12 3。内燃机主要结构，包括燃烧室结构、主要零部件结构，如活塞连杆、曲轴飞轮、红体 缸盖、配气祝构，供油系、冷却系、润滑系等。 ,内燃机系列化和变型产品情况，进一步强化的可能性。 ,其他技术要求冷起动、噪音、度气净化等。 二，实(D0,简称D)阶段 此阶段为把设计计划付诸实现的阶段，包括： (一)总体方案设计 包括确定主要结构参数、主要零部件的结构方案。进行总布咒设计，绘制纵横制面图和 外形布置图等。确定总体方案之前，先要拟定几种方案，进行多方案讨论、分析、比较。 反丝修改后得出初步方案，随即绘制其它系列产品和各种变型产品的总体布登图，以便统一 考虑产品系列化和变型等问题。 (二)单缸试验和主要零部件的试验研究 在总体方案确定之后即可进行羊缸试验和主要零部件的初步施工设计。为了使设计计划 能顺利而迅速地实现，迅速实现技术任务书中规定的各项指标，为今后多缸机的设计提供松 据，除了在设计中吸收各方面的经验和进行必要的理论分析与零部件的多方案计算、实验、 应力分析等外，还应进行单缸试验或专题性的单项试验， 用以分析工作过程的完善性，分析 主婴零部件如活塞、连杆、曲轴、配气机构等的可靠程度。分析燃油供给系统如化泊器、喷 油泵凸轮型线、柱塞直径等的合理性。分析进排气凸轮型线、气门定时的影响。分析主要配 合河原（如活塞与缸套；轴与轴承）和采用新材料等的情况。 (三)多缸机施工设计 在总体设计、单缸试验和专题性零部都件试验的基础上，即可进行多缸样机的施工设计。 即决定零部件的具体结构型式和尺寸，确定零件加工精度和技术要求，选择材料和热处理规 范，并绘制零件工作图。 三，检验(Check,简称C)阶段 (一)样机的试制与性能试验 设计质餐必须经受样机试倒与性能试险的检验。设计人员应参加加工、装配、词试和鉴 定的全过程，通过实践的检验，了解设计上存在的问题，检验与评价设计方案的正确性，做 好生产现场的服务工作。样机性能试验一般按下列程序进行： 1·新机磨合。新机装配完成后先应进行60小时左右的磨合运转。磨合的目的是为了检查 加丁装配的质量和谓除摩擦零件残存的毛刺，使之有较良好的贴合，以保证以后性能试验的 稳定。在磨合时应逐步增加转速和负荷，最后达到80%的标定转速和70%的标定功率。麻合 结束后应清洗各系统并更换机油 ?.。样机调整试骏。，调整样机的各项参数使站创或超过原设计指标。试验项日如喷油提前 角试验、燃油系试验、进排气系统试验等」 3,祥机的性能试验。在样机经调试后，应进行全面的性能试验。其中包括起动试验、机 械损失和各缸均匀性试验、负荷特性试验、速度特性试验，调速特性试验、空转特性试验 等，汽车发动机还应缴加速性试验和使用特性试验、噪背和振动、曲轴扭振试验、排气烟度 和有害气体成分撕定试验等。船用内燃机还酯增加推进特性试验和停试验、停抢压器试验 和排气背压试验等
(二)耐久试验 性俺试验后，即可按内燃机台架试验规范(GB1105-74)进行可靠性耐久试验。试验过 程中立详细记录出现不停车故数、停车障数、更换主要和非生要零件数等。试验过程 允许随时停机检在，检查巾若进行调紫和空件更换，应算做故赚停车一次。持续试验中温爬 较高，功率和经济性下降不得超过5%，发动机件不得报坏。近代较先进的中小型高速内 燃机规定耐久试验结束时配径瘤损不得人乎0,15塞米（有缸套的不大于0,075瑟米）。曲抽 轴颈翦损不大于0.015~心，03毫米。活塞歼口间隙增加盈不超过0.5范米。机冲消耗嫩不荐 超过燃油消耗（以重量计）的1%，活塞漏气冠每升总工作容积不得超过29升。 (三》鼠套试翰和扩大用白试验 新产品通过耐久试验后-一般可以织一次工厂签定，对产品试制进行一次小结在此基 础上可以生产一定数量的内燃机（对于大批量生产的机型需要50~100台）交用户进行扩大 试验，以考虑在用户使用条件下，内燃机与动力装置配套惊况下的适用性、可靠性和耐久性 以及动力经济性指标的稳定性。 四、改进与处理(Action,简称A)阶段 (一)样机鉴定 在总结了单试粉、样机试制、样机性能试险、耐久试验和护大用户的配在试龄经哈的 基础上，应进行第一轮的综合改进，落实各项处理方案后即可由设计试，单位提出申请， 部或省、有关主管部门组织新产品鉴定。鉴定会议应有领导机关、设计部门、生产工、视 套单位和使用单位的人员参加。设计和试制单位应向鉴定会议提供下列文件： 1,设计技术任务书： 2,内燃机试制小结 3.内然机性能试验和时久性试验报告： 4.扩大用古试险小结： 5.鉴定试验大纲 6,内然机技术设计资料（如热计算、动力计算、主要零部件强度计算、曲轴扭振计算、 冷却系润滑系计算等) 7,提供全套生产图纸和技术文件（如内燃机交货验收标准、出广规范、产品证明书、柴 油机使用维护保养说明书等)。 设计和试制单位还应向鉴定会议提供两台以上样机，供鉴定会议抽取一合样机进行性能 试验。 会议在审查技术文件和对样机进行性能试验的基础上，对该新产品是否达到设计要求给 予全面评价。决定该机能否通过鉴定。并由鉴定参加单位签署鉴定意见书。在鉴定会议通过 并经有关领导部门批雅后，该新产品才能投入生产 (二)小批试制和港量生产 新产品通过鉴定、整理设计图纸和按术资料，提出正式生产用的产品设计图并经领导部 门批准后，工厂应先组织小批生产以考验产品设计的工艺性和工艺装备的性能，通过工艺实 我过程。内燃机才能投入大批生产」 以上是内燃机设计试制的一般程序与方法。但这决不是一成不变的程式。根据具体情况 作具体的分析，抓住主矛盾掌握其内部的联系作反复地试验研究，认识事物的过程往往不
能·次完成，上述四个阶段完成后，即使是升 品投入了批量生产，也并不意味着没计工作就 一劳永逸地完成了。往往第一轮设计试制失败 进处 计 了，就得按图1-2PDCA的步骤总结经验教 训，进行第二个循环（第二轮）的PDCA,或 更多地儿个循环，不断提高直至成功。如果第 实 趋完活 一个PDCA循环成功了，产品质量也得不断 高，沿着产品设计系列化、部件设计通用化、 零件没计标准化、零部件生产专业化的道路不 设计 断前进，使产品更趋完善， 产品质量不断提 高。 以上PDCA的四个环节是有机地联系着 的，并不是裁然分开的，整个过程称为全面质量 图1-？设计产品质量的提高过程 管理(TQC),它适用于产品质量管理，也适用于各个环节、各个部门生产技术的提高。也 适用于设计水平的提高和产品质量的提高。 第三节内燃机选型 目前，在汽车、拖拉机、干线机车、船舶和农用动力装置中占统治地位的还是往复活塞式 内燃机。这是由于内燃机技术的发展和它固有的优点所决定的。往复式内燃机的主要优点是 效率高、结构紧、机动性好，因而应用极广。但是事物都是一分为二的，往复活塞式内燃 机本身也有一些难以克服的缺点：结构比较复杂，使制造修理困难影有大量的摩擦表面，使 寿命缩短；提高转速强化受到一定的限制，放尺寸和重量较大，往复机构固有的旋转不均 匀，而引起振动等等。因此人们在发展往复活塞式内燃机的同时，也在寻求其他型式的动力 机械。例如燃气轮机具备结构简单、紧凑轻巧、零件较少、其部件数量约为活塞式内然机的 1/5摩擦剧数约为1/6、牵引性能好等优点，但是由于燃料经济性差，特别在部分负荷时是如 此。此外噪音大、寿命短、加速性能差、制动困难加上祸轮叶片需要较多的耐热合金（镍、 、钴、钨)等严重缺点而哲时还得不到推广。