哈工程内燃机考试重点和答案缩印版(含85分必考题)

1、二、工作原理四程柴油机的主要机件 1固定机件：机座1，机体4，主轴承3，汽缸盖7，汽缸套6等。 2运动机件：曲轴13，连杆10，活塞8，活塞销9，连杆螺栓11等。 3配气机构：凸轮轴14，顶杆15，摇臂16，气阀机构（进气阀17、排气阀 18、气阀弹簧19）等。 4燃油系统：喷油泵20，高压油管21，喷油器2等 5辅助机件：进气管5和排器管12等此外，对于整机而言，还有润滑，冷却，启动和控制等系统。一些名词：1上止点：活塞距曲轴中心最远的位置 2下止点：活塞距曲轴中心最近的位置 3活塞冲程（S）：上、下止点间的距离。4压缩室容积（Vc）：活塞位于上止点时，活塞顶部与缸盖间的容积，又称燃烧室容积

2、。5汽缸工作容积（Vn）：活塞上、下止点之间的容积称为一个汽缸的工作容积，它可以用气缸直径D(cm)由下式表示：Vn=(Pai*D*2)/4*S*(10*3) 式中 S活塞冲程（cm）。 6汽缸的最大容积（Va）：活塞在下止点时，气缸的容积，即气缸工作容积与压缩容积的之和：Va=Vh+Vc 7汽缸的总容积V，总排量：室内燃机所有汽缸工作容积的总和。即：V=Vh*I(L) 式中 i气缸数。进气冲程：进气压力大致保持不变.为了利用气流的惯性来提高充气量,进气阀在活塞过了下止点以后才关闭.压缩冲程：进、排气阀关，活塞上行，缸内气体被迅速压缩，气压上升，同时气温升高，达到柴油的自燃温度时，柴油便自行燃

3、烧膨胀。作用:1.提高空气的温度,为燃料的自行发火作准备.2.为气体膨胀作功创造条件.3燃烧膨胀冲程3.作功冲程：此时进排气阀钧关闭，缸内燃料迅速燃烧膨胀，气体压力急剧上升，推动活塞自上止点往下止点运动。最高燃烧压力Pz,压力升高比: 为燃烧压力与压缩终点压力之比.4.排气冲程.排气阀早开晚关,排气阻力的存在,比如有消声器,使排气阀必须提前打开,以减少活塞排气的阻力,而活塞在完成排气过程时,主要靠惯性.二冲程柴油机与四冲程柴油机的比较：1.在相同的气缸尺寸和转速下，二冲程发动机的功率理应比四冲程发动机增加一倍，但由于：1扫气容积的损失；2充气时间短程废气消除困难驱动扫气泵要消耗一部分功率，所以

4、只增加了50%-70%左右2.均匀性好其他形式：按气流在气缸中流动的路线不同，(1)气孔式直流换气的柴油机(2)横流扫气的二冲程柴油机(3)回流换气的二冲程柴油机第一冲程：活塞自下而上,压缩，继续前行，进气孔开，曲轴箱形成真空度，可燃气进入曲轴箱。第二冲程：上止点时，点火作功，活塞下行，排气口开，Pz>Po，排气，曲轴箱压力大于汽缸内压力，进气扫气过程，待活塞扫过下止点后，关闭扫气孔为止。 1安装增压气的目的：增加充入气缸的空气量，压缩后空气密度增大，所以充入汽缸内的空气量就增多。2.区别（1）增压柴油机：装有增压器的柴油机。（2）非增压柴油机：直接从大气中吸入空气的柴油机称为增压柴油机

5、3分类：机械传动的增压柴油机、废气涡轮增压的柴油机、气波增压、复合增压。发火顺序A.转速不均匀的危害：1.运动件受冲击负荷，容易造成磨损 2.容易产生扭振3.不平衡B.追求均匀性的方法：1.单缸时需加装飞轮、2.多缸机除飞轮外，采取合理的发火顺序。C发火顺序：为了保证发动机运转的均匀和平衡性的要求，对四冲程柴油机，曲轴转动两转内，每个汽缸完成一个工作循环。因此，各缸应相隔一定的转角而均匀的发火，若i=汽缸数。 发火间隔角：曲柄与之对应四缸机为：1-3-4-2或1-2-4-3六缸机为：1-5-3-6-2-41按结构特点分 （1）筒形活塞柴油机缺点；活塞裙部起向导作用，在侧推力的作用下，活塞与缸套

6、磨损较大。优点：结构简单，紧凑，轻便用于中，高速柴油机 （2）十字头活塞柴油机 优点：活塞与缸套间无侧推力，因为由十字头导向，故磨损较小，不易擦伤和老死。 可在汽缸下部设横隔板，以免汽缸内的脏油，烟灰，燃气等漏入曲轴箱。污损曲轴箱底部的滑油。 缺点：使柴油机高度和重量增大，结构复杂。 用途：船用大型低速柴油机2.按缸数分：单缸机和多缸机 多缸机分布形式 直列式 V型 W型 X型 星型 3.按燃料分：柴油机，汽油机，煤气机4.按工作原理：四冲程和二冲程5.按进气方式：增压和非增压6.按点火方式：点燃和压燃7.按用途：固定式内燃机和移动式内燃机8.按标定转速：a.高速机n1000r/min b.中

7、速机300n1000r/min c.低速机：n<300r/min9. 按曲轴转向：左转，右转，可逆转和不可逆转。三、技术指标动力性指标：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四、运动机件一活塞组的组成活塞组由活塞、活塞销、活塞环、衬套和活塞销盖。二活塞组的作用1.与汽缸，汽缸盖共同构成发动机的密闭的工作空间防止燃气漏入曲轴箱，阻止过多的润滑油窜入汽缸内。2.承受燃气压力，并将其传给连杆和曲轴。3.承受侧推力，起到了导向作用。4.二冲程发动机中还有控制气口的作用。活塞的工作条件1.活塞承受很高的气体压力作用2.活塞承受往复惯性力的作用要求：在保证强度的前提

