第3章-内燃机的主要技术指标

第3章内燃机的主要技术指标

3.1第三章说明

第三章的内容主要是内燃机的主要技术指标，这一章的内容有其特殊性，一方面其内容在内燃机结构课中占有比较重要的地位，另一方面是这一章知识的主要形式就是概念加定义。在教师讲课和学生学习过程中最怕的就是遇到这种情况，授课老师叫得没有意思，学生听的就觉得老师只会对着课本念。

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念课，课件开发小组进行了深入的研究和讨论，最终确定了第三章的主要制作方式和方法。因为其具有很强的代表性，所以在此对这一章的制作思路和课件本身内容的编排进行总结，将具有非常有意义的借鉴价值。

第三章首页是一艘航空母舰如图3-1，旨在吸引学生的兴趣。而在整体的

安排上则采用了弹出式菜单的形式，一方面避免版面的凌乱，在不必要的时候就出现不必要的信息干扰学生和授课老师的注意力；另一方面是可以在授课老师授课是具有一定的灵活性，避免死讲书、将死书局面的出现，给授课老师和学生一定的灵活和变通可以活跃课堂气氛，做到授课老师和学生的双向交流。弹出式菜单对课件页面紧凑、简洁做出了一次有益的探索。

为了让死的概念变成活的知识，课件开发小组运用flash进行了动画设计，做到形象、生动，在轻松的心情下接收知识。如在讲授内燃机重量和外形尺寸指

标时就设计了一个生动活泼的动画。“动力杯”举重大赛（见课件光盘第三章）形象生动的说明了内燃机机构紧凑性的重要性。

3.2 动力性指标

动力性指标：内燃机对外作功能力的指标。

主要有：功率，平均有效压力，转速和活塞平均速度

3.2.1 有效功率

1．功率：内燃机单位时间内所作的功称功率。

2．指示功率：内燃机在汽缸中单位时间内所作的功。

3．有效功率：指示功率减去消耗于内部零件的摩擦损失、泵气损失和驱动附件等机械损失后，从发动机曲轴输出的功率称为有效功率Ne.设转速n,曲轴输出的有效功率为We,

We=（2n÷60）×Me N·m/s

Ne=（n÷30）×Me×10 Kw

Me为有效扭矩。

有效功率可以利用测功器测定，水力测功器可先测出有效扭矩Me,再用上式计算出有效功率。

3.2.2 标定功率

内燃机出厂时铭牌上写明厂方标定的有效功率。

① 15分钟功率：内燃机允许连续运转15分钟的最大有效功率。汽车爬坡功率和军用车辆及快艇的追击功率。

② 1小时功率：内燃机允许连续运转一小时的最大有效功率。船用主机，工程机械和机动车的最大使用功率。

③ 12小时功率：内燃机允许连续运转12小时的最大有效功率。可作为工程机械，机车和拖拉机正常使用功率。

④持续功率：内燃机允许长期运转的最大有效功率。

可作为长期连续运转的远洋船舶，发电站，和农林排灌内燃机的持续使用功率。

3.2.3其它有效功率

1.升功率NL：每升汽缸工作容积发出的有效功率。

2.单位活塞面积功率NA：衡量燃烧室组件热负荷的尺度，表征发动机的热负荷特性。

3．经济功率：在燃油消耗率较少的功率区运转时的有效功率。

4．极限功率：冒黑烟时的功率。

3.2.4 平均有效压力

作用于活塞顶上的假想的大小不变的压力。它使活塞移动一个行程所作的功，等于每循环所作的有效功。

Ne=i·Vh·Pe·n/(30τ)Kw

四冲程τ=4，二冲程τ=2

i=汽缸数

Vn=汽缸工作容积(L)

Pe=平均有效压力(Mpa)

N=发动机转速(r/min)

τ=发动机冲程数

Pe代表单位汽缸工作容积所发出的有效功率。

Re：汽油机：0.6～0.9Mpa

非增压柴油机：0.5～0.8Mpa

增压柴油机：0.8～3.2Mpa

3.2.5 转速和活塞平均速度

⒈转速：内燃机曲轴每分钟的转速，用r/min表示。转速对内燃机性能和结构影响很大，而且其范围十分广泛（86～6000r/min）。

①最高转速r max-受调速控制时，柴油机所能达到的最高转速。

②最低稳定转速r min-柴油机能稳定工作的最低转速。

在最低稳定转速和最高转速之间是柴油机的转速工作范围（Rmin

2．活塞平均速度Cm

活塞在气缸中运动速度是不断变化的，在行程中间较大，在止点附近速度较小，止点处为零。若已知内燃机转速N时，则活塞平均速度可由下公式计算：Cm=2Sn/60=Sn/30 m/s

式中S—行程（m）

活塞平均速度是表征内燃机高速性的一项主要指标。

更据活塞平均速度，可将柴油机分为高速、中速和低速三种类型，其具体数值大致如下：

低速机：Cm小于等于6.5 m/s;

中速机：6.6

高速机：Cm大于等于10m/s。

3.3 经济性指标

经济性指标一般指内燃机的燃油消耗率和机油消耗率。

3.3.1燃油消耗率

燃油消耗率简称比油消耗，它是内燃机工作时每千瓦小时

所消耗燃油量的克数，单位—（g/kw.h）。

指示燃油消耗率：以指示功率计；

有效燃油消耗率：以有效功率计；

注：内燃机产品说明书中所指的燃油消耗率为有效燃油消耗率若测出扭矩Me和转速n，计算出每小时燃油消耗量B和有效功率Ne,则：

b=B×103 /Ne(g/Kw·h)

现代内燃机的b值（g/kw.h）范围

汽油机：b=265～340

高速柴油机：b=212～251

中速柴油机：b=197～281

低速柴油机：b=160～190

3.3.2 滑油消耗率

内燃机在标定工况时，每千瓦时所消耗滑油量的克数，称为滑油消耗率。单位为g/kw·h

方式有：

①滑油经活塞环窜入燃烧室或由气阀导管流入缸内烧掉，未烧掉的则随废气排出。

②有一部分燃油在曲轴箱内雾化或蒸发，而由曲轴箱通风口排出。一般为

0.5～4g/kw·h

3.4 重量和外形尺寸指标

重量指标和外形尺寸指标用于评价内燃机结构的紧凑性和金属材料的利用率。

3.4.1 重量指标

比重量，单位功率重量，内燃机净重与标定功率的比值。

Gw=G/Ne（㎏/kw）

净重量不包括滑油，燃油，冷却水及其它未直接装在内燃机本体上的附属设备与辅助系统的重量。

汽油机：1～3

船用高速机：1.4～3.7

船用中速机：10～19

船用低速机：20～35

3.4.2 外形尺寸指标

3*图3—1 外形尺寸图

(图片说明：上图应用autocad画图画出，该图表达比较抽象，只是让同学们了解尺也是我们画图常用的)

