内燃机课程设计.doc

目录
一、方案选择及总体设计
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二、热计算与热平衡
热计算……………………………………………………………7
燃料燃烧及成分确定…………………………………………7
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进气过程……………………………………………………… 10
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发动机的部分重要参数……………………………………… 17
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三、曲轴的计算……………………………………………………28
一、方案选择及总体设计
内燃机总体设计和方案选择是设计工作的第一阶段,在产品总体设计中要选择和确定内燃机的主要设计参数,在进行热计算和外特性计算及主要零部件设计前,首先要选择零部件的类型、布局方式。如:气缸的布局方式、燃烧室的选择、缸心距的确定、压缩比的选取、活塞行程比的选取、曲柄连杆比的选取等。

(1)冲程数的选择—四冲程
二冲程汽油机和四冲程汽油机相比,尽管当二冲程发动机的工作容积和转速与四冲程发动机相同时,在理论上它的功率应该是四冲程的两倍;且因其做功频率较高,其工作运转较均匀平稳;并且其构造简单,质量小,使用方便。但同时二冲程相比四冲程有以下主要缺点:
二冲程汽油机的热负荷比较高,特别是活塞组的热负荷比较高(活塞顶的平均温度比四冲程汽油机约高50~60℃),而且气缸内压力总是大于一个大气压,使活塞环在环槽中活动性减小,积碳不易排除,容易使活塞环失去工作能力;由于作用在轴承上的负荷是单向的,这对润滑不利。使二冲程汽油机的使用可靠性与寿命不如四冲程汽油机。
二冲程汽油机换气质量差,使燃烧条件变差,同时带动换气泵也需要消耗一部分功率,且有一部分新鲜可燃混合气随同废气排出,因此其经济性不如四冲程汽油机。
由于二冲程汽油机热负荷较高,因而对机油质量要求比四冲程汽油机高;由于机油容易窜入扫气孔和排气孔边缘,随气流进入气缸燃烧或从排气管排出,因此,机油的消耗率较大。
关键部件如高压泵与喷油嘴等的工作较繁重,寿命较短。此外,二冲程汽油机的噪音、排气污染都比四冲程汽油机严重,因此二冲程汽油机在汽车上很少用,在摩托车上应用较广。
因此本设计中选四冲程汽油机(τ=4)。
(2)气缸数和布置方式的选择—六缸、直列.
发动机的汽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。由于发动机排量等于气缸的排量与气缸数的乘积,所以在发动机排量相等的条件下,气缸数越多,每一气缸的尺寸就越小,零件尺寸也小。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,则内燃机的升功率和缸数的平方成正比。也就是说多缸发动机比较紧凑轻巧,往复质量平稳性好,转矩匀称性得到改善,使多缸发动机运转平顺,而且启动容易,加速响应性好。同时发动机的转速也可以高些,升功率也提高,但是,随着气缸数的增加,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,制造成本也相应提高。
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、8缸最多。
对汽车发动机来说,一般采用两种气缸排列方式,一种是单列式,亦称L式,其特点是结构简单,可以使用一个整体式气缸盖,单列式发动机可以是气缸直列的(即直列式发动机);也可以是斜置式或水平安置的,发动机中气缸直立的和斜置的比较多。另一种气缸排列方式是两列气缸成V型排列,其特点是总体结构比较紧凑,由于发动机的长度和高度尺寸比较小,在汽车上布置起来比较方便,缺点是机体形状比较复杂,至少需要使用两个气缸盖,所以制造成本较高。
六缸以下的发动机绝大多数是单列的,其气缸轴线坐在平面与地面垂直或倾斜一点角度,后者是为了降低发