发动机作业.docx

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发动机作业

第一章

1、发动机基本构造，简述。

答：

汽油机由两大机构和五大系统组成，即由曲柄连杆机构、配气机构、燃料

供给系、润滑系、冷却系、点火系和起动系组成。

柴油机由两大机构和四大系统组成，即由曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给

系、润滑系、冷却系和起动系组成，柴油机是压燃的，不需要点火系。

2、何谓发动机循环（四行程柴油机）？

答：

发动机是一种能量转换机构，它将燃料燃烧产生的热能转变成机械能。

要

完成这个能量转换必须经过进气，把可燃混合气（或新鲜空气）引入气缸；然后

将进入气缸的可燃混合气（或新鲜空气）压缩，压缩接近终点时点燃可燃混合气

（或将柴油高压喷入气缸内形成可燃混合气并引燃）；可燃混合气着火燃烧，膨

胀推动活塞下行实现对外作功；最后排出燃烧后的废气。

即进气、压缩、作功

、排气四个过程。

把这四个过程叫做发动机的一个工作循环，工作循环不断地

重复，就实现了能量转换，使发动机能够连续运转。

四行程汽油机的运转是按进气行程、压缩行程、作功行程和排气行程的顺序不

断循环反复的。

进气行程。

进气门开，排气门关，活塞由上止点往下止点运动，汽油与空气混

合气进入气缸。

压缩行程。

进气门和排气门都关，活塞由下止点往上止点运动，气缸内汽油与

空气混合气被压缩。

做功行程。

进气门和排气门都关，活塞在上止点附近时火花塞点燃可燃混合气

，温度升高，推动活塞往下止点运动，并通过曲柄连杆结构和曲轴飞轮对外做

功。

排气行程。

进气门关，排气门开，活塞由下止点往上止点运动，气缸内的废气

由排气门排出。

3、分析柴油机、汽油机的异同点？

答：

相同点：

（1）构造基本相同都是燃料在气缸内燃烧，都是内燃机。

（2）都将内能转化为机械能。

（3）每一个工作循环都是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程

组成。

（4）排气冲程排出废气相同。

不同点：

（1）构造

汽油机气缸顶部有火花塞

柴油机气缸顶部有喷油嘴

（2）点火方式

汽油机压缩冲程末由火花塞放出电火花点燃，称点燃式

柴油机压缩冲程末由喷油嘴向气缸内喷雾状柴油遇到高温

高压的空气自动点燃，称压燃式

（3）燃料

汽油吸气冲程吸进汽油和空气混合物

柴油吸气冲程吸进气缸的只是空气

（4）压缩比

汽油机压缩冲程末气体体积被压缩为吸进体积的1／9至1／6

柴油机压缩冲程末气体体积被压缩为吸进体积的1／22至1／16

（5）做功

汽油机做功冲程初燃气压强为30至50个大气压，温度至

，高温高压的气体推动活塞做功

柴油机做功冲程初燃气压强为50至100个大气压，温度至

，高温高压的气体推动活塞做功

（6）效率

汽油机效率较低20％至30％

柴油机效率较高30％至45％

（7）用途

汽油机轻便，多用于汽车、飞机、小型农机具

柴油机笨重，多用于拖拉机、载重汽车、轮船等重型机械

4、发动机的主要性能指标？

答：

主要性能指标有动力性指标和经济性指标

动力性指标：

（1）有效转矩；发动机的曲轴飞轮组件驱动工作机械的力矩称有效转矩通

常用Te表示，单位为N·m。

它是燃料在汽缸内燃烧放热，气体膨胀加在活塞上

的气体压力在曲轴上产生的转矩，减去因机械摩擦和驱动各辅助装置所形成的

阻力距，最后从飞轮端传出可供实际使用的转矩（即输出转矩）。

（2）有效功率：

发动机在单位时间内对外实际作功的大小称有效功率，用

Pe表示，单位是KW。

式中：

Te－有效扭矩，单位为N·m；

n－曲轴转速，单位为r/min。

（3）升功率：

在标定工况下发动机每升汽缸工作容积所发出的有效功率称为升功率，用

表示，单位kW/L。

式中：

Pe——发动机标定功率，kW；

