内燃机设计pp课件

8 零线 在公差与配合图解中确
定偏差的一条水平线。 9 尺寸公差带
由上下偏差所限定的一个区域。 10 配合
基本尺寸相同，相互接合的孔和轴公差带之间的关系。 11 间隙配合
具有间隙的配合（包括间隙为零） 12 过盈配合
具有过盈的配合。
13 过度配合 具有间隙或过盈的配合。
14 配合公差 允许间隙或过盈的配合量。
4
轻型压入配合：Hr67
、H 6 p5
、H 7 p6
、R7 h6
、P6 h5
、P7 h6
，凸轮轴瓦与轴孔；
5
过渡配合：H8、H 6、H 7、H8、N6、N7 ，压力机压入， p7 n5 n6 n7 h5 h6
6 过渡配合：H6、H7、H8、M 6、M 7、M8，铁锤打入；连杆与衬套、活塞销 m5 m6 m7 h5 h6 h7
4 延伸公差：P
在气缸盖螺栓的标注中要用到。
5 在基准标注中要注意：
有些字母不能用（E、I、J、M、O、P、R）。
第三节 表面粗糙度
表面微观结构 (粗糙度）
Ra 1 n n i 1
yi
第四节 材料热处理
一 钢的退火
目的：降低硬度，消除内应力，使成分均匀化，细化钢的组织。 分类：扩散退火 （成分均匀化）
用于非配合尺寸 用于材料尺寸公差
五 各种加工方法的加工精度
研磨
IT01~IT5 绗磨
IT4~IT7
圆（平）磨 IT5~IT8
金刚石车（镗） IT5~IT7
拉削
IT5~IT8
铰孔
IT6~IT8
粉末冶金成形 IT6~IT8
粉末冶金烧结 IT7~IT10
车（镗） IT7~IT11 铣

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（4）说明书要求
➢ 说明书不得涂改
➢ 说明书要有封面、任务书、评语、目录、正文、 及参考资料等
➢ 封面、任务书、评语三项打印外，其余统一用 A4纸手写。
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（5）所有图纸要叠好（按4号图纸的大 小），连同说明书一起装在档案袋内。
（6）按规定时间来答辩。
（7）齿轮传动要按照无根切条件考虑。 (采用变位齿轮)
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6.动态静力分析
6.1 概念:动态静力分析－根据理论力学中所讲的 达朗伯原理，将惯性力视为一般外力加在构件 上，仍可采用静力学方法对其进行受力分析。 这样的力分析称为动态静力分析。
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➢ 惯性力
r PI mgas
m构件的质量
as 构件质心s的加速度
➢ 惯性力偶矩
MI Js
Js构 件 对 于 其 质 心 轴 的 转 动 惯 量
Z2=Z2’=14；Z3=Z3’=72；Z1=36
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四、课程设计的步骤
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1. 机构设计
按照行程速比系数 K及已知尺寸决定机 构的主要尺寸，并绘 出机构运动简图（4号 图纸）。
（凸轮要计算出安装 角后才画在该图上）
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2、选定长度比例尺作出连杆机构的位置图
以活塞在最高位置时为、 起 点，将曲柄回转一周按顺时
➢ 每个教室，在黑板的右下角，按座位写上名字， 以便教师点名。无故缺席、按学生手册规定处 理。
➢ 课程设计成绩的评定，与遵守纪律情况、图面
质量、说明书质量、运动方案是否合理、答辩
等因素有关。
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7
（2）每位同学都要独立完成自己的设计任务。

