汽车发动机设计(上).ppt

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1、1汽车发动机设计2第一章总论第一节发动机总体设计一、主要设计指标和设计要求结构空间外形尺寸小，体积功率(Pe／V，KW／㎡)大，升体积(V／Vh，㎡／L)小。总质量总质量G、比质量(G／Pe，kg／kw)、升质量(G／Vh，kg/L)均小。功率有效功率Pe满足所装汽车适宜的最高车速要求，升功率(Pe／Vh，kw/L)大。环境保护废气排放和噪声达到法规要求。生产成本生产能耗小，材料费用降低，结构设计适于组织经济批量生产。3使用成本可靠性、耐久性好，使用油耗低，保养费少，提高汽车的有效利用程度。二、发动机方案设计（概念设计）发动机方案设计要抉择的内容有：机

2、种汽油机和柴油机。冲程数四冲程二冲程冷却方式水冷式发动机风冷式发动机气缸数及其排列4缸径、行程汽油机适宜于较小缸径，例如70~90mm，超过100mm时容易发生爆震。柴油机适宜于较大缸径，例如100~150mm，缸径过小难于组织直喷式燃烧，如采用涡流室热效率将降低。汽车发动机采用短行程的优点是换气效率较好、曲轴主轴颈与连杆轴颈的重叠度较大，适宜于高转速。长行程燃烧较完全，因而向降低转速采用略大于1的行程缸径比(S/D)变。系列化主要指标功率、扭矩、油耗、重量和外形尺寸.燃烧室新技术的采用三、发动机布置设计5第二节发动机主要参数的选择6—、平均有效压力平

3、均有效压力Pe是标志发动机工作循环过程的有效性和制造完善性的指标之一对于自然吸气式四冲程发动机，有对于增压四冲程发动机，有7提高的充气系数方法有:(1)采用合理的进气系统，减少进气阻力。(2)采用合理的配气机构和配气定时(如气门顶置、大的进气门直径、多气门布置、完善的凸轮外形、最佳的气门重量角度等)。(3)汽油机用多腔化油器、多个化油器或汽油喷射，后者是发展方向。(4)适当的进气预热。提高热效率的方法；(1)汽油机提高压缩比。(2)合理组织燃烧工作过程。8提高机械效率的方法有：(1)选择最佳的配合间隙、优质润滑油、摩擦副材料和减磨涂层。(2)发动机保持

4、最佳的热状况。(3)合理设计活塞结构，精心安排活塞裙部尺寸，适当减小轴承尺寸，减少活塞环数。(4)从工艺上保证加工精度，改善表面质量。(5)改善充量更换减小泵气损失，减小发动机运行必需附件的功率损失。9对柴油机提高平均有效压力的最有效措施是采用废气涡轮增压、增压一中冷，它还能兼收改善燃料经济性和降低发动机噪声的效果。平均有效压力的选择要有基础性试验研究依据,并且应参考同类型发动机的实际数据。二、活塞平均速度SnVm=3010活塞平均速度Vm对发动机的性能、工作可靠性和使用寿命有很大影响。一般说来Vm增大会使发动机的功率增高，但活塞组的热负荷和曲柄连杆机

5、构的惯性负荷增大，运动件摩擦副的磨损加剧，寿命下降。同时，由于进排气流速增大，进排气阻力与气流速度的平方成正比例增加，会使充气系数下降。所以，随着Vm的提高，就有必要增大气门通路断面、增加气门个数、选用较好的材料、较高的加工精度、采用特殊的表面处理、设计高热负荷下工作可靠且结构轻巧的活塞组。11现代汽车发动机的S／D值一般在0.8~1.2之间，高速汽油机S／D在0.8~l范围，高速柴油机考虑到有利于混合气形成和燃烧，一般用稍大于1的S／D值。平均有效压力和活塞平均速度都是表征活塞式发动机强化程度的重要参数。两者乘积通常称为发动机的强化指标。这两个主要参

6、数应当慎重选择。12在D,Cm确定后,就可以合理选择S/D：1）选择较小的S/D可以减小发动机的高度，宽度和重量。2）小的S/D可以减小S，加大曲轴的连杆轴颈和主轴颈的重叠度，提高曲轴的弯曲和扭转刚度，以及曲轴的疲劳强度。3）当S/D减小时，发动机的转速可以增加，提高发动机的升功率，但增加了运动件的惯性力和发动机的噪声。4）S/D小，柴油机为保证一定的压缩比以及燃烧室容积与压缩容积之比，必须将活塞与气缸之间的间隙设计得更小，这就增加了制造上的困难，如果间隙不能保证，将使发动机各项性能指标难以达到。5）风冷发动机应考虑散热片的布置，保证足够的散热面积，一

7、般风冷机S/D较大。13扭矩Pe*Vh*iMe=318.31*_________τ汽油机：Me=K*ηv/α*ηi*ηm柴油机：Me=K*ηi*ηm*⊿g扭矩储备系数：μm=Memax/Men转速适应系数：μn=nn/nMemax总弹性系数：μ=μm*μn14燃油消耗率g/kw.h柴油机：215~260(直喷式)240~270(分隔式)汽油机:：300~35015第三节典型发动机的结构分析16171819202122232425262728293031323334第四节活塞式发动机的发展一、废气涡轮增压柴油机用废气涡轮增压，一般可提高功率30%~40%

8、，增压中冷可提高到50%~70%，而成本只增高8%~10%,重量只增加3%~5%。353637