《發(fā)動機現代設計》

發(fā)動機現代設計

參考書

1、

汽車發(fā)動機現代設計徐兀著人民交通出版社1995年8月第一版2、

汽車發(fā)動機設計陸際清等著清華大學出版社1993年11月第一版3、

船舶內燃機設計陳大榮著1994年版4、

內燃機設計楊連生著中國農業(yè)機械出版社1981年8月第一版

整理ppt

第一章

總論§1—1發(fā)動機設計的一般過程發(fā)動機的設計和研制可以分為三類：1、

在原有（現有）產品基礎上進行改進設計：如改進結構提高工藝性、延長壽命；降低排放；改進燃燒系統(tǒng)提高經濟性；改非增壓為增壓等2、

在現有發(fā)動機基礎上，設計同一型式的系列化發(fā)動機（系列化設計）：如在四缸機的基礎上設計六缸機；在直列機的基礎上設計V型機；在車用發(fā)動機的基礎上設計工程機械用、發(fā)電用發(fā)動機等3、

設計新型的發(fā)動機（開發(fā)新機型）整理ppt一、

發(fā)動機設計的一般過程以新發(fā)動機的設計為例，其一般過程包括四個階段：計劃與方案設計階段；樣機試制與調試階段；技術設計階段；鑒定與小批試生產階段1、計劃與方案設計階段：在調查、研究的基礎上，確定（1）

發(fā)展該新產品的原因，主要用途，適用范圍（2）

所設計機型的主要技術規(guī)范，包括：①

內燃機型式：汽油機還是柴油機；燃燒室型式；缸徑，行程（活塞排量）；缸數，氣缸排列；沖程數；冷卻方式；吸氣方式（NA/TC）

整理ppt②動力性指標：標定功率，標定轉速；最大扭矩及最大扭矩轉速等③經濟性指標：燃油耗率，機油耗率④強化指標：平均有效壓力，活塞平均速度⑤運轉性能：最高轉速，最低怠轉速，調速率和轉速波動率⑥重量和外形尺寸指標：凈重，外形尺寸（長×寬×高）⑦排放、噪聲要求⑧可靠性、壽命（3）內燃機的主要結構，包括主要零部件結構（4）內燃機系列化和變型產品情況，進一步強化的可能性（5）其它技術要求，如冷起動等整理ppt2、技術設計階段①總體方案設計：確定主要結構參數、主要零部件結構，總體布置、設計（縱、橫剖面圖），熱計算與動力學計算②單缸試驗機和主要零部件的設計、實驗研究：結構設計、強度校核與試驗，配氣機構、油泵試驗（與凸輪有關），氣道實驗，固定件剛性、強度的優(yōu)化設計（重量）③樣機設計3、樣機試驗與調試階段

①樣機試制與性能試驗（性能試驗前要磨合、調整）②可靠性和耐久試驗（裝配前要先檢驗零部件，磨合以后要換機油、清洗）③配套試驗、擴大用戶試驗整理ppt4、鑒定與小批試生產階段①

樣機鑒定：需提供一系列文件（設計任務書，技術文件，性能試驗與耐久性試驗報告，擴大用戶試驗、鑒定試驗大綱等）；提供樣機供抽查、進行性能試驗②

小批試制與批量生產到此，為一輪試制完畢。

§1—2內燃機選型一、各種類型內燃機的設計要求，內燃機設計指標1、

車用發(fā)動機（1）高的動力性能：足夠的功率和良好的扭矩特性以保證車輛的動力性（車速和牽引力）、加速性和克服突然增大的行駛阻力的能力。整理ppt

①

功率：比功率（Pe/G，G為汽車總重）

G>20t的重型貨車、自卸車：4—7kW/tG=5—19t的汽車：7—13kW/tG<4t的汽車：10—22kW/t,有的輕型貨車達50kW/t

轎車：50—90kW/t，主要是保證加速性好，車速高②

扭矩適應性系數與轉速適應性系數扭矩適應性系數：轉速適應性系數：整理ppt對于載重汽車：要求發(fā)動機外特性的扭矩適應性系數和轉速適應性系數都盡可能大一些。兩者越大，汽車的加速性、爬坡能力和克服突然增大的行駛阻力的能力都提高，行駛過程中換檔的次數減少。目前載重汽車的適應性系數范圍大致為：=1.07-—1.25,

