内燃机机思考题含答案.docx

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内燃机机思考题含答案

第一章复习题

1.四冲程汽油机通常由哪些机构与系统组成？

它们各有什么作用？

曲柄连杆机构，作用是发动机借以产生动力，并将活塞的直线往复运动转变为曲轴的旋转运动而输出动力的机构。

配气机构，作用是使可燃混合气及时充入气缸并及时从气缸排出废气。

供给系，作用是把汽油和空气混合成成分合适的可燃混合气供入气缸，以供燃烧，并将燃烧生成的废气排出发动机。

点火系，作用是保证按规定时刻及时点燃被压缩的可燃混合气。

润滑系，作用是将一定压力的润滑油供给作相对运动的零件工作表面之间以形成液体摩擦，减少摩擦阻力，减轻机件的磨损，并冷却摩擦零件，清洗摩擦表面，缓和冲击，分散应力，辅助密封。

冷却系，作用是把受热机件的热量散到大气中，以保证发动机在正常温度范围内工作。

起动系，作用是使静止的发动机起动并转入自行运转。

2.四冲程柴油机经过哪四个活塞行程完成一个工作循环？

期间，曲轴旋转了几周？

配气凸轮轴旋转了几周？

喷油泵凸轮轴旋转了几周？

四冲程柴油机每个工作循环经历进气、压缩、作功、排气四个行程，相应地曲轴旋转了两周，配气凸轮轴旋转四周，喷油泵凸轮轴旋转四周。

3.二冲程汽油机曲轴旋转几周完成一个工作循环？

期间，第一活塞行程的定义是什么？

包括哪些过程？

第二活塞行程的定义是什么？

包括哪些过程？

两周。

第一行程：

活塞自下止点上移到上止点，包括气缸内扫气、排气、压缩过程和曲轴箱内的进气过程；第二行程：

活塞自上止点下移到下止点，包括气缸内燃气膨胀作功、排气、扫气过程和曲轴箱内新鲜可燃混合气的预压缩过程。

4.飞轮的作用是什么？

二冲程汽油机的飞轮与四冲程汽油机的飞轮相比哪个飞轮的转动惯量大？

多缸机的飞轮与单缸机的飞轮相比哪个飞轮的转动惯量大？

飞轮的作用是①储存作功行程时的动能，克服活塞上行时的压缩负功，维持工作循环周而复始，并使曲轴转速均匀。

②通过飞轮上的齿圈起到起动和输出机械能的作用。

四冲程汽油机的飞轮转动惯量大。

单缸机的飞轮转动惯量大。

5.内燃机压缩比的定义是什么？

选择汽油机压缩比的主要依据是什么？

选择柴油机压缩比的主要依据是什么？

汽油机的压缩比与柴油机的压缩比为何不一样？

压缩比是指气缸总容积与燃烧室容积之比。

汽油机压缩比的选择：

应在避免引起爆燃和表面点火的前提下尽可能提高压缩比，以提高发动机功率，改善燃油经济性。

柴油机压缩比的选择：

应在保证良好的冷起动性能前提下尽可能低。

柴油机压缩比远较汽油机的压缩比高，这是因为柴油机采用压燃的着火方式，为了保证发动机良好的冷起动性能，压缩比远较汽油机的高。

6.汽油机与柴油机在可燃混合气形成方式与点火方式上有何不同？

他们所用的压缩比为何不一样？

汽油机采用气缸外部形成可燃混合气的方法；柴油机采用在高温、高压的气缸内进行高压喷射的方法。

汽油机的点火方式采用火花塞点燃，柴油机的点火方式采用可燃混合气自燃（压燃）方式。

第二问同上题。

7.什么是汽油机爆燃现象？

有哪些危害？

