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内燃机设计 吉林大学汽车学院 热能与动力专业 袁兆成 主讲 第一章 内燃机设计总论 第一节 内燃机设计的一般流程 第二节 内燃机的主要设计指标 第三节 内燃机的选型 第四节 内燃机主要参数的选择 第五节 发动机设计的发展 第一章 内燃机设计总论 第一节 内燃机设计的一般流程 一、计划阶段 此阶段由下述环节组成： 1.??确定任务 — 主要是根据市场需要和法规需要 (进行必要性、可行性论证)，这个环节应该是企业产品规划中确定的，有长期规划，也有短期规划。 2.??组织设计组—根据任务挑选合适人选 人员结构合理 技术结构合理 3.??? 调查研究— a 访问市场和用户，征求对产品的要求 b 了解制造厂的工艺条件、设备能力以及配件供应情况 c 收集同类先进产品的资料，考察同类产品 d 确定参考样机 4. 确定基本性能参数和结构形式。 主要是通过: 同类型机型对比、 热力学计算、 动力学计算和整机一维模型仿真分析。 5．拟订设计任务书 ① 说明产品的原因、用途、适用范围等 ② 说明内燃机的主要设计参数和要达到的技术指标 如：a. 型式（汽或柴）、气门数、直立或卧式 b. 冲程数 （4 或 2）、缸径D、冲程S c. 冷却方式（水 或 风） d. 汽缸排列方式 （直列、V型） e. 功率Ne、转速n、扭矩M f. 燃油消耗率ge(克/千瓦.小时) g. 机油消耗率gm(克/千瓦.小时) h. 大修期、保用期、一般大修期是保用期的2倍 i. 重量和外型尺寸—与用途有关（大车、小车、固定） j. 排污指标（噪声、废气） k. 平均有效压力 pme l. 活塞平均速度Cm ③. 主要结构说明 燃烧室、零部件（活塞连杆、曲轴飞轮、机体缸盖、配气机构、供油润滑、冷却、起动……） ④. 产品系列化和变型、强化的可能性 二、设计实施阶段 1. 内燃机总布置设计，三维实体造型和虚拟装配、确定主要零部件的允许运动尺寸、结构方案、外形图。 2. 按照企业标准编制零部件图纸目录。 3. 部件三维图细致设计、零部件工作图、纵横剖面图。 三、检验阶段 1.??? 试制多缸机样机 2.??? 多缸机试验（磨合、调整、性能试验、耐久试验、可靠性试验、配套试验和扩大用户试验） 3.??? 改进与处理阶段 a. 样机鉴定. b. 小批量生产 4.??? 内燃机设计的“三化” a.??? 产品系列化：基本尺寸相同，不同的排列、缸数、增压度，达到提高Pe b.??? 零部件通用化：同一系列的主要零件能够通用。 c.??? 零件设计标准化：按照国标、部标或企标设计 “三化”可以提高产品的质量、减少设计成本、组织专业化生产、提高劳动生产率、便于使用、维修和配件供应 四、改进与处理阶段 1．样机鉴定与改进. 在总结了单缸机试验?、多缸机试制、样机性能试验和用户配套实验的基础上，往往要进行多方面的综合改进和进一步的试验观察，然后由企业或者地方主管部门组织新厂品鉴定。鉴定时设计和试制单位要提供下列文件： 设计任务书 内燃机研发试制总结 内燃机动力性、经济性、耐久性、排放特性、噪声水平等性能试验报告 内燃机生产产量成本盈亏分析 零部件标准审查报告 市场需求预测分析 用户使用报告 …… ?单缸机试验 2．小批量生产和扩大用户试验 内燃机是一个十分复杂的技术系统，涉及到水、油、气的流动与密封； 工质燃烧、做功与传热； 机械传动等多个复杂的物理和化学过程， 用户的要求和使用工况变化非常大，因此必须经过小批量生产和逐步扩大用户使用试验，经过严密的设计完善和严格的生产工艺调整，才能最终进行正式商业化生产。 第二节 内燃机的主要设计指标 一、动力性指标 1.??? 功率Ne 式中 pme— 平均有效压力（MPa），Cm—活塞平均速度（m/s），Vh—气缸排量(L)，Z