哈工程内燃机结构试题（两套）及答案

哈工程内燃机结构试题（两套）及答案哈工程内燃机结构试题（一）一、简答题（每题5分，共40分）请说明国产柴油机6135ZC柴油机型号中数字、字母的含义。根据单位曲柄的构造特点，柴油机曲轴共有哪几种结构型式？气缸套按其冷却方式可分为哪几种？各自的优缺点是什么？柴油机中一般采用几道油环，其作用是什么？为什么采用油环？四冲程柴油机与二冲程柴油机在工作原理上有何不同？其结构上的显著区别有哪些？燃油系统的作用是什么？常用的润滑系统有哪两种？各有什么优点？在配气机构中，凸轮轴有哪几种布置形式，它们是如何驱动气阀的？二、名词解释（每题5分，共20分）平均有效压力Pe瞬时调速率δd冲程S增压度K三、简答题（每题6分，共24分）试述增压柴油机有几种增压形式，并简要说明其中任意两种的工作原理。何为泵—喷油器，其优点是什么？对于每缸四气阀的柴油机，气阀的串联布置形式与并联布置形式各自的特点是什么？根据控制机构的不同，调速器分哪几类？其中机械式调速器按用途不同又分哪几个类型，各控制什么转速？四、分析题（共16分）试说明四冲程柴油机配气定时图的核心内容，并解释气阀重叠角的含义及采用气阀重叠角的意义。（8分）V型柴油机中，同一曲拐的两个连杆有哪几种结构装配形式？简述其各自的优缺点。（8分）哈工程内燃机结构试题（一）答案一、简答题（每题5分，共40分）6—气缸数（6缸）；135—气缸直径（135mm）；Z—增压柴油机；C—船用。（5分，每个部分1.25分，表述准确即可）共3种结构型式：整体式曲轴、套合式曲轴（包括全套合曲轴和半套合曲轴）、圆盘式曲轴。（5分，每种1.5分，全部答出得满分，漏答一种扣1.5分）分为湿式气缸套和干式气缸套。（1分）

湿式气缸套：直接与冷却水接触，散热条件好，缸壁较厚、刚度好，加工方便；但易受水腐蚀，存在“气蚀”现象，气缸套下部需考虑密封。（2分）

干式气缸套：不直接与冷却水接触，无腐蚀问题，缸壁可做得较薄，气缸中心距可减小；但内外表面均需精加工，加工成本较高。（2分）柴油机中一般采用1—2道油环。（1分）

作用：活塞向上运动时完成“布油”，保证气缸壁润滑均匀；活塞下行时完成“刮油”，刮去气缸壁多余润滑油，防止机油窜入燃烧室。（2分）

采用原因：气环对滑油有“泵吸”现象，会将机油带入燃烧室，油环可有效抑制该现象，减少机油消耗和积碳产生。（2分）工作原理区别：四冲程柴油机每完成一个工作循环，活塞走过4个冲程，曲轴旋转2转，做功1次；二冲程柴油机每完成一个工作循环，活塞走过2个冲程，曲轴旋转1转，做功1次，几何尺寸及转速相同时，二冲程柴油机理论功率是四冲程的2倍。（3分）

结构显著区别：二冲程柴油机无进气阀，设有扫气孔和专门的扫气泵；四冲程柴油机有进气阀和排气阀，无扫气孔和扫气泵。（2分）根据柴油机运转工况的需要，将适量的清洁燃油在规定时间内，以适当的雾化状态喷入燃烧室，为混合气形成与燃烧创造有利条件。（5分，表述准确，核心要点齐全即可）常用两种：湿曲轴箱式润滑系统和干曲轴箱式润滑系统。（1分）