8、下，尽量减轻重量，以见效 往复惯性力，从而减少机械负荷。3.活塞承受侧推力的作用润滑不良，引起活塞裙部的磨损,活塞裙部材料有高的耐磨性。4.活塞受到高温燃气周期性的加热作用结构要求：要求在保证强度的前提下，尽量减轻重量，以见效往复惯性力，从而减少机械负荷活。塞应具有足够的刚度和强度。(1)良好的结构形式，合理的散热和冷却方式，以减小热负荷。(2)材料有足够的抗热性，较好的导热性，保证有足够的热强度。(3)热膨胀系数小，以保持与缸套的合理配合间隙。活塞的结构形式从有无冷却的角度可分为：非冷却活塞和冷却式活塞整体铝活塞，整体油冷活塞，组合式油冷塞，组合式水冷活塞。1 整体铝活塞(1) 活塞的基本结

9、构包括：顶部、环槽、活塞销座和裙部。活塞顶部、汽缸盖和汽缸壁组成燃烧室组成燃烧室。(2) 活塞头部：从活塞顶至活塞销座以上最末一道环槽之间的部分成为活塞头部。开有数道环槽，2-3道气环槽，1-2道油环槽。高速机较少 ，低速机较多 。(3) a.活塞头部特点： 因温度及压力沿高度方向变化很大，引起各处热变形不一致，为了保证活塞在工作温度下与缸套间有一定的均匀间隙，活塞头在常温下加工成锥体，或多个锥度不同的截锥体的组合 ，上部锥度大，下部锥度小b.活塞顶部形状 平顶、盆顶、W型、凹顶、凸顶 深坑、深坑注：为了防止气阀早开晚关而引起启发与活塞顶相碰，在活塞表面加工出避碰凹坑。(3)活塞裙部：头部以下

10、部分统成为裙部。受机械负荷和热负荷(4)结构特点：由于活塞在工作过程中，承受较强的机械负荷和热负荷，工作条件十分恶劣，因此，活塞在结构上具有一些共同的特点。(6)改善措施a.圆弧过渡：非冷却整体铝活塞的头部热流密度很大，为降低活塞头部和环槽温度，加大散热面积，保证热流密度大致相等，顶底内壁和侧壁相连接部分多用大圆弧过渡，同时减少了应力集中。b.隔热槽：整体铝活塞第一环槽因温度高，材料硬度下降较多，及润滑条件差，环槽磨损严重。这些常常是限制活塞使用期限的重要因素。为了改善这种情况，某些柴油机活塞在第一道环槽上方车隔热槽，改变顶部热流方向，将部分原来由第一道环散走的热量分散到第二、三道环散走。c.

11、耐磨镶座：整体铝活塞第一环槽因温度高，材料硬度下降较多，及润滑条件差，环槽磨损严重。这些常常是限制活塞使用期限的重要因素。为了改善这种情况，有些柴油机活塞在第一或第一和第二道环槽处铸入耐磨镶座以提高环槽部分的耐磨性。(7)功能特点优点：铝合金的特点是密度小，仅为铸铁的三分之一；导热性好，导热系数比铁高1-2倍。对于高速轻型、强化度不高（Pe<1MPa）的柴油机的活塞，为降低惯性力，减轻重量，增强导热性，广泛采用铝合金整体活塞不足：铝合金的缺点是热膨胀系数大，比铸铁大2-2.5倍，因此冷车时与缸套间隙大，容易轻型柴油机实用引起较大的振动和磨损，热强度低，耐磨性差等。(8)改进方法a活塞顶阳

12、极化处理，减少热传导。b采用，裙部喷镀石墨或二氧化钼。整体油冷活塞 a.蛇形油管冷却活塞：采用螺旋形铜管或钢管铸入活塞本体，使冷却油流经蛇型管，在润滑油压力作用下进行循环冷却。为了增强冷却效果，也有铸成后再用酸蚀掉铜管。b.冷却油腔活塞：活塞头内部设置冷却油腔，冷却油不充满整个油腔，一般只充30-50%，由于活塞往复运动的惯性，冷却油在油腔中震荡冲刷，冷却油与油腔面相对运动速度较大，容易形成紊流，冷却效果较好。a 蛇型油管冷却活塞 b 冷却油腔活塞3.组合式油冷活塞(1)采用组合式的原因a.强化强度提高，活塞头部的热负荷增加。一般的铝合金不能满足要求。b.出于减小往复惯性力的考虑，减轻重量。(

13、2)制作方法：a.用耐热材料制成活塞头部b.用铝合金或铸铁制造活塞裙部 c.然后将二者用螺栓连接起来。(3)工作特点： a.内外腔支撑部分面积大，气体压力引起的应力小，顶部可以做的较薄，也就减小了热应力。 b.由于活塞头与活塞裙部是分体的，所以冷却腔的布置受工艺上的限制少，能耐更好地满足冷却的要求。特别是环槽区可加强冷却，冷却油出口设在油腔高度的中部，以形成振荡冷却。活塞销1.功用：连接活塞与连杆，将活塞承受的力传给连杆。2.工作条件 ：(1)承受燃烧压力产生的交变冲击力。(2)与活塞销座及连杆的配合面承压面积不能大，相对运动速度低，不易形成油膜，润滑条件差，很容易磨损。3.要求：(1)很高的

14、强度 (2)良好的韧性 (3)耐磨 (4)重量轻4.活塞销结构形式 :(1)直内孔 (2)圆锥形内孔 (3)圆柱圆锥组合形5.活塞销与连杆小头及活塞销座的连接方式: (1)活塞销固定与连杆 优点：增大了刚度，不容易弯曲变形 缺点：局部磨损 (2)活塞销在连杆小头和活塞销座中浮动 优点：结构简单，工作中活塞销座中缓慢转动，磨损均匀，载荷分布均匀，提高疲劳强度。 (3)机构沙锅内要求有轴向定位装置 a.弹簧挡圈（卡簧） b.铝合金挡塞活塞环活塞环分为气环和油环两种a.气环一般高速机有2-3道气环，中速机有3-4道气环，低速机有5-6道气环 ，油环一般是1-2道。目前的趋向是减少环数，强化第一道环。

