汽车发动机机械结构知识卷

汽车发动机机械结构知识卷姓名_________________________地址_______________________________学号______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------线--------------------------1.请首先在试卷的标封处填写您的姓名，身份证号和地址名称。2.请仔细阅读各种题目，在规定的位置填写您的答案。一、选择题1.汽车发动机的主要功能是什么？

A.提供动力

B.冷却和润滑

C.转换能量

D.以上都是

2.发动机的燃烧室通常采用哪种形状？

A.圆柱形

B.盆形

C.喇叭形

D.多边形

3.发动机气缸的排列方式主要有哪几种？

A.直列式

B.V型

C.W型

D.以上都是

4.发动机的冷却方式有哪些？

A.水冷

B.空气冷却

C.液体冷却

D.混合冷却

5.发动机的润滑系统由哪些部分组成？

A.油泵

B.油道和油孔

C.滤清器

D.以上都是

6.发动机的点火系统有哪些类型？

A.点火线圈式

B.电子点火式

C.点火塞式

D.以上都是

7.发动机曲轴的作用是什么？

A.连接活塞与飞轮

B.转换活塞运动为旋转运动

C.提供发动机动力

D.以上都是

8.发动机的配气机构有哪些组成部分？

A.气门

B.推杆

C.气门弹簧

D.以上都是

答案及解题思路：

1.答案：D

解题思路：汽车发动机的主要功能是提供动力，同时还需要冷却和润滑，以及能量转换。

2.答案：B

解题思路：燃烧室通常采用盆形设计，这种形状有助于燃烧效率的提高。

3.答案：D

解题思路：发动机气缸排列方式包括直列式、V型和W型，这三种方式都是常见的气缸排列方式。

4.答案：D

解题思路：发动机的冷却方式有水冷和空气冷却，也可以是两者的混合冷却。

5.答案：D

解题思路：发动机的润滑系统由油泵、油道和油孔、滤清器等部分组成，以保证发动机内部部件的润滑。

6.答案：D

解题思路：发动机的点火系统类型包括点火线圈式、电子点火式和点火塞式，这些都是为了实现气缸内的燃料混合气点火。

7.答案：D

解题思路：发动机曲轴的作用是连接活塞与飞轮，将活塞的往复运动转换为旋转运动，从而提供发动机动力。

8.答案：D

解题思路：发动机的配气机构由气门、推杆和气门弹簧等部分组成，这些部件共同作用以控制气缸的进气和排气过程。二、填空题1.发动机的四个冲程分别为吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。

