【正文】 沖程汽油機的主要優(yōu)點是升功率高，動力性好；其主要缺點是換氣效果差，經(jīng)濟性能和排放性能受限。發(fā)展車用二沖程汽油機需要找到高效的換氣（掃氣）技術(shù)，改善換氣效果，提高充量系數(shù)，同時減少掃氣過程中的HC排放。例如，可以采用換氣效果最好的直流掃氣技術(shù)代替目前常用的回流掃氣技術(shù)。第五章51 汽車發(fā)動機的面工況是由哪些工況線所限定的？在Pen或Ttqn工況面上畫出各限制線，并標(biāo)出常用的典型工況點。解：上緣的各轉(zhuǎn)速最大功率限制線；右側(cè)各負(fù)荷條件下的最高轉(zhuǎn)速限制線；左側(cè)的發(fā)動機最低穩(wěn)定工作轉(zhuǎn)速限制線。52 在汽車發(fā)動機工況平面圖上定性準(zhǔn)確地畫出外特性轉(zhuǎn)矩線、最小等油耗線、最大等功率線和汽車四檔阻力線等四條曲線，并簡單說明每條曲線的變化特點。解：示意性的汽車發(fā)動機工況運行圖（發(fā)動機全特性圖）如下所示：外特性轉(zhuǎn)矩線是在發(fā)動機的供油量調(diào)節(jié)裝置處于最大供油位置時發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速的變化曲線。轉(zhuǎn)矩線主要受充量系數(shù)和機械效率的影響，在某一較低轉(zhuǎn)速處有最大值，然后隨轉(zhuǎn)速上升而較快下降，轉(zhuǎn)速愈高，降得愈快。對于車用發(fā)動機，理想的最小等油耗線包圍的經(jīng)濟圈應(yīng)該位于最高擋阻力線中速略偏低的部位，并使最小等油耗線圈在橫向拉長一些。發(fā)動機的功率正比于轉(zhuǎn)速和平均有效壓力，因而最大等功率線呈現(xiàn)出“蹺蹺板”的變化趨勢，是一支雙曲線，且與外特性轉(zhuǎn)矩線相切。汽車的行駛阻力隨車速的上升呈平方增大趨勢，因此在擋位一定的時候也隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)速的上升呈現(xiàn)出了平方增大的關(guān)系。53 什么是汽車發(fā)動機的標(biāo)定工況？轎車汽油機和重型載貨車柴油機確定標(biāo)定工況時的出發(fā)點是什么？二者的標(biāo)定功率，哪一個更接近發(fā)動機的極限最大功率？解：標(biāo)定工況：發(fā)動機銘牌上規(guī)定的最大輸出功率Pemax及其對應(yīng)轉(zhuǎn)速所確定的工況。轎車使用15min功率。適用于短時間使用最大功率的發(fā)動機。重型載貨車柴油機使用1h功率。適用于較長時間的重在使用。轎車更接近。54 什么是發(fā)動機的運行特性和調(diào)整特性？研究運行特性和調(diào)整特性的意義各是什么？解：運行特性：發(fā)動機穩(wěn)態(tài)工況條件下的特性。為了了解發(fā)動機的性能指標(biāo)與特性參數(shù)隨著各種可變因素變化的規(guī)律。調(diào)整特性：發(fā)動機轉(zhuǎn)速和油量調(diào)節(jié)位置不變下，各種性能指標(biāo)隨調(diào)整參數(shù)變化的規(guī)律。對發(fā)動機性能進行優(yōu)化。55 發(fā)動機穩(wěn)態(tài)運行與動態(tài)運行最本質(zhì)的區(qū)別是什么？為什么轎車在市內(nèi)行駛時其動態(tài)運行所占比例要大大超過穩(wěn)態(tài)運行？試舉三種動態(tài)運行的例子，并簡述其動態(tài)過程。解：發(fā)動機各個運行參數(shù)發(fā)生變化的是動態(tài)特性，不變的是穩(wěn)態(tài)特性。