15、因此柴油机所消耗的摩擦功中约有50%是活塞环和活塞裙与缸套间的摩擦引起的。b.油环油环一般是1-2道。1.作用 （1）密封汽缸，防止燃气漏入曲轴箱。（主要由气环完成）自由状态为椭圆形，工作状态下为圆形的开口环。在气体的压力与自身的弹性作用下，与汽缸壁，环槽紧密贴合。并非绝对密封，只能做到漏泄最少。 (2)导热 燃料燃烧产生的的热量有一部分经活塞环传向气缸壁，再由冷却水带走。对于非冷却活塞，这部分热量可达活塞顶部承受热量的60-70%。) (3)调节滑油为保证活塞环能在高温，高压下沿气缸壁面正常滑动，在缸壁上应保持一定厚度的油膜。滑油过多或过少都不利于内燃机的正常工作。调节润滑油：刮油和布油，油

16、的作用为润滑。 (4)支承活塞活塞活塞的外径略小于气缸内径，活塞在气缸内即有往复运动，在侧推力的作用下又有横向运动，运动不稳定。而活塞环在运动中始终与气缸壁及活塞环槽贴紧，对活塞销有支撑作用。3气环的结构应保证较高的密封性，便于磨合，耐磨损，对润滑有调节作用。 (1)矩形环如图4-13(a) 优点：结构简单，加工方便 缺点：上行时，有往上带油的作用，增加滑油耗量，燃烧室积碳。 (2)锥面环 如图4-13(b) 锥面角在30分到1度35分之间。其特点是有较高的径向压力和缩短初磨合时间，并可避免环的上侧面同缸壁接触，因而上行时有交好的布油能力，下行时可起到刮油作用。缩短初磨合时间。 (3)扭曲环如

17、图4-13(c)使用时，产生扭曲，呈盆状，这是它兼有锥面环之优点，同时环在环槽中呈盆造成内外棱角同环槽上下侧面接触，有良好的气密和刮油作用。 (4)梯形环如图4-13(d) 防止环的熔着和结焦。侧推力的作用，使环从一侧压向另一侧，端面间隙的变化能把环槽中的结焦挤出，并促使滑油更新，气体压力产生径向分力，有利于对燃气的密封作用。(5)桶面环如图4-13(e)用于短活塞，防止运转初期拉毛气缸和漏气，在活塞上行时有良好的布油作用，而下行时有一定的刮油作用。a矩形环 b锥面环 c内倒角投曲环d梯形环e桶形环4.活塞环的开口形状 如图4-14 (1)直切口，结构简单，加工容易，但密封性稍差。 (2)搭切

18、口，密封性好，但制造困难，多用于大型低速柴油机中。(3)斜切，性能介于上述两者之间。 a直切口 b搭切口 c斜切口a.开口间隙 自由开口间隙：自由状态下开口尺寸。 工作状态间隙：工作状态下开口尺寸。大了漏气，小了易受热膨胀，卡死，折断。a.端面间隙端面间隙：过小易卡死而失去密封性。过大则泵油现象严重。 (4)性能比较密封性： 搭切口斜切口直切口加工性： 直切口斜切口搭切口5油环 (1)气环的泵油现象 如图4-15当活塞向下运动时，环压在环槽的上端面被气环刮下的滑油充满环与环槽之间的空间。当活塞向上运动时，环压在环槽的下端面，而滑油被挤入上部的环槽间隙中。(2)采用原因由于某些气环不但没有刮油的

19、作用，而且还能把润滑油泵吸到燃烧室中去，所以必须在活塞上安装专门的刮去气缸上多于润滑油的刮油的环。由于泵油现象这个过程周期的重复滑油就能不断地进入燃烧室参加燃烧，这样会增加滑油的消耗量，并引起结焦造成气环卡死，产生严重漏气，使功率下降。(3安装位置一般油环多部置于滑油较多的活塞末道气环以下。（可见动化演示）(4)结构形式油环制成有利于刮油和布油的形状，并在环槽中或槽下方开油孔，将刮下的滑油引入曲轴箱。为了提高油环的径向压力和刮油效果，还采用弹簧胀圈油环以及钢片组合油环。连杆组连杆组是由连杆，连杆盖，连杆螺栓，连杆轴瓦，小端寸套等部分组成。连杆本身又分为连杆小端，连杆身和连杆大端三部分。1功用：

20、连接曲轴和活塞，将作用于活塞力传给曲轴，并将活塞的往复直线运动变为曲轴的旋转运动。2运动方式(1)小端-往复直线运动 (2)大端-回转运动 (3)杆身-复杂的平面运动3.受力情况气体压力，往复运动质量惯性力，摆动惯性力，以上各力大小和方向不断变化，易引起连杆疲劳破坏。连杆小段压入衬套，螺栓压紧，产生附加载荷。 4性能要求： (1)足够的强度和刚度 (2)尽量减轻连杆质量 (3)大端及小端轴承可靠，耐磨性好 (4)易于制造，成本低。5制造要求优质碳素钢或合金钢锻造而成 低速船用柴油机：优质碳素钢； 高速强载大功率柴油机：优质高强度合金钢； 中等强度的柴油机：40Cr合金结构钢。连杆的结构 连杆组

21、包括：连杆，连杆盖，连杆螺栓，连杆轴瓦，小端衬套。1连杆连杆本身又分为连杆小端，连杆杆身和连杆大端三部分。(1) 连杆小端A作用及改善方法连杆小端通过活塞销与活塞相连，将作用于活塞上的气体压力和往复惯性力传给连杆。工作时小端在活塞销上作摆动。为改善磨损，小头孔中以一定的过盈量压入耐磨衬套，材料为锡青铜或钢青铜铅合金。B结构类型小端结构上的不同主要体现在润滑上a 飞溅润滑 b强制润滑 c螺旋形布油槽 a.飞溅润滑：适用于大批量生产的小尺寸四冲程发动机。 b.强制润滑：开油孔和油槽。适用于小批量生产的中低速柴油机。c.螺旋形布油槽：衬套内表面有螺旋形布油槽。连杆始终受压，不容易形成油膜。A.主要区

