北理车辆系内燃机-思考题汇总答案.pdf

By 车辆一班 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：某一种形式的能-机械能 热力发动机：热能-机械能 外燃机：利用燃料对某一中间物质加热，再利用中间物质所产生的气体推动装置 做功的发动机。 内燃机：燃料燃烧后的产物直接推动机械装置做功的发动机。 2.掌握内燃机的基本名词术语。 课本 P3 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。 进气，压缩，做功，排气 4.阐述柴油机与汽油机工作原理的差别？ 1）混合气形成方式不同： 汽油机：进气时，喷油器将汽油喷入进气歧管，混合均匀。 柴油机：压缩终了时，由专门的供油系统将柴油喷入缸内雾化，喷射压力在 10MPa 以上。 2）点火方式不同： 汽油机：有专门的点火系统。 柴油机：压燃式。 5.简述内燃机的分类情况。 课本 P2 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？ 曲柄连杆机构，配气机构 燃料供给系，点火系，起动系，润滑系，冷却系 7发动机汽缸排列方式有几种？ 直列式、V 型（60、90、120） 、对置式、星型。 8内燃机产品和型号的编制规则。 课本 P11 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？ 压力低于外界大气压：进气过程中存在阻力；进气时间短速度快。 温度高于外界大气温度：进气过程吸收高温零件的热量； 残余废气加热。 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？ 表示进气终了时气缸中气体填充的程度。 （每循环实际进入汽缸的新鲜充量/进气状 态充满气缸的理论冲量） 构造方面：进气系统的结构形式和尺寸；进气预热机构。 使用方面：内燃机的转速与负荷。 减小进气阻力；延长进气时间 3.什么叫配气相位、气门重叠角？ 车用发动机构造与原理思考题汇总 By 车辆一班 进、排气门开启和关闭的时刻，及其开启的延续时间以曲轴转角来表示，叫配气 相位。 在进气上止点前后，前一循环排气门和后一循环进气门存在同时开启的现象，进、 排气门同时开启所对应的曲轴转角称为气门重叠角。 4.汽油、柴油的主要使用性能指标。 汽油：挥发性，抗爆性，热值，胶质。 柴油：凝点，十六烷值，黏度（低温流动性） ，闪点。 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（点火提前角） ，速燃期，后燃期。 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？ 从火花塞点火到活塞到达压缩上止点，曲轴所转过的角度。 从喷油器喷油开始，到活塞达到上止点，曲轴所转过的角度。 7.汽油机爆震燃烧产生原因和危害？ 局部高温，末端混合气自燃。局部高温高压形成冲击波。 气缸内产生金属敲击声，内燃机过热，功率下降，油耗上升，冲击载荷，损坏零 件。 8.汽油机、柴油机各工作过程温度、压力的对比？ 进气终了，柴油机压力大，汽油机温度高。 压缩终了，柴油机压力大温度高。 燃烧，柴油机燃烧最高压力大，汽油机温度高。 膨胀终了，汽油机压力高温度高。 排气终了，压力一样，汽油机温度高 8.什么是发动机示功图？有什么用途？ 气缸内的气体压力随气缸容积变化的规律。 