发动机构造试题及答案(北林)

《内燃机理论与结构》复习参考题

1、汽车发动机是如何分类的？

1）按活塞运动方式的不同，活塞式内燃机可分为往复活塞式和旋转活塞式两种。2）根据所用燃料种类，活塞式内燃机主要分为汽油机、柴油机和气体燃料发动机三类。以汽油和柴油为燃料的活塞式内燃机分别称作汽油机和柴油机。使用天然气、液化石油气和其他气体燃料的活塞式内燃机称作气体燃料发动机。

3）按冷却方式的不同，活塞式内燃机分为水冷式和风冷式两种。以水或冷却液为冷却介质的称作水冷式内燃机，而以空气为冷却介质的则称作风冷式内燃机。

4）往复活塞式内燃机还按其在一个工作循环期间活塞往复运动的行程数进行分类。活塞式内燃机每完成一个工作循环，便对外作功一次，不断地完成工作循环，才使热能连续地转变为机械能。在一个工作循环中活塞往复四个行程的内燃机称作四冲程往复活塞式内燃机，而活塞往复两个行程便完成一个工作循环的则称作二冲程往复活塞式内燃机。

5）按照气缸数目分类可以分为单缸发动机和多缸发动机。仅有一个气缸的发动机称为单缸发动机；有两个以上气缸的发动机称为多缸发动机。如双缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸等都是多缸发动机。现代车用发动机多采用四缸、六缸、八缸发动机。

6）内燃机按照气缸排列方式不同可以分为单列式和双列式。单列式发动机的各个气缸排成一列，一般是垂直布置的，但为了降低高度，有时也把气缸布置成倾斜的甚至水平的；双列式发动机把气缸排成两列，两列之间的夹角<180°(一般为90°)称为V型发动机，若两列之间的夹角=180°称为对置式发动机。

7）按进气状态不同，活塞式内燃机还可分为增压和非增压两类。若进气是在接近大气状态下进行的，则为非增压内燃机或自然吸气式内燃机；若利用增压器将进气压力增高，进气密度增大，则为增压内燃机。增压可以提高内燃机功率。

2、什么叫指示功率？什么叫有效功率？怎样计算有效功率？

指示功率：

有效功率：发动机在单位时间内对外输出的有效功称为有效功率，记为：Pe，单位为KW。它等于有效转矩与曲轴角速度的乘积。发动机的有效功率可以用台架试验方法测定，也可用测功器测定有效转矩和曲轴角速度，然后用公式计算出发动机的有效功率：

式中：Te －有效扭矩，单位为N·m；n －曲轴转速，单位为r/min。

3、发动机功率是根据什么标定的？

4、什么叫发动机排量？如何计算？它有什么意义？

定义：多缸发动机各气缸工作容积的总和，称为发动机排量。一般用VL表示：

式中：Vh－气缸工作容积；i－气缸数目。

5、怎样计算发动机压缩比？

压缩比表示了气体的压缩程度，它是气体压缩前的容积与气体压缩后的容积之比值，即气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比。一般用ε表示。

式中：V a －气缸总容积；Vh －气缸工作容积；Vc －燃烧室容积；

通常汽油机的压缩比为6～10，柴油机的压缩比较高，一般为16～22。

6、什么是发动机的特性与特性曲线？什么是速度特性？什么是外特性？外特性有

什么重要意义？

特性：发动机性能指标随调整状况及运行工况而变化的关系称为发动机特性，利用特性曲线可以简单而又方便地评价发动机性能。

特性曲线：

速度特性：发动机的有效功率P e、有效转矩T e和有效燃油消耗率b e随发动机转速n的变化关系称为发动机速度特性。

外特性：当燃料供给调节机构位置达到最大时，所得到的是总功率特性，也称发动机外特性。

外特性的重要意义：发动机的外特性代表了发动机所具有的最高动力性能。外特性曲线上标出的发动机最大功率和最大有效转矩及其相应的转速，是表示发动机性能的重要指标。要联系汽车使用条件，诸如道路情况所要求克服的阻力数值，最高车速等来分析发动机外特性曲线是否符合要求。