22、别在截面形状上。a.适用于中，低速大缸径柴油机或小批量生产的中小型柴油机,自由锻造；b.c适用于大批量生产的中，高速柴油机中模锻后表面不加工或稍加处理； d.用于强载度较大的大功率柴油机,表面经抛光，喷火或氮化处理。B.结构特点有二a.一般采用工字形截面，充分利用材料，减轻重量，工字边在摆动平面内。b.连杆从小端至大端逐渐放大，过渡处用大圆角半径。 (3)连杆大端连杆大端与曲轴相连，为了能装拆，大端为分开形式，大端上部与杆身为一体的,下部为连杆大端盖（连杆盖）。根据切口形式分为:平切口 、斜切口 平切口：剖分面垂直于连杆中心线斜切口：剖分面与连杆中心线呈30-60夹角。 优点：使连杆大端横向尺

23、寸缩小，以保证在较大的曲柄销轴颈的情况 下能从汽缸中拆装。缺点：结构复杂，刚度小，沿切口方向有切向力。b.船用低速机：便于维修和调整压缩比采用分体式连杆大端(2.连杆盖(1)工作要求 应具有良好的刚度，以保证工作时轴承孔变形最小。 (2)结构形式 a. 重量最轻，加工困难，适用于轻型高速柴油机。b.双筋型。刚度均匀，但不便于与连杆体一起模锻。 c.结构简单，易于锻造和机械加工在中高速机中应用广泛。 d.工字型截面。结构合理，适于铸钢毛胚，多用于中低速柴油机。(3)装配时定位方式 a.连杆螺栓的圆柱面定位b.定位销 c.定位套筒 d.定位凸肩 e锯齿形结合面定位 d、e多用于斜切口连杆大端，避免

24、螺栓受剪切力 3.连杆螺栓(1)使用原则总截面积相同的情况下，数量多的可使连杆大端宽度减小。连杆螺栓：（一般取2-6个)(2) 工作要求承受交变负荷，受力严重。优质合金钢锻造毛胚，一级精度细牙螺纹，滚压法加工，以提高其疲劳强度，外表面发蓝防锈。 (3)常用结构a.大型低速柴油机 b.中高速机(4)预紧力为保证轴瓦有一定过盈，并使大端与连杆盖间有足够的压紧力，用扭力扳手、扭矩、螺栓伸长两和螺母转过角度。(5)防松措施必须有开口销，铅丝绑扎，轴端挡圈，自锁螺母。3.连杆轴瓦一般采用薄壁轴瓦。(1)要求外表面有高的光洁度。使轴瓦与轴承贴紧，增加承载能力和导热能力，提高工作可靠性。(2)定位方式 a.

25、销钉定位 b.定位唇 (3)连杆轴瓦上还分布有油槽和油孔。根据两个连杆相互连接方式，可把V型柴油机连杆分为并列连杆、叉型连杆和主副连杆三种形式(1)并列连杆同一列左、右两气缸的并排的装在同一曲柄销上。优点：左右两气缸的连杆结构完全相同，可以通用；两个活塞连杆组运动规律完全相同，动力性能一样。 缺点：左右两排汽缸中心线沿轴向错开一段距离，曲轴长度增加，导致刚度受力复杂。(2)叉型连杆一个是“叉型连杆”，另一个是“片型连杆”左右两个连杆汽缸中心线处于同一平面内，无须轴向错开。 缺点：叉型连杆大端结构和制造工艺比较复杂，大端刚度不高。(3)主副连杆主连杆直接连在曲柄销上；副连杆通过圆柱销与主连杆大端

26、凸承相连。 优点：汽缸中心线在同一平面内，且只有主连杆大端与曲柄销相连，故结构紧凑，轴向尺寸缩短，曲轴刚度增加。 缺点：两排汽缸运动规律有差别，且副连杆在主连杆上产生附加弯矩。十字头式柴油机连杆 十字头连杆小端与十字头销相连。由于加工困难，一般只作成简单的圆柱形，且大、小端都是分开的，用螺栓与连杆相连。无轴瓦，白合金直接浇铸在孔内表面上，此结构散热性好。曲轴 1功用汇集所有汽缸内燃烧气体所做的功，以旋转的形式输出。2工作条件a.受力复杂：曲轴承受气体压力，往复质量惯性力，回转离心力，容易产生很大的交变弯曲应力和扭曲应力。b.形状复杂：曲轴本身形状复杂，截面变化大，应力集中严重。c.润滑困难：曲

27、轴轴颈表面在高比压下高速运动，而且载荷时冲击的，不容易建立稳定的油膜。易引起轴颈和轴承的严重磨损。d.容易变形：曲轴为细长轴，若刚度不足，容易产生变形和扭振。3材料优质碳钢和碳素钢锻造而成。 球墨铸铁：强度不太高的中，高速机中广泛采用。 优点：a.铸造，不用大型锻造设备，造价低； b.对应力集中不敏感，疲劳强度接近中碳钢； c.耐磨性好，对扭转振动阻尼作用远胜于 钢。 缺点：韧性较低。为提高耐磨性，球墨铸铁进行正火和高频淬火，钢的要调质，高频淬火和氮化。轴颈表面要精磨，抛光，以防出现裂缝。曲轴的组成部分前端（自由端）：安装配气机构和各种辅助机构的传动齿轮后端（输出端）：带凸缘，可安装飞轮 单位

