5《工程机械构造与设计》复习资料详解

发动机部分复习题

发动机原理和组成

1解释发动机的常用术语：

①上止点：活塞在汽缸里作往复直线运动时，当活塞向上运动到最高位置时，即活塞顶部加距离曲轴旋转中心最远的极限位置，称为上止点

②下止点：活塞在汽缸里作往复直线运动时，当活塞向下运动到最低位置时，即活塞顶部加距离曲轴旋转中心最近的极限位置，称为下止点

③活塞行程：上下止点之间的距离称为活塞行程，一般用S表示。曲轴转动半周（180°），相当于一个活塞行程

④曲柄半径：曲轴旋转中心到曲柄销中心之间的距离称为曲柄半径，一般用R表示。通常活塞行程为曲柄半径的两倍，即S=2R。

⑤压缩比：气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比

⑥气缸工作容积:活塞从一个止点运动到另一个止点所扫过的容积，一般用Vh（单位L）表示

⑦发动机排量：多缸发动机各气缸工作容积的总和，一般用V1表示

⑧燃烧室容积：活塞位于上止点时，活塞顶部上方的容积，称为燃烧室容积（或余隙容积），用Vh（单位L）表示

2四行程柴油机的工作原理。

四冲程柴油机是压燃式内燃机，其每一工作循环经历进气、压缩、做工、排气四个行程。

①进气行程：曲柄带动活塞从上止点向下止点运行，此时排气门关闭，进气门打开。活塞移动过程中，其缸内容积骤减增大，形成一定的真空度，将纯空气吸入汽缸。当活塞到达下止点时，整个气缸内充满了新鲜纯空气。

②压缩行程：曲轴继续旋转，活塞从下止点向上止点运动，这是进气门和排气门都关闭，汽缸内成为封闭容积，纯空气受到压缩，压力和温度都不断升高，当活塞到达上止点时压缩行程结束。

③做功行程：当压缩行程接近终了时，喷油泵将高压柴油经喷油器呈雾状喷入气缸内的高温空气中，柴油在气缸内便迅速蒸发并与空气混合形成混合气，由于此时汽缸内的温度远高于柴油的的自燃温度，所以形成的混合气体会立即自行着火燃烧，在此后的一段时间内边喷油边燃烧，汽缸内的压力和温度也急剧升高，在高压气体的推动下，活塞下行并带动曲轴旋转。

④排气行程：汽缸内燃烧后生成的废气必须从汽缸中排出，以便进行下一个进气冲程。当做功接近终了时，排气门开启，进气门仍然关闭，因废气压力高于大气压而自动排出。此外，当活塞越过下止点向上止点运动时，还考活塞的推挤作用强制排气。活塞越过上止点后，排气门关闭，排气行程结束。

3发动机的性能指标有哪些？

指示指标：（1）指示功（2）平均指示压力（3）指示功率

有效指标：（1）有效扭矩（2）有效功率（3）有效燃油消耗率

4定义：指示指标、有效指标、有效扭矩、有效功率

①指示指标：以工作质量在气缸内对活塞做功为基础的性能指标

②有效指标：以发动机输出轴上得到的净功率为基础的性能指标

③有效扭矩：发动机工作时，由功率输出轴输出的扭矩称为有效扭矩，通常用Ptq表示，单位为N·m。有效扭矩是作用在活塞顶部的气体压力通过连杆传给曲轴产生的扭矩，并克服了摩擦，驱动附件等损失之后从曲轴对外输出的净扭矩。

④有效功率：发动机的指示功率Pi并不能完全对外输出，功在发动机内部的传递过程中，不可避免有损失。

曲柄连杆机构与机体组件

1.曲柄连杆机构由哪三部分组成？

（1）机体组（2）活塞连杆组（3）曲轴飞轮组

2.活塞结构组成，活塞的结构设计上有何特点？为什么？

①活塞结构组成：（1）活塞顶部（2）活塞头部（3）活塞裙部

②活塞头部预先做成锥形、桶形或阶梯形，工作时活塞沿轴线方向的温度很不均匀，活塞的顶部温度高，膨胀量大，裙部温度低，壁薄，因而热膨胀量就小。为了使工作时活塞上下直径趋于相等，