i——汽缸数；

Vn——单个汽缸工作容积，L；

——发动机排量，L。

经济性指标

（1）耗油率：

发动机每工作1h所消耗的燃料重量称为耗油量，用

表示，单位是kg/h。

柴油机平均每发出1kW·h的功所消耗的燃料量，称为耗油率，用ge表示，其单位为g/kW·h，

式中：

GT－每小时的燃油消耗量，kg/h；

  Pe－有效功率，kW。

5、发动机的产品名称和型号包括几部分？

其含义是什么？

答：

为了便于发动机的生产管理和使用，国家标准（GB725—82）中对发动机的名称和型号编制方法作了统一规定，该标准的主要内容如下：

　发动机产品名称均按所采用的燃料命名，例如柴油机、汽油机、煤气机、沼气机、双（多种）燃料发动机等。

　发动机型号由阿拉伯数字和汉语拼音字母组成。

发动机型号包括以下四部分：

（1）首部：

为产品系列符号和（或）换代标志符号，由制造厂根据需要自选相应字母表示，但需主管部门或由部门主管标准化机构核准。

（2）中部：

由缸数符号、行程符号、气缸排列形式符号和缸径符号组成。

　（3）后部：

结构特征和用途特征号，以字母表示。

　（4）尾部：

区分符号。

同一系列产品因改进等原因需要区分时，由制造厂选用适当的符号表示。

发动机型号的排列顺序及符号所代表的意义规定如图

柴油机：

165F—表示单缸，四冲程，缸径65mm，风冷。

R175—表示单缸，四冲程，缸径75mm，水冷，通用型（这里取R表示175的换代标志符号）。

R175ND—表示单缸，四冲程，缸径75mm，凝气冷却，发电用（R含义同上）。

X4105—表示四缸，四冲程，缸径105mm，水冷（这里取X表示系列代号）。

　495T—表示四缸，四冲程，缸径95mm，水冷，拖拉机用。

12V135ZG—表示12缸，V型，四冲程，缸径135mm，水冷，增压，工程机械用。

　6E135C—表示6缸，二冲程，缸径135mm，水冷，船用（或右机）。

汽油机：

　1E65F—表示单缸，二冲程，缸径65mm，风冷，通用型。

6100Q—表示六缸，四冲程，缸径100mm，水冷，汽车用。

6、耗油率的含义？

发动机每工作1h所消耗的燃料重量称为耗油量，用

表示，单位是kg/h。

柴油机平均每发出1kW·h的功所消耗的燃料量，称为耗油率，用ge表示，其单位为g/kW·h，

式中：

GT－每小时的燃油消耗量，kg/h；

  Pe－有效功率，kW

第二章

1、曲柄连杆机构由哪些部件组成？

其功用是什么？

答：

发动机的曲柄连杆机构由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组组成。

其结构特点分述如下

（一）、机体组

1.气缸体1）气缸体沿曲轴轴线分为上、下两部分，即我们通常所说的气缸体和曲轴箱。

上气缸体是一个典型的平底式结构，便于加工；而曲轴箱则是一个包含曲轴支承的整体式框架结构。

因此缸体的刚度优于龙门式气缸体，气缸体与曲轴箱通过螺栓连接，并夹有橡胶密封衬垫。

上气缸体的材料为HT265。

每个圆柱腔内装一个干式合金铸铁缸套。

每缸内还装有一个活塞冷却喷嘴总成。

喷嘴利用主油道中的压力油喷射润滑和冷却活塞等运动部件，它向活塞内腔喷射机油时呈线状油束。

喷嘴由锁片和螺钉固定。

上缸体的左侧后部还装有曲轴箱通风空气滤清器。

曲轴箱内的油气经过滤清器的过滤沿通风管排向大气中，残留的机油从滤清器下部的橡胶管流回油底壳，使得曲轴箱能及时补充新鲜空气。

上缸体的前、后端面、侧面分别装有双头螺栓和不同规格的闷头堵塞，这些孔为加工工艺孔，并与水道、油道相通，故在螺栓及堵塞口涂上密封胶才装配。

下缸体装有油底壳。

油底壳侧面设有磁性放油螺塞。

油底壳与下缸体之间的密封衬垫为耐机油的软木橡胶衬垫。

采用附件箱。

SOFIM发动机将膜片式输油泵、VE喷油泵、机油泵、机油滤清器、机油散热器、发动机转速表驱动装置、制动系真空泵、取力器及喷油正时齿轮等发动机主要附件集中装在一起。