2.发动机的气缸直径通常用mm（毫米）表示。

3.发动机的压缩比是指气缸最大容积与气缸最小容积的比值。

4.发动机的功率通常用kW（千瓦）表示。

5.发动机的转速通常用r/min（每分钟转数）表示。

6.发动机的扭矩通常用N·m（牛顿米）表示。

7.发动机的燃油喷射系统主要由燃油泵、燃油喷射器、电子控制单元等部分组成。

8.发动机的排气系统主要由排气管、消声器、尾气排放系统等部分组成。

答案及解题思路：

答案：

1.吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程

2.mm

3.气缸最大容积、气缸最小容积

4.kW

5.r/min

6.N·m

7.燃油泵、燃油喷射器、电子控制单元

8.排气管、消声器、尾气排放系统

解题思路：

1.发动机的四个冲程是内燃机工作的基本过程，依次为吸气、压缩、做功和排气。

2.气缸直径是衡量气缸大小的重要参数，通常以毫米为单位。

3.压缩比是衡量发动机压缩效果的重要指标，计算公式为最大容积与最小容积的比值。

4.功率是衡量发动机做功能力的参数，常用千瓦作为单位。

5.转速是衡量发动机运行速度的参数，常用每分钟转数（r/min）表示。

6.扭矩是衡量发动机输出扭矩大小的参数，常用牛顿米（N·m）表示。

7.燃油喷射系统是现代发动机的重要组成部分，包括燃油泵、喷射器和控制单元等。

8.排气系统负责将燃烧后的废气排出，包括排气管、消声器等。三、判断题1.发动机的点火时机越早，发动机的功率越高。（）

2.发动机的压缩比越高，发动机的燃油经济性越好。（）

3.发动机的转速越高，发动机的扭矩越大。（）

4.发动机的气缸数越多，发动机的功率越高。（）

5.发动机的冷却液温度越低，发动机的冷却效果越好。（）

6.发动机的润滑油粘度越高，发动机的润滑效果越好。（）

7.发动机的点火系统中的高压线越粗，点火效果越好。（）

8.发动机的排气系统中的消声器可以减少排气噪声。（）

答案及解题思路：

1.答案：×

解题思路：点火时机过早会导致燃烧不完全，反而不利于提高功率。最佳点火时机通常是在活塞接近上止点时，以实现高效燃烧。

2.答案：×

解题思路：虽然高压缩比可以提高燃烧效率，但同时也增加了发动机的点火难度和热负荷，可能导致燃油经济性下降。

3.答案：×

解题思路：转速越高，发动机的扭矩反而会减小。发动机的扭矩在较低转速时最大，转速的增加逐渐减小。

4.答案：√

解题思路：增加气缸数可以提高发动机的功率输出，因为每个气缸可以独立产生动力。

5.答案：×

解题思路：冷却液温度过低会导致热交换效率降低，反而不利于冷却效果。最佳工作温度通常在8090摄氏度之间。

6.答案：×

解题思路：润滑油粘度过高会增加摩擦损失，不利于发动机的润滑效果。粘度应适中，以平衡摩擦和冷却功能。

7.答案：×

解题思路：高压线越粗，电阻越小，但点火效果主要取决于点火系统的整体功能和点火能量。

8.答案：√

解题思路：消声器可以有效降低排气噪声，改善发动机的环保功能。四、简答题1.简述发动机的四个冲程及其工作原理。

答：发动机的四个冲程分别为吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。

（1）吸气冲程：活塞由上止点向下运动，进气门打开，排气门关闭，混合气或空气被吸入气缸内。

（2）压缩冲程：活塞由下止点向上运动，进气门和排气门都关闭，混合气或空气被压缩。

（3）做功冲程：火花塞点火，混合气燃烧，高温高压气体推动活塞向下运动，做功输出。

（4）排气冲程：活塞由下止点向上运动，排气门打开，进气门关闭，燃烧后的废气被排出气缸。

2.简述发动机的点火系统的工作原理。

答：点火系统的作用是将电池的电能转化为高电压火花，以点燃混合气。

（1）初级电路：由蓄电池、点火线圈、分电器和点火开关组成。

（2）次级电路：由点火线圈、高压线和火花塞组成。

工作原理：点火开关打开后，初级电路闭合，电流流经点火线圈，产生高压电，高压电通过高压线传输到火花塞，点燃混合气。

3.简述发动机的冷却系统的工作原理。

答：冷却系统的作用是维持发动机的正常温度，防止过热。

工作原理：冷却液在发动机内部循环流动，吸收热量后，通过散热器散发热量，保持发动机温度。

4.简述发动机的润滑系统的工作原理。

答：润滑系统的作用是减少发动机零件之间的摩擦，延长使用寿命。

工作原理：机油泵将机油泵入发动机，机油通过油道流经各个零件表面，形成油膜，减少零件之间的摩擦。

5.简述发动机的配气机构的工作原理。

答：配气机构的作用是控制气缸内混合气的吸入和排气。

工作原理：曲轴通过凸轮轴带动进气门和排气门开启与关闭，实现气缸内混合气的吸入和排气。

6.简述发动机的燃油喷射系统的工作原理。

答：燃油喷射系统的作用是将燃油喷射到气缸内，与空气混合后点燃。

工作原理：电子控制单元根据发动机工况计算喷射量，通过喷油器将燃油喷射到气缸内。

7.简述发动机的排气系统的工作原理。

答：排气系统的作用是将燃烧后的废气排出车外。

工作原理：废气从气缸排出，经过排气管、消声器等部件，最终排出车外。

8.简述发动机的转速与功率、扭矩的关系。

答：转速与功率、扭矩的关系

（1）功率与转速成正比：发动机的功率随转速的增加而增加。

（2）扭矩与转速成反比：发动机的扭矩随转速的增加而减小。

答案及解题思路：

1.答案：四个冲程分别为吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。解题思路：根据发动机的四个冲程及其工作原理进行解答。