因為市內(nèi)車輛較多，路況復(fù)雜，需要不斷調(diào)整運行參數(shù)。56 為什么汽油機和柴油機的指示效率ηit隨轉(zhuǎn)速n變化的速度特性曲線總是在高、低速兩端降低一些？為什么二者的ηit隨負(fù)荷變化的趨勢又相反？解：對汽油機，低速時，缸內(nèi)氣流運動減弱，火焰?zhèn)鞑ニ俣冉档?，漏氣和散熱損失增加。高速時，燃燒所占的曲柄轉(zhuǎn)角增大，等容度變小，燃燒不充分。對柴油機，低速時，燃料噴射壓力減小，缸內(nèi)氣流運動減弱，對混合氣形成和燃燒不利，且傳熱增加。高速時，噴油及燃燒持續(xù)期增加，充量系數(shù)下降，過濃。對汽油機，小負(fù)荷時節(jié)氣門開度小，殘余廢氣增加，燃燒速度變慢，負(fù)荷減小，過量空氣系數(shù)降低，燃燒不完全，氣化條件惡化和傳熱增加。對柴油機，一方面小負(fù)荷意味著噴油量下降，噴油和燃燒持續(xù)期都降低，等容度上升；另一方面混合氣變稀，k上升。57 為什么說柴油機的速度特性曲線主要是由油泵的供油速度特性曲線gbn決定？而汽油機的速度特性曲線則是由充量系數(shù)的速度特性曲線φcn決定？解：柴油機為質(zhì)調(diào)節(jié)，空氣一般過量，做功多少主要由噴油量的多少決定。汽油機為量調(diào)節(jié)，過量空氣系數(shù)在1附近，做功多少主要由進氣量決定。58 汽油機和柴油機的負(fù)荷特性曲線總體變化趨勢如何？有什么差別？為什么會有這些差別？解釋二者實際的使用燃料消耗率比標(biāo)定工況燃料消耗率相差更大的原因。解：指示效率都是中間高，汽油機更偏向大負(fù)荷。機械效率都隨負(fù)荷增加而增加。油耗與指示效率的變化正好相反。汽油機小負(fù)荷燃燒不好，泵氣損失高，隨著負(fù)荷增加得到改善。柴油機小負(fù)荷等容度高，k大，隨著負(fù)荷增加而惡化。負(fù)荷增加，機械損失增加較少，所以機械效率增加。59 畫出汽油機和柴油機在全、中、小負(fù)荷三種情況下，Pe和Ttq的速度特性曲線（汽油機及柴油機各畫一圖）。對比說明兩種機型的速度特性曲線的變化特點，并解釋造成差異的主要原因。兩種機型外特性線形狀對整車動力性是有利還是不利？如不利，可采用什么措施加以改進？畫出改進后的特性曲線。解：汽、柴油機在全、中負(fù)荷和小負(fù)荷三種情況下Pe和Ttq的速度特性曲線分別如下圖所示：汽油機Ttq線總體上向下傾斜較大，低負(fù)荷時傾斜更大；而柴油機Ttq線總體變化平坦，低負(fù)荷時甚至上揚。這主要是由于汽油機的轉(zhuǎn)矩Ttq主要取決于充量系數(shù)和機械效率的影響，而柴油機的轉(zhuǎn)矩主要由循環(huán)供油量gb和機械效率ηm決定。汽油機Pe外特性存在最大值點，該點一般就是標(biāo)定功率點，而柴油機Pe外特性可達到的最大值點的轉(zhuǎn)速很高。這種變化特點也同樣是由于傳統(tǒng)汽油機的φc速度特性和傳統(tǒng)柱塞式噴油泵的gb速度特性所決定的。就同一排擋的加速和克服阻力的能力而言，相同標(biāo)定點前提下，汽油機的動力性能明顯優(yōu)于柴油機，因為在低于標(biāo)定轉(zhuǎn)速下各點的轉(zhuǎn)矩與功率，汽油機都比柴油機高；就最高擋可達到的最高轉(zhuǎn)速而言，柴油機比汽油機更遠(yuǎn)離標(biāo)定轉(zhuǎn)速點，這是因為汽油機的Ttq線下降急劇，而柴油機比較平緩的緣故，而這恰恰是汽油機的優(yōu)點，因為標(biāo)定轉(zhuǎn)速本來就足夠高，過多超越就會帶來超速或“飛車”的危險。