揭示各行程压力状况； 反映配气相位、点火提前角、燃烧过程的几个阶段； 方便得到指示功，有用功大小，进排气消耗功。 9.什么是发动机的指示指标和有效指标? 指示指标：燃气的工作品质，燃气做功能力和热能转变为机械功的效率。 有效指标：内燃机整体的工作能力，即对外做功的能力。 10.何谓机械效率？发动机的机械损失包括哪些？ 有效功率与指示功率之比。 m Pe Pi 运动件的摩擦损失，带动配气机构和各种附件所消耗的功率，泵气损失。 11.简述有效扭矩 Me、有效功率 Ne 的定义。 由曲轴输出端所测得的转矩。 By 车辆一班 由内燃机曲轴输出端输出到车辆传动系统的功率。 13.简述燃油消耗率、升功率的定义和计算方法。 12. 已知 492Q 汽油机的行程为 90mm，燃烧室容积为 0.1L（升） ，功率为 52kW，求该 汽油机的压缩比和升功率？ 13 实验测得4102QBZ柴油机转速在n=2500r/min时， 扭矩为Ttq=220Nm， 消耗V=200mL 柴油（密度=0.836g/mL）的时间为 50s，计算该工况下的功率 Pe和比油耗（燃油消 耗率）be。 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？ 机体组，活塞连杆组，曲轴飞轮组 热能转化为机械能；活塞往复直线运动变成曲轴旋转运动；对外输出动力 2. 机体组有哪些零件组成？ 气缸盖，气缸体，气缸衬垫，油底壳 3. 气缸体的功用是什么？它有哪几种结构型式？ 骨架，支承曲柄连杆机构的运动件，保证其相互位置的正确性； 形成水道、油道、气道； 安装配气机构、供油系统附件； 承受内燃机工作时所产生的作用力； 安装于车辆底盘上的支承点。 平分式、龙门式、V 型 4. 发动机气缸套有何作用？什么是干缸套？什么是湿缸套？ 承受侧力，对活塞起导向作用； 组成气体的工作空间； 传递热量； 二冲程柴油机气口，合理配气。 干缸套：外表面不与冷却液直接接触，较薄。 湿缸套：外表面与冷却液直接接触，较厚。 5. 活塞组的基本作用和组成各是什么？ 是燃烧室的一部分； 承受燃气压力并传给连杆； 推动曲轴旋转。 活塞、活塞环、活塞销 6. 活塞由哪几部分组成？柴油机、汽油机的活塞有什么不同？ 顶部、头部、裙部 汽油机：平顶活塞，头部加工时 2 道气环，1 道油环。 柴油机：凹坑活塞（气门让坑，防止干涉） ，三道气环，1 道油环。 By 车辆一班 7. 气环、油环的类型及主要作用是什么？ 气环：矩形环、锥形环、扭曲环、梯形环、桶形环 气环作用：密封。将活塞顶部接受的大部分热量传给气缸壁。 油环：普通油环，双层鼻形环，钢片组合环。 油环作用：涂布一层油膜，刮油，辅助密封。 8连杆组的组成及功用？ 连杆小头衬套，连杆体，大头盖，大头轴瓦，连杆螺栓 连接活塞和曲轴，将活塞受力传递给曲轴； 将活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动。 9. 连杆大头切口常见定位方式有几种？ 螺栓加工凸台与精加工螺栓孔（平口） ； （斜切口）定位销定位、锯齿定位、止口 定位、套筒定位 10. V 型内燃机的连杆有哪几种结构型式？ 并列连杆、叉型连杆、主附连杆。 11. 连杆轴瓦有几种结构形式？ 12.内燃机曲轴的结构、功用及类型？ 前端（自由端） 、后端（功率输出端） 、若干个曲拐。 承受连杆传来的力，形成绕自身轴线的力矩并对外输出转矩。 整体式，组合式/全支撑，非全支撑 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？ 