小说明：后图图前标有“3*”为CAD画图图片

外形尺寸指标又称紧凑性指标。

单位体积功率

Nv=Ne/V (kw/㎡) V=L·B·H

3.4.3 排气污染指标

废气污染主要有：

一氧化碳（CO）：一氧化碳是无色无味的气体，空气中含量超过0.1%就会中毒。

碳氢化合物（HC）：成分复杂，对人体有麻痹、致癌作用，是造成烟雾的因素之一。

氮氧化和物（Nox）:有强烈的刺激味，对心脏和肺造成损坏，是大气形成臭氧的主要因素。

二氧化硫（SO）:有强烈的刺激味，与灰尘一起危害更大。

微粒（PT）:微粒的主要成分是碳，大多小于0.3微米，微粒碳核子吸附其他有毒物质被吸入肺叶对人体造成损害。

CO:过量空气系数：α＜1 汽油机达容积的6%

α＞1一氧化碳 0。2～0。3% HC：与燃烧的缓慢甚至停止有关，惰转和减速时生成。

NOx：取决于火焰温度。火焰前锋中是否富氧以及高温持续时间Ppm:百万分之一

附表一:内燃机排放—欧洲指标

附表二：

发动机设计复习题

1.工程机械内燃机和轿车用内燃机的工作条件有什么不同？其在设计时应满足什么要求? 答：车用内燃机的使用特定是：经常需要在较大的范围内变速和变负荷，并且启动和加速频繁。而工程机械内燃机使用特定：经常在大负荷下工作，而且常短期超载，经常在野外流动作业，环境条件差。设计要求：有一定的功率储备以适应短期超载；结构强度大，耐振动，能防水防尘；燃料和机油消耗率应小，所用油料价格要低，操作维修要简便，使用寿命应长，结构上适于大量生产，制造费用应低廉。，能够在斜坡上安全作业，在寒带工作应能保证启动，在热带工作应不产生过热，并能适应高原工作。在城市作业，特别是在坑道作业的工程机械的内燃机，还要求其排放污染少、噪声少。 2. 功率标定可以分为几种标定方法？摩托车内燃机用哪种方法标定？重型汽车内燃机用 什么方法标定？为什么？ 答：有四种标定方法：15min功率、1h功率、12h小时功率、持续功率. 摩托车用15min 功率标定，重型汽车内燃机用1h功率标定。 3.我国的机动车内燃机排放指标主要借鉴的是哪个标准？目前我国执行的是哪个阶段的 标准？规定的排放指标是多少？ 答：借鉴的是欧洲标准。目前执行的是国四标准。 4.提高标定转速与活塞平均速度是提高内燃机单位体积功率的有效措施，但是对于工程机 械柴油机为啥一般不会超过3000r／min？为啥汽油机的转速可以设计的比柴油机的更高？ 答：提高内燃机的标定转速与活塞平均速度是提高内燃机单位体积功率的有效措施一，但是随着转速提高，单位时间内气缸完成的工作循环次数增加了，这会使零件的受热程度加剧，而且噪声增大；随着活塞平均速度的增加，作用于曲柄连杆机构零件的惯性力增加了，加速磨损，特别是活塞环和气缸套的磨损加剧，这将缩短使用寿命；柴油机喷入燃料后燃烧需要一定时间，所以适合低转速下燃烧以带来大扭矩，另外由于柴油是压燃的需要大的压缩比，而汽油是点燃的，压缩比较小，考虑到材料强度的影响，柴油机的转速提高比汽油机有限，故汽油机的转速可以设计的比柴油机的更高。 5.在设计一款新的发动机是，一般应首先设计一台单缸机，有哪些研究工作需要在单缸试 验机上完成？ 答：(1)工作过程试验，包括燃油系统、燃烧室、配气机构等参数和压缩比试验（2）增压模拟试验（3）二冲程内燃机的扫气系统试验（4）主要零部件的可靠性和耐久性试验（5）主要零部件的温度状况和动态应力测量。 6．在增压柴油机的中冷方式中，空空中冷和水空中冷效果更好？对于冷却效果不好的中冷方式为什么还要应用？在其基础上可以采用什么措施来提高冷却效果？ 答：水空中冷效果更好。风冷式中冷器因其结构简单和制造成本低而得到了广泛应用，大部分涡轮增压发动机使用的都是风冷式中冷器，在其基础上采取高低温双循环二级中冷来提高冷却效果。 7. 风冷式内燃机具有冷却可靠，抗机械损伤能力强，对地区适应性较好的优点，但是为什么其应用没有水冷式内燃机广泛？ 答：（1）风冷式发动机缺点：尺寸较大；热负荷较大、机油温度高、机油消耗率较高；噪声较大（2）由于水冷式内燃机冷却较好，强化潜力要比风冷式内燃机大，而且由于生产传统关系，使得水冷式内燃机更多一些。

内燃机设计复试题目

1.10年笔试部分： 第一题是判断与选择混合的题目，即二选一。与往年差不多，但又加上了几个新题型。大体是以下内容。 （1）发动机气缸盖在什么时候受力最大？ （2）为避免发生共振，应提高机体频率还是减低机体频率？ 不好意思，记不起来了，呵呵。 第二题名词解释：系统误差和压电效应。 第三题是综合体：全新内容。 （1）测量发动机上止点位置时，通常使用哪几种方法，各有什么特点？ （2）发动机和测功机的匹配问题，就是给出发动机的转速和功率（比如1000min/s,2000kw）,再给出测功机的转速和功率（比如1000min/s,1800kw，也即测功机的各项数据都小于发动机的），问是否满足上述条件的任何测功机都适用于上述发动机。 （3）二缸，三缸，四缸，六缸发动机再曲轴上安装平衡重的作用是否相同，为什么。 （4）给出进排气门提前角和迟闭角四个数据，以及配气相位图，问同缸异门的凸轮轴中心线夹角是多少？（也不难，好好看看） 现代内燃机设计的流程是什么？ 天津大学2009年硕士研究生复试面试题 一、专业题 1.汽油机在各种典型负荷下的过量空气系数为多少 2.柴油机的油耗为什么比汽油机低 3.发动机进、排气为何要早开晚闭 4.柴油机排放后处理的措施 5.提高充量系数的措施 6.汽油机为什么要精确控制过量空气系数 7.EGR是如何降低NOx的 8.增压中冷的作用 9.泵气损失包括哪些 10.柴油燃烧的两个必要因素：浓度和温度 11.作用在曲轴上的有害力矩 12.提高曲轴强度的措施 13.热力学三大定律

14.汽油机、柴油机的温熵图（一般问热能或热物理专业跨过来考的学生） 15.发动机的负荷、速度特性实验 16.雷诺数是用来干什么的 二、实践能力 1.做过哪些实验及某个实验的相关问题 2.拆装发动机的过程 3.去过什么工厂实习及其相关问题 4.金工实习相关问题 三、英语口语 1. 为何选择天津大学 2.毕业论文的课题是什么，你将如何展开进行 3.你对内燃机国家重点燃烧实验室有哪些了解 4.你来自哪个学校 5.你的兴趣爱好 6.与工作过的同学相比，你有哪些优势 08年的笔试题 一：填空： 1.内燃机滑动轴承的承载油膜是由油楔油膜和挤压油膜两种油膜组成。 2.内燃机常规实验中需要监控冷却水温度、机油温度、机油压力。 3.内燃机的耐久性通常用大修期来表示，一般取决于缸套以及曲轴轴颈的磨损速率。 4.内燃机启动方式有手启动和电启动以及空气启动。

