车用内燃机思考题

车用内燃机第1章绪论1.简述发动机、热力发动机、外燃机和内燃机的定义。发动机是汽车的动力源，它是将某一种形式的能量转化为机械能的装置。热力发动机是将热能转化为机械能的装置。内燃机是利用燃料燃烧产物直接推动机械装置作功的发动机。（如活塞式内燃机、燃气轮机）外燃机是利用燃料对中间物质加热，再利用中间物质产生的气体推动机械装置作功。（如蒸汽机、汽轮机、热气机）2.掌握内燃机的基本名词术语（燃烧室容积、汽缸工作容积、汽缸总容积和压缩比）。活塞在上止点时，其顶部以上与缸盖底平面之间的空间容积称燃烧室容积，以Vc表示。活塞在下止点时，其顶部以上与缸盖底平面之间的空间容积称气缸总容积，以Va表示。活塞从上止点运动到下止点所扫过的容积称为气缸工作容积，以Vh表示。气缸总容积与燃烧室容积的比值称为压缩比，以ε表示，ε=Va/Vc=1+Vh/Vc。内燃机排量VH＝Vh×I，I为汽缸数。3.内燃机工作循环由哪几个过程组成？简述四冲程汽油机、柴油机的工作原理。内燃机的工作循环由进气过程、压缩过程、作功过程、排气过程组成。汽油机是将空气与汽油以一定的比例混合成良好的混合气，在进气行程被吸入汽缸，混合气经压缩点火燃烧而产生热能，高温高压的气体作用于活塞顶部，推动活塞作往复直线运动，通过连杆、曲轴飞轮机构对外输出机械能。由于柴油机以柴油作燃料，与汽油相比，柴油自燃温度低、黏度大不易蒸发，因而柴油机采用压缩终点自燃着火，其工作过程及系统结构与汽油机有所不同。4.阐述柴油机与汽油机工作原理的差别？1）燃料雾化及混合气形成方式不同：汽油机进气行程吸入混合气，混合时间长，空间大，混合较均匀；柴油机进气行程吸入纯空气，混合时间短，空间小，混合不均匀。2）着火方式不同：汽油机是点燃，柴油机是压燃。3）功率调节方式不同：汽油机是量调节，节气门调节进入气缸的混合气量，空燃比变化不大；柴油机是质调节，每循环进入气缸的空气量变化不大，调节喷入的柴油量。5.简述内燃机的分类情况。1）按燃料分：汽油机与柴油机2）按气体循环与曲柄连杆机构运动的对应关系分：四冲程与二冲程3）按进气方式分：增压与非增压4）按冷却方式：风冷与水冷5）按控制方式分：机械式与电子控制式6.发动机通常是由哪些机构与系统组成的？它们各有什么功用？两大机构：1）曲柄连杆机构：固定件（机体组）、运动件（活塞组、曲轴组）——将热能转化为机械能，将直线运动转化为旋转运动。2）配气机构——按时开启或关闭气门或气口。五大系统：1）燃料供给系统——供给混合气，排出废气。2）润滑系统——润滑、减摩、清洗、冷却、密封、防锈3）冷却系统——散热，保证最佳温度状况4）启动系统——使发动机由静止启动到自行运转5）点火系统——汽油机采用，按时将汽油机气缸中的可燃混合气点燃7．发动机汽缸排列方式有几种？单列式和多列式（V型、对置）。单列式：简单，但缸数大于6时，刚度差，易产生扭振。V型：结构紧凑，长度、高度都可缩小。对置：高度很小，改善面积利用、视野性、机动性。8．内燃机产品和型号的编制规则。必考重点，参考教材。第2章内燃机的实际工作过程与性能指标1.内燃机进气终了压力和进气终了温度如何变化，原因是什么？进气终了压力低于外界大气压力原因：1）存在进气阻力：空气滤、气道、气门等2）进气时间极短。进气终了温度高于外界大气温度原因：1）进气吸热，汽油机还有进气预热2）残余废气影响。2.简述充气系数的定义，影响因素有哪些？提高充气系数措施有哪些？充气系数ηv=每循环中实际进入汽缸的新鲜气体量/进气状态下“充满”汽缸的新鲜气体量，表征进气过程终了时气缸中气体充填的程度。影响因素：1）构造方面：进气系统结构形式（截面大小、光洁度、弯曲状况、气门尺寸与个数及升程等；还有预热机构）2）使用方面：转速与负荷。转速：流速变化影响进气终了压力；配气相位的影响。负荷：柴油机影响小，汽油机影响大（节气门开度调节）。提高充气系数措施：1）减小进气阻力：如加大进气通道截面积、减少通道弯曲、减小进气道内粗糙度。