=1.5—2.0。適應性系數取決于—關系。對于轎車：由于比功率很高，沒有必要注意發(fā)動機的外特性系③發(fā)動機能穩(wěn)定運轉的轉速范圍應盡可能地寬一些，并應能迅速從怠速變換到全速全負荷。

整理ppt

（2）

燃油經濟性好：發(fā)動機生命周期內消耗的燃油價值為發(fā)動機本身價值的幾十乃至百余倍。車用發(fā)動機的燃油經濟性有多種評價指標。對于車用發(fā)動機來說，不僅要考察外特性最低油耗率，還應使低油耗率區(qū)域盡可能寬廣，以降低使用油耗；發(fā)動機的的功率配置是否合理亦影響使用油耗，不應配備過大功率的發(fā)動機。（3）

結構緊湊（結構完善性）：不可太重、太高、太寬、太長，除外形尺寸、總質量外常用的評價指標有：①

比質量（質量功率比，）：

kg/kW,m—發(fā)動機凈質量，Pe—標定功率上世紀末，國外車用柴油機，3.5—5kg/kW;

國內車用柴油機，4.8—9.3kg/kW

整理ppt

②

升功率（每升氣缸工作容積發(fā)出的功率，）：

kW/L車用汽油機：40—50kW/L

③

單位體積功率（，也稱功率密度）：

kW/m3，V—發(fā)動機外形尺寸所表示的體積（4）可靠性高，壽命長（耐久性）整理ppt

①可靠性：可靠性以在保證期內的不停車故障數、停車故障數、更換主要零件數和非主要零件數來考核。廣義的可靠性還包括產品的可維修性。可靠性高，則維修費用低，提高汽車的使用率（通常汽車的故障中，發(fā)動機的故障占主要部分），降低使用成本。一般要求在使用期內（民用柴油機一般1500小時，汽油機500小時）不發(fā)生主要零件（如氣缸體、氣缸蓋、曲軸、連桿、軸瓦、活塞、活塞銷、活塞環(huán)、凸輪軸、氣門、氣門彈簧等件的斷或裂，以及影響噴油泵和增壓器功能的主要故障。②

壽命：通常以發(fā)動機從開始使用到第一次大修期之前的累計運行里程或小時數來表示，通常決定于氣缸和曲軸的磨損速率。二者有一個磨損極限值：

整理ppt氣缸孔和曲軸軸頸磨損極限值

氣缸直徑D（mm）主軸頸直徑D1（mm）曲柄銷直徑D2（mm）50—100100—200允許極限磨損值(1/500—1/200）D（1/800）D(1/800）D1(1/800）D2允許最大橢圓度

(1/1250)D1(1/1250)D2通常柴油機的加工精度較高，壽命長于汽油機，現代車用柴油機的使用壽命可達40×104—60×104km。

整理ppt（5）低排放、低噪聲（低排放指標）有害排放物：NOX，CO，HC，微粒，SO2（6）生產成本：為控制成本，除要注意產品的結構工藝性、注意現有生產技術和條件外，還有注意產品的“三化”要求：即產品系列化、零部件通用化、零件設計標準化。整理ppt不同用途車輛對發(fā)動機要求的重點用途最重要較重要次重要城市公共汽車

長途客貨車省燃料可靠性高維修簡便有害排放少（公共汽車）振動、噪聲?。ü财嚕┲亓枯p體積小壽命長有害排放物少（長途客貨車）振動、噪聲小（長途客貨車）制造成本轎車變工況范圍寬有害排放少振動噪聲小可靠性高維修簡便制造成本低省油重量輕體積小壽命長摩托車重量輕體積小制造成本低噪聲小有害排放物少可靠性高維修簡便省油壽命長振動小整理ppt其它用途車輛：越野車，一般要求在前后傾斜20度—30度、側向傾斜20度的條件下能正常使用；高寒地帶工作的發(fā)動機應能在-40度—+40度的情況下仍能正常工作；在高原、沙漠環(huán)境下應有專用機型。2、

機車用內燃機（1）

可靠性，壽命（2）

動力性（注：這里的功率與汽車發(fā)動機的標定有區(qū)別）（3）

經濟性（4）

緊湊性：要考慮橋梁的承載能力和隧道的空間，內燃機一般占機車總重量的15%，通常小于20噸。如東風4干線內燃機車總重132噸，而16V240ZL柴油機（24/27.5，4000馬力，1100rpm，Cm:10.0）重19噸整理ppt