2.答案：点火系统将电池的电能转化为高电压火花，点燃混合气。解题思路：根据点火系统的工作原理进行解答。

3.答案：冷却系统通过冷却液循环，维持发动机的正常温度。解题思路：根据冷却系统的工作原理进行解答。

4.答案：润滑系统通过机油泵将机油泵入发动机，减少零件之间的摩擦。解题思路：根据润滑系统的工作原理进行解答。

5.答案：配气机构控制气缸内混合气的吸入和排气。解题思路：根据配气机构的工作原理进行解答。

6.答案：燃油喷射系统将燃油喷射到气缸内，与空气混合后点燃。解题思路：根据燃油喷射系统的工作原理进行解答。

7.答案：排气系统将燃烧后的废气排出车外。解题思路：根据排气系统的工作原理进行解答。

8.答案：功率与转速成正比，扭矩与转速成反比。解题思路：根据转速与功率、扭矩的关系进行解答。五、论述题1.论述发动机气缸数对发动机功能的影响。

答案：

发动机气缸数对发动机功能的影响主要体现在以下几个方面：

a.功率密度：气缸数越多，发动机的功率密度越高，即单位体积内的功率输出更大。

b.摩擦损失：气缸数增加会导致摩擦损失增加，因为需要更多的配气机构部件。

c.发动机体积和重量：气缸数增加会导致发动机体积和重量增加。

d.燃油经济性：多气缸发动机在低负荷下可能不如少气缸发动机燃油经济。

e.排放：多气缸发动机在排放控制方面可能面临更大的挑战。

解题思路：

1.分析气缸数与功率密度的关系。

2.讨论摩擦损失与气缸数的关系。

3.分析发动机体积、重量与气缸数的关系。

4.对比多气缸与少气缸发动机的燃油经济性。

5.探讨多气缸发动机在排放控制方面的挑战。

2.论述发动机压缩比对发动机功能的影响。

答案：

发动机压缩比对发动机功能的影响

a.热效率：压缩比越高，热效率通常越高，因为更高的压缩比有助于提高燃烧温度和压力。

b.功率输出：高压缩比可以提高发动机的功率输出。

c.排放：高压缩比可能导致更高的NOx排放。

d.发动机可靠性：过高的压缩比可能导致发动机部件承受更大的压力，影响可靠性。

解题思路：

1.探讨压缩比与热效率的关系。

2.分析压缩比与功率输出的关系。

3.讨论压缩比与NOx排放的关系。

4.分析过高压缩比对发动机可靠性的影响。

3.论述发动机转速对发动机功能的影响。

答案：

发动机转速对发动机功能的影响包括：

a.功率输出：高转速通常提供更高的功率输出。

b.燃油经济性：高转速可能降低燃油经济性。

c.排放：高转速可能导致排放增加。

d.发动机寿命：长期高转速运行可能缩短发动机寿命。

解题思路：

1.分析转速与功率输出的关系。

2.讨论转速与燃油经济性的关系。

3.探讨转速与排放的关系。

4.分析高转速对发动机寿命的影响。

4.论述发动机点火时机对发动机功能的影响。

答案：

发动机点火时机对发动机功能的影响包括：

a.燃烧效率：合适的点火时机可以提高燃烧效率，从而提高热效率。

b.功率输出：点火时机对功率输出有显著影响。

c.排放：点火时机不当可能导致排放增加。

d.燃油消耗：点火时机对燃油消耗也有一定影响。

解题思路：

1.探讨点火时机与燃烧效率的关系。

2.分析点火时机与功率输出的关系。

3.讨论点火时机与排放的关系。

4.分析点火时机对燃油消耗的影响。

5.论述发动机冷却系统对发动机功能的影响。

答案：

发动机冷却系统对发动机功能的影响

a.工作温度：良好的冷却系统有助于维持发动机在适宜的工作温度范围内。

b.热效率：温度控制对热效率有直接影响。

c.发动机寿命：过热可能导致发动机损坏，缩短寿命。

d.燃油经济性：温度控制不良可能影响燃油经济性。

解题思路：

1.分析冷却系统与工作温度的关系。

2.探讨冷却系统与热效率的关系。

3.讨论冷却系统与发动机寿命的关系。

4.分析冷却系统对燃油经济性的影响。

6.论述发动机润滑系统对发动机功能的影响。

答案：

发动机润滑系统对发动机功能的影响包括：

a.减少摩擦：润滑系统有助于减少发动机部件之间的摩擦。

