表1-7类国环境保护司对工程机械的噪声法规 型状红(dBA 81年月以后 4年8月.1 带式花拉 20199 7685 过荷式格拉执 200-450 8089 83 轮式瓜监机 20-249 7686 79 76 轮式亚路网 250-500 8-86 8 轮式拖位机 20以上 781 74 剥定肤为15米红 个方向平均值，工：高速车衍停止对 提前角等来减少排气中N0,的含量。设计性能较好的进排气消音器来减少进排气噪音，改 着工作过程，降低燃烧噪音：改进结构，采用陌音材料来降低机械躁音。总之，由于低公害 的要求，在一定程度上改变了和正在改变着内燃机的设计概念。特别是在人烟稠密地区使用 的内燃机更是这样。 我国内燃机的使用衡度尚不很高，公害问题还不十分突出，但在某些大城市中，公害向 题也十分严重。我国已颁布了环境保护法，许多与内燃机有关的研究所、大专院校、大的生 产厂已开始着手于防止内燃机公害的研究，预计随着内燃机工业的发展，公害问题将日益突 出，各种法规在不久的将来即将制定出来，内燃机的设计内容势必受到一定的影响。这些都 是作为一个内燃机设计工作者，必须预先考虑的。 (六)要求使用方便、好悠、好造 内燃机首先要求好用（包活前西五项指标），满足各种性能的要求，同时也要求使用方 便（操纵性好，起动性好）、好修和好造。 操纵性好、指使用者不需要特别的专门技能，即可顺利进行操作，而且在运行中不需要 经常进行特别的调整就能维持稳定的运转工况；排护保养方便，调速器的静态调速率、动态 调速率、转速波动率、超调都在规定的范国以内。有些大型内燃机还要求如水温、机油温度 和压力等能自动报警、自动鸩车等 起动性好指冷车起动迅速可靠，对于船用、固定式及机车柴油机一般要求在5°℃以上环 境温度下能顺利起动。对汽车、拖拉机、中小型移动电站及农用柴游机则要求在-5℃的气 温条件下，不附加任何辅助装置能颗利起动。 为了使内燃机便于维护保养、好修、好造，应使各调整部位便于接近，结构简单合理， 工梦性京好 二、对各种类型内燃机的设计要求 (一）对汽车、拖拉机、工程机城和农用内燃机的要求 这些内燃机的共同点，都是大量生产的，功率范围和结构布置都比较相近。在结构设计 和总布置设计时，许多考虑都是共词的。都要求尽可能采用一般钢材，零部件的工艺性要好 要适合于大量生产。它们的附属系统（如供油系、起动机、三滤、散热器等）往往都是专业化 生产的。这就更严格地要求符合“三化”的规定。许多厂家往往采用某一基型，只改变某些 附件（如调速器、机座等）并根据工作情况的需要改变其标定功率、标定转速，同时米满足 汽车、拖拉机、工程机械、农用内燃机等各种指要来实现“一机多用”。如国产135系列柴 油机就是如此。这类内燃机除了和其他机械一样，都要求产品重量轻、体积小、质量好、效率
高、结构筒单、使用方便以外，对汽车、拖拉机、工程机被和农用内燃机，具体的要求可树 括为： 1)高的动力性能。功率，扭、使用转速范田，均适合于工作机械的要 2)高的燃料经济性。光车发动机还必须注意部分负荷和不稳定工况下的综济性。 3)高的工作可管性和足够的使用寿命。现代内然机寿命指标较先进的大致为： 运输用汽车内燃机30一60万公里： 拖袍机7及农用内然机6000一10000小时； 工程机被内燃机10000~28000小。 4)结构紧凑、外形小、年量轻。这对汽车发动机来说，有利于增大汽车车厢的面积利用 和被重量，显得更为要。 此外对于发动机的起动性和制造工艺性以及使用维修方便注的要求也是很重要的。但是 一台内燃机要想同时满足上述要求是相当因难的，因为这些要求往往是相互矛盾的。例如动 力性与经济性，重景轻与使用寿命长，性能指标与制造成本等等。因此我们必须学会运用辮 证的方法，对于具体情作县体的分析，即根据发动机不同的用途，分析其矛盾的特殊性， 找出它的主要矛盾。设计的结构措施应在保证满足主要要求（即解决主要矛盾）的前提下， 尽可能地照顾到其他要求。例如设计军用的汽车发动机，应首先保证有最高的工作可靠性， 并满足功率和扭矩储备大、结结紧资、重量轻、外形尺寸小等要求。这时燃料经济性和使片 寿命的要求就不是主要的了。但设计农用发动机则不同，除了应该工作可靠以外，高度的燃 料经济性应该变成投计中的一个主要要求，同时也要感发动机应具有足够的使用寿命，至 于其他的一些要求可以作为次要的矛盾来考虑。 (二)对机车内燃机的要求 机车内燃机的结构特点是要求在限界和轴重范园内发出大的功率，因此强化指标很高。 为了保证铁道运输的安全、经济，对可靠性、耐久性、经济性指标婴求都高。具体要求 如下： 1,机车内燃相的寿命，较先进的指标为 中速机120~130万公里(15000~32000小时以上)： 高速机10000~20000小时（最高25000小时）。大修间隔一般要求为60~100万公里。 2.重量和外形尺寸指标 机车内燃机由于受到桥梁和隧道尺寸和机车轴重的限制，对于外形尺寸和重量有一定的 要求。我国内燃机车由于受到车辆夜界的限制，并考虑到装在机车上的内燃机在机内维修所 需的作业空间，柴油机的宽度一般限制在：2米以内，高度限制在8米以内。 机车内燃机的重量受到机车轴重的限制，而轴重又受到铁道建筑物荷重和钩重的限制。 所以机车轴重不得超过23吨/轴。即六轴内燃机车总重不得超过138吨，四轴不得超过92吨 一般内燃机约占机车总重的15%，因此机车内燃机总重量一般不得超过20吨。例如我东风 4干线内燃机车总重为132吨，而16V240ZL柴油机的总重为19吨。占机车总重的144%。为 了提高柴油机的体积功*、降低其比重鼠，机车柴油机普遍采用增压、中冷。其平均有效压 力为13~18巴；话塞平均速度为911.5米/秒。 (三)对船舶内然机的要求 1,船舶长期在水上航行，可靠性直按联系着人民生命财产的安全，因此要求在大风大浪
0 中，有较大的纵倾和横倾下都能可靠地工作。柴油机的寿命往往问接地标志着其可靠性。同 时船机大修往往造成很大的损失，因此对各种速度的机型婴求寿命如表1~8所示。 2,随若航速的不断提高，要求内燃机具有 表1-8对船的内脑机的寿命（小时）要求 足够大的单机功率，快艇用的轻型大功案高速 柴油机的单机功率已达4000~6000千瓦，机组 种类 转速（挨/分） 莉命（小的）婴家 功率达到7400一15000千瓦。水面舰脏用的中 低海 110-115 610r0-60000 速大功率机单机功率已达11000一15000千瓦， 300600 1i0c02500 中波 机纽功率15000一30000干死。动力装置柒油 601000 7540w10a00 2一8 亮鸿 1300-一200 1560-8000 3。较小的燃油消耗事。为保证动力骏置的 经济性和续航力，目前高速船用内燃机的燃油消耗率g.=220一240克/千瓦·小时。中速机 g为204~210克/千瓦·小时。低速机，为200~204克/千瓦·小时。并要求能燃用劣质燃 油和低的机油消耗率。 4其他：船机的操纵系统一般都相距较远，而且船的工作条件往往较差，操纵系也较 笨重。故近代船机的操纵系统都走向自动化，遥控操纵，包括自动报警，自动测量水温、机 油淮度和压力，自动停机等。 三、内燃机设计工作中的“三化” 内燃机的产品系列化、零部件通用化、零件设计标准化统称为内燃机设计的“三化” 内燃机的“三化”是属于产品质量管理问题，它对国民经济将产生深远的影响，它是社会主 义制度下的一项重婴技术政策。它对提高产品质其、降低产品成本、发展新产品、合理组织 企业生产，提高劳动生产率，便于使用、维修和配件供应、零件互换等都具有重要的作用。 (一)产品系列化 内然机的系列化是指以极少的基本规格尺寸（一般以气缸直径和冲程）的内燃机通过改 变气缸数目及其排列形式、增压度、转速、燃料、零件的材料、或者增加若十附件等方法米 扩大其功率范围，改变其轮廓尺寸等，发展品种紫多的变型，以满足国民经济中不同用途的 婴。例如：车用、拖拉机用、固定用、船用、工程机械用等不同用途的各种功车级的内燃 机。 我国内燃机的“三化”是以缸径为基黜制定国家型的，设计和制造内燃机新产品必须 严格遵守国家系列化型谱的规定，以便用尽可能少的系列机型通过合理变型米满足各种用途 的需要，以免产品系列繁多，生产管理混乱 凡属同一系列的内燃机要求主要结构相同，主要零部件要求尽可能通用，易损件要能互 换，否则不能称为同一系列的内燃机。 我国内燃机的“系列化”工作是从1959年开始的，前后做了大量的工作，以135系列柴 油机为例，在135G基本型的基础上设计成了48种型号柴油机成批生产。其中基本型4种、 基本型增玉3种、车用4种、工程机械用9种、船舶主裙机13种、农用排动力6种、电站 动力5种、柴油发电机组4种，功事范围从29至300千瓦。 (二)零都件通用化 零部件通用化是指同一系列的机型中，各机型的零部件能够互换通用并尽量采用标准件。 不同系列的柴油机在设计时也要考虑某些零部件在可能的情况下尽量与别的系列的礼型可以
