发动机设计复习题

1.工程机械内燃机和轿车用内燃机的工作条件有什么不同？其在设计时应满足什么要求?

答：车用内燃机的使用特定是：经常需要在较大的范围内变速和变负荷，并且启动和加速频繁。而工程机械内燃机使用特定：经常在大负荷下工作，而且常短期超载，经常在野外流动作业，环境条件差。设计要求：有一定的功率储备以适应短期超载；结构强度大，耐振动，能防水防尘；燃料和机油消耗率应小，所用油料价格要低，操作维修要简便，使用寿命应长，结构上适于大量生产，制造费用应低廉。，能够在斜坡上安全作业，在寒带工作应能保证启动，在热带工作应不产生过热，并能适应高原工作。在城市作业，特别是在坑道作业的工程机械的内燃机，还要求其排放污染少、噪声少。

2. 功率标定可以分为几种标定方法？摩托车内燃机用哪种方法标定？重型汽车内燃机用

什么方法标定？为什么？

答：有四种标定方法：15min功率、1h功率、12h小时功率、持续功率. 摩托车用15min 功率标定，重型汽车内燃机用1h功率标定。

3.我国的机动车内燃机排放指标主要借鉴的是哪个标准？目前我国执行的是哪个阶段的

标准？规定的排放指标是多少？

答：借鉴的是欧洲标准。目前执行的是国四标准。

4.提高标定转速与活塞平均速度是提高内燃机单位体积功率的有效措施，但是对于工程机

械柴油机为啥一般不会超过3000r／min？为啥汽油机的转速可以设计的比柴油机的更高？

答：提高内燃机的标定转速与活塞平均速度是提高内燃机单位体积功率的有效措施一，但是随着转速提高，单位时间内气缸完成的工作循环次数增加了，这会使零件的受热程度加剧，而且噪声增大；随着活塞平均速度的增加，作用于曲柄连杆机构零件的惯性力增加了，加速磨损，特别是活塞环和气缸套的磨损加剧，这将缩短使用寿命；柴油机喷入燃料后燃烧需要一定时间，所以适合低转速下燃烧以带来大扭矩，另外由于柴油是压燃的需要大的压缩比，而汽油是点燃的，压缩比较小，考虑到材料强度的影响，柴油机的转速提高比汽油机有限，故汽油机的转速可以设计的比柴油机的更高。

5.在设计一款新的发动机是，一般应首先设计一台单缸机，有哪些研究工作需要在单缸试

验机上完成？

答：(1)工作过程试验，包括燃油系统、燃烧室、配气机构等参数和压缩比试验（2）增压模拟试验（3）二冲程内燃机的扫气系统试验（4）主要零部件的可靠性和耐久性试验（5）主要零部件的温度状况和动态应力测量。

6．在增压柴油机的中冷方式中，空空中冷和水空中冷效果更好？对于冷却效果不好的中冷方式为什么还要应用？在其基础上可以采用什么措施来提高冷却效果？

答：水空中冷效果更好。风冷式中冷器因其结构简单和制造成本低而得到了广泛应用，大部分涡轮增压发动机使用的都是风冷式中冷器，在其基础上采取高低温双循环二级中冷来提高冷却效果。

7. 风冷式内燃机具有冷却可靠，抗机械损伤能力强，对地区适应性较好的优点，但是为什么其应用没有水冷式内燃机广泛？

答：（1）风冷式发动机缺点：尺寸较大；热负荷较大、机油温度高、机油消耗率较高；噪声较大（2）由于水冷式内燃机冷却较好，强化潜力要比风冷式内燃机大，而且由于生产传统关系，使得水冷式内燃机更多一些。

8. 虽然直列6缸具有最好的动力学平衡性和增压排气脉冲能量利用率，但是在轿车上还是

广泛采用动力学平衡性不好的v6缸机，为什么？对于v型6缸机的动力学不平衡性应采用什么措施来解决？

答：直列式内燃机高度较大，而且气缸数目过多时，长度太长，一般只用于少于6缸的汽车，轿车本身空间狭小，高度要求低，而v6则完全符合。

V6动力不平衡解决措施：一次往复惯性力可以用平衡重平衡，二次往复惯性力可以通过平衡装置、错拐曲轴及发火顺序来控制。

9. 根据有效功率的计算公式Ne=Pe i Vh n

进行解释，如果要提高内燃机的有效功率，可以采用那些措施？采取的措施如果应用不好会带来那些问题？

答：（1）增大平均有效压力，使零件负荷增大（2）增加汽缸数，结构复杂，尺寸变大（3）增大缸径，质量增大，往复惯性力增大，机械负荷增大（4）增加转速，转速过大使零件惯性力增大，负荷大，磨损大（5）用二冲程，换气品质差。

10. 阐述总体布置图的画图方法，总体布置图完成后应该有哪些方向的视图？

答：从绘制纵、横剖面图开始（1）首先确定曲轴中心线及气缸中心线位置（2）后根据连接关系、传动关系等画出主要运动件（活塞组，连杆组，曲轴组）（3）再画出主要固定件（4）接着画配气凸轮轴及其驱动机构。

绘图时应该从里向外，从零部件的主要结构尺寸及其位置到结构细节，逐步开展起来，为了提高效率和图形绘制的准确性，应同时在纵、横剖面图上按次序绘制上述各零件，在纵、横剖图输给你表示不清楚时，必须绘制局部辅助图，最后再绘制外形图。

应该有外形图，纵、横剖面图及局部辅助图。

11．内燃机零件在强度评定时，通常选择三种稳定计算工况是什么？

答：（1）标定转速n e 和标定功率Ne计算工况（2）最大扭矩Memax计算工况（3）调速器允许的最高转速工况

12. 在内燃机设计中，决定内燃机总体尺寸的主要结构参数有哪些？其大小的选择应如何考

虑？

答：主要结构参数：活塞行程S和气缸直径D的比值S／D;曲轴半径R与气缸长度L的比值λ=R／L；气缸中心距L0与气缸直径D的比值L0／D;对于v型内燃机嗨包括气缸夹角γ大小考虑;由设计人员在总体设计中选出内燃机型式后，根据内燃机的具体要求、制造工程的工艺水平及基于对某些同类型内燃机主要结构参数的分析或实验来确定的。

13. 绘制极限应力图？提高曲轴材料的抗疲劳能力，可以采取哪些措施？

答：（1）增大曲轴轴颈的重叠度（2）增大过渡圆角半径（3）增大曲柄臂的厚度和宽度；（4）曲柄销内腔设置合理的减重孔（5）油孔的位置要适当，孔口要光滑。

15. 热疲劳与哪些因素有关？在内燃机上哪些零件的哪些部位容易产生热疲劳？对于受热

零件进行寿命预估时需要将哪些因素产生的损伤进行累积？

答：因素：热循环的最高、最低温度，平均温度、最高温度的保持时间、循环速度及材料的弹塑性等。部位：活塞头部，缸盖火力面，配气门头部易产生热疲劳。寿命预估损伤累积因素：机械应力，热应力的高周负荷，“启动-运行-停车”循环中的低周负荷，长期运行累积的蠕变作用及环境的腐蚀作用。