28、曲柄主轴颈：支承在主轴承上曲柄销：连杆轴颈曲柄臂：曲臂曲轴的分类根据单位曲柄的构造特点，船舶柴油机曲轴有三种构造形式： a整体式曲轴 b全套式曲轴 c半套合式曲轴 d圆盘式曲轴1整体式曲轴用于中、高速柴油机，主轴颈、曲柄销和曲柄臂一体。如图4-26(a) 2套合式曲轴 a全套式：曲柄销、曲臂、主轴颈都分别制造，然后套合为一体 b半套合式：曲柄销与曲臂为一体，如图4-26(c)。 套合方法：红套或液压套。用于大型低速柴油机，消除了大件锻造困难。分段式曲轴也是同样道理。3圆盘式曲轴主轴颈和曲臂合成一个圆盘。圆盘外面多半是同时装有短滚柱式主轴承，轴向尺寸紧凑，曲柄销长度可加大，刚度较大，承载能力强，

29、但成本高，噪声大，重量大，曲轴各部分结构1曲柄销与主轴颈圆形，与曲柄臂相连，有较大圆弧过渡，做成空心结构，可以减少旋转部分的质量，铸造曲轴可直接铸出，锻造曲轴，可用钻孔方法加工成形。2曲柄臂a.易于加工，但应力集中较大，重量也较大，多用于锻造曲轴。 b.椭圆形，模锻和铸造曲轴，最合理，加工困难。 c.圆形，便于加工，但重量较大。3油孔和油道： 润滑油走向：机体上的油管主轴承曲轴内部曲柄销连杆杆身活塞销或冷却活塞。油孔要求有较大的圆弧和倒角，并仔细抛光。结构形式： a实心轴颈油道布置 b空心轴颈油道布置4曲轴的前后端：止推轴承设在飞轮端 止推轴承： 1.推力环 2翻边轴瓦。1扭振的概念惯性力的作

30、用下进行角振动，圆盘和弹性钢棍时而转到其平衡位置（静止时的位置）的这一边，时而又转到其平衡位置的另一边。这样的角振动，称为自由扭转振动偏离平衡位置的最大角度，称为振幅其振动率（即每分钟振动的次数）称为自由振动频率圆盘的质量越大及钢棍的刚性愈小，自振频率越小。由于钢棒材料内部的分子之间有摩擦作用（称为阻尼），自由扭振现象将逐渐衰减，振幅逐渐变小，最后整个系统便停止振动。 3橡胶减振器4硅油减振器五、固定机件构成 固定机件主要包括：汽缸盖，汽缸套，机体（汽缸体的曲轴箱）及机座。作用：保证运动件相互位置，并构成燃烧室，气道，水道，油道，以保证燃烧，换气，冷却和润滑的需要。简单的例子：高速机：倒挂式主

31、轴承中速机：正置式主轴承 功用及结构特点A功用：封闭汽缸，与活塞和汽缸套一起组成燃烧室。B工作条件：.高温高压燃气作用.螺栓预紧力作用、压缩应力、弯曲应力和热应力。C结构特点：.安装喷油器，进，排气阀，以及进，排气阀驱动机构。.内部布置有进，排气道，冷却水腔，螺栓孔道。故汽缸盖为最复杂的零件之一。D制作要求：.有足够的强度和刚度。.保证结合面的良好密封。E材料：.铸铝：a:导热性好，重量轻，铸造工艺性好。b:热膨胀系数大，容易变形，价格高。小型，高速.铸铁：抗高温性好，铸造工艺好，价格低。合金铸铁和球墨铸铁广泛用于各种强载柴油机中。.铸钢：抗拉强度高，韧性好，高温强度好，不容易产生疲劳裂纹，工

32、艺性差。一般只用于热负荷较高而形状简单的二冲程回流换气柴油机中。气缸盖的结构形式1按气缸盖的数量分类，有单体式气缸盖和整体式气缸盖。2按结构形式分有组合式汽缸盖，焊接结构汽缸盖，双层底结构汽缸盖和钻孔冷却汽缸盖等。单体式汽缸盖：每一个汽缸盖设有一个汽缸盖，即每缸一盖。优点：.制造容易，维修方便。.解决汽缸的密封性容易,适用大，中型机。 .受热膨胀余地大，热应力小。B整体式汽缸盖：几个缸的缸盖连成一体。优点：具有良好的刚性，较小的汽缸中心距，便于排气道布置。常用于情形高速柴油机中。C块状式汽缸盖：介于单体式与整体式之间，即二缸或三缸一盖。这种结构适于大批量生产、系列化程度高的柴油机。D双层底结构

33、的汽缸盖：对于汽缸盖本身而言，受高温燃气作用，温度分布不均，热应力大。特别是底面上，进，排气道及气到孔与喷油器座孔之间的间壁易产生裂纹。若底面壁厚大，内外表面温差大，热应力也大。若底面壁厚小，机械应力和变形会加大。采用双层底的主要目的：解决机械负荷与热负荷的矛盾。汽缸套A功用构成工作循环的空间 作活塞的导向面，十字头的是滑块和导板。向周围导热。 对于二冲程发动机还有扫气口。B工作条件：.内表面受高温高压燃气的反复作用 进气时受进气空气的吹拂。外表面受冷却水的冲刷和腐蚀 .气体压力和落杀预紧力机械应力内外表面的温差热应力（波动，疲劳破坏）.承受侧推力，与活塞之间高速相对运动，产生摩擦，磨损C加工

34、要求：1.内表面有高的精度和光洁度。耐磨耐腐蚀。2.外表面对冷却水有抗腐蚀能力和抗穴蚀能3.强度：机械强度和热强度，机械负荷和热负荷。4.刚度：安装和工作时不致产生大的变形。5.密封：对汽缸内气体和外表面的冷却水有可靠的密封。汽缸套的结构:A湿式和干式缸套：按在汽缸内安装方法的不同湿式：.散热条件好 .厚度大，制造和更换方便。应用于船舶柴油机中 .有水的腐蚀和穴蚀。干式：.无腐蚀和穴蚀 .壁薄，汽缸中心距可减小，结构紧凑，刚度小。小缸径高速机，制造要求高 .汽缸套外圆须精磨，汽缸体上的孔须珩磨。B汽缸套定位：下端不固定，受热可自由伸长。径向定位：凸缘，防止横向移动。C汽缸套的密封：汽缸盖与汽缸