汽油機的外特性線要比柴油機外特性線的動力適應(yīng)性好，所以汽油機一般不進行外特性線的改造；而柴油機則往往要在低于標(biāo)定轉(zhuǎn)速段處進行“校正”，使Ttq加大；在高于標(biāo)定轉(zhuǎn)速段處進行“調(diào)速”，以避免超速飛車，如下圖所示。510 什么是柴油機的冒煙極限功率？它與標(biāo)定功率有何關(guān)系？柴油機的標(biāo)定功率是否就是標(biāo)定轉(zhuǎn)速下的最大功率？汽油機是否也是如此？解：排煙達到法規(guī)限值的功率所對應(yīng)的點。在標(biāo)定功率之后。不是。511 為什么說汽車的動力性主要是由發(fā)動機的速度外特性所決定？分別用汽車動力性的三個指標(biāo)來加以說明。解：車速越高，發(fā)動機受到的行駛阻力越到。當(dāng)在某個車速下，行駛阻力與發(fā)動機的動力平衡時到達最高車速。而發(fā)動機各轉(zhuǎn)速動力的大小主要取決于速度外特性。同理，對于加速能力和最大爬坡度也有相似的對應(yīng)關(guān)系。512 什么是發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩適應(yīng)系數(shù)和轉(zhuǎn)速適應(yīng)系數(shù)？為什么這兩個系數(shù)加大時，汽車的動力性能都有所提高？為何載重車發(fā)動機對這些系數(shù)的要求比轎車發(fā)動機高？解：轉(zhuǎn)矩適應(yīng)系數(shù)：發(fā)動機轉(zhuǎn)矩外特性上最大轉(zhuǎn)矩與標(biāo)定功率點轉(zhuǎn)矩之比。轉(zhuǎn)速適應(yīng)系數(shù)：標(biāo)定轉(zhuǎn)速與外特性曲線上的最大轉(zhuǎn)矩點對應(yīng)轉(zhuǎn)速之比。因為這兩個系數(shù)增大時，發(fā)動機克服阻力的能力增強。重載車對動力性的要求比轎車高。513 什么是轉(zhuǎn)矩校正？為什么汽油機不進行校正而載重車用柴油機需要進行校正？為什么載重車用柴油機一般都允許進行校正？校正外特性曲線是否符合速度特性曲線的定義？它與標(biāo)準(zhǔn)的速度外特性曲線有何關(guān)聯(lián)？又有何差別？解：轉(zhuǎn)矩校正：通過一定的校正措施獲得更大的KT和Kn。首先，汽油機動力性明顯優(yōu)于柴油機，在低于標(biāo)定轉(zhuǎn)速下，汽油機各點的轉(zhuǎn)矩和功率都比柴油機高。其次，最高檔可達到的最高穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，柴油機的nd比汽油機的ng更遠(yuǎn)離標(biāo)定轉(zhuǎn)速點nn，這是因為汽油機的轉(zhuǎn)矩曲線隨速度的升高急劇下降，而柴油機比較平緩。滿足速度特性定義。是標(biāo)準(zhǔn)速度外特性曲線通過校正得到的。相對于標(biāo)準(zhǔn)速度外特性曲線有更大的KT和Kn。514 為什么說汽油機的速度特性具有良好的自我調(diào)節(jié)能力以致于不需要進行任何的校正和調(diào)速？形成這種良好的速度特性線的主要原因是什么？解：汽油機的轉(zhuǎn)矩速度特性曲線具有良好的自我調(diào)節(jié)能力。因為在任何節(jié)氣門位置，向下傾斜的轉(zhuǎn)矩速度特性曲線與向上傾斜的阻力矩線的交點都是能夠穩(wěn)定運行、轉(zhuǎn)速變動不大的工況點。即使是外特性曲線的最高空車轉(zhuǎn)速，也不會高到不能接受的程度。不存在飛車危險。515 為什么柴油機的速度特性曲線不進行調(diào)速時會出現(xiàn)高速“飛車”以及低速運行不穩(wěn)定的危險？