廣東海洋大學(xué)簡答題柴油機(jī)

1、第 一 章 柴油機(jī)的基本知識4.試綜述現(xiàn)代船用柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。答：現(xiàn)代船用大型柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)大致有：1)燃燒室采用鉆孔冷卻結(jié)構(gòu)；2)旋轉(zhuǎn)排氣閥及液壓式氣閥傳動機(jī)構(gòu)；3)可變噴油定時(shí)機(jī)構(gòu)(VIT)式噴油泵；4)薄壁軸承(如十字頭軸承采用高錫鋁薄壁軸承)；5)氣缸潤滑隨負(fù)荷自動調(diào)整的自動控制系統(tǒng)，以改善氣缸潤滑；6)曲軸自由端裝設(shè)軸向減振器以消減曲軸的軸向振動；7)焊接曲軸，大大減輕曲軸的重量(減輕2030)。5.試綜述提高船用柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性的措施。 答：提高船用柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性的主要措施有： 1)采用等壓渦輪增壓系統(tǒng)及高效率廢氣渦輪增壓器。 采用等壓增壓可明顯提高增壓器效率，使目前增壓器效率提高到

2、6872。 2)提高行程缸徑比SD。 一方面可增加燃?xì)馀蛎浌?，另一方面在保持活塞平均速度不變的情況下，顯著降低柴油機(jī)轉(zhuǎn)速以提高螺旋槳效率，目前已發(fā)展到SD=4的超長行程柴油機(jī)。 3)提高最高爆發(fā)壓力pz，與平均有效壓力pe之比pzpe。 理論研究并經(jīng)實(shí)踐證實(shí)，提高pzpe可提高柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性，所以目前戶：已達(dá)1518MPa。 4)增大壓縮比。 高增壓柴油機(jī)在過去曾一度采用低壓縮比，以保證柴油機(jī)足夠的機(jī)械強(qiáng)度，當(dāng)前為提高經(jīng)濟(jì)性，仍然采取增大壓縮比的措施，如現(xiàn)代大型柴油機(jī)壓縮比已提高到1619。 5)采用可變噴油正時(shí)機(jī)構(gòu)(VIT) 可變噴油正時(shí)機(jī)構(gòu)可以提高部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的經(jīng)濟(jì)性。 6)提高機(jī)械效率。

3、采用超短裙活塞并減少活塞環(huán)數(shù)目，改善氣缸潤滑，以提高機(jī)械效率。 7)軸帶負(fù)荷(如軸帶發(fā)電機(jī))。 利用船舶推進(jìn)軸系同時(shí)驅(qū)動一專用發(fā)電機(jī)，在正常運(yùn)轉(zhuǎn)期間可供船舶全部用電。 8)余熱再利用。 開發(fā)與利用柴油機(jī)的余熱(如排氣、冷卻液所攜帶的熱量)。 9)改進(jìn)噴射與燃燒技術(shù)。 如提高噴油壓力，增大噴油率，縮短噴油持續(xù)期及采用小噴孔噴油器等提高燃燒質(zhì)量。第 二 章 柴油機(jī)結(jié)構(gòu)及主要零部件4.柴油機(jī)活塞的冷卻方式有哪幾種？冷卻機(jī)構(gòu)有哪幾種？ 答，活塞的冷卻方式主要有：(1)噴射冷卻：壓力滑油經(jīng)連桿桿身的內(nèi)部油道自噴嘴噴出，冷卻活塞內(nèi)壁后自由落人曲軸箱i(2)循環(huán)冷卻，壓力油均勻地在活塞頭部的油道中流動。通常

4、在活塞頂內(nèi)設(shè)置冷卻腔或蛇形管。(3)振蕩冷卻：在活塞頭中設(shè)置較大容積的冷卻空間，冷卻液在其中充滿4060并以一定循環(huán)速度流過。由于活塞的變速運(yùn)動使冷卻液在慣性力作用下在冷卻腔內(nèi)上下振蕩。活塞的冷卻機(jī)構(gòu)是指冷卻液的輸送方式。在筒形活塞式柴油機(jī)中有兩種冷卻機(jī)構(gòu)：其一是曲軸箱內(nèi)設(shè)固定噴管，其二是在曲軸、連桿鉆孔，冷卻后滑油自由落回曲軸箱。在大型十字頭柴油機(jī)中則廣泛使用套管式或絞鏈管式兩種。第 三 章 燃油噴射與燃燒3.試述燃油的噴射過程及其影響因數(shù)。 答：從供油始點(diǎn)到噴油終點(diǎn)的噴射過程可分為三個(gè)階段: 一 噴射延遲階段I(從供油始點(diǎn)到噴油始點(diǎn)) 由于燃油的可壓縮性、高壓油管的彈性以及高壓系統(tǒng)的節(jié)流等

