发动机原理与构造习题解答

发动机原理与构造习题解答
一、发动机的工作原理和总体构造
1、汽车发动机通常是由哪些机构与系统组成？它们各有什么功用？
(1) 曲柄连杆机构：进行热功转换。

曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。

它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。

在作功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动力。

而在进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。

(2) 配气机构：控制进、排气门的开启时刻及延续时间。

配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。

配气机构大多采用顶置气门式配气机构，一般由气门组、气门传动组和气门驱动组组成。

(3) 燃料供给系统：
汽油机：由化油器向气缸供给由汽油与空气混合的混合气。

柴油机：由喷油泵提供雾状柴油，通过喷油器喷入气缸。

汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去；柴油机燃料供给系的功用是把柴油和空气分别供入气缸，在燃烧室内形成混合气并燃烧，最后将燃烧后的废气排出。

(4) 润滑系统：减少相对运动部件的摩擦阻力，减轻磨损。

润滑系的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损。

并对零件表面进行清洗和冷却。

润滑系通常由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成。

(5) 冷却系统：降低气缸及高温部件的高温，使发动机保持正常的工作温度。

冷却系的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。

水冷发动机的冷却系通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成。

(7) 点火系统：（汽油机独有）在压缩行程接近上止点时，点火系即在火花塞电极间产生电火花以点燃混合气。

在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的，为此在汽油机的气缸
盖上装有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室内。

能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火系，点火系通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成。

(8) 起动系统：用外力转动发动机曲轴以达到燃烧作功所需的条件。

要使发动机由静止状态过渡到工作状态，必须先用外力转动发动机的曲轴，使活塞作往复运动，气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功，推动活塞向下运动使曲轴旋转。

发动机才能自行运转，工作循环才能自动进行。

因此，曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程，称为发动机的起动。

完成起动过程所需的装置，称为发动机的起动系。

2、柴油机与汽油机在可燃混合气形成方式与点火方式上有何不同？它们所用的压缩比为何不一样？
可燃混合气的形成及发火方式：
汽油机：汽油粘度小，蒸发性好，自燃温度高于380ºC。

在气缸外部的化油器处形成混合气，由进气管进入气缸，在压缩接近上止点时由火花塞发火
点燃混合气。

即外火源点燃。

柴油机：柴油粘度大，蒸发性差，自燃度为250ºC左右。

在气缸内部形成混合气，即在压缩接近终了由喷油泵提供雾状柴油，通过喷油器喷入气缸
与压缩后的高温空气混合，自行发火燃烧。

即压缩自燃。

柴油机靠压缩自燃，因此，压缩比设计得较大。

3、四冲程汽油机与柴油机在总体构造上有何异同？
汽油机由以上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；柴油机由以上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。

汽油机与柴油机的燃料供给系有区别：
汽油机：由化油器或喷油器向气缸供给由汽油与空气混合的混合气。

柴油机：由喷油泵提供雾状柴油，通过喷油器直接喷入气缸。

二、曲柄连杆机构
1、发动机镶入缸套有何优点？什么是干缸套？什么是湿缸套？采用湿缸套如何防止漏水？
气缸套采用耐磨的优质材料制成，气缸体可用价格较低的一般材料制造，从而降低了制造成本。

同时，气缸套可以从气缸体中取出，因而便于修理和更换，并可大大延长气缸体的使用寿命。

气缸套有干式气缸套和湿式气缸套两种。

干式气缸套的特点：气缸套装入气缸体后，其外壁不直接与冷却水接触，而和气缸体的壁面直接接触，壁厚较薄，一般为1～3mm。

它具有整体式气缸体的优点，强度和刚度都较好，但加工比较复杂，内、外表面都需要进行精加工，拆装不方便，散热不良。

湿式气缸套的特点：气缸套装入气缸体后，其外壁直接与冷却水接触，气缸套仅在上、下各有一圆环地带和气缸体接触，壁厚一般为5～9mm。

它散热良好，冷却均匀，加工容易，通常只需要精加工内表面，而与水接触的外表面不需要加工，拆装方便，但缺点是强度、刚度都不如干式气缸套好，而且容易产生漏水现象。

应该采取一些防漏措施，缸套的外表面设有上支承定位带和下支承密封带，缸套装入座孔后，通常缸套顶面略高出气缸体上平面0.05～0.15mm，以保证气缸的密封性，防止冷却水窜漏。