2）延长进气时间：进气门早开晚闭、排气门早开晚闭。3.什么叫配气相位、气门重叠角？配气相位：进排气门开启和关闭时刻，及其开启的延续时间以曲轴转角来表示。气门重叠角：进气上止点前后的某一区间，前一循环的排气门后一循环的进气门同时开启，此进、排气门同时打开所对应的曲轴转角。（过小，换气质量差；过大，废气倒流）4．汽油、柴油的主要使用性能指标。汽油机主要性能指标：1）蒸发性：用馏程表示10%馏出温度主要影响内燃机的冷启动性能（越低越容易启动）；50%馏出温度主要影响内燃机的加速性能和暖机时间（越低暖机时间越短）；90%馏出温度主要影响内燃机的耗油率（过高，油耗上升、稀释机油、破坏油膜；过低，产生气阻）2）抗爆性：用辛烷值表示——汽油标号（压缩比高，辛烷值要高）3）胶质：氧化生成，会堵塞油路、缸内积碳、影响跳火（汽油尽量避免光和热）柴油机主要性能指标：1）凝点：失去流动性而凝固时的温度——柴油标号2）十六烷值：评定柴油着火和燃烧性能的指标，影响着火延迟期、启动性、排放性。（越高，自燃性越好；过高，黏度增大，喷雾质量差，燃烧不完全，冒烟）3）粘度：流动性指标，影响喷雾质量、耗油率、排放及供油精度。4）闪点：接触火焰，发出闪火的最低温度，影响安全性。5汽油机、柴油机燃烧过程分哪几个阶段？汽油机：着火延迟期、速燃期、后燃期（补燃期）。（补燃期热工转换不充分，经济性下降，排温上升，为缩短补燃期，点火提前）柴油机：着火延迟期、速燃期、慢燃期、后燃期。6．点火提前角、喷油提前角的定义？点火提前角：从火花塞跳火，到活塞到达上止点曲轴转过的角度。喷油提前角：从喷油器开始喷油到活塞到达上止点曲轴转过的角度。7.汽油机爆震燃烧产生原因和危害？原因：末端混合气自燃危害：发动机过热，功率下降，油耗上升，产生冲击载荷，有金属敲缸声，严重时损坏零件。影响因素：1）燃料因素：辛烷值低2）结构因素：缸径、燃烧室形状、火花塞位置3）使用因素：浓度、转速、负荷、点火提前角（最大转矩点易爆燃，组织好冷却）8.什么是发动机示功图？有什么用途？示功图：用来表示气缸压力随气缸容积的变化规律的图用途：1）揭示各行程压力状况2）揭示配气相位、点火提前角及燃烧过程的几个阶段3）表征有用功的大小9．什么是发动机的指示指标和有效指标?指示指标：表示燃气的工作质量，包括燃气做功能力和热能转变为机械功的效率。有效指标：表示内燃机整体的工作质量，包括对外做功能力和热能转变为有用功的效率。10.何谓机械效率？发动机的机械损失包括哪些？机械效率：有效功率在指示功率中所占比例ηm=Pe/Pi。机械损失：1）运动件摩擦损失，活塞组与气缸间磨损最大2）配气机构及附件消耗功率3）泵气损失11、简述有效扭矩Ttq、有效功率Pe的定义。有效扭矩：曲轴输出端测得的扭矩有效功率：曲轴输出端输出到传动系统的功率Pe＝Ttq×n/955012.简述燃油消耗率、升功率的定义和计算方法。升功率：在标定工况下，发动机每升气缸工作容积所发出的有效功率。燃油消耗率：单位时间单位功率所消耗的燃油量。必考重点，参考教材第3章曲柄连杆机构1.曲柄连杆机构的组成与功用是什么？组成:机体组（固定件）、活塞连杆组（运动件）、曲轴飞轮组（运动件）。功用：1）将热能转变为机械能2）将活塞往复直线运动变成曲轴旋转运动3）向车辆传动装置输出动力2.机体组有哪些零件组成？缸盖、缸体、上下曲轴箱、缸套、主轴承盖、飞轮壳及连接件3.气缸体的功用是什么？它有哪几种结构型式？功用：1）内燃机的骨架，支承曲柄连杆机构运动件2）形成冷却水道、油道、气道3）安装配气机构、供油系统等附件4）承受内燃机工作时所产生的惯性力和气体作用力5）安装在汽车上的支承点结构形式：1）普通式（平分式）：加工方便2）龙门式：强度刚度好，加工复杂4.发动机气缸套有何作用？什么是干缸套？什么是湿缸套？作用：1）导向2）组成工作空间3）延长缸体使用寿命干缸套：缸套不与冷却水接触，壁厚较薄，水密封性好，机体刚度好，加工要求高。