“飛車”是否是由于理論上無法穩(wěn)定運行而造成的？形成柴油機這種外特性線的主要原因是什么？解：柴油機油量調(diào)節(jié)桿固定在較大油量位置時，雖然理論上能穩(wěn)定在某一工況運行，但因曲線較平坦，較小的負(fù)荷變化就會導(dǎo)致轉(zhuǎn)速大幅度變化。此時，即使轉(zhuǎn)速能穩(wěn)定，也會因轉(zhuǎn)速高而出現(xiàn)飛車。當(dāng)油量調(diào)節(jié)桿固定在較小油量位置時，將無法穩(wěn)定運行。不是。柴油機的轉(zhuǎn)矩速度特性曲線是在油量調(diào)節(jié)桿的位置不變時獲得的。這條曲線受到循環(huán)供油量速度特性控制，變化平緩，在低速和小油量位置時，甚至呈上升趨勢。516 柴油機調(diào)速器最基本的功能是什么？實現(xiàn)調(diào)速的基本原理又是什么？解：主要作用是當(dāng)加速踏板位置不變而發(fā)動機高于一定轉(zhuǎn)速后，轉(zhuǎn)矩會隨著n上升自動下降。供油量在某一設(shè)定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)能夠隨著轉(zhuǎn)速的升高而自動大幅下降。517 什么是兩極調(diào)速模式？什么是全程調(diào)速模式？并簡要說明兩極調(diào)速和全程調(diào)速的優(yōu)缺點及應(yīng)用場合。解：兩級調(diào)速：供油量在高速和低、怠速時隨轉(zhuǎn)速升高迅速下降的調(diào)試模式。全程調(diào)速：在加速踏板的任意位置，隨著轉(zhuǎn)速的上升，供油量先沿外特性變化到對應(yīng)轉(zhuǎn)速后開始調(diào)速的調(diào)試模式。兩級調(diào)速：優(yōu)點：操作輕便，加速平穩(wěn)，煙度較小。缺點：加速踏板位置頻繁切換，作業(yè)效率低。一般用于車用柴油機。全程調(diào)速：優(yōu)點：不必經(jīng)常踩加速踏板，作業(yè)效率高。缺點：加減速不平穩(wěn)，煙度高。一般用于工程機械和拖拉機。518 從發(fā)動機和整車兩方面考慮，提高整車動力性和經(jīng)濟性的措施有哪些？解：動力性：選擇合適的發(fā)動機，配套合適的發(fā)動機外特性曲線，汽車傳動系統(tǒng)的合理匹配。經(jīng)濟性：改善發(fā)動機的經(jīng)濟性能，降低整車的行駛阻力，發(fā)動機與汽車的合理匹配。519 為什么說汽車實現(xiàn)無級傳動，無論動力性能和經(jīng)濟性能都比有級傳動大為提升？解：使用無級變速后，汽車加速踏板踩到底以任何車速行駛，都可以使發(fā)動機在標(biāo)定功率點運轉(zhuǎn)，無論轉(zhuǎn)矩、車速以及后備功率都會達到最高值。實現(xiàn)無級變速后，可以選擇在等功率線上的最低油耗率點來配套。520 為什么說提高發(fā)動機的負(fù)荷率是改善汽車燃油經(jīng)濟性，尤其是汽油車燃油經(jīng)濟性的最重要的原則之一？舉出汽車使用中提高負(fù)荷利用率的三個實例。解：汽油機的低油耗區(qū)域一般集中在中高負(fù)荷范圍。521 下圖給出了一臺四沖程火花點火發(fā)動機的有效燃料消耗率be全特性圖。該發(fā)動機驅(qū)動的汽車運行在穩(wěn)定無風(fēng)狀態(tài)條件下，只考慮空氣阻力，其他道路阻力可以忽略。給定下列參數(shù)：有效迎風(fēng)面積0,855m2；；；；； kg/m3；燃油密度760kg/m3；汽車質(zhì)量1050 kg。（1）計算4擋發(fā)動機轉(zhuǎn)速分別為2000, 4000, 5500r/min時的運行阻力點，并在圖上畫出這些點。