7、汽油机与柴油机各有哪些优缺点？

8、二冲程发动机与四冲程发动机（化油器式）相比有哪些主要优点？

1）曲轴每转一周就有一个作功行程，因此，当二冲程发动机的工作容积和转速与四冲程发动机相同时，在理论上它的功率应等于四冲程发动机的2倍。

2）由于发生作功过程的频率较高，故二冲程发动机的运转比较均匀平稳。

3）由于没有专门的换气机构，所以其构造较简单，质量也比较小。

4）使用方便，因为附属机构少，所以易受磨损和经常需修理的运动部件数量也较少。

9、汽车发动机由哪几个大部分组成？

汽车发动机一般由机体组、曲柄连杆机构、配气系统、供给系统、点火系统、冷却系统、润滑系统、起动系统组成。

机体组：作为发动机各机构各系统的装配基体，而其本身的许多部分又分别是曲柄连杆机构、配气机构、供给系统，冷却系统和润滑系统的组成部分。

曲柄连杆机构：讲活塞的直线往复运动变为曲轴的旋转云顶并输出动力的机构。

配气机构：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。

冷却系统：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。

供给系统：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。

润滑系统：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。

点火系统：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。

起动系统：是静止的发动机起动并转入自行运转。

10、曲柄连杆机构的功用是什么？由哪些部件组成？

功用：把燃气作用在活塞顶上的力转变为曲轴的转矩，以向工作机械输出机械能。

组成：机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组。

11、气环的断面形状有哪些？各有什么优缺点？

矩形断面环：工艺性好，成本低，工作面积大，导热效果较好。

磨合性，密封性较差。

锥形断面环：上行能形成油膜，下行有良好的刮油作用，良好的磨合性能。

不能装反，否则会窜机油。

正扭曲内切环/反扭曲锥面环：提高表面接触应力，防治活塞环在环槽内上行窜动而造成的泵油作用，增加密封性，易于磨合，下行刮油的作用。但不能装反。

梯形环：抗胶结能力特别好，避免了环被粘在环槽中而引起的折断，加强密封作用，弹性丧失时，仍能与气缸贴合良好，寿命长。

上下面的精磨工艺比较复杂。

桶面环：活塞的外圆面为凸圆弧形，当桶面环上下运动时，均能与气缸壁形成楔形空间，使机油容易进入摩擦面，从而使磨损大为减少。对气缸表面和活塞摆动的适应均较好，密封性能提高，磨合性好。但凸圆弧表面加工较困难。

12、活塞环间隙有哪些？过大或过小有什么不好？

13、活塞分哪几部分？汽油机活塞上为什么开槽？

活塞的基本构造可分为顶部、头部、裙部三部分。

开槽的原因：用以安装气环合油环，保证活塞与气缸壁间的密封，防止气缸中的高温高压燃气大量漏入曲轴箱；刮除气缸壁上多余的机油，并在其上涂布一层油膜，防止机油窜入气缸燃烧，减小摩擦阻力和磨损。

14、活塞销与活塞销座孔、连杆小头的连接配合为什么常采用全浮式？

采用全浮式的原因：在发动机运转过程中，活塞销不仅可以在连杆小头衬套孔内，还可以在销座孔内缓慢地转动，以使活塞销各部分的磨损比较均匀。

15、曲轴的作用是什么？由哪些部分组成？

作用：承受连杆传来的力，并由此造成绕其本身轴线的力矩，并对外输出转矩。

组成：曲轴的前端（自由端）；曲拐（曲柄销，左右两端曲柄，前后两个主轴颈）；曲轴的后端（功率输出端）凸缘。

16、曲轴受到哪些力的作用？

曲轴在发动机工作时，受旋转质量的离心力，周期性变化的气体压力和往复惯性力。

17、曲轴的形状除了与承受的载荷有关，还与哪些因素有关？

汽缸数、气缸排列方式（直列式/v形等）发火次序。

18、飞轮的作用和原理怎样？如果没有飞轮，发动机能不能正常运转？

主要作用：将在作功形成中传输给曲轴的功的一部分储存起来，用以在其他行程中克服阻力，带动曲柄连杆机构越过上、下止点，保证曲轴的旋转角速度和输出转矩尽可能均匀，并使发动机有可能克服短时间的超载荷，此外，在结构上飞轮又往往用作汽车传动系统中摩擦离合器的驱动件。