5、原因使得噴油器的噴油始點(diǎn)滯后于噴油泵的供油始點(diǎn)。由此，存在著供油提前角(在壓縮行程中噴油開始供油的瞬時(shí)到活塞上止點(diǎn)的曲軸轉(zhuǎn)角)和噴油提前角 (在壓縮行程噴油器開始噴油的瞬時(shí)到活塞上止點(diǎn)的曲軸轉(zhuǎn)角)兩個(gè)提前角。影響噴射延遲階段的主要因素是：高壓油管特性參數(shù)、噴油器針閥的啟閥壓力、柴油機(jī)的工況以及噴油泵乞油閥和噴油器針閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等。 二 主要噴射階段(噴油始點(diǎn)到供油終點(diǎn)) 本階段內(nèi)由于瞬時(shí)供油量大于噴油量，所以噴油壓力繼續(xù)升高，燃油是在不斷升高的高壓下噴人氣缸，循環(huán)噴油量的大部分在本階段內(nèi)噴入氣缸。顯然，本階段的長短主要取決于柴油機(jī)負(fù)荷，負(fù)荷愈大，本階段愈長。 三 尾噴階段(供油終點(diǎn)到針閥落座點(diǎn)

6、) 當(dāng)噴油泵停止供油時(shí)，由于壓縮燃油在低壓下膨脹，高壓油管在低壓下收縮以及系統(tǒng)的節(jié)流作用，使得噴射系統(tǒng)中的壓力下降得較為遲緩，針閥仍保持開啟。燃油是在不斷下降的壓力作用下噴人氣缸，使燃油霧化不良，甚至產(chǎn)生滴漏現(xiàn)象。影響尾噴階段的主要因素與噴射延遲階段相同。5.試述柴油機(jī)的燃燒過程及其特點(diǎn)。 答：根據(jù)分段燃燒理論，整個(gè)燃燒過程可分為滯燃、速燃、緩燃和后燃四階段。一 滯燃期的長短對柴油機(jī)的燃燒過程有重大(或決定性)影響。1） 如滯燃期i過短 燃油噴注剛離開噴油器就立即燃燒，會使柴油機(jī)動力性降低并冒黑煙；2） 如滯燃期過長 滯燃期噴油量也越多，一旦發(fā)生燃燒，缸內(nèi)壓力會急劇增高，使工作粗暴，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生

7、燃燒敲缸，并損壞機(jī)件。通常，滯燃期過長是引起燃燒過程惡化的通病，所以應(yīng)盡可能縮短滯燃期，但并不是越短越好。二 速燃期有以下特點(diǎn)：1） 近似等容燃燒，缸內(nèi)壓力上升至最高爆發(fā)壓力：2） 是為不可控燃燒，即本階段燃燒速率很難直接用控制該燃燒期燃油與空氣混合速度的辦法來加以控制，但可用控制滯燃期長短來控制速燃期。3） 速燃期的主要問題是由于燃燒速度過快，使平均壓力增長率dpdø過大，而產(chǎn)生燃燒敲缸現(xiàn)象(亦稱工作粗暴、爆燃)。三 緩燃期的特點(diǎn)是： 1）近似等壓燃燒； 2）為可控燃燒(負(fù)荷大小)。在緩燃期內(nèi)，缸內(nèi)達(dá)最高燃燒溫度，燃燒速率逐漸降低。按放 熱規(guī)律研究本階段亦稱擴(kuò)散燃燒階段。3） 緩燃

8、期的主要矛盾是油氣得到氧分子的速度趕不上燃燒速度的需要而發(fā)生不完全燃燒。為了改善此階段的燃燒質(zhì)量應(yīng)設(shè)法加強(qiáng)燃燒室內(nèi)空氣擾動以加速混合氣的形成。四 后燃期是燃燒過程在膨脹中的繼續(xù)。后燃期的存在有以下危害： 1）排煙溫度升高；2）熱負(fù)荷增加；3）熱效率下降；4）可靠性降低。 所以后燃期越短越好，但柴油機(jī)的后燃不可避免。第四章 柴油機(jī)的換氣與增壓1.四沖程柴油機(jī)換氣過程分為哪幾個(gè)階段，這幾個(gè)階段是如何劃分的？（1）自由排氣階段 當(dāng)排氣閥在下止點(diǎn)前打開時(shí)，氣缸壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于排氣管壓力，廢氣在很大的壓力差作用下排出氣缸。隨著排氣閥開度的增大，直到下止點(diǎn)后氣缸壓力接近排氣管壓力為止。這一階段為自由排氣階段。