即接近圆柱形，就必须预先把活塞制成上小下大的形状。

③活塞裙部沿径向预先做成椭圆形：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，气缸壁侧压力作用在垂直于销座中心线方向，也使活塞裙部在销座中心线方向突出。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

3.汽缸套的分类。

①干式气缸套：外壁不直接与冷却水接触，而是和汽缸体的壁面接触，壁厚较薄，一般为1~3mm。散热性能较差，内外壁均要加工，且拆装不便，故应用较少。

②湿式气缸套：湿式气缸套外壁直接与冷水接触，壁厚5~9mm。湿式气缸套散热良好，冷却均匀，加工容易，只需要加工内表面，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。工程机械多应用湿式气缸套。

4.活塞销与销座及连杆小头的配合有哪些方式？

①（1）全浮式：全浮式连接是指在发动机正常工作过程中，活塞销与连杆小头和活塞销座都有适量的配合间隙而能自转。活塞销在连杆衬套和活塞销座中可以自身缓慢转动，使磨损均匀，寿命较长。大部分发动机适用这种配合。

②（2）半浮式：半浮式连接是指销于销座孔和连杆小头两处，一处固定，一处浮动。这种连接方式连杆小头孔内无衬套，也无需轴向卡簧，连接方式简单，维修方便。是用于轻型高速发动机。

5.活塞环的分类及其作用。

①气环：气环的作用是保证活塞与气缸壁间的密封，防止汽缸中的高温、高压燃气漏入曲轴箱，同时还将活塞顶部的大部分热量传导汽缸壁，由冷却水带走，防止活塞过热。

②油环：油环主要作用是布油和刮油，下行是挂出汽缸壁上多余的机油，上行时在汽缸壁上铺涂一层均匀的油膜这样可以防止机油窜入汽缸燃烧室而引起燃烧室积碳，又可以减少活塞、活塞环与气缸壁的摩擦阻力，此外还能起到封气的辅助作用。

6.四缸机、六缸机的做功顺序？各自发火做功间隔角？

①直列四缸发动机：连杆轴颈夹角为180°，做功间隔角为720°/4=180°，做功顺序有1-2-4-3和1-3-4-2两种。

②四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，发火顺序一般为1-5-3-6-2-4，国产汽车的六缸直列发动机都用这种形式，另一种为1-4-2-6-3-5

7.曲轴飞轮组的组成和作用？飞轮的作用？

①曲轴飞轮组的主要组成部件是曲轴和飞轮，有些内燃机上还装有扭转减振器。此外，曲轴上还安装有驱动配气机构和喷油泵的正时齿轮以及冷却系统风扇和水泵的带轮等。

②曲轴：曲轴的功用是承受连杆传来的力，将其转变为旋转力矩对外输出，并驱动发动机的配气机构及其其他的辅助装置（如发电机、水泵、风扇、机油泵、喷油泵等）

③飞轮：飞轮的主要功用是储存做功行程中的能量，用于克服非做功行程的阻力和其它阻力，带动曲轴杆机构越过上下止点，保证曲轴能均匀旋转，并使发动机能够克服短时间的超载荷。飞轮外缘的大齿圈和起动机小齿轮啮合，用于起动发动机。

④扭转减振器：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以及引起的严重恶果。

配气机构与进、排气系统

1.配气机构的定义及其作用。

配气机构是按照发动机每一气缸内所进行的工作循环和点火顺序的要求，定时开启和关闭各气缸的进、排气门，使新鲜的可燃混合气（汽油机）或空气（柴油机）得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排出。

2.曲轴和配气机构凸轮轴的转速关系。

3.分析进、排气门早开晚关的原因？

1)进气门早开的目的是为了在进气开始时能有较大的开度或较大的进气通过断面，以减小进气阻

力，使进气顺畅。

2)进气门晚关则是为了充分利用气流的惯性，在进气迟后角内继续进气，以增加进气量。进气阻力

减小不仅可以增加进气量，还可以减少进气过程消耗的功率。