b.防止磨损：良好的润滑有助于防止发动机部件的磨损。

c.发动机温度：润滑系统对发动机温度有调节作用。

d.发动机寿命：润滑系统的功能直接影响发动机的寿命。

解题思路：

1.探讨润滑系统与摩擦的关系。

2.分析润滑系统与磨损的关系。

3.讨论润滑系统与发动机温度的关系。

4.分析润滑系统对发动机寿命的影响。

7.论述发动机配气机构对发动机功能的影响。

答案：

发动机配气机构对发动机功能的影响

a.燃气流动：配气机构的设计影响气缸内气体的流动，从而影响燃烧效率。

b.功率输出：配气机构的功能直接影响发动机的功率输出。

c.排放：良好的配气机构有助于降低排放。

d.发动机响应：配气机构的响应速度影响发动机的加速功能。

解题思路：

1.分析配气机构与燃气流动的关系。

2.探讨配气机构与功率输出的关系。

3.讨论配气机构与排放的关系。

4.分析配气机构对发动机响应的影响。

8.论述发动机燃油喷射系统对发动机功能的影响。

答案：

发动机燃油喷射系统对发动机功能的影响包括：

a.燃油雾化：燃油喷射系统的功能影响燃油雾化效果，进而影响燃烧效率。

b.燃油分配：喷射系统保证燃油均匀分配到各个气缸。

c.功率输出：燃油喷射系统的功能直接影响发动机的功率输出。

d.排放：喷射系统的精确性影响排放水平。

解题思路：

1.分析燃油喷射系统与燃油雾化的关系。

2.探讨喷射系统与燃油分配的关系。

3.讨论喷射系统与功率输出的关系。

4.分析喷射系统对排放的影响。六、计算题1.已知发动机的气缸直径为80mm，计算其排量。

解题步骤：

1.计算气缸工作容积：\(V_{\text{工作}}=\frac{\pid^2h}{4}\)

2.其中，\(d\)为气缸直径，\(h\)为活塞行程。假设活塞行程为90mm。

3.计算气缸排量：\(V_{\text{排量}}=\text{气缸工作容积}\times\text{气缸数}\)

2.已知发动机的转速为6000r/min，计算其每分钟输出的扭矩。

解题步骤：

1.计算发动机每分钟的转数：\(n=6000\text{r/min}\)

2.假设发动机的功率为80kW，计算扭矩：\(T=\frac{P}{\omega}\)

3.其中，\(P\)为功率，\(\omega\)为角速度，\(\omega=\frac{2\pin}{60}\)

3.已知发动机的压缩比为9.5，计算其热效率。

解题步骤：

1.假设发动机的进气温度为20℃，大气压力为101.325kPa。

2.计算理想气体状态下的比体积：\(V_1=\frac{RT}{P}\)

3.计算压缩后的比体积：\(V_2=\frac{V_1}{9.5}\)

4.计算热效率：\(\eta=\frac{W}{Q_{\text{总}}}\)

5.其中，\(W\)为做功，\(Q_{\text{总}}\)为总输入热量。

4.已知发动机的燃油消耗率为8L/100km，计算其燃油经济性。

解题步骤：

1.燃油经济性：\(\text{燃油经济性}=\frac{100}{\text{燃油消耗率}}\)

2.将燃油消耗率转换为每公里燃油消耗量：\(\text{燃油消耗量}=\frac{8}{100}\text{L/km}\)

3.计算燃油经济性：\(\text{燃油经济性}=\frac{100}{\text{燃油消耗量}}\)

5.已知发动机的点火提前角为上止点前15°，计算其点火时机。

解题步骤：

1.计算点火提前角度数：\(\text{点火提前角}=15°\)

2.将点火提前角度数转换为曲轴转角：\(\text{曲轴转角}=\text{点火提前角}\times\frac{360°}{2\pi}\)

6.已知发动机的冷却液温度为90℃，计算其冷却液流量。

解题步骤：

1.根据冷却液温度和散热器效率，确定冷却液流量：\(Q=\frac{P_{\text{散热}}}{\text{比热容}\times\text{温度差}}\)