10 相互通用，如起动机、发电机、高压油泵、机油泵、化油器、机油滤清器、燃油滤清器、空 气滤清器、水箱、风扇等，以便尽量减少整个内燃机工业中零部件的数目和种类。 常用下列参数来表征内然机系列产品的通用化程度： 通用零件数 零件通用化系数=总零件数（不包括标准件） 零件品种通用化系数= 通用零件品种数 总零件品种数（不包括标准件) 总通用化系数= 通用零件数+标准件数 总云件数（包括标准件） 仍以135系列柴泊机为例，在基本型6135G基础上设计的2135G、4135G、12V135C柴油 机，其总通用化系数分别达到90.9%、95,5%和75.9%。 (三)爹件设计标准化 零件设计标准化是指在进行零部件设计时应尽量按照国家标准和部颜标准或厂际标准来 决定零部件的尺寸、结构、材料、技术条件等，并按国家机械制图标准绘制零件工作图和部 件图，遵照同家规定使用名词和术语等。 内燃机的“三化”是在社会主义制度下一项多、快、好、省的决策，是整顿与提高产品 质量的带报本性的措施。每一个内燃机没计工作者都应自觉遵守。切不可脱离国家决策别出 新裁独树一帜，造成国家产品生产与管理的混乱。 内燃机设计工作中的“三化”又是内燃机生产专业化的基础，内燃机生产专业化特别有 利于调动各个方面的积极因素，集中箱力在技术上精花求精，开展深入的单项科学研究，从 而保证产品质量的不断提高，成本不断降低。 第二节内燃机设计试制的一般程序与方法概述 正确的设计思想来源于生产实践：来源干周密的调查研究来源于科学的分析。内燃机 没计的过程就是分析矛盾、综合矛盾、抓住主要矛盾和矛盾的主要方面来解决矛盾的过程。 内燃机设计试制的过程随着机型、生产规模的不同是各不相同的。对于大批量生产的新产品 设计的一般过程可归纳为如图1-1所示的方框图的程序进行。生产规模不同（如小批量生：产） 或设计性质不同（如老产品改进没计等）时，可能有些环节可以取消，有些环节可以合并， 有些环节可能在接受授计任务时已由其他单位或上级机关完成。 为了保证产品质量，按照质量管理的原则，整个设计试制过程可分为以下四个阶段： 计划(PIan,称P)阶段 包括接收任多、成立三绪合设计组、作周密的调查研究。 ()访问使用单位和阀套单位，广泛征求用户的意见，了解配件供应情况等 (二)充分了解生产厂的工艺条作、技术状况和没备能力，使产品没计更加符合生产实际 (三)广泛收集整理已经被生产实发所证实了的同类型先进内燃机的性能参数和结构方 案，然后结合所要设计的发动机的具体情况，选择样机综合分析，拟定设计技术任务书，其 内容有： 1说明发展该新产品的原因、主要用途和适用范围
2。所设计机型的 主要技术规范，包括 (1)内燃机型 确定任务 式、型号（汽油机 柴油机、燃烧室型式 加方案我和 等)： (2)气缸排列 拟牧术红务书 和冷却方式， (3)标定功 N.(千瓦)： （4)标定功率 主要零标件制步设计☐ 单缸设计 时转速n,(转/分)， (5)最大扭矩 D铁超站和先期 M(牛顿·米) 主要部件试验所孔 单望试型 (6)最大扭矩 时转速u(转/分) (7)缸径D(毫 米)： 样机试制☐ 8)行程S(毫 米)； 花视 (9）缸数 C要数资 样机耐久试验 (1)冲程数t: (11)话塞排量 大 V(升)： 都合改进 (12)平均有效 压力p.(巴： (13)活寒平均 小生产工艺考核 速度cm(米/秒)： 成罪生声 (14)扭矩储备 系数u 图11内燃机新产品设计试制的一般程序方块图 (15)燃油消耗率g.(克/千瓦·小时： (16)机油消耗率&（克/千瓦·小）5 (17)最高怠转速（转/分）： (18)最低息转速（转/分）， (19)调速率和转速被动1、ǒ：、： (20)纵倾和横倾要求（度）： (21)外形尺寸（长×宽×高）： (22)净重G,(公斤)， (23)大修接和保用期（大修期一般是保用期的2~3倍）