转子发动机具有结构篇单、尺寸小、重轻 等明显的优点，但由于密封上所存在的困难，在可靠性和寿命等使用性能上，也暂时赶不上 往复活塞式内燃机 但是，在生产斗争和科学实验的范围内，人类总是不断发展的，自然界也总是不断发展 的，永远不会停止在一个水平上。因此我们必须不断地总结经险，有所发现，有所发明，有 所创造，有所前进。把内燃机工业领城中的技术革命和技术革新搞上去，进一步从自然界取 得自由，创制出更新型的内然机来。 柴油机还是汽油机 在没计发动机时，首先碰到的问题是选用柴油机还是汽油机。这就必须全面地考虑问 题，不仅有发动机本身的技术经济特点，而且还有国家的经济因素：燃料的资源和开采情况、 燃料的使用平衡、各地区和各时期的特点等等。 柴油机与汽油机相此，主要的优点是：
15 1)柴油机的燃料经济性好。首先是因为柴油机的热效率高，使燃料消耗率低降，而且在 工况变动时，燃料消耗率&。曲线变化历程比较平坦，这对于经常在部分负荷下使用的发动 机来说是非常重要的，其次，柴油的价格在我国目前只有汽油的一半左右。例如汽车的实际 使用经验表明，在正常行驶情况下，柴油车可节约燃料约3心%，而在中小负荷下运行，则可 节省40%。这一点，对内燃机说来具有很大的经济意义。因为内燃机在整个使用期间所消耗 燃料的价攸比它本身价值要火几十倍甚至百倍。 2)柴机的工作可靠性、耐久性要比汽油机好，柴油机中大部分零件的使用寿命都高于 汽油机中相应零件的使用寿偷。 3)柴油机可以采用高的增压度和较大的缸径来提高平均有效压力和功率。因此功率使用 范围非常宽广。 此外柴池机还具有防火安全性好等方面的优点。鉴于柴油机县有这些优点，目前10马力 以上的农用动力， 般都以使用柴油机为主，特别是农用拉机发动机，几平全部都采用柴 泊机。其他如机车、船前、工程机械所用大的动力，则意无例外都是采用柴油机。 载重量5吨以上的载重汽车，牵引车、长途大客车以及军用坦克等都倾向于采用柴油机。 特别是发展钢铁等采矿治金工业迫切需璎的重型矿用自卸汽车、挖掘机等工程机械等都要求 使用大功率的高速油机作为动力。只有中小载重量的汽车是既可采用汽油机，亦可采用柴 油视。而小型出租光车也越来越广泛地使用柴油机了。 汽油机突出的优点是重量轻、尺寸小和低湿起动性能好。其次就是工作柔和、运转平 制造感本低。因此它在中小型汽车上应用较为广泛。特别是在小客车上基本上是应用汽 油机。此外，小马力汽油机作为农用喷雾动力以及在林业机械上应用也相当广泛。 应该指出，近年来由于内燃机工业的发展，在汽车和农用小型动力方面，柴油机和汽油 机的明显差别正在逐渐消失。一方面由于柴油机的工作过程，特别是混合气形成与燃烧的改 善，转速的不断提高（已到5000~6000转/分），过量空气系数的降低（可低到1.1左右） 和重量减轻等，其重量尺寸指标已接近于汽油机的水平。另一方面，汽油机则由于压缩比的 提高，新型燃烧室、稀混合气分层燃烧和汽油直接喷射以及增压等的采用，燃料经济性也逐 渐提高并接近于一般的柴油机，们机核负荷也就提高到了柴油机的水平。 此外，为了适应战备的要求，简化和威少战时的运输负担，在规定的燃料供应不足或其 他紧急情况下，发动机必须能够迅速改用别种燃料，甚至直接燃用原油。因此在柴油机上燃 用汽油或其他被体燃料的多种燃料发动机在军事上具有一定的意义， 在某些地区（林区、远离石油产地的边远地区、天然气产区）可以因地制宜地采用煤气 机。发生炉煤气机由于结构笨重、消耗大量钢材、功常不足、使用保养复杂、寿命低、机动 性差等原因，在汽车上使用受到-一定的限制。液化煤气和压缩煤气发动机可以具有良好的 性能。 二、四冲程还是二冲程 在汽车拖拉机和农用内燃机上占优势的是四冲程发动机，因为它比二冲程发动机坚、 可靠、耐骖、经济性好、指标稳定，且积果了多年的生产和使用经验。但是二冲程发动机单 位时间内的工作陆还数提高了一倍，实际功率输出比四冲程发动机要大50一70%，因此与同 功率四冲程发动机相比体积小、重量轻。回流扫气二冲程发动机结构很简单，因此二冲程小 型汽油机在摩托车、摩托艇、喷雾机和割草机等小型动力装置上应用很广。二冲程汽油机