3、扭曲环装入汽缸中为什么会产生扭曲？它的优缺点？装配时应注意什么？
扭曲环是在矩形环的内圆上边缘或外圆下边缘切去一部分，使断面呈不对称形状，装入气缸后，由于断面不对称，产生不平衡力的作用，使活塞环发生扭曲变形。

活塞上行时，扭曲环在残余油膜上浮，可以减小摩擦，减小磨损。

活塞下行时，则有刮油效果，避免机油烧掉。

同时，由于扭曲环在环槽中上、下跳动的行程缩短，可以减轻"泵油"的副作用。

安装时必须注意断面形状和方向，内切口朝上，外切口朝下，不能装反。

4、曲轴为什么要轴向定位？怎样定位？为什么曲轴只能有一处定位？
（1）、判定各缸的进、排气凸轮。

（2）、判定凸轮轴的旋向。

（3）、根据α=360/ⅰ判定同名凸轮的工作顺序，即发动机的发火次序。

四、汽油机供给系
2、结合理想化油器的特性曲线，说明现代化油器各供油装置的功用。

主供油系统功用：保证发动机工作时，化油器所供给的混合气随节气门开度
加大而逐渐变稀，并在中负荷时接近最经济成份。

除怠速和
极小负荷工况外，汽车其它工况所消耗的燃料主要由主供油
系统供给。

怠速系统功用：保证怠速和极小负荷时供给浓的混合气Φa=0.6— 0.8。

加浓系统功用：在大负荷和全负荷时额外供油，使浓度达Φa=0.85—
0.95，以保证发动机发出最大功率。

加速系统功用：在节气门突然开大时，及时供给一定量的额外燃油，使混合气临时加浓，以适应发动机加速的需要。

供给Φa= 0.7。

起动系统功用：发动机冷起动时，供给极浓的混合气Φa=0.2— 0.6。

3、说明主供油装置是在什么样的负荷范围内起作用？在此负荷范围内，随着节气门开度的逐渐加大，混合气浓度怎样变化？它的构造及工作原理如何？
主供油系统除怠速和极小负荷工况外，汽车其它工况所消耗的燃料主要由主供油系统供给。

保证发动机工作时，化油器所供给的混合气随节气门开度加大
而逐渐变稀，并在中负荷时接近最经济成份。

构造：在主喷管与化油器浮子室间加一个通气孔（油井），用来降低主量孔处的真空度。

原理：主供油系统不工作时，通气管内油面与主喷管、浮子室油面是等高的。

小油门时，喉管真空度小，从主喷管喷出的油量较少，通气管内的油面下降不多。

油门增大，喉管真空度↑，由于主量孔比主喷管的流通截面小，汽油来不及从浮子室向主喷管补充，通气管内的油面就很快降低直到被吸净为止。

这时，空气通过空气量孔流入通气管，并与主量孔出来的汽油一道从主喷口喷出，并在喷出前，空气和汽油已形成气泡，有利于汽化。

4、说明加速装置的功用、构造及工作原理。

加速泵的功用：就是在节气门突然开大时，及时加浓混合气，以适应汽油机加速的需要。

构造：在浮子室内有一泵缸，泵缸内有活塞，活塞通过活塞杆及弹簧，连接板与拉杆相连。

拉杆由固装在节气门轴上的摇臂操纵，加速泵腔与浮子室之间装有进油阀，泵腔与加速量孔之间油道中装有出油阀。

进油阀在不加速时，在本身重力作用下，经常开启和关闭不严，而出油阀则靠重力经常保持关闭，只有在加速时方能开启
原理：当节气门开度减小时，摇臂逆时针回转，带动拉杆、连接板、活塞杆及活塞向上移动，泵腔内产生真空度，汽油便自浮子室经进油阀充入泵腔。