湿曲轴箱式：润滑油大量贮存在曲轴箱内，无需外加油箱，结构简单，维护方便。（2分）

干曲轴箱式：有独立油箱，可贮存较多润滑油，布置灵活，能缩小油底壳尺寸，适用于特殊工况柴油机。（2分）分为下置式、上置式和顶置式三种布置形式。（1分）

下置式：通过凸轮轴驱动挺柱、顶杆、摇臂，进而驱动气阀。（1.5分）

上置式：凸轮轴直接驱动摇臂，摇臂带动气阀运动。（1.5分）

顶置式：凸轮轴直接驱动气阀，无需中间传动部件。（1分）二、名词解释（每题5分，共20分）平均有效压力Pe：作用在活塞顶上的假想的大小不变的压力，其使活塞移动一个行程所作的功，等于每循环所作的有效功。（3分）

计算公式：Pe=30τNe/iVhn（2分，τ为冲程数，Ne为有效功率，i为气缸数，Vh为气缸工作容积，n为转速）瞬时调速率δd：指柴油机突加（或突卸）全负荷时，最小（或最大）转速与负荷改变前的转速之差，同标定转速ne的比值百分数。（3分）

核心：反映柴油机突加/突卸负荷时的转速瞬时波动程度。（2分）冲程S：活塞上止点与下止点之间的距离，等于曲柄旋转半径的2倍，是决定气缸工作容积的重要参数。（5分，核心定义3分，补充说明2分）增压度K：发动机增压后的功率NeH与不增压时功率Ne的比值，用于衡量发动机增压后的功率提升程度。（5分，核心定义3分，补充说明2分）三、简答题（每题6分，共24分）常用增压形式有3种：机械增压、废气涡轮增压、复合增压。（2分）

机械增压：由发动机曲轴通过齿轮、皮带等传动机构驱动压气机，将空气压缩后送入气缸，结构简单、响应迅速，适用于低速工况，但会消耗发动机部分功率。（2分）

废气涡轮增压：利用发动机排出的废气推动涡轮旋转，涡轮带动压气机压缩空气，不消耗发动机功率，增压效果好，能显著提升发动机动力性和经济性，但低速响应较差。（2分）泵—喷油器是将喷油泵和喷油嘴合装在一起的独立部件，无需高压油管连接。（2分）

优点：①省去高压油管，减小燃油波动和油管膨胀，可达到更高喷射压力；②使燃油喷射正时更精确，贴合理论喷射时间；③避免滴油现象，减少燃油浪费和积碳。（4分，每点1.5分，答全得满分）串联布置：进气阀与排气阀上下串联布置，结构紧凑，气缸盖高度小，但气阀驱动机构复杂，进气和排气通道相互干扰，影响进气效率和排气效果。（3分）

并联布置：进气阀与排气阀左右并列布置，进气和排气通道独立，气流阻力小，进气排气效率高，但气缸盖横向尺寸大，结构不够紧凑。（3分）按控制机构不同，调速器分为机械式调速器、液压式调速器、电子式调速器三类。（2分）

机械式调速器按用途分为3类：①两极调速器，控制发动机怠速和标定转速，防止怠速熄火和高速飞车；②全程调速器，控制发动机从怠速到标定转速的全部转速范围，适用于变负荷工况；③极限调速器，仅控制发动机最高转速，防止高速飞车，常与其他调速器配合使用。（4分，每类1分，功能描述准确即可）四、分析题（共16分）配气定时图核心内容：以曲轴转角为横坐标，以气阀的开启、关闭时刻为纵坐标，清晰标注进气阀、排气阀的开启提前角、关闭迟后角，以及气门重叠角的大小，直观反映配气机构的工作时序。（3分）

气阀重叠角：进气阀提前开启与排气阀迟后关闭之间的曲轴转角，即进气阀开启时刻到排气阀关闭时刻的角度差。（2分）

采用意义：①利用排气气流的惯性，排出气缸内残留的废气，减少废气对新鲜空气的稀释；②使新鲜空气提前进入气缸，增加进气量，提升发动机动力性；③降低气阀开启和关闭时的冲击，改善配气机构工作稳定性。（3分，每点1分，答全得满分）主要有3种装配形式：并列式、主副连杆式、叉形连杆式。（2分）