污染物浓度 废气中各种污染物的含量，如CO、HC、NOx等， 通常以ppm或mg/m³为单位。
3
噪声水平
内燃机运转时产生的噪声强度，通常以分贝（dB） 为单位。
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优化设计策略
提高压缩比 通过提高发动机的压缩比，增加燃烧 室温度和压力，提高热效率。
优化燃烧室形状
改进燃烧室形状，使燃料与空气混合 更充分，提高燃烧效率。
降低排放和噪音
提高燃油利用率和动力性 能
喷油器设计和控制策略是 关键
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涡轮增压技术
01
02
03
04
利用废气驱动涡机功率
改善燃油经济性和排放 性能
涡轮增压器与发动机的 匹配和优化是重点
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可变气门正时技术
根据发动机工况调整气门开闭时机 降低泵气损失，提高燃油经济性
分类
根据燃料种类和着火方式的不同， 内燃机可分为汽油机、柴油机和气 体燃料发动机等。
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发展历程及现状
发展历程
内燃机的发展经历了外燃机向内燃机 的转变，以及多次技术革新和改进， 如燃油直喷技术、缸内直喷技术、涡 轮增压技术等。
现状
内燃机已成为现代交通运输、工业生产、 农业机械等领域的主要动力来源，同时 也在不断地进行技术升级和改进，以提 高效率、减少污染。
定期检查和更换火花塞和点火线圈，以确保 点火系统正常工作，提高燃烧效率。
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故障诊断与排除方法
发动机启动困难 检查点火系统、燃油系统和气缸压力，
找出启动困难的原因并进行修复。
发动机异响 检查气门间隙、曲轴轴承和连杆轴承 等部件，找出异响的原因并进行修复。
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为满足更严格的排放法规，内燃机技术需要不断升级 。
多元化动力总成
未来动力总成将呈现多元化趋势，内燃机将与电动机 、燃料电池等共同存在。
提高效率降低排放策略
涡轮增压技术
提高进气压力，增加发动机功 率和扭矩，同时降低油耗和排 放。
轻量化设计
采用高强度材料和先进制造工 艺，减轻发动机重量，提高燃 油经济性。
02
密封材料选择
根据密封部位的工作条件和要求，选择合适的密封材料，如橡胶、塑料
、金属等。
03
密封技术改进
随着技术进步，新型密封材料和结构不断涌现，如高性能橡胶材料、复
合密封结构等，提高了密封效果和耐久性。同时，采用先进的加工工艺
和质量控制手段，确保密封件的精度和质量。
05
性能评价与试验方法
Chapter
应用领域与市场需求
应用领域
内燃机广泛应用于交通运输、工程机械、农业机械、发电机组等领域，为现代社 会提供了强大的动力支持。
市场需求
随着全球经济的不断发展，对于内燃机的需求也在持续增长。特别是在新兴市场 和发展中国家，由于基础设施建设和工业化进程的加速，对于内燃机的需求尤为 旺盛。同时，市场对于更加高效、环保的内燃机的需求也在不断增加。
缸内直喷技术
提高燃油雾化质量，实现更精 确的燃油喷射控制。
可变气门正时技术
根据发动机工况实时调整气门 开度和气门关闭时间，优化燃 烧过程。
余热回收技术
利用发动机余热为车辆提供辅 助热源，提高能源利用效率。
THANKS
感谢观看
润滑、冷却与密封技术
Chapter
润滑系统组成及作用
润滑系统组成
包括机油泵、机油滤清器、机油 冷却器、油道等。

四冲程循环.swf
7
二冲程柴油工作原理
如果在两个冲程里完成进气、压缩、做功 、排气这些循环动作，就叫二冲程，相应 的内燃机叫二冲程内燃机.
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柴油机工作原理
第一冲程——进气，它的任务是使气缸内充满新鲜空气。 当进气冲程开始时，活塞位于上止点，气缸内的燃烧室中 还留有一些废气。 当曲轴旋转时，连杆使活塞由上止点向下止点移动，同时 ，利用与曲轴相联的传动机构使进气阀打开。 随着活塞的向下运动，气缸内活塞上面的容积逐渐增大： 造成气缸内的空气压力低于进气管内的压力，因此外面空 气就不断地充入气缸。 当活塞向下运动接近下止点时，冲进气缸的气流仍具有很 高的速度，惯性很大，为了利用气流的惯性来提高充气量 ，进气阀在活塞过了下止点以后才关闭。虽然此时活塞上 行，但由于气流的惯性，气体仍能充人气缸。
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柴油机工作原理
四. 排气冲程 第四冲程——排气。排气冲程的功用是把膨胀后的废气排 出去，以便充填新鲜空气，为下一个循环的进气作准备。 当工作冲程活塞运动到下止点附近时，排气阀开起，活塞 在曲轴和连杆的带动下，由下止点向上止点运动，并把废 气排出气缸外。由于排气系统存在着阻力，所以在排气冲 程开始时，气缸内的气体压力比大气压力高0.025— 0.035MPa，其温度Tb＝725～925K。为了减少排气时活 塞运动的阻力，排气阀在下止点前就打开了。排气阀一打 开，具有一定压力的气体就立即冲出缸外，缸内压力迅速 下降，这样当活塞向上运动时，气缸内的废气依靠活塞上 行排出去。为了利用排气时的气流惯性使废气排出得干净 ，排气阀在上止点以后才关闭。
影响：喷油提前角的大小对柴油机影响极大，若 其过大，将导致发动机工作粗暴；过小，最高压 力和热效率下降，排气管冒白烟。最佳喷油提前 角：即在转速和供油量一定的条件下，能获得最 大功率及最小燃油消耗率的喷油提前角。供油量 越大，转速越高，则最佳喷油提前角越大；最佳 喷油提前角还与发动机的结构有关