箱体采用铝合金铸造，动力通过正时齿形胶带带动附件箱驱动齿轮，而后驱动附件箱传动机构

2.气缸盖发动机的气缸盖采用铝合金铸造。

其结构形式为气门顶置凸轮轴上置。

因此，气缸盖高度尺寸大，刚度大。

另外，SOFIM发动机的凸轮轴直接支承在气缸盖的轴承座上，而不采用轴瓦。

为了形成良好的进气涡流，缸盖上还设有螺旋进气道。

气缸盖与气缸体的连接是用22个M12螺栓实现的，每缸周围均有7个螺栓，保证良好密封。

气缸盖与气缸盖罩之间夹有橡胶衬垫防止漏油。

气缸盖上还装有进气歧管、排气歧管、进气弯管、增压器、接管、凸轮轴前盖、后盖、凸轮轴油封及盖、气缸盖罩、缸盖隔音罩、隔热板等。

气缸盖内装配气机构的气门组件等。

3.气缸衬垫发动机的气缸衬垫用石棉板夹钢制穿刺板，外表涂防沾胶。

在气缸口周围包覆不锈钢皮，水道孔周围包有铜皮，以防漏气漏水。

（二）、活塞连杆组

1.活塞

发动机的活塞采用铝合金制造。

顶部呈ω形，其结构断面如图，它与气缸盖、气缸壁组成ω型燃烧室。

燃烧室的形状、大小、位置都与喷油器的喷注相吻合匹配，以满足可燃混合气的形成和燃烧要求。

活塞的顶部有两个标记：

A或B表示所属质量级别；符号2表示活塞装配方向应朝着飞轮。

如图所示。

活塞沿轴线呈腰鼓形，裙部断面则为长轴垂直于活塞销座的椭圆形。

2.活塞环

活塞环分气环和油环。

气环的功用是保证活塞与气缸壁之间的密封，防止气缸中的高温、高压燃气大量漏入曲轴箱，同时还可以将活塞顶部大部分热量传给气缸壁，由冷却液或空气带走。

油环的功用是刮除气缸壁上多余的机油，并在气缸壁上涂抹上一层均匀的油膜，这样既可以防止机油窜入燃烧室，又可以减少活塞、活塞环与气缸的磨损和摩擦阻力。

油环也能辅助封气。

发动机有两道气环和一道油环。

第一道气环为梯形环，外表面镀铬。

为了提高热强度和耐磨性，第一道气环是通过环槽安装在活塞上，见图2-69。

环槽采用奥氏体铸铁护圈。

梯形环的特点是密封性好；抗胶结能力强；还有梯形环发动机冷却后，活塞环槽内间隙增加，使再次起动的活塞环的活动性好，从而改善了发动机起动性能。

第二道气环采用内切反扭曲环，即内圆下边缘切槽的扭曲环。

由于扭曲环装入气缸后与缸壁呈线接触状态，与环槽的上、下面也是线接触，因此密封性好、刮油能力强，磨合性也比较好。

消除了泵油现象。

扭曲环外表面镀钼，以提高耐磨性。

安装扭曲环应注意将内圆切槽向下。

第三道环是油环。

SOFIM发动机油环采用带螺旋衬簧的合金铸铁组合油环。

螺旋衬簧能使油环具有径向弹力，使其紧贴缸壁，增加刮油能力。

油环与梯形环上均标有“TOP”字样，装配时应将有字的一面朝上。

3.活塞销

发动机活塞销采用空心圆柱结构，浮式安装法。

冷态装配时，活塞销与销座孔的配合略紧，而与连杆小头孔的配合略松。

4.连杆

连杆的功用是承上启下传递动力，并将活塞的直线往复运动转变成曲轴的旋转运动。

发动机的连杆结构如图2-71所示。

由小头、杆身、大头三部分组成。

发动机工作时小头与活塞销之间可以互相转动，因此除在小头内压入减摩铜衬套之外，小头顶端及衬套相应位置上钻有集油孔，收集飞溅的机油来润滑。

杆身呈工字梁断面。

大头为剖分式结构，剖分面采用锯齿形，以保证连杆大头盖可靠定位。

发动机的连杆采用42CrMo合金钢模锻而成，为提高疲劳强度，表面进行了喷丸处理。

连杆的配重部位设计在小头和连杆大头盖的两侧凸台处。

连杆轴瓦也为剖分式结构，由厚1.65mm的钢带浇铸三层减摩合金制成。

在剖分面上冲有高出钢背的定位凸键，嵌于连杆相应的凹槽中以保持定位。

轴瓦上标有字样以区别上、下轴瓦，标有STELO字样的为上轴瓦，标有CAPPELLO字样的为下轴瓦。

连杆杆身与连杆大头盖有配对记号见“00”

（三）、曲轴飞轮组

1.曲轴

发动机的曲轴如图2-72所示。

采用全支承结构，材料为高强度球墨铸铁。

其结构特点是主轴颈轴瓦钢背比连杆轴瓦略厚，轴瓦内表面加工有油槽，钢背铣有切槽与该油槽贯通，以便向连杆轴瓦供油润滑。

为了防止曲轴轴向窜动，采取了翻边止推垫片结构，布置在靠近飞轮的最后一道主轴承上。

翻边轴瓦的翻边结构实际上是两片由钢背和减摩合金层组成的环形推力片，减摩合金层上布有油槽，以改善润滑。

曲轴的前端在正时齿轮轴颈上用半圆键2压配正时齿轮3，以驱动正时齿形胶带，前端还有中心螺栓孔用以固定曲轴皮带轮。

后端面用六个螺栓固定飞轮，其中心孔装有定位套以保证曲轴与飞轮的同心。

主轴颈与连杆轴颈之间还加工有斜向润滑油孔，以利用主油道压力机油润滑各轴颈，在油孔口紧压着不锈钢堵塞。

2飞轮

发动机飞轮采用灰铸铁制成。

外缘上压有钢齿圈。

飞轮通过螺栓固定在曲轴后端凸缘上。

见图2-72。

飞轮边缘开4道缺口，用于固定离合器壳上的电眼测量转速计量里程用，飞轮边缘上还刻有第一、四缸上止点记号和供油相位调整记号。

飞轮和曲轴后端的六只螺栓孔相间角度不等，当配气相位正时最小夹角在最下面，方能装上飞轮。

飞轮齿圈热配于飞轮上。

（四）、曲轴与凸轮轴的正时及附件箱动力图2-73是曲轴、凸轮轴、附件箱的动力传递正时机构。

四行程发动机每完成一个工作循环，经历吸气、压缩、作功、排气，这期间曲轴旋转两圈，各缸的进、排气门各开启一次，因此，凸轮轴只旋转一圈，曲轴与凸轮轴之间的传动比即为2:

1。

由于发动机是凸轮轴顶置，故采用齿形胶带传动方式，既能保证传动可靠，又能降低传动噪声，减少结构质量与成本。

附件箱动力也由齿形胶带传入。

2、铝合金活塞预先做成椭圆、锥形、阶梯型，为什么？

答：

活塞沿高度方向的温度很不均匀，活塞的温度是上部高、下部低，膨胀量也相应是上部大、下部小。

为了使工作时活塞上下直径趋于相等，即为圆柱形，就必须预先把活塞制成上小下大的阶梯形、锥形

3、什么是矩形环的“泵油”作用？

有什么危害？

答：

矩形环断面为矩形，其结构简单，制造方便，易于生产，应用最广。

但是矩形环随活塞往复运动时，会把气缸壁面上的机油不断送入气缸中。

这种现象称为"气环的泵油作用"。

危害：

燃烧室积碳，油耗上升。

4、什么是发动机的点火顺序？

什么是发动机的做功间隔角？

答：

1）多缸发动机各缸作功都有一个顺序，称为发动机的点火顺序。

点火顺序取决于发动机的结构、曲轴的设计和曲轴负荷等因素。

这里有两处提及曲轴，实际上发动机的平稳性很大程度决定于曲轴，曲轴旋转质量的不均匀而产的离心的惯性力，会使发动机振动。

所以，曲轴曲拐（轴颈及它两端的曲柄）要尽可能对称均匀，连续作功的两缸相隔尽量远些，V型发动机左右两排气缸尽量交替作功等。

因此，发动机就必须要有一个能够平衡曲轴运转的点火顺序。

直列式4缸发动机的点火顺序是：

1－2－4－3或1－3－4－2；直列式5缸发劫机的点火顺序是：

1－2－4－5－3；直列式6缸发动机的点火顺序是：

1－5－3－6－2－4或1－4－2－6－3－5；

2）四行程发动机曲拐转动720°，四缸四行程发动机作功间隔角为720°/4＝180°，曲轴每转半圈（180°）作功一次，四个缸的作功行程是交替进行的，并在720°内完成，同样四行程直列六缸发动机作功间隔角为720°/6=120°。

5、曲拐布置图的绘制。

答：

四缸发动机四个曲拐布置在同一平面内。

1，4缸在上，2，3缸在下，互相错开180°四行程直列六缸发动机发火间隔角为720°/6=120°，六个曲拐分别布置在三个平面内

6、曲轴扭转减震器起什么作用？

答:

：

扭转减振器的功用就是吸收曲轴扭转振动的能量，消减扭转振动，避免发生强烈的共振及其引起的严重恶果。

一般低速发动机不易达到临界转速。

但曲轴刚度小、旋转质量大、缸数多及转速高的发动机，由于自振频率低，强迫振动频率高，容易达到临界转速而发生强烈的共振。

第三章

1、简述配气机构的功用。

答：

配气机构是进、排气的控制机构，它按照气缸的工作顺序和工作过程的要求，定时地开闭进、排气门、向气缸供给可燃混合气（汽油机）或新鲜空气（柴油机）并及时排出废气。

另外，当进、排气门关闭时，保证气缸密封。

进饱排净，四行程发动机都采用气门式配气机构。

2、气门顶置式配气机构有哪几种？

答：

气门顶置式：

气门位于气缸盖上称为气门顶置式配气机构，由凸轮、挺柱、推杆、摇臂、气门和气门弹簧等组成。

其特点，进气阻力小，燃烧室结构紧凑，气流搅动大，能达到较高的压缩比。

3、气门为什么要早开、晚关？

答：

1）进气门早开，可使进气一开始就有一个较大的通道面积，可增加进气量。

2）进气门晚关使进气行程结束后仍可以利用进气的气流惯性继续进气，以使进气充分。

3）排气门早开可使发动机利用废气的余压自由排气，以减少排气阻力的损失。

4）排气门晚关可使发动机利用废气的气流惯性自由排气，并利用新气驱赶废气。

4、什么是配气相位？

画六缸发动机的配气相位图，并标出气门重叠角。

5、简述配气机构主要零部件的功用和结构特点。

答：

一、气门组

气门

功用：

控制进、排气管的开闭构造：

气门由头部和杆部组成。

气门密封锥面与气门座配对研磨。

杆身装在气门导管内起导向作用，杆身与头部采用圆滑过渡连接。

尾部制有凹槽（锥形槽或环形槽）用来安装锁紧件。

工作条件：

承受高温、高压、冲击、润滑困难。

要求：

足够的强度、刚度、耐磨、耐高温、耐腐蚀、耐冲击。

1）气门座

与气门头部密封锥面配合密封气缸，气门头部的热量亦经过气门座外传。

气门座可以在缸盖或缸体上直接镗出，也可以采用镶嵌式结构。

3）气门导管

功用：

起导向和导热作用。

气门导管常用灰铸铁、球墨铸铁或铁基粉末冶金制造。

4）气门弹簧

功用：

保证气门回位；防止运动时传动件发生脱离。

气门弹簧的作用在于保证气门回位，在气门关闭时，保证气门与气门座之间的密封，在气门开启时，保证气门不因运动时产生的惯性力而脱离凸轮。

气门弹簧多为圆柱形螺旋弹簧，它的一端支承在气缸盖上，另一端压靠在气门杆尾端的弹簧座上，弹簧座用锁片固定在气门杆的尾端

二、气门传动组

功用：

传递凸轮轴→气门之间的运动

气门传动组包括，凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂、气门间隙调整螺钉等。

1、凸轮轴

功用：

控制气门的开启和关闭，每一个进、排气门分别有相应的进气凸轮和排气凸轮。

凸轮的形状影响气门的开闭时刻及高度，凸轮的排列影响气门的开闭时刻和工作顺序。

（根据凸轮轴可以判断工作顺序）工作中，凸轮轴受到气门间歇性开启的周期性冲击载荷，因此对凸轮表面要求耐磨，凸轮轴要有足够的韧性和刚度

2、挺柱

挺柱的功用是将凸轮的推力传给推杆（或气门杆），并承受凸轮轴旋转时所施加的侧向力，近年来，液压挺柱被广泛地采用。

