内燃机设计总论PDF电子书下载

1导论 1

2内燃机的相似关系 12

2．1模型定律和特性值 13

2·1·1往复活塞式内燃机的功率 14

2·1·2平均有效压力Pr 17

2·1·3活塞平均速度Vw 20

2·1·4比功率P？* 22

2·1·5爆发压力P1 22

2·1·6压力增长率dp/da 24

2·1·7平均摩擦压力Pr 27

2·2几何相似 32

2·2·1行程缸径比ξs 32

2·2·2压缩比ε 33

2·2·3连杆比λrL 34

2·2·4相对气缸中心距α？ 34

2·2·5相对结构长度α？ 35

2·3机械相似 36

2·3·1高速性 37

2·3·1·1机械高速性（模型转速）nm 37

2·3·1·3比活塞程度 39

2·3·1·2惯性力因子α1 39

2·3·2比功率 40

2·3·2·1单位工作容积功率（升功率） 40

2·3·2·2单位体积功率 41

2·3·3比重量 42

2·3·3·1单位工作容积重量（升重量） 42

2·3·3·2单位功率重量 43

2·3·3·3比功率重量 44

2·3·3·4单位体积重量 45

2·3·5扭矩特性值 46

2·3·4比容积 46

2·4热力相似 48

2·4·1活塞的热负荷 49

2·4·2活塞的温度热负荷 50

2·4·3燃烧室的热负荷 51

2·4·4比功率面积? 51

2·4·5热应力 52

2·5经济性和环境污染方面的比较参数 53

2·5·1价格与制造成本 53

2·5·2使用消耗 55

2·5·2·1燃油消耗率 56

2·5·3使用的可靠性和寿命 58

2·5·2·2机油消耗率 58

2·5·4冒烟性能 62

2·5·5排气污染 63

2·5·6噪声污染 65

2·5·7振动 67

2·6内燃机指标与参数的发展过程、今后趋势 71

2·7以技术指标作为内燃机分类的准则 75

3内燃机结构设计的一般原则 77

3·1影响内燃机设计的因素和边界条件 77

3·1·1内燃机的使用范围 78

3·1·2用途对于内燃机结构和外形的影响 86

3·1·3经济观点 89

3·1·3·1使用费用 89

3·1·3·2工作的可靠性与维护保养 92

3·1·3·3购置费用、占地面积和重量 94

3·1·3·4内燃机的零件数量 96

3·1·4法规、标准和有关规定 97

3·1·5刚性、振动和噪声 98

3·1·6·1·1蒸发冷却 102

3·1·6·1·2开式循环冷却 102

3·1·6·1水冷 102

3·1·6冷却型式 102

3·1·6·1·3闭式循环冷却 103

3·1·6·1·4压力冷却 103

3·1·6·1·5高温介质冷却 104

3·1·6·2风冷 104

3·1·6·3活塞冷却 105

3·1·7增压对内燃机工作特性的影响 106

3·1·8负荷形式对于内燃机的要求 109

3·1·9对于内燃机加工工艺方法和设备的考虑 110

3·2内燃机气缸数目的选择 111

3·2·1通常采用的气缸数 112

3·2·2气缸数和发火次序 113

3·2·3气缸数目和排列与增压的关系 114

3·2·4缸径与内燃机的热负荷的关系 114

3·2·5气缸数对于动力学特性的影响 114

3·2·6气缸数与升功率的关系 115

3·2·7气缸数与容积重量的关系 115

3·2·8内燃机安装所需要的空间尺寸 115

3·2·9缸数与零件数目的关系 115

3·2·10生产方面的考虑 115

3·3·1·1单列式结构（单列式内燃机） 116

3·3·1单轴结构 116

3·2·11特殊要求 116

3·3气缸和曲轴的排列 116

3·3·1·1·1立式内燃机 117

3·3·1·1·2卧式内燃机 117

3·3·1·1·3倒挂式内燃机 118

3·3·1·1·4 U形内燃机 118

3·3·1·1·5对动活塞式内燃机 118

3·3·1·2双列式结构 118

3·3·1·3三列式结构 119

3·3·1·4四列式结构 119

3·3·1·5多列式结构（星形内燃机） 120

3·3·1·6对动活塞内燃机 121