如果没有飞轮，发动机正常运转。

19、配气机构的作用是什么？配气机构的布置型式有哪些？

配气机构的作用：按照发动机每一气缸内所进行的工作循环和发火次序的要求，定时开启和关闭进、排气门，使新鲜充量（汽油机为可燃混合气、柴油机为空气）得以及时进入气缸，而废气得以及时从气缸排出。

配气机构按气门的布置形式分有：气门顶置式、气门侧置式；

按凸轮轴的布置位置分：凸轮轴下置式、凸轮轴中置式、凸轮轴上置式；

20、在配气机构中凸轮轴的结构与什么因素有关？

21、顶置气门式配气机构与侧置气门式配气机构相比较有何优缺点？

22、什么叫配气相位？什么是发动机配气相位图？

23、发动机进排气门为什么要早开、晚关？

进气门提前开启的目的是为了保证进气行程开始时进气门已开大，新鲜空气能顺利地充入气缸。当活塞到达下止点时，气缸内压力仍低于大气压力，在压缩行程开始阶段，活塞上移速度较慢的情况下，仍可以利用气流惯性和压力差继续进气，因此进气门早开一点事有利于进气的。

排气门提前开启的原因是：当作功行程的活塞接近下止点时，气缸内的气体虽有

0.3~0.4MPa的压力，但就活塞作功而言，作用不大，这时若稍开排气门，大部分废气

在此压力作用下可以迅速自缸内排出；当活塞到达下止点时，气缸内压力已大大下降（约为0.115MPa），这时排气门的宽度进一步增加，从而减小了活塞上行是的排气阻力，高温废气迅速排出，还可防止发动机过热。当活塞到达上止点时，燃烧室内的废气压力仍高于大气压力，加之排气时气流有一定得惯性，所以排气门迟一点关，可以使废气排放得较干净。

24、何谓气门间隙？为什么要留有气门间隙？气门间隙过大或过小有何不好？

气门间隙：在法定及冷态装配时，在气门与其传动机构中留有一定的间隙，以补偿气门受热后的膨胀量，这一间隙称为气门间隙。

留有气门间隙的原因：发动机工作时，气门将因温度的升高而膨胀。如果气门及其传动件之间在冷态时无间隙或间隙很小，则在热态下，气门及其传动件的受热膨胀势必引起气门关闭不严，造成发动机在压缩和作功过程中的漏气，从而使功率下降，严重时甚至不易起动。为了消除这种现象，才留气门间隙。

气门间隙过大：使传动零件之间以及气门和气门座之间产生撞击声，而且加速磨损，同时也会使得气门开启的持续时间减少，气缸的充气和排气情况变坏。

气门间隙过小：发动机在热态下可能发生漏气，导致功率下降甚至气门烧坏。

25、汽油机燃料供给系的功用是什么？由哪些主要部件组成？

汽油机供给系统的功用是：根据发动机各种不同工况的要求，配制出一定数量和浓度可燃混合气，供入气缸，使之在临近压缩终了时点火燃烧而膨胀作功。最后供给系统还应将燃烧产物——废气排入大气中。