16 非别是采用汽油喷射，对于在小型汽车上应用也具有一定的实际意义。目崩我国中小型“冲 程高速柴油机的应用也1益增多，例如95缸径的问流扫气二冲程柴油机1E95,采用曲轴箱 缩进气来保证气缸扫气而不另设扫气茶，结构特别简单，作为农用动力可在县级工厂组织 炸产，容易得到推广。在功凉稍大的3E15C型二冲程柴油机中，采用了专门的罗茨式扫气 茶来改养扫气质量，这时，功章指标和燃料消耗率可获得进一步改善。对置活难的减 气二冲程柴油机，打气质舜容瑟控制，平菊性、加速性都很好，而且还有重是轻、重心低的 优点，在汽车上应用是有一定优点的。在中低速时，二冲程具有较大的平均矩，可旷以大人 简化减速机构，这一点对船舶特别有利，：大型船前用二冲程的也较多。 高速二冲程柴油机日前存在困难是，回流扫气过程尚不够完善；气缸的热负荷较大萸 啖孔容易堵塞，有时活塞拉缸：扫气泵的工作可靠性还不够好，噪普也较大，机油易上消， 使机油消耗滑增大等。在大功率先誼机中，由于阿流扫气很难实现完稀的打气，放大名采用 直流扫气，这类机型一般转速都较低，可靠牲问解决较好，放应用较广泛。 三、水冷还是风冷 在拟定新发动机的结构时，还常要确定是采用水冷还是风冷。这时裂全面分析发动机的 使用条件和制造条件，同时还要辨证地比较这两种冷却系统的利弊。 水冷式发动机由于冷却较好而且均匀，强化的潜力要比风冷式发动机大，因此在农用和 汽车发动机上至今大多数还是水冷式发动机。在其他相同的条件下，水冷式发动机的平均有 效压力中.值比风冷式发动机要高5~10%，这主要是由于充气系数”.的差别。风冷发动机 的强化主要是受限于气缸的热负荷，因为金属到空气的传热系数要比金属到水小得多，热负 简升高后容易产生喷油器喷孔堵塞、盖执裂纹、活据环结胶、活寒拉缸、机油祖度行备等 故障，严重地影响着发动机的可靠性。对汽油机来说，过热还会引起爆燃。这一点对人缸径 的发动机就更为突出。这也是风冷发动机缸径不能太大的一个主要原因。此外风冷发动机的 动率和燃料清耗受气温变化地响较大，不如水冷发动机指标稳定 风冷发动机的运转噪音（燃烧喉音和机械噪齐）较大也是一个严重的缺点。其原是它 没有吸收噪音的水套，风扇圆周速度高，空气导流孕所产生的振动，气和缸盖散热片助长 振动，以及运动件配合间除变化较大等等。但是风冷式发动机最根本的优点就是不用水，冷 知系统结构篇单，不会发生励水、族结、沸腾等枚览，发动机的工作常性高，尚时使册方 便。此外风冷发动机在部分负荷下的热状况也比较好（即不会过冷），冷起动以后，能较短 的时间内使发动机主婴零件温度升高到正常工作温度，能以最短时间使发动机承受全负荷工 作，这一点对于低温地区及用作应急的动力装登尤为婴。 风冷发动机对于燃料（特别是含硫最）的孩感性低，气缸的瘤损局也小。 风冷发动机的气缸和气缸款系单体结，这对发展系列产品很为有利，如果一个气红 坏藏不必报废整合发动机，面只要廷换-·个气缸就行。风冷气缸可采用先进的压等工艺使生 成本降低。此外还可节省制造投却水散热器所耗乃的铜材。 由于上述优点、近年来7干瓦左右的风冷发湖机在农用动力、工程机做和摩托车上获得 了·泛的应用。载重汽车应用较大功率的风冷油机也逐渐增多。 此外，风冷柴油机因其对各种不同气候（严来或酷热环境）及各种恶劣工作条件（缺太 或沙漠地带)的适应性强，作为军用装甲车等动力也是非常适合的。 四、气缸布置单列还是双列