(36 14,内燃视的起动.(347) 14,1内燃机实死起动的条件* .(347) 14.2内燃机的低温起动 .(349) (349) 附录1本市使用的法定计量单位名称、符号及换常. ,(352) 录2常用单位换算简表 4(354) 学习参考韦目录： (356)
1内燃机设计总论 1.1前 言 人类在不断提高生产力以改善生活条件的斗争过程中，不但学会了使用工其以扩大手脚 的功能，而且随着生产工具的不断改进，也在持续不断地搜寻自身体力以外的动力用来缴动 生产率日益提高、所需动力日益增大的生产工具。在经历了以奴隶、者力以及简单的风力和 水力机械作为动力的漫长岁月后，1784年改良的蕊汽机的发明引起了第一次工业苹命，人类 从此开始找到了能够充分地提供机械动力以满足生产需要的动力机械。 动力机械是一种将可以利用的其他形式的能转换成机械能，用以驱动工作机械做功的机 城。动力机械与被驱动装置一起所构成的具有特定用途的装置谓之动力装置。 随所用能源种类和工作原理的不同有各种不同的动力机械。内燃机是热能动力机成（热 机)的一种，它是将燃料在机器内部进行燃烧所释放出的热能转换成机械能的机械。 内燃机一一主婴是指往复活塞式内燃机。它是目前应用最广泛的一种热机。它具有体积 小、移动灵便、效率高和操纵使用方便等特点。 我圆的“四化”建设正在突飞猛进地发展，对各种型式内燃机的需要量是巨大的。我国 具有丰高的石袖资源，而且内邀机还有燃用其他种类燃料的可能性，就更使内燃机在我国有 极其广泛的应用基础。 本书着重讨论“内燃机设计”中的有关问题。 设计就是创新 。设计内燃机就是要创造出具有现代水平的、更能满足使用要求的、前所 未有的新型内燃机。在这里智慧和思维起着重要的作用。应该说， 一种优秀设计的产生是人 类智慧和思维劳动的又一新结晶。你要做出入类智慧的新结品，就必须先继承并借鉴人类至 今已有的智慧结品，你就必须对现在已有的内燃机先有一个深刻的了解，否则你甚至说不清 楚你所谓的新型究竟新在那里。这是一个限苦的学习过程，不但要从书本和文献中学习，而 婴对现有的样机进行广泛、深入的分析研究。 为了使所设计的内燃机在性能上明显地优于现有内燃机，必须有相应的新方案和新措 施。这些新的东西主要来自客观世界，即各种现代技术和理论、各种试验和测试结果以及各 种机型实样及其使用经验等在人头脑中的反映。它是这些原始资料在人脑中经过综合分析、 判断推理加工后的成果。 最后，为了检验其实际效果，除了进行各种估算之外，最终还必须通过试制样机的各种 试验和实际使用的考验。 总起来说，设计是人：在认识世界和改造世界中反复进行的一种重要步骤。人们在搜司 外界动力的过程中，基于对自然规律的认识创造出了内燃机这一客观实体。人们在运用这一 观实体改沿客观世界的过程中，认识又有了深化，于是，产生进一步创查出更好的内燃机 的思想。把这种思想用图形以及其他手段完整的表达出来的过程就是我们所调的内燃机设
计，然后进一步通过加工与制造形成新的实体。如此循环反复，以至无穷。自从1876年德国 人Nicolaus A.0tto制出最初的四冲程火花点火式煤气机和1898年Rudoff Diese】制出压 缩点火式内燃机以来，经过了百余年的这的镭环反复，内燃机已发展到了今天的水平。根据 近年来国际上有关蒂名公司与集团集中力量进行研究与竞争的情况来看，为了使人类能够只 有更好的这种动力机械，这种循环反复还必须继续下去。我们的任务就是也加入这个循环反 复的行，并在马克思列宁主义思想的指导下作出更大的成绩， 使我国的内燃机科学技术迅 蛾子于先进国家之列，并党相炮美。 内燃机设计是一项复杂的工作。内燃机是一种结构复杂的机器，它的许多零件是在经受 高温，高应力和烈摩擦的刻条件下工作的。这就使设计人员必须掌握相当宽广的有关理 论与技术知识才能正确地进行设计。此外，内燃机又是用途十分广泛，小至航模，火至万吨 远洋旦轮部有它的滨述。为了使所设计的内做机能更好能发耀作用。就不能不对相应的动： 装置也有所了解。此外 设计人员还必须熟悉有关制造工艺、维护修理：甚至市场信息等 等。 “内燃机设计”课中所必须包括的内容是十分广泛而且庞杂的。作为“内燃机设计”误 的教科书，不能不考虑学生用于学习本课程的时间和精力都是有限的，因此在内容安排上必须 十分精练，而且充分注意敦学用书所必须只有的特点。 课程安排是力图在有限的篇幅里多讲解一些设计思想方面的问题，即尽量介绍思路和设 计中的思想方法、典型的结构形式和大致的尺寸比例范国等。不主张在课程中讲授过多的结 构实例和其体方案，因为内燃机本身是在发展变化着的，新技术在不新地漉现，特别是当今 的内燃机设计，正由经验设计向优化设计发展，学是学不完的。我们更希望学生在以后的工 作中有能力根据头体的工作任务和要求进行具体的调查、分析和研究，探索自己的具体解决 方法。 教材中的有些内容将另安排选修课，以便有条件和有兴趣的学生能有选择地进行更深入 的苹习。