组成：燃油供给装置（油箱，汽油滤清器，汽油泵和油管）

空气供给装置（空气滤清器，进气消声器）

可燃混合气形成装置（化油器）

可燃混合气供给和废气排出装置（进气管，排气管，排气消声器）

26、爆震是怎样产生的？产生爆震的原因有哪些？

27、什么是汽油的抗爆性？汽油的辛烷值是怎样测定出来的？

汽油的抗爆性：汽油在发动机气缸中燃烧时，避免产生爆燃的能力，亦即抗自燃能力，是汽油的一项主要性能指标。

汽油的辛烷值测定方法：在一台专用可变压缩比的单缸试验发动机上，先用被测汽油作为燃料，使发动机在一定的条件下运转。试验中逐步提高试验发动机的压缩比，直至试验发动机产生标准强度的爆燃为止。然后，在该压缩比下，换用由一定比例的异辛烷和正庚烷混合而成的标准燃料，异辛烷是一种抗爆燃能力很强的碳氢化合物，规定其辛烷值为100，正庚烷是一种抗爆燃能力极弱的碳氢化合物，规定其辛烷值为0，使发动机在相同条件下运转，改变标准燃料中异辛烷和正庚烷的比例，直到单缸试验机也产生前述标准强度的爆燃时为止。这样，最后一种标准燃料中异辛烷含量的体积百分数即为被测汽油的辛烷值。

28、国产汽油有哪些牌号？怎样合理选择发动机所用汽油？

29、化油器的作用是什么？对化油器有什么要求？

30、什么是过量空气系数？

燃烧1kg燃油实际供给的空气质量与完全燃烧1kg燃油的化学计量空气质量之比为过量空气系数，记作φa。即：

31、化油器主供油装置的作用是什么？

化油器主供油系统的功用：把简单化油器在部分负荷下所供混合气成分偏离经济混合气的混合气的特性校正过来，使之符合理想化油器特性曲线的相应区段。在汽车发动机的全部工作范围内，除了怠速工况和极小负荷工况以外，主供油系统都起供油作用。

32、说明CAH212型化油器的主要结构及原理。

33、汽车发动机工况对可燃混合气浓度有何要求；

稳定工况对混合气成分的要求：

1）怠速和小负荷工况：化油器提供的混合气必须较浓

2）中等负荷工况：化油器应供给接近相应于燃油消耗率最小的混合气，即稀混合气3）大负荷和全负荷：化油器能供给相应于最大功率的浓混合气，在达到全负荷之前的大负荷范围内，化油器所供给的混合气应从以满足经济性要求为主逐渐转到以满足动力性要求为主。

过渡工况对混合气成分的要求：

1）冷起动：化油器供给极浓的混合气，以保证进入气缸内的混合气中有足够的汽油蒸气，使发动机得以顺利起动。

2）暖机：化油器供出的混合气的过量空气系数值应当随着温度的升高，从起动时的极小值逐渐加大到稳定怠速所要求的数值为止。

3）加速：化油器需要增加混合气的浓度。

4）急减速：化油器需要控制混合气浓度过浓

34、膜片式汽油泵怎样工作？相比之下电动汽油泵有什么优点？

35、混合气过稀时有何现象？怎样判断排除？

36、汽油直接喷射的优点有哪些?

37、简述电子控制燃料喷射装置的工作特点及原理？

38、简述汽油喷油器结构及工作原理；

39、柴油的使用性能指标主要有哪些？

为了保证告诉柴油机正常、高效地工作，轻柴油应具有良好的发火性、低温流动性、蒸发性、化学安定性、防腐性和适当的粘度等诸多的使用性能。

40、柴油机燃烧过程分为哪几个时期？

41、喷油泵的柱塞偶件、出油阀偶件和喷油器的针阀偶件为什么一定要成套更换？

42、柴油机混合气形成和燃烧与汽油机有何不同？

柴油的蒸发性和流动性都比汽油差，因此柴油机不能像汽油机那样在气缸外部形成可燃混合气。柴油机的混合气只能在气缸内部形成，即在接近压缩行程终点时，通过喷油器把柴油喷入气缸内。柴油油滴在炽热的空气受热、蒸发、扩散，并与空气混合形成可燃混合气，最终自行发火燃烧。

与汽油机相比，柴油机混合气形成的时间极短，只占15°~35°曲轴转角。燃烧室各处的混合气成分很不均匀，且随时间而变化。虽然柴油机的平均过量空气系数>1，但是在燃烧室内仍然有的地方混合气过浓，燃烧不完全；有的地方混合气过稀，空气得不到充分利用。所以对一些喷油参数匹配要求严格。