内燃机的平衡

第三章 内燃机的平衡 第一节 概述 内燃机运转时产生往复惯性力，旋转惯性力及反扭矩等，这些力或力矩是曲柄转角的周期性函数。在内燃机一个运转周期中，惯性力及其力矩和反扭知的大小、方向在变化，或大小和方向都在变化，并通过曲柄轴承和机体传给支架，使之产生振动。所以，这些力或力矩就是使内燃机运转不平衡的原因。 静平衡和动平衡 曲柄旋转质量系统，不但要求静平衡，也要求动平衡。 静平衡：质量系统旋转时离心合力等于零，即系统的质心（重心）位于旋转轴线上。 动平衡：质量系统旋转是，旋转惯性力合力等于零，而且合力矩r M 也等于零。 第二节 单缸内燃机的平衡 一、旋转惯性力的平衡 单缸内燃机的总旋转惯性力，包括曲柄不平衡质量和连杆换算到大头处的质量所产生离心力之和。 2ωR m P r r -= 该离心力的作用线与曲柄重合，方向背离曲柄中心，因此，只需在曲柄的对方，装上平衡重，使其所产生的离心力与原有的总旋转惯性力大小相等、方向相反即可将其平衡。 通常平衡重是配置两块，每个曲柄臂上各一块，这样可以使曲柄及轴承的负荷状况较好。所加平衡重的大小B m '为： 2 22ωωR m r m r B B ='' r B B m r R m '='2 B m '——平衡重质量 B r '——平衡重质心与曲轴中心线之间的距离 为了减轻平衡重质量并充分利用曲轴箱空间，可尽量使平衡重的质心远离曲轴中心线。 二、往复惯性力的平衡 一次往复惯性力 αωcos 2R m P j jI -= 二次往复惯性力 αωλ2cos 2R m P j jII -= 令2ωR m C j -

从形式上看，j P 与离心力一样，但这是j m 的往复质量而不是旋转质量。 如果把C 假想看成是一个作用在曲柄上的离心力，则一次往复惯性力jI P ，就相当于该离心力在气缸中心线上的投影。因为这个离心力是假想的，只是形式上相当于一个离心力，故把它作为一次往复惯性力的当量离心力。 现把这个当量离心力的质量分成完全相等的两部分。即各等于 2 j m ，并使一部分内气缸中心线 开始，半径R 的圆上，以向速度顺时针方向旋转，另一部分以同样条件下反时针方向旋转，显然它 们的离心力分为2C 。正转部分离心力作为jI P 的正转矢量，A 1表示。反转部分离心力作为jI P 的反 转矢量，B 1表示。 在活塞位于止点时，此两当量重合于气缸中心线上。在任一曲轴转角时，正转矢量A 1与反转矢量B 1的合矢量都落在气缸中心线上，其方向及大小与一次往复惯性力的方向及大小一致。这是因为A 1、B 1在气缸中心上的投影为 ()jI P C C C B A ==+=-+αααααcos cos 2 cos 2cos cos 11 在垂直于气缸中心线方向，A 1与B 1的投影正好大小相等，方向相反，其和为零。 ()0sin 2 sin 2sin sin 11=-=-+ααααC C B A 同理，二次惯性力正、反转矢量，用A 2、B 2表示。两矢量重合于气缸中心线上，一正、一反，以2倍于曲轴角速度（ω2）旋转。在任一曲轴转角时，A 2＋B 2的矢量合，都落在气缸中心线上，其方向及大小与二次往复惯性力jII P 的方向及大小相同。 用正、反转两个矢量来分析惯性力的作用，是平衡分析中行之有效的一种方法。 一次惯性力jI P 可用两个质量所产生的离心力矢量来代替，所以要想将jI P 全部平衡，只要平衡掉这两个离心力即可。具体的做法是采用两根旋转方向相反的平衡轴。 第三节 单列式多缸内燃机的平衡 多缸机，各缸产生的一、二次往复惯性力却是沿各自气缸中心线，因此是互相平等，且作用在同一平面内（气缸轴线平面）；只是一次惯性力与二次惯性力变化频率不相同。各气缸的旋转惯性力沿各自曲柄方向作用在不同平面内。由于各气缸中心线之间有一距离，因此各缸的往复惯性力，和旋转惯性力对于与曲轴轴线垂直的某一参考平面（一般取通过曲轴中央的平面为参考平面），还将产生力矩，如互相抵消，本身就平衡了，如不能抵消，则是不平衡的。

复习(内燃机设计)

第一章内燃机设计总论 1、内燃机主要设计指标有哪些？动力性指标、经济性指标、紧凑性指标、可靠性与耐久性指标、适应性指标、运转性能指标、低公害指标。 2、内燃机的动力性指标有哪些？标定功率，标定转速，活塞平均速度，平均有效压力及扭矩 3、经济性指标有哪些？生产成本,运转中的消耗,以及维修费用等，燃油消耗率作为主要指标。 4、内燃机设计工作中的“三化”？产品系列化，零部件通用化，零件设计标准化。 5、内燃机主要结构参数有哪些？内燃机的主要结构参数，是指决定内燃机总体尺寸的参数，这些参数为：活塞行程S与气缸直径D的比值S/D；曲柄半径R与连杆长度L的比值λ，λ=R/L；气缸中心距L0与气径直径D的比值L0/D；对于V型内燃机还包括气缸夹角γ。 6、活塞行程与气缸直径的比值活塞行程S与气缸直径D的比值S/D，是决定内燃机设计的基本条件，由此即可确定气缸直径D及活塞行程S这两个主要参数。同一气缸容积的值，可以由不同的活塞行程与气缸直径组合而成。要正确确定出活塞行程和气缸直径值，必须正确确定S/D值。 7、曲柄半径R与连杆长度L的比值λ曲柄半径R与连杆L的比值λ是决定内燃机连杆长度L的一个结构参数。在确定参数λ之后，即可决定连杆长度的大小。 8、分析曲柄半径R与连杆长度L的比值λ对内燃机结构的影响对于单列式内燃机，λ值越大，连杆长度越短，D、S相同的条件下，内燃机的高度或宽度也越小，可是内燃机的外形尺寸减小，重量减轻。同时，连杆缩短后，使连杆杆身具有较大的刚度和强度。虽然由于λ加大，使往复运动质量的加速度和连杆摆角也加大，但因连杆重量减轻，往复惯性力与侧压力并没有什么增加。所以在设计时，为了尽可能缩小内燃机的外形尺寸和减轻重量，一般尽可能选取较大的 值，以使连杆的长度尽量短一些。 9、连杆长度的缩短，受到什么条件的限制：（1）活塞在下止点时，裙部不应与平衡重相碰。（2）活塞在上止点时，曲柄臂不应与气缸套下部相碰。（3）连杆在气缸套内摆动时，连杆杆身不应与气缸套下部相碰。 10、气缸中心距Lo与气缸直径D的比值Lo/D Lo/D是决定内燃机长度的主要参数 第二章内燃机曲柄连杆机构 1、作用在曲柄连杆机构上的力运动质量产生的惯性力和作用在活塞上的气体力，这些力随着曲柄转角的不同而变化，在稳定情况下，曲柄每转二周为一个变化周期，实际上，内燃机的工况是不断变化的，因此作用在曲柄连杆机构上的力和力矩也是在不断变化的。通常在动力学分析中，只计算标定工况下的作用力和力矩。并认为曲柄是作等速旋转运动。 2、进行内燃机的动力学计算的步骤 在进行动力学计算之前，必须根据实测的示功图或对工作过程的循环模拟计算来确定气体作用力的变化情况再根据运动学求出的各运动件的加速度，由此求出惯性力的变化情况，从而得到总的作用力及力矩，在此基础上，进一步分析这些力和力矩对内燃机平衡与振动的影响。