35、套之间，弹性垫片。.气密材质有：铝板，铜皮包石棉，软钢与汽缸盖对应，汽缸垫片有整体式垫片和单体式圆环垫片。.水密 缸套下部温度较低，可用橡皮圈密封。 D钻孔冷却的汽缸套：上凸肩高而厚，孔与中心线成某一倾角，冷却效果好，而且增加了凸缘的强度和刚度，加工成本高。E大型低速二冲程柴油机的缸套： 1.顶圈：1）弹性好，缸套向外膨胀时不致产生大的热应力。2）大大减小了汽缸体的高度。减轻了重量。 2.保护圈：耐热钢制成，使缸套不直接与高温气体接触增强了耐热腐蚀性和强度。按主轴承结构分：a正置式主轴承的机体机座结构。b倒挂式主轴承的机体机座结构c 隧道式主轴承的机体机座结构a.正置式主轴承的机体机座结构:机

36、座承受曲柄连杆机构传来的气体压力，机座有较大的强度和刚度。机座两侧与座和主轴承座部分设置有坚固的骨架和加强筋。尺寸，重量较大，适用于重量，尺寸指标要求不严格和寿命要求较长的中速和低速柴油机中。曲轴中心线在划分面以下刚性好b.倒挂式主轴承的机体机座结构：无机座，只有机体，有油底壳，中高速机。c.隧道式主轴承得机体机座结构：汽缸体与曲轴箱铸成整体，主轴承没有剖分面，圆盘形滚动轴承。过盈量。重量较大，工艺复杂，装拆及维修不方便。见图5-15d.十字头柴油机的固定机体： 主轴承撑紧螺栓向上顶住机架向下压住轴承盖和轴瓦，把轴承盖压紧在主轴承座上。六、配气机构功用：配气机构是控制内燃机进、排气过程的机构。

37、按汽缸的发火顺序和汽缸中的工作过程，适时开启和关闭进气阀及排气阀，进入新鲜空气，排出废气。 工作条件：转速高，若n=1000，四冲程，500次，以很高而变化的速度工作，惯性力和热负荷大，且润滑不良，零件磨损大。要求：1.定时准确； 2.有足够大的气体流通面积；3.振动，噪音小；4.工作可靠，寿命长；5.结构简单，维修方便。配气机构的类型:有气阀式，气孔式，气孔-气阀式。气阀式配气机构的布置： 按气阀的布置可分为：顶置式气阀和侧置式气阀 按凸轮轴的位置可分为：上置式凸轮，下置式凸轮。 按曲轴和凸轮轴的传动方式可分为：齿轮传动和链条传动1 气阀布置形式顶置式气阀： 优点：燃烧室结构紧凑，可减小进，

38、排气系统的阻力。 缺点：传动链的零件多，质量大因而惯性载荷较大。2凸轮轴布置形式 1）下置式凸轮轴 如图6-1优点：凸轮轴与曲轴距离近，传动方便。缺点：传动距离远，传动组件多，惯性大，加剧了零件的震动和磨损。 上置式土轮轴 顶置式凸轮轴 2）上置式凸轮轴优点：凸轮直接作用于摇臂，省去了挺柱和顶杆. 缺点：曲轴到凸轮轴传动机构复杂。 3）顶置式凸轮轴 优点：凸轮轴直接驱动气阀，无惯性载荷的作用。 缺点：气阀杆受侧推力的作用磨损大。曲轴列凸轮轴传动复杂，拆装汽缸盖也较麻烦。3气阀数及布置 1）每汽缸两个气阀的布置 每缸两阀，总是采用较大的气阀道路面积，且进气阀直径大于排气阀直径。布置方式： 合用气

39、道 交替布置 分开布置 a.合用气道:气阀将机体纵向排成一列相邻两个进气阀或排气阀合用一个气道，气道简化，并可得到较大的气道通道面积；b.交替布置 :每缸单独用一个进、排气道，可使汽缸均匀冷却，对热负荷较严重的发动机更适宜；c.分开布置 :进、排气道分置于机体两侧，以免排气加热进气，而汽油 机为了使汽油更好地雾化，多置于机体一侧。 2）汽缸四个气阀的布置:两进，两排，增大进，排通道面积。同名气阀。 a串联形式：(1)可通用一根凸轮轴及驱动杆传动；(2)进气阀间的进气效率有差异；(3)排气阀的热负荷也不相同。 b.并联形式：(1)进气效率与热负荷基本相同；(2)需用两根凸轮轴传动。c.斜角布置：

40、可用一根凸轮轴，性能上亦较优越。凸轮轴的传动方式：1.圆柱齿轮式传动：多采用斜齿轮，啮合平稳，减少噪音。优点：结构及工艺简单，拆装方便，工艺可靠。 缺点：对于上置式凸轮轴采用齿轮传动时，中间齿轮数多，增加了复杂性和重量。2.锥齿轮传动：多用于轻型高速大功率内燃机顶置式凸轮的传动。 特点：结构紧凑可靠，但很复杂，拆装不方便。3.链条式传动：上置式凸轮轴气阀机构上，能使气阀机构免受惯性载荷的作用 特点：工作可靠性好，但耐性不及齿轮传动装置。气阀式配气机构的组成：可分为气阀机构和传动机构。气阀机构：由气阀、气阀弹簧、气阀导管和气阀座等零件组成1.气阀 ：基本结构由阀盘、阀杆组成。反盘上有密封带。(1