3、

船用內燃機一般要求：A、可靠性、壽命：一般，高速機（轉速在1000轉/分及以上）：10000—25000小時中速機（轉速在300—1000轉/分之間）：20000—50000小時低速機（轉速在300轉/分以下）：50000—100000小時B、經濟性：上世紀末水平：高速機200—220（燃油），0.9—2

g/kW.h

中速機175—200（燃油），0.8—2

g/kW.h

低速機160—190（燃油），<0.8

g/kW.hC、結構合理：質量、體積小，便于維修。D、起動方便E、曲軸可直接反轉的內燃機，其換向時間不大于15s，臺架上測得的倒車功率不小于正車功率的75%

整理pptF、曲軸回轉不均勻度不大于1/30—1/40，常用轉速范圍內無禁區(qū)G、在船舶縱、橫搖擺條件下能正常運轉具體（1）對艦用內燃機：最重要的要求就是運轉可靠，生命力強；具有抗沖擊能力；振動、噪聲??；排氣中的火花、熱量少。①

登陸艦：a.最低穩(wěn)定轉速小，約為持續(xù)轉速的1/4—1/3.5；

b.倒車功率大②

掃雷艦：a.能在最低轉速和最低負荷下穩(wěn)定運轉；

b.內燃機的磁場強度?。?/p>

c.超負荷能力大；

d.振動、噪聲小整理ppt

③

潛艇：a.能在一定的真空度與背壓環(huán)境下運轉，并發(fā)出要求的功率；

b.能適應航行、充電等多種工作要求，內燃機功率范圍寬廣④

快艇：a.功率大,且內燃機的功率特性能適應滑行艇或水翼艇的推進特性（PB=CnBm，m一般為3，快艇航行時m=2.8—3.9,過渡狀態(tài)時m=1.9—2.2,滑行狀態(tài)時m=1.4—1.6）；b.比質量小，通常用強載度（PE.Cm）大的高速強載型大功率柴油機；c.加速性好

整理ppt

（2）

對漁船、拖船、船舶電站用內燃機：①

漁船：能燃用劣質燃料；能一機多用，在自由端有功率輸出裝置，以驅動起重機、起網機、發(fā)電機、空壓機、水泵等；能在最大傾斜度下工作；有較小的最低穩(wěn)定轉速。②

拖船：能適應航速不變時，推進軸扭矩隨拖載的增加而增加③船舶電站：轉速波動小，回轉不均勻度要求通常為直流發(fā)電1/100—1/150，交流發(fā)電1/150—1/300；有負荷限制裝置；能適應并車運行，保持穩(wěn)定的轉速與負荷分配

整理ppt

二、發(fā)動機選型1、汽油機還是柴油機汽油機優(yōu)點：（1）升功率高（主要是因為轉速高）、比質量小、功率密度高；（2）

低溫起動性能好；（3）

工作柔和，振動、噪音??；（4）

制造成本低柴油機優(yōu)點：（1）燃油經濟性好，不僅最低油耗低，而且萬有特性上的低油耗區(qū)寬，因此柴油機的使用油耗只有汽油機的2/3左右；（2）

柴油機可靠性、耐久性高于汽油機，發(fā)生故障少，大部分零件的使用壽命高于汽油機；（3）柴油機可以采用較大的缸徑、較高的增壓比來提高單缸功率，而汽油機受爆震限制，缸徑不能太大、增壓比不可太高整理ppt2、

四沖程還是二沖程二沖程機燃油、潤滑油消耗大，HC排放量大，怠速、低負荷工況運轉不穩(wěn)定；活塞、缸套熱負荷大；用掃氣泵時噪聲大；采用回流掃氣難于獲得良好的掃氣效率。但缸徑、行程、轉速相同時，與四沖程相比功率大50—70%，功率密度大、比質量?。桓咨w簡單，NOX排放少。