部件检查
对怀疑有故障的部件进 行外观检查、测量和试
验。
故障排除技巧和注意事项
技巧
善于利用故障诊断仪等检测设备，结合维修经验，快速准确地定位故障。
注意事项
在排除故障时，应遵循安全操作规程，确保人身和设备安全；同时，要注意保 护环境和防止污染。
预防性维护和保养建议
定期更换机油和滤清器
保证发动机内部清洁，延长发动机使用寿命 。
01
通过改变气门开闭时机和气门升程，优化发动机进气、排气过
程，提高发动机性能。
优点
02
提高发动机动力性、经济性和排放性能。
应用范围
03
广泛应用于汽油机和柴油机。
轻量化设计趋势
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轻量化设计原理
通过采用高强度轻质材料、优化结构设计等手段 ，降低发动机重量，提高发动机功率密度和燃油 经济性。
优点
降低能耗、减少排放、提升车辆操控性和舒适性 。
排放异常
燃油燃烧不充分、点火系统故 障、三元催化器失效等。
异响和振动
曲轴轴承磨损、气门间隙过大 、点火系统故障等。
故障诊断方法和步骤
初步检查
观察故障现象，了解故 障发生时的环境和条件
。
仪器检测
使用故障诊断仪等检测 设备，读取故障码和数
据流。
系统分析
根据故障现象和检测结 果，分析可能的原因和
故障部位。
首次故障前平均工作时间
内燃机从开始使用到首次发生故障的平均工作 时间。
维修性
内燃机在发生故障后，进行维修的难易程度和时间长短。
03
内燃机类型及其特点
汽油机与柴油机比较
燃料类型
汽油机使用汽油作为燃料，而柴油 机使用柴油。

可靠性、耐久性及维修性
可靠性定义及评价指标
可靠性表示内燃机在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。常用的可靠性评价指 标有平均故障间隔时间(MTBF)、故障率等。
耐久性试验方法及影响因素
耐久性表示内燃机在长期使用过程中的抗磨损和抗疲劳能力。耐久性试验通常包括台架试 验和道路试验，影响因素包括设计、材料、工艺、使用条件等。
维修性设计原则及实施方法
维修性表示内燃机在发生故障后易于进行维修和保养的能力。维修性设计原则包括简化结 构、提高零部件通用性和互换性、采用快速维修技术等。实施方法包括模块化设计、易损 件快速更换等。
CHAPTER 03
汽油机技术特点与发展趋势
汽油机技术特点分析
高效能
轻便
汽油机具有较高的热效率和机械效率，使 得其整体效率较高。
润滑与冷却系统
机油泵
将机油从油底壳中抽出，供给到各润 滑部位。
机油滤清器
过滤机油中的杂质，保证机油清洁。
02
01
03
散热器
通过冷却液循环将热量从内燃机中带 走，实现冷却效果。
节温器
控制冷却液循环路径，实现内燃机在 不同温度下的正常工作。
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水泵
驱动冷却液循环流动。
CHAPTER 02
内燃机性能参数及评价指标
高效燃烧技术
改进燃烧室设计、优化点火系统等手段提高燃烧 效率，减少污染物排放。
余热回收技术
利用内燃机余热进行发电或供暖，提高能源利用 效率。
企业如何应对环保法规挑战
加强技术研发
投入更多资源进行内燃机绿色制造技术的研 发和创新。
强化供应链管理
与供应商合作，确保零部件和材料符合环保 要求。