41、)工作条件a.高温而冷却和润滑困难b.阀盘阀座受惯性力和弹簧力的冲击作用尤其是气阀间隙的存在冲击负荷显著增加c.气阀受热膨胀，可引起阀杆在导管中卡住。 (2)工作要求前提：在工作温度下。a.保持较高的机械性能，耐热和耐磨； b.气阀与阀座配合的密封性好； c.外形合理，对气流阻力小。 (3)气阀杆：锁夹和弹簧卡圈 对于热负荷大的排气阀散热(4)气阀盘三种形式：平顶形、球形和喇叭形 a.平顶形：盘形简单，制造方便，受热面积小。 b.球形：重量轻，刚性好，较好的流线形，进气阻力小。c.喇叭形：高度的刚性，良好的流线形，能改善气体排出汽缸时的流动性能，适合作排气阀盘。重量和受热面积都较大，可将过渡圆

42、角做成下凸，以减轻重量。(6)气阀密封面可堆焊特种合金。一般作成30度-45度，阀座锥角比气阀大0.5-1度 接触带约1-2mm相同开度下，较小的锥角气流通过截面大。进气阀用30度锥角 排气阀用45度锥角。（30度锥角使阀盘边缘变薄，密封及导热性差。） 2.气阀导管作用：a.作导向用，保证气阀作往复直线运动。b.将阀杆的热量传给冷却介质。 3气阀座：主要目的是为了提高耐磨性。但，导热性差，加工精度高，成本高。座圈脱落容易造成事故。4气阀弹簧注意：采用同心布置的不等直径的多个弹簧，弹簧圈的绕向不同。以防止折断的弹簧卡断入到另一个弹簧圈内。气阀的传动机构气阀式传动机构可分为：机械式和液压式机械式传

43、动机构的零件有：凸轮轴，挺柱，顶杆，摇臂，传动齿轮。1.凸轮轴(1)结构形式：轴，凸轮，凸轮轴承；a.功用：控制气阀运动，各个气缸的进、排气凸轮按照配气相位和发次顺的关系配置在凸轮轴上；b.凸轮数目：决定于气缸数目及其传动关系。c.高度及形线：决定于气阀打开、关闭的时刻和气体流通截面的大小，凸轮形线应保证气阀平稳光华地移动，并在正常工作所允许的惯性力的情况下，能足够快地打开和关闭气阀；d.表面要求：由于受到气阀间歇性开启的周期性冲击载荷，因此对凸轮表面要求耐磨，对凸轮本身则要求有足够的韧性和刚度，在工作中变形最小。(2)凸轮轴颈：凸轮轴各轴颈的直径一般均取相同的，以使机械加工简单。但为了拆装方

44、便，也有采用前端向后递减直径的。在小型内燃机上一般每两个气缸装用一个凸轮轴颈支撑，在大型发动机上相邻之间都有一个轴颈支撑。(3)传动方式：凸轮轴的传动方式多用斜齿轮，因而易使凸轮轴产生轴向串动，影响配气正时。因此凸轮轴须有轴向定位装置。a.止推片、止推片螺栓 b.止推轴轴承2.挺柱：平板式、滚轮式、液力式及滚轮摇臂式。3.顶杆顶杆用于顶置式气阀、下置式凸轮轴的配气机构，向摇臂传递凸轮轴经顶柱传来的推力。对于顶杆的要求是刚性好，重量轻。为了减轻重量，顶杆一般用空心管制成，小型内燃机的顶杆也有用实心钢棒制成的。顶杆上端焊有钢质的凹球形接头与摇臂调节螺钉的球头相配合；下端焊有球形接头，支撑在挺柱的凹

45、球承座内。4. 摇臂：改变顶杆传递的运动方向以推开气阀。配气相位 进气冲程角：+180+ 排气冲程角：+180+进排气重叠角：+ 气阀间隙：保证气阀及传动件受热后有伸长的余地。七、燃油系统的功用及组成功用：根据柴油机运转工况的需要，将适量的清洁燃油，在一定的时间内，以适当的雾化状态喷入燃烧室，造成混合气体形成与燃烧的有利条件。组成：输油泵、滤清器、喷油泵、出油阀、喷油器、燃烧室。可燃混合气的形成1形成方式：柴油机中由于燃烧室型式不同，混合气形成的方法也不同，大致可分为：空间混合气形成，油膜混合气形成，复合式混合气形成。2要求：1)喷入汽缸的应雾化良好，并具有一定的射程。即油粒微小并充满整个燃烧

46、室空间。2)燃料的喷射形状应与燃烧室形状相适应，以形成良好的混合气。3)在燃烧室造成强烈的空气涡流促使在燃烧室间形成良好混合。燃烧室的形式1概述1)根据混合气形成的方法不同，大致可分为：空气混合气形成、油膜混合气形成和复合式混合气形成。2)燃烧室分类(1)直接喷射式燃烧室:直接喷射式燃烧室设在活塞顶上，是一个统一的空间。主要靠喷射油束与燃烧室形状相互配合，使燃油与空气均匀地混合。a.统一式：形状简单、结构紧凑、容易启动；对燃油喷射系统要求高；最高燃烧压力和压力升高率较高，曲柄连杆受力较大；对转速和燃料质量特别敏感。b.复合式：兼有球型油膜与半分开式燃烧室的特点。把空间雾化与油膜蒸发结合到一起，

47、改善了冷机启动性能，可适应多种燃料，对燃油系统要求低。c.半分开式：活塞上的凹坑与活塞顶部的余隙构成靠喷雾质量与挤压涡流形成可燃混合气，对燃油系统要求较低。油耗低，启动方便，工作比较柔和。d.球型油膜式：工作柔和燃烧噪音小，排烟好，性能指标好，可使用多种燃料，冷车启动困难，适用于小型高速机。(2)分开式燃烧室：分开式燃烧室被明显隔成两部分，其一部分由活塞顶面及气缸盖底面组成；另一部分在气缸盖或气缸体中，两者以一条或数条通道相联接。a.涡流室式：对燃油系统要求不高，工作稳定，燃油消耗率高，冷车启动困难，对转速敏感，散热损失大。b.预燃室式：预燃室容积占总燃烧室容积的20-40%，运转平稳，对燃油