整理ppt3、風冷還是水冷風冷缺點：（1）噪聲大

因機體無水套減振，且風扇和導風罩的振動大；（2）機械效率低

風冷機的風扇消耗的功率比水冷機的水泵、風扇消耗的功率大，水冷機為發(fā)動機功率的4—5%，風冷為6—8%；（3）熱負荷高

使pe受限制，一般要比相同條件下的水冷機低

5%左右，同時也限制了風冷機的缸徑（不大于150mm）和增壓比；（4）成本高

采用大量鋁合金、單體氣缸、風扇—風道系統(tǒng)；（5）機油消耗率高，對機油質量要求高，且消耗率高；

整理ppt風冷優(yōu)點：（1）不需要水和防凍液，不存在漏水、積水垢、沸騰、結冰等問題，冷卻系統(tǒng)工作可靠，適于缺水地區(qū)；

（2）因機體溫度高，對環(huán)境溫度變化不敏感，能在-50oC—+60oC范圍內正常工作；

（3）

起動后暖機時間短，有利于減輕氣缸磨損和HC排放；

（4）缸壁溫度高，對燃料質量不敏感；

（5）缸蓋、氣缸體為單體結構，有利于同系列不同缸數發(fā)動機的生產組織；

（6）受槍炮彈片的傷害小

整理ppt

4、氣缸數及其排列發(fā)動機的氣缸數和氣缸排列方式對其外形尺寸、平衡性、制造成本等都有影響，也和產品系列化有關。（1）氣缸數由發(fā)動機功率計算式

式中

為平均有效壓力，MPa

為氣缸工作容積，l

為氣缸數

為發(fā)動機轉速，r/min

為沖程數整理ppt保持沖程數、額定工況下的功率、平均有效壓力、活塞平均速度都相同，S/D也不變，上式可改寫成即，，，

，，由，，可以看出：當Pe

，pe，Cm，S/D和τ一定而缸數z增加時，發(fā)動機的單缸工作容積Vh和發(fā)動機總工作容積zVh都減?。磺S轉速和升功率PL則加大；此時發(fā)動機的長度增加，但寬度、高度都減小，發(fā)動機的重量、體積都減小。

整理ppt功率、強化程度（pe，Cm）都相同時，氣缸數多，則：發(fā)動機比質量?。ㄒ蚋讛刀鄷r，飛輪尺寸因扭矩均勻性的改善而減小）、結構緊湊、同為單列式機時平衡性好。但缺點是：面積比（）大，散熱損失大，單臺發(fā)動機的零件總數多，結構復雜，制造維修成本高。因此要綜合考慮以下因素來確定氣缸數：A．Pe，nB．可達到的pe，CmC．外形尺寸的限制D．允許振級和成本整理ppt一般①對于車用，常為4、6、8、12缸；也有2、3缸（微型、輕型車），5、10缸（中型車），16缸（重型車），按Pe劃分<25kW2、3、4缸25—75kW4缸75—150kW5，6缸，多為6缸150—200kW6、8缸，多為6缸200—250kW6、8、10缸，多為8缸>250kW8、10、12缸②對于船用機，按轉速分低速機

5—12缸，常用5—10缸中速機

5—10缸，常用6、8、9，個別為4、12，直列機8—20缸，常用12—18缸，V型機高速機

上述各種缸數都出現過，根據缸數有直列、V型等

整理ppt（2）氣缸排列方式有單列（其氣缸中心線所在平面或與地面垂直，或與地面成一定角度）、V型、W型、星型等，以單列式、V型為多。氣缸排列方式整理ppt列數太多則發(fā)動機結構復雜，難于制造，且軸承負荷大；優(yōu)點是發(fā)動機結構緊湊、長度短、曲軸與機體的剛性好。如V型機比同樣缸數、行程的單列式發(fā)動機長度縮短35—45%，重量輕15—20%。通常缸數大于等于8的發(fā)動機考慮用V型布置。

5、

燃燒室型式、氣門數目（1）汽油機：側置氣門式燃燒室結構不緊湊，面容比大、散熱損失多，燃燒速率低，許用壓縮比小，目前在ε>7的汽油機上已很少采用。現多用頂置氣門式燃燒室。頂置氣門式燃燒室有四種：契形、蓬形（半球形）、盆形、碗形四種：整理ppta)契形(b)蓬形(c)盆形(d)碗形汽油機燃燒室

