在较大的范围内变速和变负荷，并且起动和加速频繁。因此，在要求具有良好的动力性能的 前提下，起动应迅速可靠。为了嫩大汽车车厢内面积的利用率，也要求内燃机的外魔足寸和 重量尽可能小一些，但不如对坦克内机的要求那么高。对载重汽车来说，内燃机长度应尽 可能小一些，以保证不侵占装载面积；宽度应考虑能装在车架大梁之间（对附件的布置也必须 注意到这一点)，当驾驶员座位布置在内燃机上方时，还要求内燃机的高度尽最小一些、由于 一般汽车（除小轿车外）是长期工作的，为了考虑运转的经济性，必须考虑其整个使用寿命 的总支出，即包括初次成本、燃油和机油支出、保养、配件、修理、折旧等一切费用。其中 燃油支出项目最大，其次是维修费用，最小的项目是内燃机的制造成本。因此，对汽车内燃 机来说，不能片面遍求造价低，必须尽可能降低各种负荷下的燃油消耗率，提高可靠性，降 低维修费用。在边远地区行驶的汽车，对其内燃机可常性的要求尤为重要，因为在中途损 坏，不易找到配件和熟练修理工。经常在城市行驶的公共汽车、小桥车以及小型载重汽车等， 则对其内燃机的振动、噪声、排枚污染等，要求尽量小。另外，对汽车内燃机的使用寿命要 求尽量长，零部件结构的工艺性要好，制造应方便，并适于大景生产」 拖拉机的用途与汽车不同。它是用来带动农具或其它机诚的。拖拉机的内燃机其使用特 点是：经常在大负荷下工作，而且常短期超载：经常在野外流动作业，环境条件较差。因此 对它的主要要求是：有一定的功率储备以适应短期超载结构刚度大，振动：能防水、防 尘：燃料和机油消耗率应小，所用油料价格要低，操作维修要简便，使用寿命应长，结构上 话于大量生产，制浩费用应低廉。 二、工程机械内燃机的设计要求 工程机被种类繁多，通常分为挖掘机械、能土运输机械、工程起重杭械、压实机械、钢 筋混凝上机械、路面机核、谐岩机及风动机等八类。这些机械使用地域广，气候奈异 甚大，使用条件随配套机城而不同，对于工作环境恶劣、承受冲击力和急剧的变速、变负荷 以及经常超负背下工作的挖机械、铲土运输机械等 、一般采用专门设计的内燃初：对于封 它工作条件较好的工程机械，如压路机等，则多用汽车、拖拉机内燃机经变型后使用 对专用的工程机械内燃机的主要要求，除了与拖拉机内燃机相同的之外，还婴求能铭在 斜玻上安全作业，在寒带工作应能保证起动，在热带工作应不产生过热，并能适应高原工 作。在城市作业，特别是在坑道作业的工程机械的内燃机，还婴求其排放污染少、噪声小。 三、农用内燃机的设计要求 农用内燃机的用途广泛，常与排灌机械（水泵、喷液机、深井柔）、水压作业机械（插秧 机、拔秧、机耕船)、田间作业机战（收割机、播种机、联合收割机）、农副产品加工机械 (饲料粉碎机、聚米机、蜜面机》、植保机械（喷粉机、喷茅机）、场上作业机诚（脱粒机 扬场机)以及农田基本建设机械（开沟机、打并机）等配套使用。除了与农副产品加工机被 配套使用的内然机以及一些与深井泵配套使用的内然机在室内使用外，与其它农用机械配套 的内燃机大多在风砂尘扬、雨淋日哂或泥水冲豫等恶劣条件下工作，有些是在负荷经常变 化，甚至经常短期超负荷下工作。因此，农用内燃机的主要设计要求随配套机械而不同。 吸要求是：结构简单，使用维修方便，适合农村使用条件，造价低廉，使用寿命长，燃袖及 机泊消耗率低，并能使用低质然科，以降低农用成本，机体刚性好，外露部件应紧固华靠， -3