（2）定性地畫出4擋的運行阻力曲線。在給定的條件下確定4擋能達到的最大車速。（3）5擋設(shè)計為超速擋位，假如它具有與4擋發(fā)動機轉(zhuǎn)速4000r/min的車速，但有效燃料消耗率減少10％，問5擋總傳動比應(yīng)該是多少？并計算其百公里油耗。（4）當(dāng)汽車在4擋最高轉(zhuǎn)速行駛時，駕駛員換擋到5擋（換擋時車速不變）。換擋后駕駛員直接將油門踩到底。在圖上畫出下列要求的運行點：換擋后運行點；達到5擋穩(wěn)定運行點。（5）計算汽車5擋無風(fēng)條件下車速為90km/h時能爬的最大爬坡度。有效平均壓力，bar發(fā)動機轉(zhuǎn)速，r/min解：（1）汽車穩(wěn)定行駛時，阻力力矩應(yīng)與發(fā)動機傳送到輪胎的動力力矩相等，即代入數(shù)據(jù)可知，當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)分別為2000，4000，5500 r/min時，運行阻力點分別為：， Pa。（2）4檔運行阻力曲線如下圖紅線所示：4檔最大轉(zhuǎn)速約為5700 r/minkm/h（3）4000 r/min時，4檔油耗約為310 g/kWh，5檔比4檔減少10%，則5檔油耗為279 g/kWh。5檔與4檔具有相同的車速，且傳動效率一致，說明5檔與4檔4000 r/min時具有相同的功率。4檔4000 r/min時的功率為：W5檔各轉(zhuǎn)速下的pme可根據(jù)下式計算：在2000，3000，5000r/min時的pme分別為：， Pa由此作出5檔下的等功率曲線如下圖藍線，藍線與279 g/kWh等油耗線的交點即為5檔轉(zhuǎn)速，約為3200 r/min。5檔的總傳動比為5檔在3200 r/min時的百公里油耗：（4）換擋時保持車速不變，所以換擋后發(fā)動機轉(zhuǎn)速為：r/min bar，發(fā)動機功率不變，則換擋后的pme為：bar超出發(fā)動機外特性曲線范圍，所以發(fā)動機工作點應(yīng)為4560 r/min時外特性線上一點。根據(jù)，發(fā)動機以5檔運行時的2000，3000，4000r/min所對應(yīng)的穩(wěn)定阻力點分別為：， Pa。在圖上作出5檔運行阻力線，如綠線所示因油門踩到底，所以發(fā)動機工作在外特性曲線上，穩(wěn)定工作點即為5檔運行阻力線和外特性曲線交點。（5）5檔以90 km/h運行時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速為r/min根據(jù)， Pa，如圖中黃點所示， bar。爬坡度is為:522 一輛四缸四沖程增壓直噴柴油機驅(qū)動的汽車，發(fā)動機排量1896 cm3，最大功率70 kW / 4000r/min，， m， m2， kg/m3，燃油密度840kg/m3。計算時可忽略滾動阻力，只考慮空氣阻力。下圖給出的滿負(fù)荷曲線可以看作為在發(fā)動機轉(zhuǎn)速2400~3200r/min之間的水平線。計算：（1）這輛車在平路上平穩(wěn)行駛能達到的最大車速是多少？（2）假設(shè)4擋在發(fā)動機最大功率點達到最高車速，那么4擋的傳動比是多少？（3）汽車以120km/h的車速在平路上行駛。計算此條件下，4擋和5擋的百公里油耗，并在圖上標(biāo)出這些運行點。be /(g/())轉(zhuǎn)速, r/min有效平均壓力, 105Pa解：（1）代入數(shù)據(jù)可知，當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)分