①可能達到的平均有效壓力pe:(b)>(a)>(d)>(c)②排放：CO、HC：（b）最少，（a）、（d）次之，（c）較多③可達到的轉速：（b）最高，可達5000—6000轉/分以上，（a）、(d)次之，(c)較低，主要是（b）中的球形在同一D、Vh和ε下可布置較大的進氣門④制造成本：（b）最高，（d）最低⑤爆震傾向：契形室、碗形室擠氣渦流強，爆震傾向相對最小，盆形室次之，半球形室最大，一般要用高辛烷值汽油；用相同牌號的汽油時，契形室、碗形室許用壓縮比最大。

整理ppt（2）柴油機：燃燒室有分隔室式、直噴式。分隔室式主要為渦流室，預燃室少。分隔室式優(yōu)點是有害排放物NOX，微粒，CO和HC排放量都比直噴式少，振動、噪聲小，自然吸氣（NA）時pe較直噴式機大；缺點是燃油消耗率高（預燃室又比渦流室高），散熱損失大導致起動困難，增壓機受熱負荷限制pe較直噴式機小。一般大缸徑用直噴，小缸徑用渦流室。整理ppt§1—3發(fā)動機主要參數選擇一、發(fā)動機的強化指標

發(fā)動機功率

kW

式中

為平均有效壓力，MPa

為氣缸工作容積，l

為氣缸數

為發(fā)動機轉速，r/min

為沖程數

活塞平均速度，m/sD氣缸直徑，mm整理ppt由上式可知，當z、τ、D確定后，功率Pe的提高只能靠提高pe、Cm了，一般用此二參數作為內燃機的強化指標：用peCm積或peCm/τ表示強化系數peCm/τ值:四沖程非增壓機

6.5—

9MPa.m/s四沖程增壓中高速機

12—34

MPa.m/s二沖程低速機

7.5—10

MPa.m/s1、平均有效壓力pe：是標志發(fā)動機工作循環(huán)的有效性和制造完善性的指標之一由于

(非增壓)

（增壓）（

Pa：單位氣缸工作容積所作的指示功，反映發(fā)動機工作循環(huán)的熱功轉換的有效程度和氣缸工作容積的利用效率）整理ppt因此，提高pe必須：提高ηV：a.合理設計進氣系統(tǒng)，尤其是進氣道，以減小進氣阻力，提高流量系數

b.合理的配氣機構和配氣定時：加大進氣門直徑，采用頂置式凸輪軸，增加氣門數、完善凸輪外形、最佳氣門重疊角

c.汽油機采用多腔化油器、多個化油器、汽油噴射，以減小進氣阻力，并兼顧各工況性能

d.降低排氣系統(tǒng)阻力，采用可變進排氣系統(tǒng)（利用其中的動態(tài)效應）等提高ηi：a.對于汽油機適當提高壓縮比

b.改善燃燒過程整理ppt提高ηm：

減少活塞環(huán)數目；選擇適當的潤滑油；保持發(fā)動機的最佳熱狀態(tài)；提高加工精度和表面質量；合理設計活塞形狀；減少附件功率損失提高γs：具體措施即增壓，是提高pe主要措施，對柴油機一般可提高30—40%，增壓中冷可提高50—70%，而成本只增加8—10%，發(fā)動機質量增大3—5%；對于汽油機，化油器式僅用于高原恢復功率（海拔每增加1000m，功率下降10%）。現代四沖程增壓柴油機pe最高可達3.2Mpa，車用機上達到1.4—1.8Mpa整理ppt降低α：對汽油機α=0.85—1.10，改變α余地不大，要受火焰?zhèn)鞑ニ俣认拗?/p>

對柴油機α=1.2—2.2左右（低速1.8—2.0，高速1.2—1.5，增壓1.7—2.2），采用合適的燃燒方式組織燃燒可提高pe

總趨勢：平均有效壓力是一個提高的過程，但要考慮熱負荷和機械負荷。一般：非增壓四沖程柴油機

pe=0.6—1.0MPa

增壓四沖程機

pe=1.0—2.5MPa（二級增壓可達2.5MPa）

非增壓二沖程機

pe=0.4—0.65MPa整理ppt2、活塞平均速度

Cm=Sn/30,Cm上升，則

①機械負荷上升：因曲柄連桿機構的往復慣性力

(汽油機ajmax=500—1500g,柴油機ajmax=200—800g，g—重力加速度)②熱負荷上升：整理ppt

③進排氣阻力增加，充氣系數ηv下降（應加大氣門或增加氣門數目）

④摩擦加劇，磨損加快，機械效率下降，燃油耗率上升，壽命下降但Cm過小，對提高發(fā)動機功率不利，對提高升功率不利。對于柴油機，Cm選擇要顧及混合氣形成與燃燒的限制；對于汽油機，Cm的選擇與進氣系統(tǒng)有關：因為不同汽油機在各自額定轉速下有差不多的進氣口處速度vg，而vg=Cm.Fh/(μmiFv)通常：高速柴油機