9、（2）強(qiáng)制排氣階段從自由排氣結(jié)束到排氣閥關(guān)閉這一階段活塞由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動，排氣過程是由活塞的推擠造成的。這階段為強(qiáng)制排氣階段。(3)進(jìn)氣階段由進(jìn)氣閥開啟點(diǎn)開始，至進(jìn)氣閥關(guān)閉點(diǎn)結(jié)束。這一階段為進(jìn)氣階段。2.二沖程柴油機(jī)換氣過程與四沖程柴油機(jī)相比有何特點(diǎn)？(1)二沖程柴油機(jī)換氣時(shí)間遠(yuǎn)少于四沖程柴油機(jī)(2)二沖程柴油機(jī)的換氣主要是依靠進(jìn)、排氣口之間的壓差，用新鮮空氣驅(qū)趕廢氣的掃氣方式，新氣的進(jìn)入和廢氣的排除過程同時(shí)進(jìn)行。(3)為實(shí)現(xiàn)掃氣所需的氣體壓力差較大，空氣的消耗量也較大，消耗的功較多。(4)二沖程柴油機(jī)的氣缸容積不能充分利用3.氣閥機(jī)構(gòu)的故障有哪幾種、其原因是什么？（）閥面和閥座磨損和腐蝕

10、。原因?yàn)橛扇細(xì)庵械奶剂；蚱渌s志沖刷或落在結(jié)合面上時(shí)閥與閥座撞擊造成；燃油中的硫、釩和鈉腐蝕造成。（）閥面和閥座燒損。原因?yàn)殚y座扭曲、偏移、傾斜和失圓會造成大面積燒損。閥盤關(guān)閉不嚴(yán)，氣閥閥桿卡阻、彎曲，閥面和座面因麻點(diǎn)、傷痕而發(fā)展到燒損。（）閥桿卡緊。原因?yàn)闅忾y導(dǎo)管間隙過小或過大，氣閥導(dǎo)管間隙過大或中心線不正。（）閥桿和閥頭斷裂。原因?yàn)轭l繁撞擊引起金屬疲勞以及高溫下金屬的機(jī)械強(qiáng)度降低造成。（）氣閥彈簧斷裂。原因?yàn)檎駝樱馁|(zhì)，熱處理不符合要求及保管中銹蝕所至。（）閥殼產(chǎn)生裂痕。原因?yàn)榘惭b時(shí)將固定螺栓擰得太緊。8柴油機(jī)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(diǎn)晚于供油

11、始點(diǎn)；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。9柴油機(jī)理想的放熱規(guī)律是什么？答：柴油機(jī)理想的放熱規(guī)律是滯燃期不滯、急燃期不急、緩燃期不緩、后燃期不后，即先緩后急。10二沖程柴油機(jī)的掃氣形式有哪幾種？哪種性能最好？答：二沖程柴油機(jī)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（20題）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(jī)構(gòu)位置一定時(shí)，供油量隨轉(zhuǎn)速的變化關(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(shí)，發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速會突然上升，而此時(shí)本應(yīng)減小供油量，但在油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)位置一定時(shí)，供油量隨轉(zhuǎn)速的上升，供油量自動增大，更促使發(fā)動機(jī)的

12、轉(zhuǎn)速升高以至于超速。導(dǎo)致發(fā)動機(jī)由于超速而出現(xiàn)排氣管冒黑煙及發(fā)動機(jī)過熱現(xiàn)象；同時(shí)往復(fù)運(yùn)動件的慣性力增大，使某種機(jī)件過載，甚至于損壞。而當(dāng)外界負(fù)荷突然增大時(shí)，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(jī)構(gòu)位置一定時(shí)，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(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。采取的措施是，噴油泵內(nèi)要有油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；所有柴油機(jī)必須裝有調(diào)速器，以限制發(fā)動機(jī)的最高轉(zhuǎn)速和穩(wěn)定怠速運(yùn)行。5試述四沖程柴油機(jī)的工作原理及特點(diǎn)。答：四沖程柴油機(jī)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(shí)，缸內(nèi)的空氣壓力、溫度遠(yuǎn)大于柴油自燃溫度。此時(shí)，柴油經(jīng)噴油器以很高的壓力噴入燃燒室，在極