以防止在农村的频繁移动中碰擅损环、松动或通失：对于在灰尘大的条件下使用的农用内燃 机，要求有高效率的滤清器，对于经常短期超载清况下使用的农用内燃机，也婴有一定的功 率储备。 综上所述，各种内燃机有共同的设计要求，也有各自不同的主要设计要求，在设计时要 考堪共同的设计要求，更要根据所设计内燃机的其体用途考虑其不同的要求。 第二节内燃机的设计指标 汽车、拖拉机、坦克、工程机械及农用内燃机的主要设计指标通常有下列几项 一、动力性指标 内燃机的动力性指标是指内燃机的标定功率、标定转速、活塞平均速度，平均有效压力 及扭矩，这些指标是根据与之配套的使用要求而确定的。 1,标定功率一台内燃机的功常，根据不同的使用要求，可以作出不同的标定，根据 我国国家标准(GB1105-74)规定，有以下四种： （1)十五分钟功率指内燃机允许连续运转十五分钟的最大有效功率。适用于汽车、摩托 车、摩托艇等的功率标定 (2)一小时功率指内然机允许连续运转一小时的最大有效功率。适用于工业拖拉机、 工程机械、内燃机车及船舶等内燃机的功率标定。 (3)十二小叶功率指内燃机允许连续运转十二小时的最大有效功率，造用于农用拖拉 机、农业排灌、工程机械、内然机车及内河船舶等内燃机的功率标定。 (4)持续功率指内燃机允许长期连续运转的最大有效功率。近用于船舶等内燃机的功 率标定。 由此，汽车内燃机功率是按照十五分钟功率标定的：工业拖拉机内燃机功率是按照一小 时功率标定的，农业擂拉机内燃机功率是按照十二小时功率标定的，至于坦克内燃机的功率 标定，国标上还没有作出明确规定，目前我国有关工厂基本上参照十五分钟功率和一小时功 率标定。工程机械内燃机功率是按照一小时功率标定，而农用内燃机则随具体配套机械的不 同，按照十二小时功率或持续功率标定、 现代主战坦克内燃机的标定功率在380~600kW左右，坦克的吨功率为10.5~17kW) 而研制中的主战坦克内然机的标定功率有的高达1104kW,坦克的吨功率高达21.86kW。 现代汽车内燃机，为丁满足在较大的范围内变速，变负荷以及要求有良好的加速性， 般汽车吨功常为4.4一51.5kW,其中重型载重汽车吨功率一般为4.4~7,4kW,而中、轻型 汽车、特别是小轿车吨功常可高达51.5kW,基至更大，汽车内燃机的标定功率一般在15~ 370kW左右，个别矿山用载重汽车内燃机的标定功率达到900kW左右。 拖拉机内燃机的标定功率是根据拖拉机具体用途而确定的。手扶、小履带及小四轮拖拉 机内燃机一般在2.2~8,8kW左右，大型轮式拖拉机内燃机一般在58一88kW左右履带式 施拉机一般在25,7~88,3kM左右。 一毅工程机械内燃机的标定功率在14,7一58.9kW左右，由于目前工程规模不断扩大， 建设周期要求缩短，因此需要高工效的工程机械。工程机械正向着大型化、高速化、高功率化方 一4一
向发展，如单斗挖掴机容量已达8m,功率为588,8kW,推土机已有88吨级产品，功率为 487,4kW:120吨刮土机的功率达到515.2kW。目前3B8~736kW的工程机械内燃机已屡见 不鲜。736kW的工程机械内燃机也已正在生产中。 农用内燃机的标定功率随配套机具而不同， 一般从1.18kW到110.4kW的都有. 2。标定转速和活壑平均速度内燃机的标定转速和活塞平均速度是内燃机在标定功率 时的转速和活塞平均速度。活塞平均速度也是决定内燃机高速性的指标。提高内燃机的标 定转速与活塞平均速度是提高内燃机单位体积功率的有效措施之一。似是随着转速提高， 位时间内气缸所完成的工作循环的次数增加了，这会使零件的受热程度加剧，而且噪声增 大，随著活塞平均速度的增加，作用于曲柄连杆机构零件的惯性力增加，加速寤损，特别是 活塞环和气缸套的磨损加剧，这将缩短使用寿命；此外，由于提高了配气机构中的气流速度 而增加了阻力。因此，在结构设计时，经常用活塞平均速度作为指标。