不容易蒸发与空气形成良好的混合气。一般采取23次的喷射策略，一方面有利于形成较浓的可燃混合气，形成稳定的点火和火焰传播，另一方面避免燃油碰触燃烧室壁面形成油膜，从而减少HC、Co和颗粒排放。115.简要描述柴油机燃烧过程的排放控制技术。柴油机是富氧燃烧，CO和HC的排放相对汽油机来说要少得多，NOX与汽油机在同一数量级，而颗粒物排放则要比汽油机多几十倍以上，因此柴油机的排放控制重点是NOX和PM。改善柴油机喷雾的混合气形成和燃烧过程,可以改变NOX和PM排放特性，主要的技术措施有：1 .增压中冷。增压后柴油机的进气量加大，可以降低PM排放，同时较低的进气温度也一直NOx的生成。2 .高压电控燃油喷射系统。提高燃油的喷射压力，促进雾化、混合与燃烧，可降低PM；高喷射压力下的正时优化、多次喷射等，既可以降低颗粒物排放，也可以降低NOX排放。3 .燃烧室形状与燃油喷雾宏观形状及气流运动相匹配。4 .排气再循环技术。EGR可以有效降低NOx排放，但要与PM取得折中。116.何谓汽油机的三效催化？利用适当的催化剂，使汽油机排气中的CO、HC和NoX同时得到氧化和还原，生成对环境无害的C02和N2。117.汽油机的三效催化剂是什么，各起什么催化作用？汽油机用三效催化剂主要是柏Pt、杷Pd、铭Rh,其中，伯和把为氧化催化剂，铐为还原催化剂。118.催化剂的起燃特性用什么参数表达？催化剂只有达到一定温度以上才开始工作，转化效率50%所对应的排气入口温度称为起燃温度，将达到0.50转化效率所需要的时间称为起燃时间。起燃温度反映的是催化剂的低温活性，而起燃时间则反映了催化系统达到起燃的工作时间。119.简要说明柴油机满足国6排放标准的的排气后处理系统组成。柴油机的排气污染物既有气体成分，也有固体颗粒成分，因此为满足国6排放标准的典型的后处理系统应该包括：(1)催化氧化器，使Co和HC排放降低，同时也可使PM中的部分SOF氧化，得到PM排放降低的效果。(2)颗粒物捕集器，使用壁流式蜂窝陶瓷过滤颗粒物，有可能还要涂覆催化剂，在一定的排气温度和N02共同作用下，使PM得到氧化。(3)选择性NOX催化还原SCR系统，使用尿素或固体氨，在催化剂的作用下，对排气中的NoX进行催化还原。(4)氮氧化为提高NOX的转化效率，往往使用较多的氨，为避免多余的氨逸出，需要增加氨的催化转化器。120.简述柴油机颗粒物捕集器的典型再生方式。有主动再生和变动再生。主动再生是指通过电加热或柴油机缸内尾喷或排气管喷射提供热量，提高排气温度，使沉积在滤芯中的PM燃烧，恢复滤芯的洁净状态。被动再生是指在催化剂的作用下，使PM的着火温度，并提高氧化速率的一种再生方法。第七章121.柴油机燃油系统基本要求是什么？1)能产生足够高的燃油喷射压力，以保证燃油良好的雾化，具有合适的油束贯穿度、喷雾锥角和较小的油滴直径，保证燃油与空气的混合均匀。2)精确及时的控制每循环的喷入气缸的燃油量，使各缸的喷油量相同。3)具有最佳的喷油时刻、喷油速率和持续期等理想的喷油规律。4)结构紧凑，成本低，便于在柴油机上布置和安装。5)具有状态识别和运转保护功能，保证柴油机安全、可靠地工作。122.说明柴油机电控共轨燃油多次喷射的名称及发生位置和作用。早喷(EarIylnjeCtion),压缩行程早期，可以是实现Peel燃烧的目的；预喷(PiIotlnjeCtiOn)BTDC1020度，降低爆发压力、燃烧温度，降低燃烧噪声与NOx排放;主喷(MaininjeCtiOn)TDC前后，保证发动机的动力经济性后喷(POStInjeetiOn)ATDC20-30度，可以促进主喷尾部喷射燃油的混合与氧化，降低颗粒物排放，晚喷(LaIelnjeCtiOn)排气行程，主要是为了提高排气温度，可以减少CO、HC排放，提高SCR、DPF后处理装置的高效工作。123.发动机电控系统的由哪几部分组成？电控系统一般由传感器(Sensors)、电控单元(ECU)与执行器(Actuators)三部分组成124.柴油机一般按哪几种工况进行油量电控？起动工况油量控制；怠速工况油量控制；负荷-转速工况控制；全负荷工况油量控制；限速工况油量控。第八章125.何谓内燃机的热平衡？内燃机燃料燃烧产生的热量，一部分转化为指示功，一部分随排气排出的排气项，一部分传递给冷却系统，其他统称为杂项损失。按照有效功和各种能量损失的比例关系来研究燃料总热量的利用情况称为内燃机的热平衡。126.简要说明提高汽油机的压缩比如何避免爆震？使用高辛烷值燃料；加强湍流；紧凑型燃烧室结构,火花塞置中央布置，缩短火焰传播距离，减少对末端混合气的加热时间；降低残余废气系数，减少对混合气的加热作用；GDI；EGR稀释+高能点火。127.汽油机小型化提高效率的依据是什么？小排量发动机发出相同功率时，相应提高了发动机工作的负荷水平，是有效热效率提高。减少发动机的机械摩擦损失和泵气损失，提高指示热效率。128.为何柴油机要进行低转速设计？发动机的低速化可以降低活塞速度，从而减小了摩擦损失；气体流动速度降低，使传热和气体流动损失减少。129.何谓有机朗肯循环？如何在内燃机中应用？有机朗肯循环是利用有机物替代水作为工质的一种朗肯循环。有机朗肯循环是内燃机废热利用的项技术，在内燃机中应用中主要包括工质和系统工质泵、蒸发器、膨胀机和冷凝器等主要部件的选择。可以采用单工质简单ORC系统，也可以采用单工质混合循环、高低温双工质双循环及回热等系统，实现对内燃机废热的再利用。130.目前研究