并列式：两个连杆大头并列安装在同一曲拐上，结构简单、制造方便，成本低；但两气缸中心距较大，发动机整体尺寸偏大，连杆受力不均。（2分）

主副连杆式：一个为主连杆，另一个为副连杆，副连杆通过销钉与主连杆连接，气缸中心距小，发动机结构紧凑；但主副连杆受力差异大，磨损不均匀，制造工艺复杂。（2分）

叉形连杆式：一个连杆大头制成叉形，另一个连杆大头插入叉形间隙内，共用一个曲柄销，气缸中心距小，连杆受力均匀；但制造精度要求高，装配难度大，成本较高。（2分）哈工程内燃机结构试题（二）一、简答题（每题5分，共40分）请说明国产柴油机YZ6102Q和12V135ZG型号中数字、字母的含义。评价柴油机的常用技术指标有哪些？常用的柴油机启动方法有哪几种？各自的适用范围是什么？活塞由哪几部分组成？冷态时，活塞头部和裙部各是什么形状，为什么？柴油在燃烧室中着火所必须具备的基本条件是什么？内燃机增压系统中，常用的压气机和涡轮机各有哪几种？闭式喷油器分为哪两种，各用于哪种燃烧室？柴油机机体按主轴承的结构形式可分为哪几种？二、名词解释（每题5分，共20分）稳态调速率δrt总排量V机械效率ηm气阀间隙三、简答题（每题6分，共24分）常用的输油泵型式有哪几种？何为齿轮式输油泵的“困油”现象，有何危害，如何解决？凸轮轴的驱动方式有哪几种？各自的优缺点是什么？活塞环的气环和油环在功能上有何区别？气环的密封原理是什么？简述柴油机冷却系统的作用及常用冷却方式，说明冷却过度或不足的危害。四、分析题（共16分）分析柴油机活塞环的磨损原因及影响因素，并提出减少活塞环磨损的措施。（8分）试述柴油机燃油喷射系统的组成及各部件的作用，并分析喷油压力对燃烧过程的影响。（8分）哈工程内燃机结构试题（二）答案一、简答题（每题5分，共40分）YZ6102Q：YZ—扬州柴油机厂代号；6—六缸直列、四冲程、水冷；102—气缸直径102mm；Q—汽车用。（2.5分）

12V135ZG：12—12缸；V—V型机；135—气缸直径135mm；Z—增压；G—工程机械用。（2.5分，每个部分表述准确即可）主要有4类技术指标：①动力性指标（如有效功率、有效转矩、平均有效压力）；②经济性指标（如燃油消耗率）；③重量和外形尺寸指标（如比重量、外形尺寸）；④排气污染指标（如废气中NOx、颗粒物含量）。（5分，每类1.25分，答全得满分）常用3种启动方法：（1分）

①手起动：适用于15—22kW以下的小型柴油机，结构简单，无需额外动力，但劳动强度大。（1.5分）

②电力起动：广泛用于小功率高速柴油机，操作简便、启动迅速，但需要配备蓄电池和起动机，维护成本较高。（1.5分）

③压缩空气起动：主要用于船用大功率柴油机，启动可靠、动力充足，适用于大型柴油机，但结构复杂，需配备空气压缩机。（1分）活塞由活塞顶、活塞头部、活塞裙部三部分组成。（1分）

冷态时，活塞头部为锥体：因为活塞工作时头部温度最高，热膨胀量最大，锥体形状可保证工作温度下活塞与缸套之间有均匀间隙，避免卡死或漏气。（2分）

活塞裙部为椭圆形（短轴沿活塞销座轴线方向）：因为活塞工作时，销座处受侧压力和热膨胀影响，变形较大，椭圆形设计可使变形后形成正确的圆柱形，保证导向性和密封性。（2分）必须具备两个基本条件：①燃油与空气充分混合，形成可燃混合气；②混合气必须加热到柴油的自燃温度（临界温度），满足着火所需的能量。（5分，每点2.5分，表述准确即可）压气机主要有2类：容积式压气机（包括罗茨式、螺旋转子式）和离心式压气机。（2.5分）