Cm=9—13m/s（其中車用柴油機10—13m/s）

中速柴油機

Cm=6—9m/s低速柴油機

Cm=5—7m/s汽油機

Cm=12—13m/s

整理ppt二、主要結構參數選擇主要參數有：缸數z，缸徑D，活塞行程S，連桿長度L，缸心距L0。其中：發(fā)動機的結構形式確定以后，z、L0

已確定；L隨曲柄半徑與連桿長度比λ（λ=R/L）而定：船用低速二沖程機

λ=1/3.5—1/4船用中速機

λ=1/3.8—1/4.6船用高速機

λ=1/3.5—1/4.3汽車發(fā)動機

λ=1/3.2—1/3.8λ大致選定，即L也可隨R也就是S而定，因此主要結構參數中尚需確定的只剩下D、S。D的確定：要考慮系列化、功率型譜銜接、機型發(fā)展前景。D增大，零件尺寸增大、質量增加，機械負荷、熱負荷上升。S的確定：S增大，Cm增大，摩擦加劇，磨損加快，壽命下降，機械負荷、熱負荷上升，通常要由Cm和S/D來確定。

通常D、S二者的選定應同時考慮，先要確定S/D。整理pptS/D對發(fā)動機結構、外形尺寸和性能的影響（假定Pe、pe、Cm不變）：1、S/D對外形尺寸的影響如Vh不變，S/D↑對于直列機高度↑，長度↓，寬度變化較小，但對于V型機，寬度增大的幅度與高度是相同的。下圖為對一臺直列四沖程高速機的外形尺寸計算結果，從中可以看出對于同一Vh，取較小的S/D值則單列式發(fā)動機的長度加大，高度、寬度減小，其中長度受S/D值的影響最大。

整理ppt可知，S/D↓，則慣性力上升↑；當然Cm不變時，S/D↓，n可加大，從而PL↑。PL↑。

2、S/D對慣性力的影響最大往復慣性力

整理ppt3、S/D對燃燒室的影響①

S/D↑，則內燃機壓縮室容積與其表面積之比ξ=FC/VC↓，設計時希望ξ↓，以減少燃燒室散熱，改進燃燒，提高經濟性②

S/D↑，則Vm/Vc↓，Vk/Vc↑，熱效率↑，平均有效壓力pe↑，有害排放物減少若Vh、ε一定：整理ppt4、對曲軸強度、剛性的影響Vh一定時，S/D↓，則R↓，重疊度Δ=0.5(d1+d2)-R加大，曲軸的彎曲、扭轉剛性加大，疲勞強度↑，扭振固有頻率↑。

綜上所述，Pe、pe、Cm不變時：

S/D較小，則可降低發(fā)動機高度，提高升功率，減小V型機寬度，提高曲軸的強度和剛性；但熱效率下降，有害排放物增加，慣性力增大，單列機長度增加。一般：車用汽油機S/D=0.90—1.05車用柴油機S/D=1.0—1.2船用高速機S/D=0.9—1.25船用中速機S/D=1.0—1.4，轉速較高；1.4—1.8,轉速較低船用低速機回流掃氣S/D=1.7—2.05（多為1.7—1.8）（二沖程）直流掃氣S/D=1.85—2.25（多為2.0以上）長行程機S/D=2.8—3.85V型機比直列機略小整理ppt選定S/D后，因Pe、pe已知，故可求出S、D值：①

由

得

（l）（dm）（dm）

②

將D，S取為整數，再復算Vh和S/D③

由Vh、S復算

（MPa）(m/s)

二者應與先進機型水平相當整理ppt§1—4發(fā)動機現代設計理論與方法一、CAD技術的應用發(fā)動機設計過程從總體方案設計到零部件設計都可以應用CAD技術。CAD支撐軟件有：1、