当一般地增加负荷，即节气门缓慢地开大时，活塞便缓慢地下降，泵腔内形成的油压不大，进油阀在自动重力的作用下处于开启或关闭不严状态，于是，汽油又通过进油阀流回浮子室，加速装置并不起作用。

但当节气门迅速地开大时，由于活塞下移很快，泵腔油压迅速增大，使进油阀关闭，同时顶开出油阀，泵腔内所贮存的汽油便从加速量孔喷入喉管内，加浓混合气。

这种加浓作用只是一时的，当节气门停止运动后，即使保持的开度很大，加速泵也不再供油。

8、应用电控汽油喷射系统有何优点，它的系统组成有哪些？
优点：在任何情况下都能获得精确的空燃比；混合气在各缸分配均匀；汽车的加速性能好；充气效率高；良好的起动性能和减速减油或断油。

组成：空气系统；燃油系统；电控系统；点火系统
五、柴油机供给系
2、为什么分配式喷油泵体内腔油压必须保持稳定？
在柱塞旋转过程中，压力平衡槽与各缸分配油道逐个相通，使得各分配油道内的压力均衡一致，从而保证各缸供油的均匀性。

3、什么是低惯量喷油器？结构上有何特点？为什么采用低惯量喷油器？
调压弹簧下置的喷油器。

调压弹簧下置，用接合座替代细长顶杆。

由于用接合座替代细长顶杆，从而减少了运动件的质量及惯性力，消减了针阀的跳动，保证密封，还简化了喷油器体的加工。

4、柱塞式喷油泵与分配式喷油泵喷油的计量和调节有何差别？
柱塞式喷油泵每缸的供油量取决于各分泵柱塞的有效供油行程（由于各分泵存在制造误差，会影响各缸供油的均匀性）。

分配式喷油泵的每缸供油量取决于唯一的分配柱塞的有效供油行程，从而保证各缸供油的均匀性。

柱塞式喷油泵供油量调节：使柱塞与柱塞套之间相对转动，可调节各缸有效供油行程，从而调节供油量。

此外，还应调节滚轮部件的高度H，以纠正某缸因垫片磨损或制造误差造成的各缸供油误差。

分配式喷油泵供油量调节：移动油量调节套筒，即可改变有效供油行程。

六、发动机冷却系统
1、冷却系的功用是什么？发动机的冷却强度为什么要调节？如何调节？
冷却系的主要功用是把受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。

发动机温度过热：工作过程恶化，零件强度降低，机油变质，零件磨损加剧，最终导致发动机动力性、经济性可靠性、耐久性全面下降。

发动机温度过冷：会使发动机散热损失及摩擦损失增加，零件磨损加剧，排放恶化，工作粗暴，发动机功率下降及燃油消耗率增加。

冷却强度调节装置是根据发动机不同工况和不同使用条件，改变冷却系的散热能力，即改变冷却强度，从而保证发动机经常在最有利的温度状态下工作。

改变冷却强度通常有两种调节方式，一种是改变通过散热器的空气流量；另一种是改变冷却液的循环流量和循环范围。

(1).改变通过散热器的空气流量
通常利用百叶窗和各种自动风扇离合器来实现改变通过散热器的空气流量。

百叶窗是调节空气流量并防止冬季冻坏水箱，多用人工调节，也有采用自动调节装置的。

自动风扇离合器是根据发动机的温度自动控制风扇的转速，调节扇风量以达到改变通过散热器的空气流量，它不仅能减少发动机的功率损失，节省燃油，而且还能提高发动机的使用寿命，降低发动机的噪声。