通常采用短冲程而 提高转速，使活塞平均这度在不至于过高的情况下来提高内燃机的单位体积功率。 现代主战坦克内燃机的标定转速在2000~26000r/min之间，活塞平均速度在9.75 12.8m/s之间。酰制中的主战坦克内然机的活塞平均速度有的高达13.43m/s。现代汽车内燃 机的标定动速在2000~3000r/min之问（个别小排盘、短冲程光车内燃机的标定转速达到 4400r/min),活塞平均速度一般在7.5~12.5m/s之间。现代拖拉机内燃机的标定转速在 1500~2500r/mim之间，济塞平均速度一般在5~9m/s之间。现代工程机械内然机的标定转速 在1500~2600r/min之间，活塞平均速度在7~11m/s之间。农用内燃机标定转速范围较大， 为 400~6000r/min,其中磨而机内燃机的标定转速较低，一般在400~700r/min之间，而小 型植保机械内燃机的标定转速较高，一般为3000~6000r/血i。农用内燃机的活塞平均速度 为58.5m/s。 3,平均有效压力内燃机在标定功率时的平均有效压力是表示内燃机整个工作过程完 善性和热力过程强烈程度的重要参数之一。它决定于混合气形成的方法、燃料的种类、混合 气形成的过程、燃烧过程与换气过程的质盘、机城效率、进气压力和温度以及内燃机的冷却 方式与冲程数等。提高平均有效压力是目前提高内燃机单位体积功率的有效措施。目前内燃 机提高平均有效压力的方法，除了改荐混合气形成过程、燃烧过程和换气过程质量以及减少 内燃机的机械损失等之外，对于柴油机来说，最主婴的是通过增压的办法。由于提高平均有 效压力的同时，必解决一系列技术上的困难间题，因此，平均有效压力的大小在一定程度 上反映了所设计内燃机的先进程度， 现代汽车、箍拉机和坦克内燃机在标定功率时的平均有效压力一般在0.5~0.9MPa之 间，研制中的主战坦克内燃机有的已高达3.2MPa。工程机械内燃机一殷在0,7~0.8MPa之 间。农用内然机则在0.5一0.7MPa之间。 4.扭矩内燃机的标定功率和标定转速确定之后，在标定工况下的扭矩也就确定了。 但，汽车、拖拉机、坦克、工程机械和部分农用内燃机除对功率和转这有要求外，还要求 具有一定的扭矩绪备，即具有较好的扭矩特性。 日通找照洁平均速立C c<8m m/s称为中速内机 5超R类 -5
扭矩特性一般用扭矩储备系数（又称扭矩适应性系数）K和转速适应性系数K。及两者 的乘积—总适应系数K来表示，即 品知 K=标定流时的扭矩二，" K.一破大钮矩时的转速一0 K-K.K. 扭矩适应性系数愈大，内燃机适应外界阻力变化的能力愈强，对车辆来说，这样可以减少 换档次数，诚轻驾驶员的授劳程度。转速适应性系数愈大，则工作愈稳定，对车辆来说，可 以诚少机械传动变速箱的排档数，从而简化传动结构。 观代各种内燃机的适应性系数的范围如表1-1所示。 表1-1各和内燕机的适应性系数的范 ,内燃机类型 汽油 油 用验 适应性不数 K K 坦克 1.071.18 1.071.56 1.351.86 1.11.25|1,521.852.5.051.2 1.52 1.62.4 您拉机 1.2l311.621.92.61.l5l,2 1.62 1.85入2. 工程机械 1.21.451.6~ 1.151.4 1.8-2 1.852.8 二、经济性指标 内机的经济性指标是指生产成本、运转中的消耗（主要指燃油和机油的消耗）以及维 修费用等，对此，通常都是以燃油消耗率和机油消耗率，特别是以燃油消耗率作为内燃机经 济性的主要指标 燃油消韩睾内燃机的燃油消耗率是随运转工况的不同而变化的， 般带以标定 况时每千瓦有效功南每小时所消耗的燃油的克数作为衡量指标（有的采用外特性最低的燃油 消耗率作为衡量指标)，燃油消耗率主要与内然机的工作过程、燃烧室结构以及机械效率等有 密切关系。 