什么是汽油机表面点火现象？

有哪些危害？

由于压缩比过高导致压缩终了时气体压力和温度过高，在火花塞点火之后燃烧室内离点燃中心较远处的末端可燃混合气自燃而造成的一种不正常燃烧现象，称为爆燃。

危害：

爆燃时，火焰以极高速率传播，温度和压力急剧升高，形成压力波，以声速推进，当这种压力波撞击燃烧室壁时就发出尖锐的敲缸声。

同时还会引起发动机过热、功率下降、燃油消耗率增加等一系列不良后果，严重爆燃时甚至造成排气门烧废、轴瓦破裂、活塞顶熔穿、火花塞绝缘体被击穿等机件损坏现象。

在火花塞点火之前，由于燃烧室内灼热表面（如排气门头部、火花塞电极处、积碳处）点燃可燃混合气而产生的另一种不正常燃烧现象，称为表面点火。

危害：

表面点火发生时，也伴有强烈的敲缸声（较沉闷），产生的高压会使发动机机件机械负荷增加，寿命降低。

8.四冲程汽油机和四冲程柴油机在总体构造上有哪些主要不同？

（1）柴油机没有点火系。

（2）柴油机燃料供给系统不同于汽油机。

（3）化油器式汽油机上的进、排气歧管布置于发动机一侧，而柴油机上的进、排气歧管全都部置于发动机异侧。

9.比较二冲程汽油机与四冲程汽油机动力性能、燃油经济性能、HC排放的优劣，并说明原因。

理论上同样发动机排量、同样工作转速的发动机其功率应等于四冲程汽油机的二倍，实际上由于实际压缩比小于名义压缩比，气缸内进气不足（进气时间短，存在给气和扫气损失），只等于1.5~1.6倍。

二冲程汽油机燃油消耗率远较四冲程汽油机的燃油消耗率高，HC等排放严重。

10.汽油机型号1E65FM和TJ376Q如何表示发动机的基本参数和特征？

1表示单缸，E表示二行程，65表示缸径为65mm，F表示风冷通用型，M表示摩托车用；TJ表示系列符号，3表示三缸，76表示缸径为76mm，无符号为水冷通用型，Q表示汽车用。

11.什么是发动机的速度特性？

什么是发动机的外特性？

发动机速度特性指油门开度一定时，发动机的有效功率、有效转矩和有效燃油消耗率三者随发动机转速变化的规律。

发动机外特性指油门全开时，发动机的有效功率、有效转矩和有效燃油消耗率三者随发动机转速变化的规律。

第二章思考题

1、气缸体的结构形式有哪些？

试分析其优缺点，在结构上有哪些差别？

（1）一般式气缸体：

曲轴轴线与气缸体下表面在同一平面上。

其优点是制造方便，质量轻，高度低，但刚度低，适用于汽油机。

（2）龙门式气缸体：

气缸体下表面移至曲轴轴线以下。

其优点是刚度和强度较好，但工艺性较差，适用于柴油机和强化汽油机。

（3）隧道式气缸体：

气缸体上有完整的主轴承座孔。

其优点是刚度最好，主轴承座孔不易变形，便于安装滚动主轴承支承的组合曲轴，各缸主轴承孔同轴度易保证，制造方便，但质量大，高度高。

2、汽油机的气缸盖为什么采用铝合金材料铸造而柴油机的气缸盖采用铸铁材料？

？

（1）铝合金压铸：

a、导热性好b、质量轻c、铸造流动性好（风冷发动机散热片铸造容易）d、刚度低:

易变形→导致漏气、漏水f、强度低:

气缸盖螺栓孔易拉毛g、不耐高温:

超过350︒C，强度急剧降低

（2）灰铸铁或合金铸铁：

a、刚度、强度高b、耐高温c、导热性差:

缸盖底面鼻梁区易开裂d、质量重

3、气缸套气缸表面为什么精加工后还要珩磨成细致交错的浅网纹状槽？

用以提高气缸套内表面的贮油能力，改善润滑条件，减少磨损；对加快磨合和提高耐磨性，延长使用寿命有良好的效果。

防止漏气和窜机油。

4、干式缸套和湿式缸套气缸体在结构、加工、装配有何区别？

各有什么优缺点？

为什么干式缸套气缸体的发动机较湿式缸套气缸体的发动机热磨合时间长？

（1）干式缸套：

不直接与冷却水接触，薄壁（1-3mm），过盈压配在气缸体内孔中。

其优点是：

密封性好，气缸体刚性好，不易变形。

缺点是：

a、制造成本增加。

b、热负荷增加。

c、气缸体铸造工艺性差。

d：

缸心距增加，曲轴易弯曲变形。

（2）湿式缸套：

气缸体水套敞开，缸套与冷却水直接接触，薄厚（5-9mm），缸套下端带橡胶封水圈，气缸套外圆上大，下小（因为气缸套下端带1-3道橡胶封水圈），且上端与气缸体内孔配合紧，下端配合松，以方便推入气缸体内孔。

优点是：

气缸套冷却好；制造成本低；气缸体铸造工艺性好；缸心距短，曲轴不易弯曲。

缺点是：

气缸体刚性差，容易变形，易漏气、漏水；气缸套外圆表面易产生穴蚀现象，常见涂漆。

？

5、活塞裙部的作用是什么？

什么是活塞裙部的主推力面侧？

为什么必须将活塞裙部横断面加工成椭圆形而纵端面加工成上小下大的锥形或桶形？

椭圆形的短轴沿什么方向？

为什么汽油机的活塞销中心需要偏置？

如何偏置？

1、活塞往复直线运动导向（裙部长度不能过短，否则活塞运动时摆头）；2、承受侧压力（裙部应有一定的刚度和承压面积）。

活塞裙部承受膨胀侧向力的一面称主推力面，即作功行程时贴紧气缸壁的一侧。

由于机械变形和热变形会使得裙部断面变成长轴沿活塞销方向的椭圆。

通过改进结构措施，制成反椭圆裙部断面，牵制裙部工作时的热变形，从而在保证活塞工作时不拉缸的前提下减小活塞配缸间隙，减轻发动机冷车敲缸现象。

纵端面加工成上小下大的锥形或桶形可以使上热下冷。

椭圆形的短轴沿活塞销方向。

活塞销偏向主推力面侧1~2mm，可使活塞越过上止点之前就完成推力面侧的换向，避免峰值压力时刻过渡，因而可以减轻敲缸现象，但增加了裙部尖角处的磨损，常见于汽油机。

6、气环的主要作用是什么？

能避免“泵油”现象的气环是什么环？

能避免第一道活塞环槽内结碳聚焦的气环是什么环？

1）密封（防止燃气漏入曲轴箱）。

（2）传热（将活塞头部吸收的70%~80%的热量传导给气缸壁）。

扭曲环。

梯形环。

7、活塞环是如何密封气体的？

为什么不同高度位置的活塞环不能装配错？

第一密封面（气环装入气缸时产生的初始弹力F1）；第二密封面（燃气压力F2）；气环的切口端呈迷宫式布置（减少漏气）。

为了适应交变的弯曲应力，在气缸壁沿高度方向有加工锥度，环有开口，所以不同高度位置的活塞环大小不一样，不能装配错。

8、矩形断面的活塞环是如何产生“泵油”现象的？

活塞下行时，分两种情况：

在进气行程中，由于环与缸壁的摩擦阻力以及环本身的惯性，环将靠紧环槽的上侧平面，缸壁上的机油就被刮入下边隙与背隙内；

在膨胀作功行程中，燃气压力的作用大于摩擦阻力和惯性的影响，环被压紧在环槽的下侧平面，下边隙与背隙内的机油上窜。

活塞上行时，在摩擦阻力、惯性、缸内气体压力的作用下，环将靠紧在环槽的下侧平面，下边隙与背隙内的机油上窜。

9、扭曲环装入气缸内为什么会产生扭曲的效果？

它有何优点？

装配时应注意什么？

活塞环装入气缸后，其外侧气缸壁的作用力F1与内侧环的弹力F2不在一条直线上，于是产生扭曲力矩M，从而使环的边缘与环槽的上下侧平面都接触，避免了因环在环槽内的上下窜动造成的“泵油”现象。