但这些内容在本书中并不除，并按每一学生都必须有所了解的最低限度的深度保 留下米， 1.2内燃机的设计要求 1,2.1功率和转速 作为动力机械，使用者对内燃机第一位的要求是应该能够在规定转速下发出所婴求的功 率。转速和功事的具体戴值是根据用途来确定的，因而在设计任务书中总是作为原始数据而 给定的 为了标明内燃机在使用中可以发出的功率，生产厂在铭牌上标注机器的标定功率。按 GB1105,1一87的规定，内燃机的功率可按四种不同褙况进行标定，所产内燃机应该能够在 规定的条件下可靠地发出所标定的功率，即： （1).16分钟功率 内燃机允许连续运转15分钟的标定功率。它适用于汽车、率托： 等用途的功率标定。 (2)1小时功率一一内燃机允许连续运转1小时的标定功率。它适用于工业拖拉机，工 程机械、内燃机车、船舶等用途的功率标定。 g
《3)12小时功率一一内燃机允许连续运转12小时的标定功率。它适用于农用拖拉机、 内燃机车、内河铅舶等用途的功率标定。 （4)持您功率一内燃机允许长期连续运转的标定功率。它适用于船舶、电站、农业 排灌动力用途的功苹标定。 在设计内燃机时，标定功率应该只足内燃机实际可以发出功率的下限。当同一种内燃机 用于不同用途时，工厂可以相应地进行不同的标定，并设法限制内燃机在冠过标定值的情况 下工作，以保证工作的可靠性和防止其他性能指标（如排气眉烟等）的恶化， 内燃机的有效功率P可按下式计算： P=光nkw 30r (1-1) =0.754X10,CD（w (1-2) 式中P,一平均有效压力(MPa)! 气缸数 一个气缸的工作容积或活塞排量(L), VD: (1-3) A 一转速(r/min), D一一气缸直径(mm), 一活寒行释(m四) 冲程数，四冲程机=4,二冲程机=2 C一括塞平均速度， c.=30×10-(m/ (1-4) 当其他条件相同时，卫高则P大。由于p,=p”。(这里P,一平均指示压力，”。一一内 燃机的机械效率)，所以提高卫，须从提高P和”.着手。婴想提离P,就须解决两方面的问题： 一是如何充入气缸更多的空气，并使更多的燃料能在气缸内有效地燃烧二是如何使内燃机 的罗件能够可草地在随P,而增高的燃烧压力和燃烧湿度的工况下可靠地工作。 城效率”反映了内燃机在运转过程中本身的机械功损失。它包括吸气和排气的泵吸损 失、零件作相对滑动时的摩擦功损失和驱动辅助机构所消耗的机械功。下表所示是汽车用内 懋机各部分机械功损失所占的大约百分比： 单位：⅓ 青机 酸曲机 20.0 1.0 8,0 6.0 型动机轴琴、水系、嫩油夏等 6.0 6.0 总 计 100.0 1e0.6
对于装油机来说，采用废气涡轮增压是大幅度提高平均有效压力P,的有效带施。 各类内燃机已经达到的P,值及将来(10~15年内)有可能达到的（括号中的数值）数值 范围(MPa)如下张所4： P.(MF.) 汽机 交流发电机组用染油机 0.9-1.05(1.251.5) 内燃机车与中惑稻用茶曲机 1.02.0(3.04.0》 1.21.8(2,53,0） 1.21.5(2.0) 由式(1-1)还可着出，当其他条件相同时，转速n愈高内燃机的功率也愈大。图1-1示 出了转速与内燃机极限功率之间的关系。 在理想情况下，如果每循环中充入气红的工作气体量（用充登系数表示）和燃烧的有效 程度都保持为100%不变，则当内燃机的转速提高时，机器所发出的指示功率P将成比例地 点线上升。实际上，由于气体在进气和排气管路中就动时管路对流动都有阻力，当转速特加 时，随若气体流速的增大，流动力也随之增大，结果使充入气缸的工作气体减少，再加上 当转速高时然烧情况可能恶化，从而使得内燃机实际可能发出的指示功率将按曲线P,变化。 随若转速的增加机件的机械功损失也很快增加，如曲线P所示。内燃机所可能发出的有效功 率是P=P,一P.。所以，当内燃机的转速提高到某一数值，时将会出现P,=P。的情况，此 时内燃机的礼减效率？，=0，所有指示功率都消耗于本身的机械功损尖上，则有效功半等于 婴。一台内燃机在空车（不带负荷）情况下加大油门空转时就是这种情况。为了使设计的内 然机能箩输出有效功率，并使之具有可以采纳的有效燃料消耗常其机航效率”口+P 不应小于0.6，这就从工作过程的角度确定 (w) 内燃机的最高工作转速，如图1-1中的。 内燃机的各个零件应该保证能够在这个最 高工作转速下长期可靠的运转。应该了解，随 着转速的增高，单位时间内气缸所完成的工作 循环的次数增加了，它使零件所承受的机战负 荷和热负荷增加，并且由于机件之间相互摩掷 的线速度增加了，机件所承受的磨损也随着加 剧，因此必须采取相应的措施保证零件能在这 图1-1内燃机功率与转速关系 样的条件下可靠工作。 内燃机的最低稳定转速也是受到限制的。 内燃机的工作转速范国应适合动力装置的要求。 驱动交流发电机的内然机，其转速应使所发电流具有规定的频率，即：=60，式中子 一交流电的频率，我国的标准频率规定为50日z；云一一发电机磁极的对数 如果所设计内燃机的最高转速为2800r/血t,并与有丙对秘极的发电机配套，内燃机只