内燃机设计课后复习题答案(袁兆成主编)u

第二章：曲柄连杆机构受力分析 2-1写出中心曲柄连杆机构活塞的运动规律表达式，并说出位移、速度和加速度的用途。答：X = r[(1-cosα)+ λ/4(1-cos2α)] = XⅠ+XⅡ; V = rω(sinα+sin2α*λ/2) = vⅠ+vⅡ; a = rω2(cosα+λcos2α) = aⅠ+aⅡ; 用途：1）活塞位移用于P-φ示功图与P-V示功图的转换，气门干涉的校验及动力计算；2）活塞速度用于计算活塞平均速度Vm= =18 m/s，用于判断强化程度及计算功率，计算最大素的Vmax，评价汽缸的磨损；3）活塞加速度用于计算往复惯性力的大小和变化，进行平衡分析及动力计算。 2-2气压力P g和往复惯性力P j的对外表现是什么？有什么不同？ 答：气压力Fg的对外表现为输出转矩，而Fj的对外表现为有自由力产生使发动机产生的纵向振动。不同：除了上述两点，还有 ?Fjmax < Fgmax ?Fj总是存在，但在一个周期其正负值相互抵消，做功为零；Fg是脉冲性，一个周期只有一个峰值。 2-3 解：连杆力：；侧向力：； 曲柄切向力：；径向力：； 证明：输出力矩：； 翻倒力矩： ==. 所以翻倒力矩与输出力矩大小相等方向相反。 2-4 解：1，假设每一缸转矩都一样，是均匀的，仅仅是工作时刻即相位不同。 如果第一缸的转矩为，则第二缸的转矩为，； 第一主轴颈所受转矩； 第二主轴颈所受转矩； 第三主轴颈所受转矩； 第四主轴颈所受转矩； 2， 2.5 当连杆轴颈和连杆轴承承受负荷是，坐标系应该固定在哪个零件上? 2.6 轴颈负荷与轴承负荷有什么关系？

互为反作用力关系 2.7 什么叫做自由力？ 答 2.8提高转矩均匀性的措施？ 答 1，增加气缸数 2，点火要均匀 3，按质量公差带分组 4，增加飞轮惯量 2.9 3. 为什么说连杆轴颈负荷大于主轴颈负荷？ 答主轴径主要承受往复惯性力和气压力，曲轴一般动平衡，旋转惯性力较小，主轴径较短弯曲应力也较小，连杆轴径要承受连杆传来的往复惯性力和气压力，还要承受连杆及曲柄销的旋转惯性力。 2.10 连杆的当量质量换算原理表达式 2.11 从设计的角度出发说明什么是动力计算，以及计算出那些结果 答为了进行零件强度的计算，轴承负荷计算和输出转矩计算，曲柄连杆机构中力的计算是必不可少的。 1合成力 2 侧向力 3 连杆力 4 切向力 5 径向力 6 单杠转矩 7 翻倒力矩 2010-12-08 第三章：燃机的平衡 3-1四冲程四缸机，点火顺序1-3-4-2，试分析旋转惯性力和力矩，第一阶、第二阶往复惯性力和力矩，如不平衡，请采取平衡措施。 答：解：点火间隔角为 A= =180° （1）作曲柄图和轴测图，假设缸心距为a。 一阶曲柄图二阶曲柄图轴测图

《内燃机设计》课后习题答案(袁兆成主编)

第一章：燃机设计总论 1-1根据公式 τ 2 785 .0ZD v p P m me e = ，可以知道，当设计的活塞平均速度V m 增加时，可 以增加有效功率，请叙述活塞平均速度增加带来的副作用有哪些？具体原因是什么？ 答：①摩擦损失增加，机械效率ηm 下降，活塞组的热负荷增加，机油温度升高，机油承 载能力下降，发动机寿命降低。②惯性力增加，导致机械负荷和机械振动加剧、机械效率降低、寿命低。③进排气流速增加，导致进气阻力增加、充气效率ηv 下降。 1-2汽油机的主要优点是什么？柴油机主要优点是什么？ 答：柴油机优点： 1）燃料经济性好。 2）因为没有点火系统，所以工作可靠性和耐久性好。 3）可以通过增压、扩缸来增加功率。 4）防火安全性好，因为柴油挥发性差。 5）CO 和HC 的排放比汽油机少。 汽油机优点： 1）空气利用率高，转速高，因而升功率高。 2）因为没有柴油机喷油系统的精密偶件，所以制造成本低。 3）低温启动性好、加速性好，噪声低。 4）由于升功率高，最高燃烧压力低，所以结构轻巧，比质量小。 5）不冒黑烟，颗粒排放少。 1-3假如柴油机与汽油机的排量一样，都是非增压或者都是增压机型，哪一个升功率高？为什么？ 答：汽油机的升功率高，在相同进气方式的条件下， ①由PL=Pme*n/30τ可知，汽油机与柴油机的平均有效压力相差不多。但是由于柴油机后燃较多，在缸径相同情况下，转速明显低于汽油机，因此柴油机的升功率小。 ②柴油机的过量空气系数都大于1，进入气缸的空气不能全部与柴油混合，空气利用率低，在转速相同、缸径相同情况下，单位容积发出的功率小于汽油机，因此柴油机的升功率低，汽油机的升功率高。 1-4柴油机与汽油机的汽缸直径、行程都一样，假设D=90mm 、S=90mm ，是否都可以达到相同的最大设计转速（如n=6000r/min ）？为什么？ 答：.对于汽油机能达到，但是柴油机不能。因为柴油机是扩散燃烧形式，混合气的燃烧速度慢，达不到汽油混合气的燃烧速度，所以达不到6000r/min 的设计转速。缸径越大，柴油混合气完成燃烧过程的时间越长，设计转速越低。 1-5活塞平均速度提高，可以强化发动机动力性，请分析带来的副作用是什么？ 答：①摩擦损失增加，机械效率ηm 下降，活塞组的热负荷增加，机油温度升高，机油承载能力下降，发动机寿命降低。 ② 惯性力增加，导致机械负荷和机械振动加剧、机械效率降低、寿命低。 ③进排气流速增加，导致进气阻力增加、充气效率ηv 下降。 1-6目前使发动机产生性能大幅度提高的新型结构措施有哪些？为什么？ 答：新型燃烧室，多气门（提高ηv），可变配气相位VVT （提高ηv），可变进气管长度（提高ηv）,可变压缩比，可变增压器VGT 、VNT （可根据需要控制进气量），机械-涡轮复合增压，顶置凸轮机构DOHC 、SOHC （结构紧凑，往复惯性力小）。

四冲程内燃机设计

机械原理课程设计指导书 四冲程内燃机设计 一．设计任务 1.机构设计 根据行程速比系数K及已知尺寸确定机构的主要尺寸，并绘制机构运动简图1张（A4）。 2.运动分析 图解求出连杆机构的位置、速度与加速度，绘制滑块的位移、速度与加速度曲线，完成运动分析图1张（A2）。 3.动态静力分析 通过计算和图解，求出机构中各运动副的约束反力及应加于曲柄OA的平衡M（每人负责完成5～6个位置），完成动态静力分析图1张（A1）。 力矩 b 4.计算并画出力矩变化曲线图1张（A3方格纸）。 5.计算飞轮转动惯量F J。 6.计算发动机功率。 7.用图解法设计进、排气凸轮，完成凸轮设计图1张（A3）。 8.绘制内燃机的工作循环图1张（A4）。 9.完成设计说明书（约20页）。 ●分组及组内数据见附表1； ●示功图见附表2； ●组内成员分功见附表3； ●课程设计进程表见附表4； ●四冲程内燃机中运动简图见附图1。