传动齿轮为斜齿轮，产生轴向力； 离合器分离时对曲轴产生轴向力； 车辆上下坡重力的作用产生轴向力。 都会使曲柄连杆机构相对位置受到破坏 轴向力不大时，使用止推轴瓦或止推片 轴向力较大时，使用轴向止推滚珠轴承 避免过定位。 14. 多缸内燃机发火顺序的确定原则? 发火均匀，相邻两缸不要连续发火； 各缸发火间隔相同 V 型机点火顺序应交替发火。 15. 作用在曲柄连杆机构上的力有哪些？对外作用效果如何？ 燃气作用力（倾覆力矩；转矩；载荷） ，惯性力。使曲轴承受弯曲扭转载荷 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？ 曲轴是一个扭转弹性系统，有一个自振频率，连杆作用力和大小周期变化，曲拐 旋转速度周期变化，当两者频率一致时，即发生共振。 By 车辆一班 吸扭转振动能量，消除扭转振动 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？ 按照发动机工作顺序，按时开启和关闭各缸的进排气门，使发动机气缸进气充分， 排气彻底。 气门组（气门，气门导管，气门弹簧，弹簧座） ，气门传动组（凸轮轴，挺柱，推 杆，摇臂，摇臂轴） 2. 凸轮轴轴向定位有几种方式？ 止推轴瓦、止推片、止推轴承 3. 配气机构的结构型式有哪几种？驱动机构的结构型式有哪几种？各有什么优缺 点？ 凸轮轴上置式，凸轮轴中置式，凸轮轴下置式 齿形带：成本低，轻，布置灵活，无需润滑，噪声小； 耐久性差，3WKm。 链条传动：准确，轻，可靠，灵活，寿命长； 但需要润滑，噪声大。 4. 气门弹簧起什么作用？为什么在装配气门弹簧时要预先压缩？ 气门回位 保证气门与气门座紧密贴合； 保证传动件不互相脱离，运动规律受凸轮的控制。 提供一个预紧力。防止因惯性力而产生间隙、防止气门出现跳动 5. 为什么一般在发动机的配气机构中要留气门间隙？气门间隙过大或过小有何危 害？ 防止配气机构各零件热膨胀造成气门密封不严。 间隙过小，发动机在热态时可能因关闭不严而漏气，使发动机功率下降。 间隙过大，则使气门有效升程减少，使实际进气充量系数下降，还加大了传动件 间的冲击，使配气机构噪声增大。 6. 可变配气相位控制机构的作用是什么？基本原理是什么？ 根据不同的发动机转速，改变凸轮轴角度调节打开进气门的时间早晚，从而控制 所需的气门重叠角。 基本原理：改变进气凸轮轴的相位角，相应改变进气门开启、关闭的相位角。 7.二冲程内燃机换气方式有哪几种？ 横流换气，回流换气，直流换气 第 5 章 汽油机供给系统 1. 什么是空燃比、过量空气系数？ 空燃比：可燃混合气中空气与燃料的质量之比。 燃烧 1kg 燃料实际供给的空气质量/完全燃烧 1kg 燃料所需的理论空气质量 2. 可燃混合气成分对汽油机性能有何影响？ 理论混合气（标准混合气） ：=1 混合气上、下限着火浓度：0.4（0.5 火焰传播上限）1.4 经济混合气：1.051.15（大于 1.15 完全燃烧） 功率混合气：0.850.95（小于即过浓混合气） 3. 汽油机不同工况对可燃混合气的浓度有何要求？ 启动： ：0.20.6，极浓混合气（蒸发、雾化差） ； 怠速：a ：0.60.8，较浓（转速低，蒸发、雾化差，节气门开度小） ； By 车辆一班 小负荷：a ：0.70.9，较浓（残余废气的影响） ； 中等负荷：a ：0.91.1（经济混合气） ； 大负荷及全负荷：a ：0.85 0.95，节气门全开，最大动力性； 加速：a ：加浓，进气门突然开大，额外增加供油量； 4. 