环的扭曲变形应使环的端面与气缸壁形成的楔形尖角向下。

这样，活塞向上运动时，因“油楔”作用使环悬浮于气缸壁，改善润滑，减少摩擦阻力；活塞向下运动时，向下刮油。

但如果装反使尖角朝上，则活塞向上运动时，向上刮油，机油消耗率剧增，排气冒蓝烟。

10、油机的活塞裙部为什么有的次推力面侧开有“T”形槽或“”形槽？

装入气缸内时为什么必须按活塞顶部上的箭头方向指向排气口方向？

次推力面侧开横向隔热直槽（油环槽内，兼做泄油槽）和纵向膨胀补偿斜槽（避免拉伤气缸壁）

？

11、四冲程汽油机的活塞销座下方的裙部常被挖去一大块金属，原因是什么？

活塞销座下方挖去大块金属，以减轻往复惯性质量，避免下止点时活塞裙部下端与曲轴平衡重相碰，并且可使裙部富有弹性，补偿热变形。

12、连杆杆身为什么都设计成“工”字形？

连杆的刚度不足可能会造成什么后果？

杆身通常做成“工”字形断面，以求在刚度足够的前提下尽可能减少惯性质量，有的杆身钻有润滑油道。

刚度不足的后果：

（1）大头孔失圆：

烧轴瓦，甚至咬死。

（2）杆身弯曲：

偏磨，漏气，窜机油。

13、连杆由哪几部分组成？

汽车发动机为什么一般采用平切口剖分式的连杆而柴油机一般采用斜切口剖分式的连杆？

由连杆小头、杆身、连杆大头（包括连杆盖）三部分组成。

平切口：

连杆大头沿着与杆身轴线垂直的方向切开，定位可靠，结构简单，适合于汽油机和较小功率柴油机用。

斜切口：

连杆大头沿着与杆身轴线成30~60º夹角切开，常用于曲柄销直径较粗的较大功率柴油机，否则，连杆大头尺寸太大，无法从气缸中拆下活塞连杆组。

14、活塞销与活塞销座之间采用什么样的连接方式？

为什么？

如何将活塞连杆总成分解与装配？

活塞销与活塞销座孔和连杆小头衬套孔的连接配合，一般采用“全浮式”，但必须在活塞销座两端用卡环定位，防止活塞销轴向窜动。

由于铝合金活塞销座的热膨胀量大于钢活塞销，因此，在冷态装配时，活塞销与活塞销座孔为过渡配合，装配时，应先将铝合金活塞预热（70~90ºC的水或油中加热），然后将销装入。