13、短的時(shí)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(diǎn)：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(diǎn)火系統(tǒng)；缸內(nèi)燃燒最高壓力較高，發(fā)動機(jī)的振動、噪聲相對汽油機(jī)較大；發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速相對于汽油機(jī)較低；有利于實(shí)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(jià)格昂貴的供油系統(tǒng)（高壓油泵和噴油器）。7說明柴油機(jī)燃燒四階段的劃分與特點(diǎn)，如何組織合理的燃燒？答：柴油機(jī)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)

14、最高壓力出現(xiàn)點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)到最高溫度出現(xiàn)點(diǎn)的曲軸轉(zhuǎn)角）燃燒速度減小，最高溫度出現(xiàn)在上止點(diǎn)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(diǎn)之后的曲軸轉(zhuǎn)角）燃燒速度很慢，柴油機(jī)易過熱，應(yīng)減小和避免后燃現(xiàn)象。由于柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒的時(shí)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)提高燃料的霧化程度，加強(qiáng)氣流的運(yùn)動強(qiáng)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。17敘述提高四沖程柴油機(jī)充氣效率的措施。答：提高

15、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(jī)構(gòu)；適當(dāng)增大氣門升程；精心設(shè)計(jì)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(jī)對燃料噴射有什么要求？答：對柴油機(jī)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合和燃燒，且燃油油束需與內(nèi)燃機(jī)燃燒室和氣流運(yùn)動相匹配，保證油氣混合迅速、均勻；2）對每一個(gè)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)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

16、時(shí)，各循環(huán)供應(yīng)量均勻，多缸機(jī)各缸的噴油量一致；3）在內(nèi)燃機(jī)所運(yùn)行的工況范圍內(nèi)盡可能保持最佳的起噴時(shí)刻、噴油持續(xù)時(shí)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(shí)）20比較二沖程與四沖程柴油機(jī)的工作特點(diǎn)和性能。答：在發(fā)動機(jī)相同的排量、轉(zhuǎn)速下，二沖程機(jī)做功頻率增大1倍；二沖程換氣過程在下止點(diǎn)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(jī)換氣質(zhì)量差，缸內(nèi)廢氣量多（四沖程機(jī)具有獨(dú)立的排、進(jìn)氣過程）；二沖程機(jī)熱負(fù)荷大，耗氣量大；二沖程機(jī)存在失效行程；二沖程柴油機(jī)必須用羅茨鼓風(fēng)機(jī)；低速機(jī)用十字頭連桿；二沖程機(jī)與四沖程機(jī)相比功率約提高1

17、.6倍；二沖程柴油機(jī)主要用作低速船用主機(jī)；二沖程機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。四簡答題 （每題5分，共10分）1.何為柴油機(jī)的增壓？何為增壓器的喘振及產(chǎn)生原因？2密封環(huán)、刮油環(huán)、減磨環(huán)各起什么作用？各用什么材料制造？3. 什么叫后燃？后燃有何危害？形成后燃的主要原因有哪些？4.回油孔噴油泵的有哪幾種調(diào)節(jié)方式？供油定時(shí)有哪幾種調(diào)節(jié)方法？四、分析題（14分）在圖中畫出柴油機(jī)允許持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)范圍，并分析每條限制線。P2261、（每小點(diǎn)+分析2分）最大功率等轉(zhuǎn)矩限制線或等平均有效壓力線最大熱負(fù)荷燃燒等過量空氣系數(shù)或等排氣溫度線最小功率最低負(fù)荷速度特性線最高轉(zhuǎn)速標(biāo)定工況點(diǎn)的調(diào)速特性曲線最低轉(zhuǎn)速最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速2、畫圖（4分）每條線都應(yīng)有文字說明，畫出允許持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)范圍。四、分析題（14分）分析現(xiàn)代大型船用柴油機(jī)與螺旋槳的減功率匹配。P228、231減功率匹配是指柴油機(jī)與螺旋槳的匹配點(diǎn)低于柴油機(jī)標(biāo)定功率（或指匹配按輕槳原則），以備需要時(shí)柴油機(jī)能發(fā)出更大的功率來保證航行（或不會使柴油機(jī)與螺旋槳配得過重超負(fù)荷工作）。（共