(2) 改变通过散热器的冷却水的流量
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。

节温器有蜡式和乙醚皱纹筒式两种。

5、如果蜡式节温器中的石蜡漏失，节温器将处于怎样的工作状态？发动机会出现什么故障？
节温器的主阀门不能打开，冷却水只能进行小循环。

发动机温度过热：工作过程恶化，零件强度降低，机油变质，零件磨损加剧，最终导致发动机动力性、经济性可靠性、耐久性全面下降。

七、发动机润滑系统
1、润滑系统一般由哪些零部件组成？安全阀、旁通阀和止回阀各有何功用？
安全阀：安装在机油泵上，当压力达到规定值，安全阀开启,多余的润滑油经安全阀流回油底壳。

止回阀：安装在机油滤清器上，当发动机停机后，止回阀关闭滤清器进油口，防止机油流回油底壳。

旁通阀：当机油滤清器堵塞时，润滑油不经过滤清器过滤，而由旁通阀直接进入主油道。

4、采用双机油滤清器时，它们是并联还是串联于润滑油路中？为什么？
机油粗滤器用于滤去机油中粒度较大的杂质，机油流动阻力小，它通常串联在机油泵与主油道之间。

机油细滤器用以清除细小的杂质，这种滤清器对机油的流动阻力较大，它与
主油道并联，只有少量的机油通过它滤清后又回到油底壳。

八、发动机点火系
1、点火系统的基本功用和基本要求有哪些？
功用：按照发动机的点火时刻及点火次序，按时在火花塞电极间跳过电火花。

基本要求：1、能产生足以击穿火花塞两电极间隙的电压。

2、电火花应具有足够的点火能量。

3、点火时刻应与发动机的工作状况相适应。

3、画出传统点火系统线路图，并指出高、低压电路中的电流流动的方向。

初级电路：蓄电池正级点火开关初级线圈断电器接合臂
触点搭铁蓄电池负级。

次级电路：次级线圈点火开关蓄电池正级蓄电池负级
搭铁火花塞侧电级中心电级分电器分火头次级线圈
4、汽油发动机点火系为什么必须设置真空点火提前调节装置和离心点火提前调节装置？它们是怎样工作的？
在汽车运行中，发动机的负荷和转速是经常变化的，为了使发动机在各种工况下都能获得最佳的点火提前角，以提高其动力性、经济性，降低排放污染。

在发动机点火系中设有离心式点火提前调节装置：根据发动机转速变化自动调整点火提前角。

真空式点火提前调节装置：根据发动机负荷的变化自动调整点火提前角。

九、发动机起动系统
2、车用起动机为什么采用串励式直流电动机？
串励式直流电动机：电枢绕组与励磁绕组串联。

特点：低转速时，通电时间长，电流大，扭矩很大，随转速n↑，转矩T↓，这一特征非常适合于转动曲轴，使之克服发动机的内部阻力，完成自行发火作功前的准备。

满足发动机起动的要求。

3、串励式直流电动机由哪些部分构成？试说明各组成部分的作用。

直流电动机：在直流电压的作用下产生旋转力矩（即电磁力矩）。

传动机构：将驱动齿轮沿电枢轴推出与飞轮环齿啮合，将起动机产生的电磁力矩传递给发动机的曲轴，使发动机起动；当发动机起动后，驱动齿轮
转速超过电枢轴转速时，传动机构的超速保护装置应能使驱动齿轮与
电枢轴自动脱开，防止电动机超速。

控制机构：控制起动机主电路的通、断和驱动齿轮的移出与退回。

4、为什么必须在起动机中安装离合机构？常用的离合机构有哪几种
起动机应该只在起动时才与发动机曲轴相联，而当发动机开始工作之后，起动机应立即与曲轴分离。

否则，随着发动机转速的升高，将使起动机大大超速，产生很大的离心力，而使起动机损坏（起动机电枢绕组松弛，甚至飞散）。

因此，起动机中装有离合机构。

在起动时，它保证起动机的动力能够通过飞轮传递给曲轴；起动完毕，发动机开始工作时，立即切断动力传递路线，使发动机不可能反过来通过飞轮驱动起动机以高速旋转。

滚柱式离合机构是常用的离合机构。

此外还有弹簧式单向离合机构；摩擦片式单向离合机构。