二．设计步骤及注意问题 1. 确定初始数据 根据分组情况（附表1），查出设计初始数据。 活塞行程 H = （mm ） 活塞直径 D= （mm ） 活塞移动导路相对于曲柄中心的距离 e= （mm ） 行程速比系数 K= 连杆重心2c 至A 点的距离 2AC l = （mm ） 曲柄重量 1Q = （N ） 连杆重量 2Q = （N ） 活塞重量 3Q = （N ） 连杆通过质心轴2c 的转动惯性半径c ρ 2c ρ= （m 2m ） 曲柄的转速 n 1= （rpm ） 发动机的许用速度不均匀系数 [δ]= 曲柄不平衡的重心到O 点的距离 OC l =OA l （mm ） 开放提前角： 进气门：-10°；排气门： -32° 齿轮参数： m =3.5（mm ）； α=20°；a h *=1；25.0*=C 2Z =' 2Z =14； 3Z ='3Z =72 ；1Z =36

车用内燃机复习题库汇总

车用内燃机 第一章 1、简述发动机、热力发动机、外燃机和内燃机的定义。 答：发动机：是汽车的动力源，它是将某一种形式的能量转化为机械能的装置。 热力发动机：将热能转化为机械能的装置。 内燃机：利用燃烧产物直接推动机械装置作功。 外燃机：利用燃料对中间物质加热，利用中间物质产生的气体推动机械装置作功。 2、名词解释 答：燃烧室容积：活塞在上止点时，其顶部以上与气缸盖平面之间的空间容积称燃烧室容积，以Vc表示。燃烧室容积是活塞在气缸中运动所能达到的最小容积。 气缸工作容积：活塞从上至点运动到下止点所扫过的容积称为气缸工作容积，以Vh表示。 气缸总容积：活塞在下止点时，其顶部以上与缸盖底平面之间的空间容积称为气缸总容积，以Va表示。是活塞在气缸中运动所能达到的最大体积。 压缩比：气缸总容积与燃烧室容积的比值称为压缩比。=Va/Vc=1+Vh/Vc. 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。答：1.进气过程； 2.压缩过程；3. 燃烧与膨胀作功过程；4.排气过程四冲程汽油机柴油机：进气行程、压缩行程、作功行程、排气行程 4、阐述柴油机和汽油机工作原理的差别。 答：1.燃料特性及原理的差别 (1) 燃料粘度蒸发性燃点 汽油小好高(390～420℃) 柴油大差低(230℃) (2) 工作原理差别: a）燃料雾化及混合气形成方式不同; b）点火方法不同，汽油机点燃方式，柴油机压燃方式 c）功率调节方式不同: 汽油机：量调节（节气门) ；柴油机：质调节 5、简述内燃机的分类情况。 答：1)按燃料分：汽油机与柴油机等 2)按气体循环与曲柄连杆机构运动的对应关系分：四冲程与二冲程 3)按进气方式分——非增压与增压 4)按冷却方式分——水冷和风冷

内燃机设计》课后习题答案(袁兆成主编)

第一章：内燃机设计总论 1-1根据公式 τ2 785.0ZD v p P m me e = ，可以知道，当设计的活塞平均速度V m 增加时，可 以增加有效功率，请叙述活塞平均速度增加带来的副作用有哪些具体原因是什么 答：①摩擦损失增加，机械效率ηm 下降，活塞组的热负荷增加，机油温度升高，机油承 载能力下降，发动机寿命降低。②惯性力增加，导致机械负荷和机械振动加剧、机械效率降低、寿命低。③进排气流速增加，导致进气阻力增加、充气效率ηv 下降。 1-2汽油机的主要优点是什么柴油机主要优点是什么 答：柴油机优点： 1）燃料经济性好。 2）因为没有点火系统，所以工作可靠性和耐久性好。 3）可以通过增压、扩缸来增加功率。 4）防火安全性好，因为柴油挥发性差。 5）CO 和HC 的排放比汽油机少。 汽油机优点： 1）空气利用率高，转速高，因而升功率高。 2）因为没有柴油机喷油系统的精密偶件，所以制造成本低。 3）低温启动性好、加速性好，噪声低。 4）由于升功率高，最高燃烧压力低，所以结构轻巧，比质量小。 5）不冒黑烟，颗粒排放少。 1-3假如柴油机与汽油机的排量一样，都是非增压或者都是增压机型，哪一个升功率高为什么 答：汽油机的升功率高，在相同进气方式的条件下， ①由PL=Pme*n/30τ可知，汽油机与柴油机的平均有效压力相差不多。但是由于柴油机后燃较多，在缸径相同情况下，转速明显低于汽油机，因此柴油机的升功率小。 ②柴油机的过量空气系数都大于1，进入气缸的空气不能全部与柴油混合，空气利用率低，在转速相同、缸径相同情况下，单位容积发出的功率小于汽油机，因此柴油机的升功率低，汽油机的升功率高。 1-4柴油机与汽油机的汽缸直径、行程都一样，假设D=90mm 、S=90mm ，是否都可以达到相同的最大设计转速（如n=6000r/min ）为什么 答：.对于汽油机能达到，但是柴油机不能。因为柴油机是扩散燃烧形式，混合气的燃烧速度慢，达不到汽油混合气的燃烧速度，所以达不到6000r/min 的设计转速。缸径越大，柴油混合气完成燃烧过程的时间越长，设计转速越低。 1-5活塞平均速度提高，可以强化发动机动力性，请分析带来的副作用是什么 答：①摩擦损失增加，机械效率ηm 下降，活塞组的热负荷增加，机油温度升高，机油承载能力下降，发动机寿命降低。 ② 惯性力增加，导致机械负荷和机械振动加剧、机械效率降低、寿命低。 ③进排气流速增加，导致进气阻力增加、充气效率ηv 下降。 1-6目前使发动机产生性能大幅度提高的新型结构措施有哪些为什么 答：新型燃烧室，多气门（提高ηv ），可变配气相位VVT （提高ηv ），可变进气管长度（提高ηv ）,可变压缩比，可变增压器VGT 、VNT （可根据需要控制进气量），机械-涡轮复合增压，顶置凸轮机构DOHC 、SOHC （结构紧凑，往复惯性力小）。

内燃机设计考试要点

第一章内燃机设计总论 一、开发设计组成 答：1、产品开发计划阶段；2、设计实施阶段；3、产品试制检验阶段； 4、改进与处理阶段。 二、三化要求 答：1、产品系列化； 2、零部件通用化； 3、零件设计标准化。 三、汽油机的优点 答：1、空气利用率高，升功率高。 2、零部件强度要求较低，制造成本低。 3、低温起动性好，加速性好，工作柔和，噪声较小。 4、升功率高，最高燃烧压力低，机构轻巧，比质量小。 5、不冒黑烟，颗粒排放少。 柴油机的优点： 1、燃料经济性好。 2、工作可靠，耐久性好。 3、通过增压和扩缸，增加攻略。 4、防火安全性好。 5、CO和HC的排放比汽油机少。 四、内燃机评定参数 答：1、强化指标。平均有效压力Pme和活塞平均速度Vm的乘积。 2、比质量m/Pe。单位：kg/kW。工作过程的强化程度和结构设计的完善程度。 3、升功率kW/L。发动机工作的完善性。 五、气缸直径D和汽缸数Z 答： 气缸直径改变之后，除估算功率、转矩外，活塞直径、气门直径、气门最大升 程要重新确定，活塞环要重新选配，曲轴平衡要重新计算，要进行曲柄连杆机构动力计算和扭振计算，要进行压缩比验算、燃烧室设计、工作过程计算甚至重新设计凸轮型线等。 六、行程S 答：行程S改变后，在结构上要重新设计曲轴，要重新进行曲柄连杆机构动力计算、 平衡计算、机体高度改变或者曲轴中心移动、压缩比验算与修正、工作过程计算