涡轮机主要有2类：轴流式涡轮机和向心式涡轮机。（2.5分，每类列举准确即可）闭式喷油器分为喷孔式和轴针式两种。（2分）

喷孔式：主要用于直接喷射式燃烧室，喷油雾化效果好，燃油颗粒细小，适用于高速柴油机。（1.5分）

轴针式：主要用于分开式燃烧室（预燃室式、涡流室式），喷油压力较低，雾化效果稍差，但不易堵塞，适应范围广。（1.5分）分为三种：正置式主轴承机体、倒持式主轴承机体和隧道式机体。（5分，每种1.5分，全部答出得满分，漏答一种扣1.5分）二、名词解释（每题5分，共20分）稳态调速率δrt：当操纵手柄在标定供油位置不变时，空车稳定转速与全负荷稳定转速之差，同标定转速ne的比值百分数。（3分）

核心：反映柴油机在稳定工况下，负荷变化时的转速稳定性。（2分）总排量V：又称气缸总容积，是内燃机所有气缸的工作容积的总和，计算公式为V=Vh×i（Vh为单缸工作容积，i为气缸数）。（3分）

意义：总排量越大，发动机输出功率和转矩通常越大。（2分）机械效率ηm：发动机有效功率与指示功率的比值，用于衡量发动机机械损失的大小。（3分）

机械损失主要包括摩擦损失、驱动附件损失等，机械效率越高，发动机能量利用率越高。（2分）气阀间隙：发动机冷态时，气阀关闭后，气阀杆尾端与驱动机构（摇臂、挺柱）之间的间隙。（3分）

作用：补偿气阀工作时的热膨胀，避免气阀关闭不严导致漏气。（2分）三、简答题（每题6分，共24分）常用输油泵型式：活塞式、刮板式、齿轮式三种。（2分）

困油现象：齿轮泵工作时，前一对轮齿未脱开啮合，后一对轮齿已啮合，形成闭死容积；随着齿轮旋转，该容积先由大变小、再由小变大，导致油液受压或产生真空的现象。（2分）

危害：产生压力冲击，损坏齿轮和轴承；产生汽蚀和噪声，影响输油稳定性。（1分）

解决方法：在泵体端壁上开设泄压槽，释放闭死容积内的压力。（1分）主要有三种驱动方式：齿轮传动、链传动、齿形带传动。（2分）

齿轮传动：结构简单、可靠性高、传动精度高，适用于下置式凸轮轴；但噪声较大，磨损较快。（1.5分）

链传动：传动距离远，适用于上置式凸轮轴；但链条易磨损、伸长，需定期维护。（1.5分）

齿形带传动：噪声小、磨损小、传动平稳，适用于高速发动机；但承载能力低，需定期更换。（1分）功能区别：①气环：主要作用是密封气缸内的燃气，防止燃气窜入曲轴箱；同时辅助散热，将活塞顶部的热量传递给气缸壁。（2分）

②油环：主要作用是刮去气缸壁多余润滑油，防止机油窜入燃烧室；同时将润滑油均匀涂抹在气缸壁上，保证润滑。（2分）

气环密封原理：依靠气环自身的弹力，以及燃气压力作用在气环背面上的背压，使气环紧贴气缸壁和活塞环槽，实现密封。（2分）作用：控制发动机工作温度，使发动机在最佳温度范围（80-90℃）内工作，防止发动机过热或过冷；同时回收部分热量，用于预热进气或驾驶室。（2分）

常用冷却方式：水冷式（循环水冷却）和风冷式（空气冷却）。（2分）

危害：冷却过度，燃油雾化不良、燃烧不完全，发动机动力下降、油耗增加；冷却不足，发动机过热，零件磨损加剧、变形，甚至出现拉缸、抱瓦等故障。（2分）四、分析题（共16分）磨损原因及影响因素：（4分）

①机械磨损：活塞环与气缸壁之间的摩擦，以及杂质（如灰尘、积碳）的研磨作用，影响因素包括气缸壁粗糙度、活塞环材料硬度、润滑条件。

②热磨损：发动机工作时，活塞环温度高，材料性能下