43、柴油机燃烧室在结构上有何特点？

直喷式燃烧室：容积集中于气缸之中，且其大部分集中于活塞顶上的燃烧室凹坑内。分割式燃烧室：容积一分为二，一部分位于气缸盖中，另一部分则在气缸内。在气缸内的那部分称主燃烧室，位于气缸盖中的那部分称副燃烧室，主、副燃烧室之间用通道联通。分隔式燃烧室又有涡流燃烧室和预燃燃烧室之分。涡流燃烧室的副燃烧室又称涡流室，预燃燃烧室的副燃烧室则称预燃室。

44、喷油泵的功用是什么？

按照柴油机的运行工况和气缸工作顺序，以一定得规律适时、定量地想喷油器输送高压燃油。

45、调速器的功用是什么？有哪几种类型？

是一种自动调节装置，它可以根据柴油机负荷的变化，自动增减喷油泵的供油量，使柴油机能够以稳定的转速运行。

汽车柴油机调速器按其工作原理的不同科分为：机械式、气动式、液压式、机械气动复合式、机械液压复合式和电子式等多种形式。按调速器起作用的转速范围不同，又可分为：两极式调速器和全程式调速器。中、小型汽车柴油机多数采用的两极式调速器，以起到防止超速和稳定怠速的作用。在重型汽车上则采用全程式调速器。这种调速器除具有两极式调速器的功能外，还能对柴油机工作转速范围内的任何转速起作用，使柴油机在各种转速下都能稳定运转。

46、简述电控柴油喷射系统的组成及工作原理

系统组成：一般由传感器、电控元件（ECU）和执行器等三部分组成。

工作原理：

47、汽车发动机排气中的污染物质主要有哪些？有何危害？

汽车有害排放物主要有为期排放物、燃油系统蒸发物和噪声。其中，尾气排放物对汽油机主要指CO、HC和NO x；而对柴油机而言，除CO、HC、NO x以外，还有微粒和烟度。这些为期排放物的生成都直接和发动机的燃烧过程有关。

危害：

CO与血液中血红素的亲和力是氧气的300倍，因此当人吸入CO后，血液吸收和运送氧的能力降低，导致头晕、头痛等中毒症状。当吸入CO气体的体积分数达到0.3%时，可致人于死亡。

HC化合物在阳光照射下引起光化学反应，产生臭氧，PAH等具有强氧化特性的物质，形成光化学烟雾。它不仅降低大气能见度，使橡胶开裂，植物受害，刺激人的眼睛和喉咙，而且在HC化合物中的PAH是致癌物质，是导致碳烟的副产物。

氮氧化合物：对大气环境、植物生长乃至人类身体健康有极大的我危害。NO在大气层中，与臭氧反应急速氧化成二氧化氮，直接破坏大气层。此外，二氧化氮是呈红褐色的有害气体，有强烈的刺激味道，对肺和心肌等都有很强的损害作用。同时，氮氧化合物和HC一样也是形成光化学烟雾的主要元素之一。

微粒：长期悬浮在大气中，不仅降低大气的可见度，而且容易被人吸入肺部，同时微粒中的SOF成分具有致癌物。

48、汽车发动机排气净化方法有哪些？

1.利用催化转化装置净化

49、润滑系的作用是什么？润滑方式有哪些？

润滑系统的功用：在发动机工作时连续不断地把数量足够的洁净润滑油（或称为机油）输送到全部传动件的摩擦表面，并在摩擦表面之间形成油膜，实现液体摩擦阻力、降低功率消耗、减轻机件磨损，以达到提高发动机工作可靠性和耐久性的目的。

润滑方式：

压力润滑：眼里润滑是以一定得压力把润滑油供入摩擦表面的润滑方式，这种方式主要用于主轴承、连杆轴承及凸轮轴轴承等负荷较大的摩擦表面的润滑。

飞溅润滑：利用发动机工作时运动件溅泼起来的油滴或油雾润滑摩擦表面的润滑方式称飞溅润滑。该方式主要用来润滑负荷较小的气缸壁面和配气机构的凸轮、挺柱、气门杆以及摇臂等零件的工作表面。