3、推杆

推杆的作用是将从凸轮轴传来的推力传给摇臂，它是配气机构中最容易弯曲的零件。

要求有很高的刚度，在动载荷大的发动机中，推杆应尽量地做得短些。

4、摇臂

推杆的作用是将从凸轮轴传来的推力传给摇臂，它是配气机构中最容易弯曲的零件。

要求有很高的刚度，在动载荷大的发动机中，推杆应尽量地做得短些。

第四章

1、柴油机燃料供给系的主要功用和组成？

2、柴油机可燃混合气的形成和燃烧有哪些特点？

燃烧过程分哪几个阶段？

3、柴油机燃烧室主要有哪些类型？

有何特点？

4、喷油器的功用是什么？

对喷油器有什么要求？

5、喷油泵的功用是什么？

试述柱塞式喷油泵的泵油原理和改变循环供油量的方法

第六-八章

1.润滑系的功用是什么？

由哪些机件组成？

答：

功用

1、润滑作用：

润滑运动零件表面，减小摩擦阻力和磨损，减小发动机的功率消耗；

2、清洗作用：

机油在润滑系内不断循环，清洗摩擦表面，带走磨屑和其它异物；

3、冷却作用：

机油在润滑系内循环还可带走摩擦产生的热量，起冷却作用；

4、密封作用：

在运动零件之间形成油膜，提高它们的密封性，有利于防止漏气或漏油；

5、防锈蚀作用：

在零件表面形成油膜，对零件表面起保护作用，防止腐蚀生锈；此外还有，润滑油还可用作液压油，如液压挺柱，起液压作用；在运动零件表面形成油膜，吸收冲击并减小振动，起减震缓冲作用。

组成：

润滑系一般由机油泵，油底壳，机油滤清器，机油散热器，各种阀，传感器和机油压力表、温度表等组成。

现代汽车发动机润滑系的组成及油路布置方案大致相似，只是由于润滑系的工作条件和具体结构的不同而稍有差别。

2、润滑油路中如果不装限压阀将引起什么后果？

答：

限压阀用以限制润滑系中机油的最高压力。

发动机工作时，机油泵的泵油压力是随发动机转速增加而增高的，并且当润滑系中油路淤塞、轴承间隙过小或使用的机油粘度过大时，也将使供油压力增高。

因此，在润滑系机油泵和主油道中设有限压阀，限制机油最高压力，以确保安全。

3、水冷却系中为什么要装节温器？

什么叫大循环？

什么叫小循环？

答：

通常利用节温器来控制通过散热器冷却水的流量。

节温器装在冷却水循环的通路中（一般装在气缸盖的出水口），根据发动机负荷大小和水温的高低自动改变水的循环流动路线，以达到调节冷却系的冷却强度。

当发动机在正常热状态下工作时，即水温高于80℃，冷却水应全部流经散热器，形成大循环。

此时节温器的主阀门完全开启，而侧阀门将旁通孔完全关闭；当冷却水温低于70℃时，膨胀筒内的蒸汽压力很小，使圆筒收缩到最小高度。

主阀门压在阀座上，即主阀门关闭，同时侧阀门打开，此时切断了由发动机水套通向散热器的水路，水套内的水只能由旁通孔流出经旁通管进入水泵，又被水泵压入发动机水套，此时冷却水并不流经散热器，只在水套与水泵之间进行小循环，从而防止发动机过冷，并使发动机迅速而均匀地热起来；当发动机的冷却水温在70～80℃范围内，主阀门和侧阀门处于半开闭状态，此时一部分水进行大循环，而另一部分水进行小循环。

4、什么是发动机的起动？

起动所必需要的条件是什么？

5、为什么发动机的轴上都装有单向离合器？

简述滚珠式单向离合器的工作原理。