？

15、曲轴为什么要轴向定位？

怎样定位？

为什么曲轴只能一处定位？

轴向（推力）轴承用于限制曲轴的轴向窜动（发动机工作时，曲轴常受到离合器施加于飞轮的轴向力作用而有轴向窜动的趋势），保证曲柄连杆机构各零件正确的相对位置。

但曲轴受热膨胀时，又应允许其自由伸长，故曲轴上的轴向定位装置必须有，但只能设于一处，通常设在中间主轴承处。

现代车用发动机常将径向轴承和推力轴承合而为一，制成翻边滑动轴承。

16、四冲程四缸汽油机发火次序是什么？

四冲程六缸汽油机发火次序是什么？

四冲程四缸汽油机发火顺序是11→2→4→3→或1→2→4→3→1

四冲程六缸汽油机发火顺序是1→5→3→6→2→4→1或1→4→2→6→3→5→1

17、写出下列零件常用的材料（不需指出具体牌号）：

⑴活塞⑵活塞环⑶活塞销⑷连杆⑸曲轴⑹气缸体⑺气缸套⑻气缸盖

1.共晶铝硅合金（铸铝、锻铝）。

2.一般用合金铸铁，少数高速强化柴油机用钢片环，第1道气环的工作表面一般都镀上多孔性铬。

3.一般为低碳钢或低碳合金钢。

4.中碳钢或合金钢经模锻或辊锻而成。

5.多采用优质中碳钢或中碳合金钢如铬镍钢（18CrNi5）、铬铝钢（34CrAl16）模锻而成。

6.灰铸铁或铝合金。

7.优质合金铸铁或合金钢。

8.铝合金压铸（汽油机及少数柴油机）；灰铸铁或合金铸铁（大部分柴油机）。

18、内燃机曲轴功率输出端安装飞轮的作用是什么？

四冲程与二冲程内燃机、单缸内燃机与多缸内燃机其安装飞轮的相对质量哪个大？

为什么？

作用：

（1）储存动能，克服阻力使发动机的工作循环周而复始，使曲轴转速均匀，并使发动机具有短时间超载的能力；

（2）驱动其它辅助装置；（3）传递扭矩给汽车传动系，是离合器的驱动件；（4）飞轮上正时刻度记号作为配气机构、供油系统（柴油机）、点火系统（汽油机）正时调整角度用。

19、曲柄连杆机构由哪些零件组成？

其功用是什么？

组成：

机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组。

曲柄连杆机构的作用：

1、将活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动；2、将作用在活塞顶上的燃气压力转变为曲轴的输出扭矩。