润滑脂润滑：通过润滑脂嘴定期加注润滑脂来润滑零件的工作表面，如水泵及发电机轴承等。

50、润滑系中细滤器滤清的油不进主油道执行润滑任务，能否将其去掉？

51、冷却系的功用是什么？发动机冷却不足或冷却过度有何影响？

冷却系统的功用：使发动机在所有工况下都能保持在适当的温度范围内。冷却系统既要防止发动机过热，也要防止冬季发动机过冷。在冷态下的发动机起动之后，冷却系统还要保证发动机迅速升温，尽快达到正常的工作温度。

发动机冷却不足：润滑油将由于高温而变质，使发动机零件之间不能保持正常的油膜，受热零件由于热膨胀过大而破坏正常的间隙，温度过高促使金属材料的力学性能下降，以致承受不了正常的负载。

发动机冷却过度：浪费热量的同时还会引起不良后果如由于缸壁温度过低会使燃油蒸发不良，燃烧品质变坏，由于润滑油粘度加大，同样不能形成良好的润滑油膜，使摩擦损失加大，由于温度低而增加了气缸的腐蚀磨损。

52、发动机的冷却方式有哪些？车用发动机常采用何种冷却方式？

风冷和水冷；车用发动机常采用水冷。

53、发动机冷却系为什么要安装节温器？蜡式节温器的结构及工作原理如何？

节温器是控制冷却液流动路径的阀门。他根据冷却液温度的高低，打开或关闭冷却液通向散热器的通道。当起动冷态的发动机时，节温器关闭冷却液流向散热器的通道，这是冷却液经水泵入口直接流回机体及气缸盖水套，使冷却液迅速升温。如果不装节温器，那么温度较低的冷却液进过散热器冷却后返回发动机，其温度将长时间不能升高，发动机也将长时间在低温下运转。同时，车厢内的暖风系统以及用冷却液加热的进气管、化油器、预热系统，都在长时间内不能发挥作用。

54、水冷发动机冷却水温在什么范围？风冷系中铝气缸壁允许温度？

55、传统蓄电池点火系组成及工作原理？微机控制点火系统特点及原理？

传统点火系统的组成主要是：电源（蓄电池和发电机）、点火开关、点火线圈、电容器、断电器、配电器、高压阻尼电阻和高压导线。P255

56、点火线圈附加电阻的作用原理是什么？

如果点火线圈按发动机高速时的需要设计，则低速时一次电流将过大，使点火线圈过热；如果按低速时点火线圈不过热设计，则高速时由于一次电流过小而二次电压过低，不能保证可靠地点火。为此，点火线圈一次绕组的电路中串联有附加电阻，以改善点火系统的高速性能。附加电阻是电阻值随温度变化而迅速变化的热敏电阻，其电阻值随温度升高而增大。当发动机低速运行时，由于出点闭合时间长，一次电流大，附加电阻温度高，电阻值增大，使一次电路的电阻增大，一次电流适当减小，防止点火线圈过热。发动机高速运行时，一次电流减小，附加电阻的组织也因温度降低而减小，使一次电流适当增大，二次电压适当升高，可以改善发动机高速性能。

57、什么是发动机的最佳点火提前角？什么叫“点火正时”？怎样调整点火正时？

58、使用不同牌号的汽油时，为何点火提前角要随之改变？

最佳点火提前角还与所用汽油的抗爆性有关。使用辛烷值较高即抗爆性较好的汽油时，点火提前角应适当增大。因此，当发动机换用不同牌号的汽油时，点火提前角也必须做适当调整。为此，要求点火系统的结构还应在必要时能适当地进行点火提前角的手动调节，如有写车型的点火系统中配有辛烷值校正器，可以在进行手动调节时指示调节的角度。

59、火花塞为什么会积炭？应如何防止？P267

发动机工作时火花塞绝缘体裙部的温度若保持在500~600°C左右，落在绝缘体裙部的油粒能立即被烧掉，不容易产生积炭。这个温度称为火花塞的自净温度。

60、汽车发动机增压概念，主要增压类型，各有何优缺点？

题型：名词解释（或填空题）、判断题、简答题、论述题（有简图）

重点：内燃机主要工作部件工作原理, 使用特性。

时间：2 小时

地点日期待定