内燃机课程设计 四缸柴油机

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1、中南大学课题设计说明书课题________内燃机课程设计______学院______能源科学与工程学院___学生姓名______陈守涛学号______1003090312专业班级____热动0902_________指导教师_______蒋受宝___________2012年9月10日内燃机课程设计任务书一、题目：柴油机热力设计二、给定参数：1．活塞排量：1.5L2．柴油重量成分：Ｃ＝0.870，H=0.126，O=0.004。3．柴油的低位发热值：Hu=42860kJ/kg。三、设计内容1．方案选择及总体设计（确定主要性能参数和结构参数）。2．工作循环

2、计算（包括最低转速、最大扭矩、最大功率、最高速度工况）与示功图。3．热平衡计算与热平衡图。4．外特性计算与外特性曲线图。5．绘制曲轴零件图（A1）。四、设计要求1．编写设计计算说明书一份，1.2万字左右（20～25页）。2．用计算机书写文本，用AutoCAD绘图。3．公式要有出处，符号要有说明。2方案选择及总体设计根据不同方案优缺点的比较，确定所设计的柴油机的冲程数、汽缸数，气缸排列方式、发火次序，压缩比及增压形式、燃烧室形状、燃油喷射系统，设定额定转速、曲柄半径与连杆长度比、缸径、行程，因此得到活塞平均速度、缸心距。再对发动机的这个布置进行总体设计，包

3、括凸轮轴，水泵，机油泵，齿轮传动机构，进气管的布置。2.1柴油机主要参数的确定（1）冲程数的选择二冲程柴油机与四冲程柴油机相比，主要有以下优缺点：①二冲程柴油机的热负荷较高，特别是活塞组的热负荷较高（活塞顶的平均温度比四冲程柴油机高约50-60℃），而且气缸内压力总是大于一个大气压，使活塞环在换槽中活动性较少，积碳不易排除，容易使活塞环失去工作能力；由于在轴承上的负荷是单方向的，这对润滑不利。使二冲程柴油机的可靠性与使用寿命不如四冲程柴油机。②换气质量较差，使燃烧条件变差，同时带动换气泵也需要消耗一部分功率，因此燃油经济性比较差。③二冲程柴油机热负荷较高

4、，因而对机油质量要求也较高；由于机油容易串入扫气孔和排气孔边缘，随气流进入气缸燃烧或从进气管派出，因此，机油的消耗率较大。④高压泵和喷油嘴的工作较繁重，寿命较短。此外，二冲程柴油机的噪声、排放污染等都比四冲程柴油机严重，而且比较烧机油。市场上车用柴油机绝大多数采用四冲程的设计方式。本设计中选取四冲程柴油机（τ=4）。（2）气缸数和布置方式的选择发动机气缸数和气缸布置方式，对其外形尺寸、平衡性和制造成本等都有很大影响。汽车发动机是按发动机排量分等级的，例如1L、2L、2﹒5L等指的就是发动机的排量。由于发动机排量等于气缸的排量与气缸数的乘积，而气缸排量又是

5、活塞顶面面积与发动机活塞行程的乘积，所以，在发动机排量相等的条件下，气缸数越多，每一缸的尺寸就越小，零件尺寸也越小。在给定的功率要求下，如果平均有效压力和活塞平均速度不变，则内燃及的升功率将与缸数的平方根成正比。也就是说，多缸发动机比较紧凑轻巧，往复质量平衡性较好，转矩均匀性得到改善，使多缸发动机运转平顺，而且启动容易，加速响应特性好。同时发动机转速也可以搞些，升功率也提高，但是，随着缸数的增加，发动机零件数量增加，结构复杂，可靠度下降，质量和尺寸相对增大，制造成本相应提高。汽车发动机的气缸数量有2缸、3缸、4缸、5缸、6缸、8缸、12缸等，其中3、4、

6、6、8缸为最多。对于发动机来说，一般采用两种气缸排列方式，一种是气缸成一字形排列，称为单列式发动机，亦称L型。其特点是结构简单，可以使用一个整体式气缸，单列式发动机是气缸直立的（亦称直列式发动机）；也可以是斜置的（亦称斜置式或卧式发动机）。发动机中气缸直立斜置的用的较多。另外一种气缸排列方式是两列气缸成V形布置的V型发动机[i]。本次设计采用4缸直列式内燃机。（3）压缩比压缩比直接影响柴油机的性能、机械负荷、启动性能以及主要零件的结构尺寸。在一定范围内，汽油机的热效率随压缩比的增加而提高，增大压缩比也可使柴油机的启动性能活得改善。但压缩比的提高将使气缸最

7、高爆发压力相应上升，机械负荷增加，对柴油机的使用寿命有影响。压缩比是另一个影响燃烧相位较大的因素，改变压缩比可以改变混合气体的密度和压力，从而对其自燃温度产生影响。改变压缩比的主要方法是调整调整燃烧室容积、工作容积和改变配气相位。在利用可变压缩比控制HCCI（均质充量压缩着火）方面，Lund技术学院实验结果表明，压缩比对燃烧效率的影响很大，压缩比增加则热效率增加，而燃烧效率减小，导致热效率增加量的减少，研究还发现，高压缩比可替代进气预热。当压缩比高达17：1时，绝对有效率上升，NOX排放下降，但是因为反应时间缩短，CO排放增加。随着压缩比提高，稳定HCC

8、I燃烧所需的热EGR率降低，因此用冷EGR配合高压缩比可以控制燃烧速度，从而扩大