内燃机设计期末复习资料

1.内燃机主要设计指标有哪些？
答：（1）动力性指标，包括功率、转速、最大扭矩、最大扭矩转速（1）经济性指标，主要指燃油消耗率
（2）重量和外形尺寸指标
（3）低公害指标
（4）要求使用方便，好修、好造
2.内燃机汽缸套设计要求是什么？
答：（1）提高刚度和耐磨性；（2）防止拉缸、穴蚀、和支承凸肩变裂（3）减少热变形与安装变形。

3 提高内燃机充气效率的措施
答：（1）降低进气系统阻力损失，提高吸气终了的压力；（2）降低排气系统阻力损失，以降低残余废气压力；（3）减少高温零件在在进气过程中对新鲜冲量的加热，以降低冲量由于加热引起的温升。

4 汽油机爆燃时有何外部特征？
答：（1）发出金属振音（敲缸）；（2）在轻微爆震时，发动机功率略有增加，强烈爆震时，发动机功率下降，工作不稳定，转速下降，发动机有较大震动；（3）冷却系统过热；（4）气缸盖温度上升
五. 论述题（共30分，每题10分）
1.提高曲轴强度的结构措施和工艺措施有哪些？
答：（1）结构措施①加大轴径重叠度。

②加大过度圆角。

③采用空心轴径，减轻曲轴的重量和减少曲柄销的离心力，从而降低主轴承负荷，提高了曲轴弯曲强度。

④开卸荷槽，在相同的载荷条件下，可使
曲轴曲柄销圆角最大应力有所降低。

（2）工艺措施①圆角滚压强化，使圆角产生塑性变，发生冷作硬化，表面的残余压应力抵消了部分工作拉伸应力，使曲轴疲劳强度大大提高。

②轴径和圆角表面同时进行淬火，使金属组织发生相变，产生残余应力，硬度提高，从而提高耐磨性。

③喷丸强化，亦属冷作变形，在金属表层上留下应力使表层硬度提高，提高疲劳强度。

④氮化处理，由于氮的扩散作用，在曲轴表面形成化合层，它有极高的耐磨性、且抗咬合、耐腐蚀，提高了曲轴的疲劳强度。

2.降低机油消耗量的主要途径。

答：（1）汽缸与活塞组，活塞环与环槽、气门与导管之间的间隙过大时，机油就会窜入燃烧室或进入排气管排出，这是机油消耗的主要原因。

因此改进油环设计，防止汽缸变形，提高上述配合的耐磨性，在进气门上加挡油圈等是降低机油消耗的有效途径。

（1）减少外油管路，采用可靠油封，以降低漏油可能性。

（2）避免油底壳油面过高，减少机油飞溅。

3.内燃机有害废气是如何形成的？废气净化可采取哪些措
答：有害废气中的NO x是在燃烧室高温条件下，由O2和N2反应形成。

HC是由于混合气形成不良，燃烧不良、窜机油或在过低温度下产生的。

CO主要是局部缺氧或低温下形成的。

降低排放的主要措施有：（1）内燃机燃烧室本身的改进，采用电控高压喷射，调整供油提前角等。

（2）对空气预处理，采用增压、中冷、排气再循环、预喷水。

（3）对排气后处理，采用三元催化器
等。

1. 预燃室柴油机低速时产生特有的燃烧噪声的原因是什么？答：当预燃室柴油机转速较低时，流入预燃室的气体速度较低，油束贯穿力增加，相当多的燃料在着火前已进入主燃烧室，致使主燃烧室初期燃烧的油量增多，压力升高率大，产生强烈的噪声。

2. 对一般柴油机来讲，在很低的环境温度条件下，冷起动将遇到困难，这是为什么？
答：（1）气缸内压缩始点温度下降，与气缸壁传热增大以及
由于起动转速低而引起漏气量增加，从而使压缩终点温度、
压力下降。

（1）在低温时燃料粘性增大以及起动转速低从而使燃料
的蒸发和雾化均恶化，从而影响混合气的形成。

（2）润滑油粘度增加，蓄电池性能下降。

3 提高曲轴强度的结构措施和工艺措施？
答：结构措施：（1）加大轴颈重叠度（2）加大过渡圆角
（3）采用空心轴颈（4）开卸载槽
工艺措施：（1）圆角滚压强化（2）轴颈和圆角表面同时进行淬火（3）喷丸强化（4）氮化处理
4 什么是内燃机的静平衡、动平衡？
答：（1）静平衡是指质量系统旋转时离心力合力等于零，即系统的质心（重心）位于旋转轴线上
（2）动平衡是指只有当系统旋转时不但旋转惯性力合力为零，而且合力矩也为零，才完全平衡。

五. 论述题（共30分，每题10分）
4.气缸盖设计要求有哪些？
答：（1）气缸盖应具有足够的强度和刚度，工作时缸盖变形最小并保证与气缸的结合面和气门座的结合面有良好的密封。