2.其中，\(P_{\text{散热}}\)为散热功率，\(\text{比热容}\)为冷却液比热容，\(\text{温度差}\)为冷却液温度与周围环境温度之差。

7.已知发动机的润滑油粘度为5mm²/s，计算其润滑效果。

解题步骤：

1.根据润滑油粘度和发动机转速，计算油膜厚度：\(h=\frac{\mu}{\rhog}\)

2.其中，\(\mu\)为润滑油粘度，\(\rho\)为润滑油密度，\(g\)为重力加速度。

3.根据油膜厚度和发动机负荷，评估润滑效果。

8.已知发动机的排气噪声为85dB，计算其消声器降噪效果。

解题步骤：

1.根据排气噪声和消声器效率，计算降噪量：\(\DeltaL=L_{\text{排}}L_{\text{消}}\)

2.其中，\(L_{\text{排}}\)为排气噪声，\(L_{\text{消}}\)为消声器噪声。

答案及解题思路：

1.排量计算：\(V_{\text{排量}}=\frac{\pi\times80^2\times90}{4}\times4=9.42\text{L}\)

2.扭矩计算：\(T=\frac{80\times10^3}{\frac{2\pi\times6000}{60}}\approx638.2\text{N·m}\)

3.热效率计算：假设具体数值后，根据公式计算。

4.燃油经济性计算：\(\text{燃油经济性}=\frac{100}{8}=12.5\text{km/L}\)

5.点火时机计算：\(\text{曲轴转角}=15°\times\frac{360°}{2\pi}\approx267.9°\)

6.冷却液流量计算：假设具体数值后，根据公式计算。

7.润滑效果计算：假设具体数值后，根据公式计算。

8.消声器降噪效果计算：假设具体数值后，根据公式计算。

解题思路部分简要阐述了计算步骤，具体数值需要根据实际情况进行确定。七、应用题1.分析发动机功能与燃油消耗量的关系。

题目：某新型发动机在相同工作条件下，其燃油消耗量比传统发动机降低了20%，请分析这种降低燃油消耗量的原因，并说明这对发动机功能有何影响。

解题思路：分析新型发动机的设计特点，如燃烧效率、燃油喷射技术、热管理系统等，与燃油消耗量的关系，结合燃油消耗量降低带来的功能提升，如动力性、经济性等。

2.分析发动机功能与排放量的关系。

题目：在相同的工况下，一辆使用EGR（废气再循环）技术的发动机的排放量明显低于未使用EGR技术的发动机，请解释EGR技术如何影响排放量，并讨论其对发动机功能的影响。

解题思路：研究EGR技术的工作原理，如何减少NOx排放，以及这种技术对发动机燃烧效率、热效率、动力功能等方面的影响。

3.分析发动机功能与驾驶习惯的关系。

题目：不同驾驶习惯对一辆高功能发动机的燃油消耗量和排放量有何影响？请举例说明并分析。

解题思路：分析加速、减速、急停等驾驶行为对发动机燃油喷射、点火时机、负荷控制等方面的影响，以及这些影响对燃油消耗量和排放量的具体影响。

4.分析发动机功能与车辆重量、载重量的关系。

题目：一辆载重汽车在满载时的燃油消耗量明显增加，请分析车辆重量和载重量对发动机功能的影响。

解题思路：讨论车辆重量和载重量对发动机扭矩需求、燃油消耗、排放等方面的影响，以及如何通过优化发动机设计和燃油经济性来应对这些影响。

5.分析发动机功能与车辆速度的关系。

题目：在不同速度下，一辆发动机的功能参数有何变化？请结合发动机转速、负荷等参数进行分析。

解题思路：研究发动机在不同速度下的工作状态，如功率输出、燃油消耗、排放等，分析速度对发动机功能的影响。

6.分析发动机功能与道路条件的关系。

题目：道路坡度对发动机功能有何影响？请举例说明并分析。

解题思路：分析道路坡度对发动机负荷、燃油消耗、排放等方面的影响，以及发动机如何通过调整燃烧策略来适应不同的道路条件。

7.分析发动机功能与气候条件的关系。

题目：高温天气下，发动机的功能是否会受到影响？如果会，请分析原因并提出相应的解决措施。

解题思路：