20、试述气缸体的三种形式及特点。

同第一题。

21、汽油机的燃烧室有哪几种？

有何特点？

a、楔形燃烧室：

结构较简单、紧凑压缩终了时能形成挤压涡流；b、盆形燃烧室：

结构较简单、紧凑能形成进气涡流；c、半球形燃烧室：

结构最为紧凑，ε高配气机构复杂（进、排气门分置两侧，气门倾斜，气门传动困难）

23、铝合金活塞预先做成椭圆形、锥形或阶梯形，为什么？

（1）预先做成椭圆形：

为了使裙部两侧承受气体压力并与气缸保持小而安全的间隙，要求活塞在工作时具有正确的圆柱形。

但是，由于活塞裙部的厚度很不均匀，活塞销座孔部分的金属厚，受热膨胀量大，沿活塞销座轴线方向的变形量大于其他方向。

另外，裙部承受气体侧压力的作用，导致沿活塞销轴向变形量较垂直活塞销方向大。

这样，如果活塞冷态时裙部为圆形，那么工作时活塞就会变成一个椭圆，使活塞与气缸之间圆周间隙不相等，造成活塞在气缸内卡住，发动机就无法正常工作。

因此，在加工时预先把活塞裙部做成椭圆形状。

椭圆的长轴方向与销座垂直，短轴方向沿销座方向。

这样活塞工作时趋近正圆。

（2）预先做成阶梯形、锥形：

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。

24、什么是矩形环的泵油作用？

有什么危害？

矩形断面的气环随活塞作往复运动,因第二密封面在环槽上下端面间交替变化,每一循环会把气缸壁上的机油送入气缸一次,这种现象称为泵油作用。

危害：

1.增加了润滑油的消耗；2.火花塞沾油不跳火；3.燃烧室积碳增多，燃烧性能变坏；4.环槽内形成积碳，挤压活塞环而失去密封性；5.加剧了汽缸的磨损。

25、什么是发动机的点火顺序？

什么是发动机的作功间隔角？

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。

发动机在完成一个工作循环的曲轴转角内，每个气缸都应发火作功一次，而且各缸发火的间隔时间以曲轴转角表示，称为发火间隔角。

26、曲轴扭转减振器起什么作用？

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。

第三章复习题

1、对气门式配气机构的设计要求是什么？

？

2、四冲程汽油机的配气机构按凸轮轴的位置如何分类？

按凸轮轴的传动方式如何分类？

按气门的驱动方式如何分类？

按凸轮轴的布置位置分：

下置凸轮轴式、顶置凸轮轴式；按凸轮轴的传动方式分：

齿轮传动式、链条传动式、齿形皮带传动式；

？

3、现代高速四冲程汽油机多采用四气门、双顶置凸轮轴,为什么？

与两气门相比，气门质量小，配气机构动力特性更好，更容易上高速机，而且，由于便于采用结构紧凑的半球形燃烧室，气门夹角较小，便于布置直的进气道，进气阻力较小，发动机高速动力性能较高。

？

4、采用机械挺柱的配气机构为什么必须预留气门间隙？

气门间隙为什么不能过大或过小？

发动机工作时气门及气门传动件受热膨胀，如果冷态时无气门间隙或气门间隙过小，则在热态时势必引起气门关闭不严，造成在压缩和作功行程中漏气，导致发动机功率下降，排气门烧坏，严重时甚至不能起动。

气门间隙过大，则会引起气门及气门座、气门传动件之间产生撞击，磨损加剧，机械噪声加大，而且气门开启时刻推迟、关闭时刻提前，换气持续时间缩短，也会导致发动机功率下降。

5、采用液压挺柱的配气机构为什么不预留气门间隙？

其工作原理是什么？

有何好处？

装有液压挺柱配气机构的发动机反复启动低速运转时间长时会出现“咚咚”的金属零件撞击声音，原因是什么？

如何排除故障？

当气门杆受热伸长时，高压油腔内的油液可经过柱塞与液压缸之间的间隙挤入低压油腔，因此，可以不预留气门间隙。

挺柱内以及挺柱体与缸盖挺柱体孔之间存留有空气。

？

6、比较同一台发动机的排气门直径和进气门直径的大小，原因是什么？

为了减少进气阻力，提高气缸充气效率，多数发动机进气门直径较排气门大些。

7、气门弹簧的功用是什么？

气门弹簧有什么设计要求？

作用：

克服气门及传动件惯性力，防止出现间隙，保证气门及时关闭且紧密贴合，不会因发动机振动等原因出现气门不正常开启现象。

要求：

（1）足够的刚度及安装预紧力

（2）疲劳强度高（3）加工精度高，如垂直度要求、自由公差小等。

8、什么叫配气相位？

进气门和排气门为什么要提前开启和迟后关闭？

用曲轴转角表示进、排气门开闭时刻，并用圆弧表示气门的开启角度和关闭角度。

原因：

1、进气门早开：

减少节流损失；2、进气门迟闭：

利用气流惯性多进气；3、排气门早开：

（1）自由排气，排除大部分废气

（2）减少压缩负功；4、排气门迟闭：

利用气流惯性多排气。

9、什么叫气门重叠角？

汽油机的气门重叠角为什么不能过大？

在进气上止点前后，有一段时间进、排气门同时开启，重叠的曲轴转角叫气门重叠角。

原因：

如果过大，在怠速或低负荷运转时，节气门开度极小，进气管内真空度很大，废气会倒流入进气管内。

这既会造成废气稀释，又会引起进气管内“放炮”现象。

10、说明四冲程四缸汽油机和六缸汽油机配气凸轮轴上各缸同名凸轮之间的夹角大小。

？

11、写出下列零件常用的材料（不需指出具体牌号）：

⑴进气门⑵排气门⑶配气凸轮轴⑷气门弹簧

1.合金钢（如铬钢或镍铬钢等）2.耐热钢（如硅铬钢等）3.优质钢模锻，合金铸铁或球墨铸铁铸造，凸轮和轴颈表面经热处理后精磨。

4.高碳锰钢、铬钒钢等冷拔钢丝，加工后要经热处理。

仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途。

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