O 1,6720°5,23,4 120°240°360° 480° 600° 536241M 0,1 M 1,2 M 1M 2,3M 3,4M 2 M 3M 4,5M 4 M 5,6M 5M 6 M 6,71] )sin 1([)( ) sin 1()sin (1 cos sin sin L r sin sin r sin L AOB )cos cos ()(21 2221 22212αλαλββλαλαββααβ--+=∴-=-===?+-+=-'='=l l r x r l l r AO O A A A x －连杆比＝ 有利用正弦定理，中，在 第二章、曲柄连杆受理机构分析 1、曲柄连杆中力的关系 答：P33，图2-5 2、多缸机扭矩（动力计算），多缸机曲柄图。合成扭矩计算。 第一主轴颈所受扭矩 M0,1=0 第二主轴颈所受扭矩 M1,2=M1(α) 第三主轴颈所受扭矩 M2,3= M1,2+M1（α＋240） 第四主轴颈所受扭矩 M3,4= M2,3+ M1（α＋480） 第五主轴颈所受扭矩 M4,5= M3,4+ M1（α＋ 120） 第六主轴颈所受扭矩 M5,6= M4,5+ M1（α＋600） 第七主轴颈所受扭矩 M6,7= M5,6+ M1（α＋ 360） 3、中心曲柄连杆机构的运动规律 ∏ I ∏ I ∏I ++=++ =+-+-=-+-=+-=∴-≈---=-a a r a v v r v X X r r r x )2cos (cos )2sin 2 (sin x )]2cos 1(41 )cos 1[( )]2cos 2121(21)cos 1[( sin 21 )cos 1[( sin 211 sin 16 1sin 81sin 211)sin 1( 2222664422212 2＝＝度和加速度求两次导数得到活塞速对＝又αλαωαλ αωαλααλαα λααλαλαλαλαλ

《内燃机设计》课后习题标准答案(袁兆成主编)

第一章:内燃机设计总论 1-1根据公式,可以知道，当设计的活塞平均速度V m增加时，可以增加有效功率,请叙述活塞平均速度增加带来的副作用有哪些?具体原因是什么？答：①摩擦损失增加,机械效率ηm下降，活塞组的热负荷增加,机油温度升高，机油承载能力下降，发动机寿命降低。②惯性力增加，导致机械负荷和机械振动加剧、机械效率降低、寿命低。③进排气流速增加，导致进气阻力增加、充气效率ηv下降。 1－2汽油机的主要优点是什么？柴油机主要优点是什么？ 答:柴油机优点：?1)燃料经济性好。?2)因为没有点火系统，所以工作可靠性和耐久性好。３）可以通过增压、扩缸来增加功率。 4）防火安全性好,因为柴油挥发性差。 5）CO和ＨC的排放比汽油机少。?汽油机优点:?1）空气利用率高,转速高,因而升功率高。?２）因为没有柴油机喷油系统的精密偶件，所以制造成本低。 3)低温启动性好、加速性好，噪声低。?4)由于升功率高,最高燃烧压力低,所以结构轻巧,比质量小。 5)不冒黑烟,颗粒排放少。 1－3假如柴油机与汽油机的排量一样,都是非增压或者都是增压机型，哪一个升功率高？为什么？ 答:汽油机的升功率高,在相同进气方式的条件下, ①由PL=Pme＊n/30τ可知,汽油机与柴油机的平均有效压力相差不多。但是由于柴油机后燃较多，在缸径相同情况下,转速明显低于汽油机，因此柴油机的升功率小。 ②柴油机的过量空气系数都大于1，进入气缸的空气不能全部与柴油混合,空气利用率低,在转速相同、缸径相同情况下,单位容积发出的功率小于汽油机,因此柴油机的升功率低,汽油机的升功率高。 1－4柴油机与汽油机的汽缸直径、行程都一样，假设Ｄ＝９0mm、S=9０mm，是否都可以达到相同的最大设计转速（如ｎ=6000ｒ/ｍin)？为什么? 答:.对于汽油机能达到，但是柴油机不能。因为柴油机是扩散燃烧形式,混合气的燃烧速度慢,达不到汽油混合气的燃烧速度,所以达不到6000r/miｎ的设计转速。缸径越大，柴油混合气完成燃烧过程的时间越长,设计转速越低。 1-5活塞平均速度提高，可以强化发动机动力性，请分析带来的副作用是什么？ 答:①摩擦损失增加,机械效率ηm下降，活塞组的热负荷增加,机油温度升高，机油承载能力下降,发动机寿命降低。 ② 惯性力增加，导致机械负荷和机械振动加剧、机械效率降低、寿命低。 ③进排气流速增加，导致进气阻力增加、充气效率ηv下降。 1-6目前使发动机产生性能大幅度提高的新型结构措施有哪些?为什么？ 答:新型燃烧室,多气门（提高ηv），可变配气相位ＶVT（提高ηv),可变进气管长度（提高ηｖ),可变压缩比,可变增压器VGT、ＶNT（可根据需要控制进气量），机械-涡轮复合增压，顶置凸轮机构DOＨC、SOHC(结构紧凑，往复惯性力小）。 1-8某发动机为了提高功率，采用了扩大汽缸直径的途径，如果汽缸直径扩大比较多,比如扩大5mｍ，与之相匹配的还要改变那些机构的设计?还要进行哪些必要的计算? 答:气缸直径改变之后，除估算功率、转矩外，活塞直径、气门直径、气门最大升程要重新确定,活塞环要重新选配,曲轴平衡要重新计算,要进行曲轴连杆机构动力计算和扭振计算,要进行压缩比验算、燃烧室设计、工作过程计算深知重新设计凸轮型线等。 １-9某发动机由于某种原因，改变了活塞行程，与之相匹配的还要进行哪些结构更改设计

内燃机期中试题

内燃机期中试题 （把答案写在答题纸上） 一、选择题（每题1分，共36分） 1．汽油机在中等负荷运行时，为获得最佳的燃油经济性，空燃比约为（B）。A．13～14 B．14～15 C．15～16 D．16～17 2．可变进气歧管在发动机低速运转时，使进气量（D）。 A．为0 B．不变 C．减少 D．增多 3．气门重叠发生在换气过程的哪个阶段？（D）。 A．自由排气 B．强制排气 C．进气过程 D．燃烧室扫气 4．车用增压柴油机可以明显改善以下哪项的经济性能？（D）。 A．怠速区 B．中负荷区 C．低负荷区 D．高负荷区 5．进气管、气缸、排气管连通，是发生在发动机换气过程的哪个阶段？（D）。A．自由排气 B．强制排气 C．进气过程 D．燃烧室扫气 6．柴油机的初始燃烧属于（A）。 A．扩散燃烧 B．预混合燃烧 C．压力着火燃烧 D．同时爆炸燃烧7．柴油的自燃点越低，柴油机低温起动时（A ）。 A．越容易 B．越困难 C．没有变化 D．无法判定难易 8．为避免柴油机出现不正常喷射现象，应尽可能地缩短高压油管长度，减小高压容积，以降低（B）。 A．喷油速率 B．压力波动 C．高压油管内径 D．针阀开启压力9．提高柴油机喷油压力的主要作用是优化（A）。 A．喷油速率 B．喷油流量 C．喷油规律 D．供油规律 10．表示汽油机抗爆性的是（A ）。 A．辛烷值 B．抗爆性 C．铅含量 D．硫含量 11．预混合燃烧的典型例子是内燃机的（C）。 A．扩散燃烧 B．压力燃烧 C．点火燃烧 D．初始燃烧 12．柴油机燃油喷射优化的一个重要方面是提高（B）。 A．供油压力 B．喷油压力 C．喷油速率 D．喷油流量

