文档介绍：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Vm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和计算?
答:活塞行程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。
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Pg和往复惯性力Pj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,但在一个周期内其正负值相互抵消,做功为零;Fg是脉冲性,一个周期内只有一个峰值。
第三章:内燃机的平衡
3-1四冲程四缸