圖形軟件：包括圖形輸入和編輯、圖形變換和輸出、尺寸及工藝信息標住、由零件圖畫裝配圖及漢字標準等內容，有二維、三維兩種。2、

工程數據庫：包括圖形和非圖形兩部分。圖形部分包含有圖形管理系統(tǒng)和圖庫（標準件、標準畫法等），非圖形部分包含有國家標準數據、設計資料數據等。3、

工程分析方法數據庫：包括常用算法庫、優(yōu)化方法庫、有限元前后處理及分析程序庫、疲勞和可靠性設計分析程序、局部應力-應變分析法和斷裂力學分析程序等。

設計時先要借助計算機進行整機性能預測（工作過程模擬），再進行具體的CAD設計過程。整理ppt1、發(fā)動機性能模擬計算***THEMAINDATAOFINPUT***dd0.1650s0.1850nn1800xne01100.00paa0.960taa312.00etw0.8800tcw322.00pn1.1000epc15.40***THEMAINOUTPUTDATA***NH:9XNE:1099.8169PE:11.5846ET:0.8112GE:195.4217GI:173.2285EK:0.7598PK:2.3207TK:429.7889XNT:48666.57PS:2.2898TS:334.9347EMM:0.8864PT:2.1434TT:783.5820TR:663.5142Pat:1.1000PZ:134.3893PAA:0.9600GK:2.0922SGT:2.1411PM1:-0.2889ENG:234429.WK:232471.NN:1800tecli:693.87tz:1606.77pz:134.39整理ppt2、缸內流場計算整理ppt流動域計算網格TheCalculationGridofFlowRegion整理pptAA（a）（b）A-A剖面BBB-B剖面整理ppt-130°CA時的流動速矢圖和燃油濃度云圖TheVectorgraphofVelocityandContourGraphofFuelconcentrationat-130°CA140°CA時的流動速矢圖和燃油濃度云圖TheVectorgraphofVelocityandContourGraphofFuelconcentrationat140°CA（c）整理ppt3、強度校核整理ppt整理ppt整理ppt整理ppt整理ppt整理ppt整理ppt整理ppt

二、優(yōu)化設計方法優(yōu)化設計方法是現代設計方法的核心內容之一，就是將數學中的優(yōu)化方法應用于設計中，以提高產品設計質量，提高經濟性，縮短設計周期。優(yōu)化設計方法包含兩個方面的內容：1、

建立數學模型，具體步驟是：①確定目標函數目標函數即優(yōu)化設計所追求的目標。設計任務不同，目標函數也不同。最優(yōu)方案就是使目標函數達到最小值或最大值的一個方案。②確定設計變量一個設計方案通常包含兩種設計參數，一種是根據設計任務要求所確定的設計常量；另一種是需要經過優(yōu)化計算確定的設計變量。優(yōu)化設計就是調整設計變量，以得到最優(yōu)設計方案③確定約束條件約束條件就是設計過程中應遵守的、應予以滿足的條件（要求）。約束條件可分為：反映設計性能或狀態(tài)要求的性能約束（包括等式約束和不等式約束）；反映設計變量許可變化范圍的界限約束。兩者都是設計變量的函數，優(yōu)化設計的核心問題就是如何建立約束方程，這也是優(yōu)化設計的難點所在。整理ppt確定了上述目標函數、設計變量、約束條件后，即建立了一個數學模型：求設計變量，使目標函數

為最?。ɑ蜃畲螅┎M足約束條件：

（不等式約束）

（等式約束）

（設計變量變化范圍）如有多個優(yōu)化準則時，可以建立一個多目標函數：

其中F1（X）、F2（X）等分別代表一個準則，W1、W2等是加權系數。其作用是把F（X）的各分項調整到同一個量級并區(qū)別出主次。整理ppt2、選擇優(yōu)化計算方法并編程計算。選擇優(yōu)化方法應依據問題的性質。