湿缸套：缸套与冷却水接触。5.活塞组的基本作用和组成各是什么？组成：活塞、活塞环、活塞销、活塞销挡等功用：1）组成可变工作容积2）承受燃气压力并传至连杆3）散热6.活塞由哪几部分组成？柴油机、汽油机的活塞有什么不同？组成：1）顶部——组成燃烧室的主要部分2）头部——环带部，又称为密封部3）裙部——导向部位，承受侧向力汽油机活塞是平顶，吸热面积小，二冲程汽油机为改善扫气制成凸顶（气门让坑使气门升程大、进气多，但对燃烧不利，不应太深，若配气正时不对，活塞与气门碰撞，会造成气门弯曲折断）柴油机活塞是凹顶，形状、位置、大小受燃烧室形式影响，吸热面积大，发动机受热增加7.气环、油环的类型及主要作用是什么？气环类型：1）矩形环2）微锥面环（磨合性好，不能装反，否则机油消耗量成倍增加）3）扭曲环（密封性与磨合性都较好）4）梯形环（能自动清除积碳，一般用于强化柴油机第一环）5）桶面环（抗拉缸性好，环上下面为楔形，容易形成液体润滑）。气环作用：1）密封，阻止气缸中高温、高压气体漏入曲轴箱2）传热，将活塞顶部的热量传给汽缸壁油环类型：1）普通油环：切槽环、倒角方向相同、倒角方向不同、组合式、螺旋衬簧式2）带胀圈的油环3）带卷簧胀圈的油环油环作用：上行布油、下行刮油8．连杆组的组成及功用？组成：连杆体、连杆盖、连杆衬套、连杆轴瓦、连杆螺栓等。功用：1）传递力2）运动转换9.连杆大头切口常见定位方式有几种？锯齿定位、圆销定位、套筒定位、止口定位10.V型内燃机的连杆有哪几种结构型式？并列连杆、叉形连杆、主副连杆11.连杆轴瓦有几种结构形式？整体式和分开式除个别小型单缸汽油机连杆采用整体式连杆大头外，其他由于装配需要都做成分开式。12.内燃机曲轴的结构、功用及类型？结构：由前端（自由端，阶梯式轴段）、后端（功率输出端）及若干个曲柄（曲柄销、曲柄臂、主轴颈）组成。功用：1）将连杆传来的力转变成转矩输送给车辆传动装置2）驱动配气机构3）驱动其他辅助机构类型：整体式和组合式13.曲轴为什么要轴向定位？怎样定位？为什么只能有一处定位？轴向定位的目的：防止曲轴轴向串动，破坏曲柄连杆机构的工作位置。轴向移动原因：a.斜齿轮及圆锥齿轮产生轴向分力b.摩擦式离合器分离时产生轴向力c.上、下坡时，由于重力产生轴向移动定位方式：止推轴瓦、止推片、止推轴承曲轴受热后会自由伸长，要留有膨胀空间14.多缸内燃机发火顺序的确定原则?1）为使发动机工作平稳，各缸着火间隔角尽可能相等2）为了减轻主轴颈和主轴承载荷，相邻两缸尽量不连续着火3）发动机平衡性好4）对于V型发动机，要考虑左右两缸交替发火15.作用在曲柄连杆机构上的力有哪些？对外作用效果如何？1）燃气作用力：机体内部达到平衡2）摩擦力：数值很小，忽略不计3）惯性力：往复运动惯性力：作用方向沿着气缸中心线，或正或负旋转运动惯性力：作用方向总是沿着曲柄向外16．曲轴系统产生扭转共振的原因是什么？曲轴扭转减振器的作用是什么？当干扰力矩的圆频率与曲轴系统的某一自振频率相等或是它的某一倍数时，曲轴系统便产生共振（产生共振时的曲轴转速就是临界转速）扭转减震器使得曲轴系统产生的振动能量尽可能多地被减震器所吸收，从而减少了曲轴的振动，提高了曲轴的使用寿命。第4章配气机构1.配气机构的功用是什么？由哪些零件组成？组成：由气门组和气门传动组组成功用：按发动机工作循环和发火次序要求，按时开启和关闭进排气门，吸入新气，排出废气2.凸轮轴轴向定位有几种方式？顶置凸轮轴：系统刚度加强，距离远，驱动复杂下置凸轮轴：传动较简单，系统刚度较差中置凸轮轴3.配气机构的结构型式有哪几种？驱动机构的结构形式有哪几种？各有什么优缺点？配气机构的结构形式：按凸轮轴在发动机上的布置分为两大类：顶置凸轮轴，下置凸轮轴（包括中置凸轮轴）。驱动机构的结构形式：1）齿轮传动：优点：①传动比精确，用于配气定时、喷油定时和点火定时；②使用寿命长。缺点：噪声大。2）链传动：优点：噪声小，重量轻，对附件布置没有很高的要求。缺点：造价高。3）齿带传动