船用主机，左 机基本型 农用运输车 林业机械
型号示例：
柴油机
YZ6102Q—六缸直列、四冲程、缸径102mm、水冷、汽车用（YZ为扬州柴油机厂代
号）；
12V135ZG—12缸、V型、四冲程、缸径135mm、水冷、增压、工程机械用；
12VE230ZCZ—12缸、V型、二冲程、缸径230mm、水冷、增压、船用主机、左机基
6-气缸 7-活塞 8-曲轴 9-曲轴正时皮带轮 10传动
链轮 11-连杆 12-气门 13-凸轮轴正时齿轮
第10页/共89页
图1-4 四冲程汽油机基本结构简 图
1-气缸 2-活塞 3-连杆 4-曲轴 5-气缸盖 6-进 气门
7-进气道 8-火花塞 9排气门 10-排气道
第11页/共89页
下止点（活塞顶面离曲轴中心最近处）运动时，曲 轴转角为0°~180°，进气门开启，排气门关闭，电 控喷油器向进气道喷油，空气与汽油混合，而后被 吸入气缸，该过程称为进气行程。 2）压缩行程 当活塞继续从下止点向上止点运动时（相当于曲 轴转角180°~360°），进排气门均关闭，进入气缸 的混合气被压缩，该过程称为压缩行程。
结构特征符号
符号 无符
号
V
P
气缸布置 形式
多缸布置 形式
V型
平卧型
符 结构特 号征 无 水冷 符 号 F 风冷 Z 增压 ZL 增压中
冷 DZ 可倒转 N 凝气冷
却 S 十字头
式
第25页/共89页
用途特征符号
符号 无符号
T M G Q J D C
CZ
Y L
用途 通用型及固定
动力 拖拉机 摩托车 工程机械 汽车 铁路机车 发电机组 船用主机，右 机基本型

作循环，保证长时间连续正常工作，都必须具备以下一些机构和
系统。
• (1) 曲柄连杆机构
•
曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要
运动零件。它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。在作
功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转
换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动力。而在进气、压缩
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(4)排气行程 • 可燃混合气在气缸内燃烧后生成的废气必须从气缸中排出去以便
进行下一个进气行程。当作功接近终了时，排气门开启，进气门 仍然关闭，靠废气的压力先进行自由排气，活塞到达下止点再向 上止点运动时，继续把废气强制排出到大气中去，活塞越过上止 点后，排气门关闭，排气行程结束。实际汽油机的排气行程也是 排气门提前打开，延迟关闭，以便排出更多的废气。由于燃烧室 容积的存在，不可能将废气全部排出气缸。受排气阻力的影响， 排气终止时，气体压力仍高于大气压力，约为0.105～0.115MPa， 温度约为900～1200K。 曲轴继续旋转，活塞从上止点向下止点运 动，又开始了下一个新的循环过程。可见四行程汽油机经过进气、 压缩、作功、排气四个行程完成一个工作循环，这期间活塞在上、 下止点往复运动了四个行程，相应地曲轴旋转了两圈。
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(2) 压缩行程
曲轴继续旋转，活塞从下止点向上止点运动，这时进气门和排气门都 关闭，气缸内成为封闭容积，可燃混合气受到压缩，压力和温度不断 升高，当活塞到达上止点时压缩行程结束。此时气体的压力和温度主 要随压缩比的大小而定，可燃混合气压力可达0.6～1.2MPa，温度可达 600～700K。 压缩比越大，压缩终了时气缸内的压力和温度越高，则 燃烧速度越快，发动机功率也越大。但压缩比太高，容易引起爆燃。 所谓爆燃就是由于气体压力和温度过高，可燃混合气在没有点燃的情 况下自行燃烧，且火焰以高于正常燃烧数倍的速度向外传播，造成尖 锐的敲缸声。会使发动机过热，功率下降，汽油消耗量增加以及机件 损坏。轻微爆燃是允许的，但强烈爆燃对发动机是很有害的，汽油机 的压缩比一般为ε＝6～11。