内燃机设计第2版(袁兆成)课后习题答案第1章

1增加带来的副作用是： 1）摩擦损失增加，机械效率下降，活塞组的热负荷增加，机油温度升高，机 油承载能力下降，发动机寿命降低。 2）惯性力增加，导致机械负荷和机械振动加剧、机械效率降低、寿命降低。3）进排气流速增加，导致进气阻力增加、充气效率下降。 2汽油机优点： 1）空气利用率高，转速高，因而升功率高。 2）制造成本低。 3）低温起动性、加速性好，噪声低。 4）结构轻巧，比质量小。 5）不冒黑烟，颗粒排放少。 柴油机优点： 1）燃料经济性好。 2）工作可靠性和耐久性好。 3）可以通过增压、扩缸来增加功率。 4）防火安全性好，因为柴油机挥发性差。 5）CO和HC的排放比汽油机少。 3汽油机升功率高，因为空气利用率高，转速高，因而升功率高。 4不可以。柴油机的转速一般比汽油机转速低，不会达到同样的最高转速。 5惯性力增加，导致机械负荷增加，平衡、振动问题突出，噪声增加。 1）工作频率增加，导致活塞、汽缸盖、汽缸套、排气门等零件的热负荷增加。2）摩擦损失增加、机械效率下降，燃油消耗率增加，磨损寿命变短。 3）进排气系统阻力增加，充气效率下降。 6新型燃烧室、多气门、可变配气相位（VVT）、可变长度进气管、可变增压器（VGT，VNT）、顶置凸轮机构（DOHC或SOHC）等 7三维造型实体设计、气体、液体流动分析，冷却水温度场分析，配气相位性能

的优化，喷雾模拟，燃油喷射模拟，燃烧模拟，振动分析模拟，噪声仿真等 8气缸直径改变之后，除估算功率、转矩外，活塞直径、气门直径、气门最大升 程要重新确定，活塞环要重新选配，曲轴平衡要重新计算，要进行曲柄连杆机构动力计算和扭振计算，要进行压缩比验算、燃烧室设计、工作过程计算甚至重新设计凸轮型线等。 9行程S改变后，在结构上要重新设计曲轴，要重新进行曲柄连杆机构动力计算、 平衡计算、机体高度改变或者曲轴中心移动、压缩比验算与修正、工作过程计算等 10它可用来积累和管理技术数据，摆脱对某个技术人员的依赖，提高设计技术的继承性，方便技术咨询、数据查询，进行设计流程管理。

内燃机设计课程设计

目录 一柴油机基本参数选定 (2) 1．1柴油机设计指示 (2) 1．2柴油机基本结构参数选用 (2) 二近似热计算 (3) 2.1燃料燃烧热化学计算 (3) 2.2换气过程计算 (3) 2.3压缩过程计算 (4) 2.4燃烧过程计算 (4) 2.5膨胀过程计算 (7) 2.6示功图绘制 (7) 2.7柴油机性能指标计算 (8) 三连杆尺寸的确定、建模以及制图 (8) 四动力计算 (10) 4.1 活塞位移、速度、加速度 (10) 4.2 活塞连杆作用力分析 (11) 4.3 曲柄销载荷和连杆轴承载荷 (12) 参考文献 (13) 附表 (13)

一、柴油机基本参数选定 1.1、 柴油机设计指示 1、功率Pe 有效功率是柴油机基本性能指标。Pe 由柴油机的用途选定，任务书指定所需柴油机有效功率Pe 为66.2KW 。 2、转速n 转速的选用既要考虑被柴油机驱动的工作机械的需要，也要考虑转速对柴油机自身工作的影响。本设计中的柴油机为1050rpm 。 3、冲程数τ 本设计的柴油机采用四冲程，即τ=4. 4、平均有效压力Pem 平均有效压力Pem 表示每一工作循环中单位气缸工作容积所做的有效功，是柴油机的强化指标之一。查表去本柴油机的Pem=0.61Mpa 5、有效燃油消耗率be 这是柴油机最重要的经济性指标。影响柴油机经济性的因素很多，在设计中要仔细分析。四冲程非增压柴油机215[g/(kw ·h)]～285[g/(kw ·h)]。 6、可靠性和寿命 可靠性和寿命是车用柴油机的基本要求之一，设计时必须提出具体指标，但本课程设计从略。 此外，设计指标还可能包括造价、排污、噪声等方面的因素。 1.2、柴油机基本结构参数选用 由有效功率计算公式：τ 30e n V i P P s em ???= 可知由于Pe 、Pem 、n 、τ已选定，则柴油机的总排量s V i ?=12.4，下一步应选定柴油机的基本结构参数：气缸直径d 、活塞行程S 、缸数i 及其它一些参数。 1、气缸直径d 气缸直径d 的选取影响柴油机的尺寸和重量，还影响柴油机的机械负荷和热负荷。为了系列化，常选用固定的缸径系列。任务书规定了车用柴油机的气缸直径d=146mm 。 2、活塞行程S 增大活塞行程S 使活塞平均速度Vm=S ×n/30提高，机械负荷加大，一般车用柴油机的Vm ≤14米/秒；同时S 也是柴油机基本结构指标S/d 的决定因素，车用柴油机的S/d=1.0～1.3，取S/d=1.2则暂时取S=175.2mm 。 3、气缸数i 及气缸排列方式 由于设计任务书已指明d 和S 的值，因而满足功率要求可通过改变气缸数i 实现。 S 4 d 2 π= Vs =2.9可以得到i=4则Vs=3.1。实际4 2 d Vs S π= =185.2mm ，所以i=4，S=185.2，直列。

内燃机设计期末试题

内燃机设计试卷 、简答题（24 分） 1. 发动机的支承力有哪些？哪些是引起发动机振动的力？ 2. 凸轮缓冲段的高度主要考虑了哪些因素？采用液压挺柱时是否还应该设计缓冲段？ 3. 活塞环工作应力与装配应力之间是什么关系，写出表达式，并说明设计时如何选择？ Z D 2 P e = 0.7854—p me V m^_—）4. 发动机转速提高，意味着活塞平均速度Vm高，根据公式100 可知，可以提高发动机的有效功率；请回答Vm增加带来的负面作用有哪些？ 二、填空（20分） 1. 机体的设计原则为：在尽可能—的条件下，尽量提高机体的___________ 。 F i T= C COS Of 2. 往复惯性力「始终沿_________ 作用。 3. 发动机的主临界转速与发火次序的变化_______ 。 4. 如果需要在轴瓦上开油槽，应该开在主轴瓦的_______ ，连杆轴瓦的_____ 。 5. 从等刚度出发，主轴颈D1 ______ 连杆轴颈D2 ;从等强度出发，D1 ______ D2 ;实际设计时D1 ___ D2。 6. 润滑系机油循环量根据__________ 来确定。 三、分析（20分） 已知一单列四行程三缸发动机，发火次序1-3-2，请分析往复惯性力的平衡性，如必要，请 采取整体平衡措施，写出质径积表达式，在轴侧图上标出平衡重布置。 四、计算（16分） 已知一台单列四行程三缸发动机（1-3-2），进排气门在一条直线上，凸轮轴顶置，图中虚