48、系统要求不高，对转速，燃油品质敏感性较小，燃油消耗率高，启动困难。喷嘴受高温作用，易损坏。2.直喷式燃烧室1)统一式燃烧室：汽缸盖底面，活塞顶面和缸壁形成统一的容积。涡流运动很微弱，活塞顶做成浅凹状。(1)特点：a.形状简单，结构紧凑，散热面积小，散热损失少，容易起动，燃油消耗率最低。因此广泛应用于大中小高中低速柴油机；b.对燃油喷射系统要求高，高喷射压力和多孔喷油器；c.最高燃烧压力PZ和压力升高比=PZ/PC都较高，使曲柄连杆机构受力较大；d.对柴油机转速变化及燃油质量特别敏感。(2)改善方法如果在向气缸冲入新鲜的空气时，造成空气涡流，就能改善统一式燃烧室内的混合气形成。四冲程柴油机中可以

49、采用螺旋形气道或进气阀上做成导气屏，二冲程柴油机可采用进气孔按切线方向布置，实现切向扫气。2) 半分开式燃烧室 特点:a.靠喷雾质量及压缩过程中空气在活塞顶的深凹坑内产生挤压窝流这两方面作用，促使燃油与空气均匀混合； b.对燃油系统要求低，但仍保持燃油消耗率低、起动方便的优点，并使柴油机柴油机工作柔和；c.分成两部分:较深的凹坑、活塞顶部余隙。但没有明显分开。3)球形油膜式燃烧室 特点：a油膜蒸发形成混合气,顺气流方向喷油，形成油膜，逐渐地蒸发、燃烧，其中一小部分先雾化完成点火准备形成火源，再点燃大部分蒸发形成的可燃气体。 b工作柔和，噪声小，排烟少，能使用多种燃料，冷起动困难。4)复合式燃烧

50、室特点：a介于球型油膜与半分开式燃烧室之间，顶部有一“U” 字型凹坑。 b能适应多种燃料(柴油，煤油，汽油，重油)，对燃油系统要求低。混合气形成:空间雾化和油膜蒸发相结合。一部分形成油膜，一部分进行空间雾化。 比例与柴油机工况有关：a.转速高时，气流运动增强，油膜形成增多，具有油膜燃烧特点。 b.转速低时，气流速度低，空间雾化增多，空间燃烧，改善了冷起动性能。 2.分开式燃烧室1)涡流室式燃烧室 结构特点:涡流室和主燃烧室，两者之间有通道相连，且通道与活塞顶倾斜一角度，与涡流室相切，喷油器安装在涡流室内，燃油顺着涡流方向喷射。压缩冲程在涡流室产生涡流，喷油被冲散形成可燃混合气。膨胀开始后，未燃

51、混合气和燃气一起冲入主燃烧室，与主燃烧室空气进一步混合燃烧。(2)优点:1对燃油系统要求不高，涡流强，不需高喷射压力；2.柴油机工作平稳。压力升高率较小；3.对柴油机转速变化不敏感。(3)缺点 :1.相对散热面积大，涡流室直接与冷却水接触，散热损失加大；2.节流损失较大，故冷起动困难，燃油消耗率高。2)预燃室式燃烧室结构特点:连接通道不相切于内部空间，气流不会产生涡流，而是产生强大的紊流，混合燃烧进入主燃烧室后，产生强烈的气体扰动，大部分燃料混合燃烧 优点:a.柴油机运转平稳；b.对燃油系统要求不高；c.对转速，燃油品质敏感性较小。缺点a.燃油消耗率高；b.启动困难；c.预燃室喷嘴在高温环境工

52、作，容易损坏。.喷油泵喷油泵又称高压油泵又，其作用是提高燃油压力，并根据柴油机工况的要求，将一定量的燃油在准确时间内喷入燃烧室。要求:(1)根据燃烧室形式和混合气形成方法不同，喷油泵必须提高压力足够高的燃油，以保证良好的雾化质量；(2)供油量可调节，且各缸供油量相等；(3)保证各缸供油提前角相同，供油急速开始，停油迅速利落。分为两种：单体泵与合成泵单泵体:主要由一个柱赛和柱赛套构成，本身不带凸轮轴，有的甚至不带滚轮传动部件，由于这种单体泵便于布置在靠近汽缸盖的部位，使高压油管大大缩短.合成泵:是在同一泵体内安装与汽缸数相同的柱赛偶件，每缸一组喷油元件，由泵体内凸轮轴的各对应凸轮驱动。合成泵可作

53、为柴油机的一个整体附件通过法兰或底部支座安装在柴油机上，并进行单独校准与维修。1.压油和吸油过程 1）预行程：从柱塞开始想上运动到油孔被柱塞上端面挡住前为止。 2）理论供油始点：柱塞套上的进油孔被柱塞上端面完全挡住的时刻。 3）理论供油终点：柱塞套上的回油孔被柱塞上斜边打开的时刻。2.油量调节：1）供油量随负荷的要求在最大供油量与零之间。 2）三种调节方法：a.终点调节：转速不变的柴油机上。b.始点调节：直接带动螺旋桨的柴油机。c.同时调节：适用于高增压及转速和负荷均变化。3）柱塞的另一种形式：拔叉式4)柱赛的斜槽形状：螺旋线型、直线型。1.供油定时调整:多缸柴油机各缸开始供油时间应相等。当偏差较大时，利用滚轮体上的调节螺钉来调整。2.供油量均匀性的调整:实质在相同的曲轴转角时，柱塞的高度和斜边位置相同，以保证供油始点与柱塞的有效行程相等。出油阀:位于喷油泵上端，柱塞压油时开启，不压油时在出油阀弹簧和油管压力下关闭，属精密偶件。作用:1.隔断柱塞套内腔和高压油管，防止柱塞下行时，将高压油管中燃油吸回。2.使高压油管中保持一定残余压力，以便于下次开启时，管内燃油压力可以很快升高。3.在喷油泵供油结束时，能使高压油管中油压迅速下降，以保证断油干脆，消除喷油器的滴油现象。构造及工作原理1. 等容式出油阀(1)锥面上置式结构及原理 (2)卸载容积:在卸载凸缘回位进入出油阀座