目前優(yōu)化設計方法已在工作過程、零部件設計、系統(tǒng)設計、配氣機構設計、增壓配合運行等多個方面得到應用。

整理ppt

三、可靠性設計方法可靠性指系統(tǒng)或產品在規(guī)定時間內、在規(guī)定條件下完成規(guī)定功能的能力；可靠性設計方法即是從正常使用壽命出發(fā)進行設計的方法，用概率統(tǒng)計理論分析結構問題、設計結構。應用可靠性理論知識，可將系統(tǒng)或產品的可靠程度由一般的定性分析提高到定量分析，從可靠性角度對產品進行設計，并預測起可靠度。在發(fā)動機的可靠性設計中，將載荷、材料強度、結構尺寸等參數都采用概率分布函數表示，在設計中考慮各種因素的影響：應力

強度通常假設它們遵循某種分布規(guī)律（如正態(tài)分布等），通過計算求出合成的應力和強度，建立應力—強度模型，引入可靠度R：R=P（r>σ）上式右邊即為強度r超過工作應力σ的概率，以此作為設計準則?？煽啃栽O計的有效性依賴于工程材料和工藝強化的性能統(tǒng)計資料、系統(tǒng)或產品的可靠性試驗數據的積累。以可靠度等于或大于指定的概率值作為確定結構尺寸的依據。整理ppt§1—4發(fā)動機新技術的發(fā)展一、發(fā)動機增壓增壓就是將空氣預先壓縮然后再供入氣缸,以期提高空氣密度,增加進氣量.采用增壓技術是提高升功率、降低發(fā)動機比質量的最有效措施，增壓方式有：（1）機械增壓（2）廢氣渦輪增壓（3）諧波增壓（4）氣波增壓其中廢氣渦輪增壓在機械效率與燃油經濟性、降低CO與HC排放、降低噪聲、改善高原地區(qū)工作適應性等方面有很大的優(yōu)越性，因此在柴油機和汽油機上都得到了越來越廣泛的應用。

整理ppt整理ppt整理ppt按增壓比劃分可分為低增壓(增壓比小于1.6)、中增壓(增壓比在1.6到2.5)和高增壓(增壓比大于2.5)

1、柴油機增壓改型設計內容（1）降低壓縮比，加大過量空氣系數（2）調整供油系統(tǒng)（3）調整配氣相位（4）重新設計進排氣系統(tǒng)（5）提高主要承載件強度2、汽油機增壓（1）降低壓縮比（2）減小點火提前角（3）重新設計排氣系統(tǒng)整理ppt3、渦輪增壓技術的發(fā)展（1）增壓中冷技術A、水—空中冷B、空—空中冷（2）變工況調節(jié)

A、柴油機：多采用可調渦輪截面（VGT）

整理ppt整理ppt整理ppt可調截面渦輪原理如圖：如果兩個管內壓力相同，氣體流過有頸縮的管要比流過無頸縮的管速度快。由此看出，截面縮小產生兩個效果：①沖擊渦輪葉片的氣流速度增加，動能增大；②渦輪葉片前排氣管阻力增大，發(fā)動機活塞推動功增加，氣體的壓力能增大。這兩個效果都使得排氣可用能增大，從而彌補了部分工況時的渦輪功不足的問題。整理pptB、汽油機：多采用旁通放氣系統(tǒng)

整理ppt4、諧波增壓進氣系統(tǒng)原理：利用進氣氣流的慣性導致的在進氣管中的壓力波來增壓?，F代汽車發(fā)動機的進氣系統(tǒng)大多為諧波增壓進氣系統(tǒng)或廢氣渦輪增壓進氣系統(tǒng)。發(fā)動機間斷進氣所引起的進氣壓力波對發(fā)動機進氣量影響很大，進氣管長度、直徑進氣系統(tǒng)參數會改變進氣壓力波,因而適當調整這些參數,可以有效利用進氣管的壓力波,提高充氣效率,改善扭矩特性。

整理ppt整理ppt低轉速時閥板關閉,使用長進氣管,提高低轉速扭矩,高速時(4000r/min)閥板打開,轉換為短進氣管

整理ppt整理ppt整理ppt整理ppt整理ppt整理ppt二、多氣門技術

如：某汽車發(fā)動機采用5氣門技術,進氣流通面積極大化(φ38.2x1～φ25.5x3,增大34%),提高發(fā)動機充氣效率整理ppt三、可變配氣定時（VVT）機構

1、配氣相位就是進、排氣門的實際開閉時刻,通常用相對于上、下止點曲拐位置的曲軸轉角的環(huán)形圖來表示.這種圖稱為配氣相位圖.2