（2）要根据混合气形成和燃烧方式布置出合理的燃烧室形式，气门和气道布置合理，力求使内燃机性能良好。

（3）结构力求简单，铸造工艺良好，冷却合适，缸盖温度场分布均匀，尽可能减少热应力，避免气门座之间形成裂纹。

5.简述供油提前角的大小对柴油机性能的影响。

答：供油提前角对柴油机性能的影响很大，主要是经济性、压力升高率和最高燃烧压力，供油提前角过大，则燃料在压缩过程中燃烧的数量就多，增加压缩负功使燃油消耗率增高，功率下降压力升高率和最高燃烧压力迅速升高，工作粗暴、怠速不良，难于起动；供油提前角过小，则燃料不能在上止点附近迅速燃烧，后燃增加，虽然燃烧压力较低，但燃油消耗率和排温增高，发动机过热。

6.简述新产品开发的具体程序步骤？
答：首先经过概念开发阶段。

1）市场调研2）技术调查
3）决策确定概念4）下发新产品开发计划任务书
再经过样品开发阶段。

1）总体布置2）零件设计3）样机试制
4）试验验证5）定图6）鉴定
最后通过商品开发阶段而形成商品。

1）生产技术准备2）进行新产品试销及评审
3）收集用户使用报告，根据用户意见修改定型。

1 曲轴轴瓦工作表面的减磨合金材料的主要要求有哪些？
答：（1）有足够的机械强度，即减磨材料的疲劳强度
（5）有足够的减磨性能
（6）良好的耐腐蚀性
（7）足够的结合强度
2 短行程发动机的优缺点主要有哪些？
答：主要优点有（1）有可能提高转速来强化发动机；（2）短行程结合V型布置可是结构紧凑；（3）曲柄半径减小，曲轴轴径的重叠度增大，钢度提高，应力状态改善，连杆也可做的短些，对提高强度和钢度有利。

缺点有：（1）随着S/D值的减小，由于减小了燃烧室的高度，柴油机混合气形成的条件可能变差，使工作粗暴；（2）气缸热负荷有所增加。

3 缸盖底板产生裂纹的主要原因是什么？
答：缸盖底板产生裂纹的主要原因是热负荷，当内燃机工作时，底板火力面温度高于冷却面温度，火力面受压，当内燃机停车时，火力面温度降到环境温度，出现拉伸应力，经过若干次这样的拉、压反复作用以后，由于疲劳而造成裂纹，所以也称为疲劳裂纹。

4 柴油机、汽油机各有什么优缺点？
答：汽油机具有转速高、质量小，工作时噪声小，起动容易，制造和维修费用低。

柴油机燃油消耗率较低，且柴油价格较低，经济性好，排放低，扭矩大于汽油机。

五. 论述题（共30分，每题10分）
1对现代柴油机喷油装置的三个基本要求是什么？
答：（1）能精确的控制每循环的喷油量，并在规定的时间内喷入气缸，即要求具有合适的喷油率。

②为了优化柴油机的性能、烟度、噪声和有害气体排放，需要具备能随柴油机负荷和转速变化的精度为±1CA的喷油提前角。

③为了将柴油和空气混合,需要高的喷射压力。

所降低。

2 当进行活塞结构设计时，应着重解决的问题有哪些？
答：（1）改善活塞顶及第一环的工作条件，防止顶部热裂和环粘结、卡死和过度磨损；
（3）改善活塞销和销座的实际承载能力，减少磨损，防止破裂；（4）确定合适的裙部外形和热膨胀控制措施，提高裙部承载能力和减小配缸间隙，改善磨损并使运转平顺。

3 论述涡流式柴油机的特点？
答：（1）混合气形成和燃烧主要是利用有组织的强烈的压缩涡流，因此对雾化质量要求不高，一般采用轴针式喷油咀，喷油压力较低，这可降低对燃油系统的要求，减少喷孔堵塞等故障。

（3）由于压缩涡流随转速升高而加强，所以在转速较高时，仍能保证较好的混合质量，混合气形成质量对转速变化不敏感，又由于涡流室是偏离气缸中心线布置，而喷油咀也随涡流室偏置，使气门布置充足，进气门直径可以做的较大，即使转速较高，仍可获得较高的充气效率，因此涡流室适用于高速发动机中。

（4）因为用强烈的压缩涡流保证较好的混合质量，使涡流室发动机中空气能较充分利用，因此过量充气系数较小，平均有效压力较高，而且初期燃烧是在涡流室里进行，不是直接作用在活塞上，主燃室中的压力升高率较小，工作较为平稳。

（5）涡流室的相对散热面积较大，直接与冷却水接触，散热损失大，另外，气体节流损失也较大，冷起动困难，油耗高。

（6）主燃室中，最高燃烧温度相对较低，可减少NO X、CH和微粒排放。