线L与气门轴线平行，摆杆以及配气相位如附图 % = 58°他a = 20° 刑=⑷ g = 4沪

求: 1各缸排气凸轮相对于第一缸排气凸轮的夹角； 2?同缸异名凸轮夹角； 3?排气凸轮工作半包角； 4. 一缸活塞位于压缩上止点时，其排气凸轮桃尖相对于图中虚线L的夹角。 、叙述（12分） 1?请叙述气缸套产生穴蚀的原因，并说出减轻穴蚀的设计和结构措施。 2?请结合作图叙述活塞工作时销轴方向变形大的原因，并说明结构设计时怎样考虑。 内燃机设计试题标准答案A 、简答题（24） 1答：往复惯性力是由往复运动质量Mj高速运动产生的，它的运动加速度为 2 2 a=w（cosa +kcos2a），所以Fj = m j （co护+》cos/）。惯性力不参与做功 因为正负做功在一个循环内相抵消。（6分） 2答：气压力、侧向力、热变形。反椭圆设计、绝热槽、恒范钢片（6分） 3答：轴瓦的过盈量主要是保证工作可靠。有自由弹势、半圆周过盈量、余面高度。加标准力F0,检测余面高度（6分） 4答：结构改变：曲轴、集体高度或曲轴中心孔位置。计算：动力计算、曲轴平衡分析、 压缩比、工作过程、（6分） 二、分析计算（20分） 发火间隔角A = 720/3= 240 （2分）;画出曲柄布置图（2分）；一阶曲柄图、二阶曲柄图（2分） 一阶惯性力分析，等于零（2分）、二阶旋转惯性力分析，等于零（2分）。一阶惯性力 矩分析，等于3ac （4分），二阶惯性力矩比较小，不考虑（2分）。 考虑整体平衡对一阶惯性力矩进行平衡，平衡措施正确，质径积结果正确

内燃机设计题的答案

名词解释：1自由弹势：轴瓦在自由状态下并非呈真正的半圆形，弹开的尺寸比直径稍大些，超出量称为自由弹势Δs 。2圆角弯曲形状系数：等于圆角表面最大应力σmax 与圆角名义应力σn 之比。3连杆螺栓基本载荷系数：工作时实际加载量△p 与工作载荷Pj 的比值。4隧道式机体：主轴承孔不分割的机体。5梨形环：开口处压力比较高的不均压环。6润滑特性数：s=-（ρ+ht 〞）作为评价润滑油膜承载能力的特性参数。7凸轮升程几何速度：只取决于凸轮形状和尺寸而与凸轮角速度无关的量dht/dρc 。8轴瓦抗咬粘性：轴承油膜由于某种原因（冷启动，突然缺油）遭到破坏时，轴承材料不擦伤和咬死轴颈的能力。9椭圆轴承:轴瓦是中间厚两边薄的形状。10热强度系数：材料的拉伸极限强度σB 与热应力特性数（aE/λ）相比称为热强度系数。11圆角扭转形状系数：等于圆角表面最大切应力与轴颈名义应力τn 之比。12顺应性：轴承副有几何形状偏差和变形时克服边缘负荷从而使负荷均匀化的性能。13嵌藏性：以微量变形吸收混在机油中的外来异物颗粒而不擦伤轴颈的性能。14外平衡：研究发动机不平衡力和力矩整个系统对外界（支承）的影响。15内平衡：对已平衡的机器进行曲轴和机体内部所受载荷（弯矩和剪力）分析和计算。16静平衡：质量系统运转时离心力合力为零即系统的质心位于旋转轴线上。17动平衡：当系统旋转时不仅旋转惯性力合力Rr=0且合力矩Mr=0达到完全平衡。18强化指标：平均有效压力Pe 和活塞平均速度Cm 的乘积。19比重量：单位千瓦的净重。表征工作过程的强化程度和结构设计的完善程度。 内燃机主要设计指标：1动力性指标（功率，转速，最大扭矩，最大扭矩时转速）2经济性指标（燃油消耗率）3可靠性和耐久性指标4重量和外形尺寸指标（比重量，体积功率）5低公害指标（排放物，噪音） 内燃机设计的三化：产品系列化，零部件通用化，零件设计标准化。 柴油机优点:因为热效率高，所以其燃料经济性好，工作可靠性耐久性好可以采用高的增压度和较大的缸径来提高平均有效压力和功率，防火安全性好。汽油机优点：重量轻尺寸小低温起动性能好，工作柔和，运转平顺，制造成本低，四冲程优点：更坚固可靠耐磨经济性好指标稳定。二冲程优点：单位时间内工作循环数提高一倍，实际功率输出比四冲程大，与同功率四冲程发动机比体积小重量轻。水冷优点：冷却较好且均匀，强化潜热大。风冷优点：不用水冷却系统简单，不会发生漏水冻结和沸腾等故障，工作可靠性高，使用方便，但其运转噪音较大。 单列式优点：结构简单，工作可靠成本低使用维修方便，能满足一般要求。双列式优点：结构紧凑，使机体，曲轴，凸轮轴和连杆的结构刚度较大，平衡性良好，进气系统完善，外形空间利用率高。主要参数：1平均有效压力2活塞平均速度3气缸直径和气缸数4评定参数（强化指标，比重量，升功率） 4.作用在单缸机支架上有哪些力和力矩？力矩：飞轮端输出扭矩M ＂=M+△M （△M 表示飞轮不匀速转动的惯性力距） 反力距 M M '?''＋＝M M +（△M ＇表示反力距的变动部分，△M ＇=△M ；'M M 表示反力距的平均值）M ＂和M M ＇使基础受扭，△M ＇ 使基础受变动载荷作用。承受受力情况与反力距有关，而飞轮只解决输出扭矩的均匀性，并不能改变反扭矩，因而也不能改变支架的受力情况。力：自由力P ＇经过主轴承传给发动机曲轴箱，再传给发动机支架，此时，支承反力Q1=P/2+M ＇/b,Q2=P/2-M ＇/b ，（b 为支撑距离）气压力通过M 间接作用于支架，往复惯性力P 既直接作用于支架，又间接通过M 作用其上。 5对均匀发火的多缸机如何根据单缸机扭矩曲线来求总扭矩，若发火不均匀又该如何计算？ 发火均匀时，考虑各缸间的发火间隔，各缸扭矩曲线应相互错开一个对应发火间隔的角度，发火间隔Z 720o =A （四冲程）或Z 360A o =（二冲程）Z 为气缸数。如四冲程四缸发动机o o 1804 720==A ，即合成扭矩以o 180为周期变化，只须将单杠扭矩分为四段，将它们叠加在一起就得i i 1M ∑ 1影响发动机平衡性的主要因素有哪些？不平衡危害？ 1）往复式内燃机由于工作过程的周期性和机件运动的周期性，运转中所产生的旋转惯性力和往复惯性力都是周期变化的；另外，输出扭矩的波动，也会造成支反力的变化，导致往复式内燃机不平衡。 2）不平衡会引起机器在支承上振动。汽车发动机发生振动，有损汽车的平顺性和舒适性，加速司机疲劳，影响行车安全。拖拉机发动机发生振动也会恶化机车的劳动条件，影响农业作业质量。进行固定作业的柴油机的振动会缩短基础和建筑物的寿命。振动引起噪音，消耗能量，降低机器的总效率，振动还可能引起紧固连接件的松动和过载，降低机组的耐久性。