电控汽油喷射系统有何优点？它由哪几个主要系统组成？各系统的功用如何？ 空气和燃油分开计量，实现最佳空燃比，改善经济性排放性； 雾化均匀，环境适应性好； 多点喷射使得各缸混合气均匀分配； 进气没有喉管。进气阻力小，充气性能好 空气系统：提供汽油机燃烧所需要的空气，并测量进出的空气量。 燃料系统：向发动机提供燃烧时所需要的燃料量。 控制系统：根据发动机运转状况和车辆运行状况确定最佳喷油量，并控制喷油器 以控制喷油量。 5. 电控汽油喷射系统基本分类形式有几种？ 按安装位置不同：单点喷射，多点喷射，缸内直接喷射。 按喷射量控制方法不同：连续喷射，间断喷射。 6.什么是空燃比闭环控制？为什么要采用闭环控制？ 在排气管内加装氧气传感器，根据排气中含氧量的变化，对进入汽缸内的可燃混 合气的空燃比进行测定，并不断与设定值进行比较，根据比较的结果修正喷油量， 使空燃比保持在设定值的附近。 为了将空燃比精确的控制在理论空燃比附近或稀薄燃烧。与三元催化剂结合减小 排放。 第 6 章 柴油机燃油供给系 1.柴油机与汽油机基本工作原理差别？ 燃烧方式：边混和边燃烧 混合方式：缸内混合/缸外混合 点火方式：压燃式/点火机构点燃 功率控制方式：供给气缸中的燃油量来适应负荷的变化/利用节气门来控制进气 2.柴油供给系功用及组成是什么? 根据不同工况，定时定量地将具有一定压力的柴油按所需的供油规律供入气缸内； 柴油与空气混合燃烧；排出废气。 燃料供给装置；空气供给装置；混合气形成装置；废气排出装置。 3.柴油机燃烧室的基本类型及特点？ 统一式燃烧室：几乎全部容积都在活塞顶面上。燃油自喷气直接喷到燃烧室，喷 出油气形状与燃烧室形状相同，燃烧室空气涡流流动，迅速形成混合气。W 和球形 分隔式燃烧室：燃烧室由两部分组成，一部分位于活塞顶与缸盖底面之间，称为 主燃烧室，另一部分在气缸盖中，称为副燃烧室。 1）混合气形成靠强烈的空气运动，喷油压力不高，采用轴针式喷油器；2）燃烧室 有主副之分，燃烧完全，压力升高较缓和，工作平稳，排气污染小；3）散热面积大， 流动损失大，启动性差，油耗较高。 4.三个精密偶件是什么？ 针阀偶件，柱塞偶件，出油阀偶件 By 车辆一班 5.柴油机喷油泵的功用及工作原理？ 将柴油雾化成较细的颗粒，并将它们分布到燃烧室。 1、怎样供油 2、有效行程的概念 3、如何进行调节 6. 柴油机为什么采用调速器？调速器分为几种类型？ 当外界阻力在一定范围内变化时，根据转速的变化自动调节喷油泵的供油调节齿 杆位置，相应改变供油量，使柴油机以稳定的转速运转。 按转速调节范围：单程式、两级式、全程式 7. 喷油泵喷油提前角调节方法有哪些？ 改变发动机曲轴与喷油泵凸轮轴相对位置。机械离心式供油提前角自动调节器 8. 柴油喷油量、喷油提前角电子控制方法？ 位置控制式燃油喷射系统的电子控制； 时间控制式燃油喷射系统的电子控制； 压力时间控制式燃油喷射系统的电子控制 高压共轨 9.柴油机为什么比汽油机易于冒黑烟且难于冷起动。 黑烟是燃油高温裂解产生的碳颗粒，称为碳烟； 柴油机为扩散燃烧，在空气流动较弱的情况下，柴油喷向高温、缺氧的火焰中心 更容易产生裂解生成碳烟； 汽油机为预混燃烧，混合均匀，氧化充分，不容易形成碳烟； 柴油机的着火方式为压燃式，冷启动时压缩终了燃烧室的温度较低，难于冷启动。 第 7 章 汽油机点火系 1.汽油机最佳点火提前角与转速、负荷有什么关系？ 