现代汽车、拖拉机、组克和工程机械汽油机在标定工况时的燃油消耗率一般在265~340 g/kWh之间，柴油机在标定工况时的燃油消耗率一般在215~270g/kW·h之间。农用汽油机 在标定工况时的燃油消耗率一般在270~400/kW·h之间，柴油机在标定工况时的燃油消耗 率在220~260g/kW,h之间。 ,2。机油消韩率内燃机的机油消耗率，是以内燃机在标定工况时每千瓦小时所消耗的 机油量的克数来表示。它与活塞的密封性以及轴承的设计有密切关系。 现代内燃机在标定工况时的机油消耗率一毅在0,8~4g么W,h之间， 三、骤清性指标 内然机的紧凑性指标，通常是指内燃机的重量和外形尺寸指标。它是评价内燃机绪构紧 凑性和金属材料利用程度的一个指标。各种类型内燃机对重量和外形尺寸指标的要求不同：
坦克和汽车内燃机对重量和外形尺寸的要求都是尽量小，而拖拉机、工程机械和一般农用机 械内燃机则可以稍大一些。 衡量内燃机重量的指标是比重量9，即 9m=0 (kg/kW) 式中G一内燃机的净重，即不包括燃油、机油、冷却水以及其它不宜接装在内燃机本 体上的附属设备的重量，单位为kg N。一一内燃机的标定功率，单位为kW。 现代坦克柴轴机的比重量一般在1.5一3水g/kW之间，研制中的主战坦克柴油机的比重量 已小到1,17kg/kW。汽车柴油机的比重量一般在3.5~8贴g/kW之间，而汽车汽油机的比重量 则在1~3g/kW之间。拖拉机与工程机械柴油机的比重量一般在4一15kg/kW之间。农用柴 油机的比重量一般在7.6~20,4k/kW之间。 衡量内燃机外形尺寸的指标是单位体积功率N,即 ,=兴 (kW/m') 式中N,一 一内燃机的标定功率，单位为kW, 一内燃机的外形体积，即内燃机的长、宽、高的乘积，单位为m。 单位体积功率N,可以写成为 ,-的-Nkw/) 由上式可见，单位体积功率决定于升功率N,以及内燃机总排量V:与其外形体积V的比 (k='W,其单位为L/m',称为总布置紧凑性系数)。这说明了要提高单位体积功率， 除 丁必须提高升功率外，还应该尽量提高总布置结构的紧凑性。内燃机的结构紧凑性，除了与 内然机主要机构的结构、布置方案直接有关外，并与附件的大小和布置有很大关系。所以设 计时不仅要注意内燃机主要机构的结构布置的紧凑性，还应该注意研制结构尺寸小面性能好 的附件 单位体积功率对一般内燃机的设计不是十分重要，但它是坦克内燃机设计的一个十分重 要的设计指标。现代主我坦克的水冷式柴油机的单位体积功率一般在300~370kW/m'之间 总布登紧渗性系数在9.49~30.6L/m'之间。研制中的主战坦克水冷式柴油机的单位体积功 率有的高达1114kW/m'。现代主战坦克的风冷式柴油机的单位体积功率（包括冷却系附件） 在83.7一232.9kW/m之间，紧凑性系数在5.6~12.38L/m之间， 四、可靠性与耐久性指标 内燃机的可靠性是指内燃机在设计规定的使用条件下，具有持续工作、不致因故障而影 响内燃机正常工作的能力。在我国，可靠性指标通常是以在保证翔（有的称为保险期）内不 停车故阵次数、停车放障次数以及更换主要零件和非主要零件的数目来表示。 主婴零件系指：气缸蓝、活塞、活塞环、活塞销、连杆、连杆轴瓦、连杆螺钉、曲轴、 机体、曲轴箱、凸轮轴、进排气门、气门弹资、摇臂、调速器弹资、湖速器飞舞和销子、高 压泵凸轮轴与柱塞精密副、出油阀偶件、机油泵齿轮、驱动齿轮、增压器等。其它零件则为 非主要零件