负荷一定，转速增加时，最佳点火提前角应增加； 转速一定，负荷增加时，最佳点火提前角应减小。 2.传统机械式点火系统组成及各部件作用？ 蓄电池（为系统供电） 、点火开关、点火线圈（将电源的低电压变成点火所需的高 电压。 ） 、分电器（产生点火的能量、并将其分配到火花塞、还可根据不同的转速调 节点火提前角） 、火花塞（产生电火花点燃燃油） 。 3.传统机械式点火系统如何调整点火提前角？ 离心式点火提前调节装置：随转速变化而自动调节点火提前角。 真空式点火提前调节装置：随发动机负荷的变化而自动调节点火提前角。 4.无触点半导体点火系统基本组成是什么？点火信号发生器常用哪些类型的传感 器？ 点火信号发生器，电子点火器，点火线圈，火花塞 霍尔效应式；磁脉冲式；光电式 5.微机控制的点火系组成及基本类型? By 车辆一班 传感器，电子控制单元，点火模块 有分电器的点火系统；无分电器点火系统 第 8 章 发动机冷却系统 1.冷却系的功用是什么?它有哪几种类型？ 强制地将高温零件所吸收的热量及时散走，以保证它们能在正常的温度范围内工 作。 风冷，水冷（自然循环，强制循环） 2.水冷系的大小循环是如何进行的？ 冷却水通常从气缸较低位置供入，在气缸盖高处排出，在出口处的热水经过节 温器流向散热器的上水室，热水经过降温后流入下水室，称为大循环；如果节温器 关闭直接流回水泵，称为小循环。 3.水冷系有哪些方式调节冷却强度？ 改变流经散热器的水流量，改变流经散热器的空气流量 第 9 章 润滑系统 1.润滑系的功用是什么？有哪几种润滑方式？ 润滑，清洗，冷却，密封，防锈 压力润滑，飞溅润滑，定期润滑，掺混润滑 2.画出润滑系统的油路走向。 课本 P196 3.曲轴箱通风的目的是什么？ 箱内气压高于环境气压，机油会从油底壳密封面漏出，机油被漏气污染，温度过高 有飞溅的油雾和燃气时，引燃会爆炸 第 11 章 内燃机特性与调节 1. 什么叫内燃机特性？研究内燃机特性的目的是什么？ 内燃机的主要性能指标（动力性、经济性）随工况变化而变化的关系。 分析内燃机在不同工况条件下的动力性能与经济性能。 分析内燃机在不同工况下运行的稳定性与适应性，确定内燃机正常工作的范围及 适宜的工作区域。 2. 试述外特性、部分速度特性和负荷特性的定义？ 外特性：功率调节机构固定在标定功率（节气门全开、供油齿杆最大位置）所测 得的速度特性。 部分速度特性：节气门处于某一非全开位置或齿杆处于某一非最大位置所取得的 速度特性。 负荷特性：在某一转速下，有效燃油消耗率 be 和燃油耗油量 B 随内燃机的负荷变 化的关系。 3. 分析汽油机和柴油机外特性的差异？ 柴油机在各种负荷的速度特性下的转矩曲线都比较平坦，在中、低负荷区转矩甚至 随转速升高而增大。柴油机的燃油消耗率在各种负荷的速度特性下都比较平坦，只 有两端略微翘起最低经济区的转速范围很宽 汽油机的转矩曲线的总趋势是随转速升高而降低，节气门开度越小，降低的越快， 并导致功率曲线呈上凸型，随之节气门开度的减小，相应的最大功率和对应的转速 By 车辆一班 降低。汽油机的燃油消耗率的翘度随气门海都减小而剧烈增大，燃油经济区的转速 范围窄。 4. 表征工作稳定性的扭矩适应性系数的定义。 指外特性上最大转矩与标定转矩之比。 5. 分析汽油机和柴油机负荷特性的差异？ 汽油机的燃油消耗率普遍较高，且在从空负荷向中小负荷过渡时，燃油消耗率下 降缓慢，仍维持在较高水平，燃油经济性明显较差。 汽油机排温普遍较高，且与负荷关系较小。 汽油机的燃油消耗量曲线弯曲度大，而柴油机的燃油消耗量曲线