3·3·1·7特种形式的单轴内燃机 122

3·3·2双轴结构 123

3·3·2·1双列式组合内燃机 123

3·3·2·2 H形内燃机 123

3·3·2·3对动活塞式内燃机 123

3·3·2·4双V形内燃机 124

3·3·2·5采用菱形运动件的内燃机 124

3·3·3三轴结构 124

3·3·6曲柄连杆机构的轴承 125

3·3·4四轴结构 125

3·3·5六轴结构 125

3·3·6·1滑动轴承 126

3·3·6·2滚珠轴承 127

3·4气缸的工作方式 128

3·5曲柄连杆机构的布置 129

3·5·3偏置活塞销 130

3·5·4主副曲柄连杆机构 130

3·5·2偏心曲柄连杆机构 130

3·5·1中心曲柄连杆机构（一般曲柄连杆机构） 130

3·5·5 U形双活塞结构 132

3·5·6十字头结构 132

3·6机体的结构形式 132

3·6·1内燃机结构形式的影响 133

3·6·2力线的影响 133

3·6·2·1贯穿拉杆螺栓结构 133

3·6·2·2承载机体 134

3·6·2·3混合式承载结构 134

3·6·3骨架式结构 134

3·6·4·1采用底座的结构型式 135

3·6·4轴承结构和布置的影响 135

3·6·4·2采用悬挂轴承的结构型式 136

3·6·4·3轴承盖的结构型式 137

3·6·4·4整体式轴承座结构 137

3·6·4·5隧道式结构 138

3·6·5维修和使用的影响 139

3·6·6生产工艺的影响 139

3·6·7工艺装备的生产能力的影响 140

3·6·8冷却形式的影响 140

3·6·9刚度要求的影响 140

3·7·2气门换气 141

3·7配气机构 141

3·7·1气口换气 141

3·7·2·1侧置气门式配气机构 142

3·7·2·2顶置气门式配气机构 143

3·7·2·3上凸轮轴式配气机构 143

3·7·2·4液压式配气机构 143

3·7·3滑阀式配气 144

3·8混合气的形成和燃烧 147

3·8·1汽油机 148

3·8·1·2汽油喷射 149

3·8·1·1化油器 149

3·8·2·1喷油系统 151

3·8·2·1·1合成式喷油泵 151

3·8·2·1·2分配式喷油泵 151

3·8·2柴油机 151

3·8·2·1·3单体式喷油泵 152

3·8·2·1·4泵-喷嘴 152

3·8·2·1·5非机械式喷射 152

3·8·2·2燃烧室型式 153

3·8·2·2·1直接喷射式燃烧室 153

3·8·2·2·3预燃室式燃烧室 154

3·8·2·2·2涡流室式燃烧室 154

3·8·2·2·4空气室式燃烧室 155

3·8·2·2·5烧球式和炽热点火塞式内燃机 155

3·8·2·2·6用压缩空气喷射式柴油机 156

3·8·3煤气机 156

3·8·3·1电火花点火式煤气机 156

3·8·3·2喷油点火式煤气机 156

3·8·3·3煤气-柴油双燃料内燃机 156

3·9增压对内燃机结构设计的影响 157

3·9·1机械式增压 157

3·9·2·1脉冲增压（变压系统） 158

3·9·2废气涡轮增压 158

3·9·2·2脉冲转换器 159

3·9·2·3多脉冲转换器 159

3·9·2·4 MPC-增压方式 159

3·9·2·5定压增压（恒压系统） 159

3·9·2·6两级增压 160

3·9·2·7分级增压 160

3·9·2·8超压比增压（Hyperba增压） 160

3·9·3气波增压 160

3·9·4外源增压 160

3·9·6复合式内燃机 161

3·9·5复合式增压 161

3·9·7惯性增压 162

4设计任务书中研制参数的确定 163

4·1设计任务书 163

4·2设计任务书的扩充 164

4·3关于期限和成本的问题 164

4·4内燃机主要尺寸的确定及其若干导出参数 165

4·4·1功率计算公式 165

4·4·2大气状态对功率的影响 166

4·4·3·1船用内燃机转速的确定 167

4·4·3主要尺寸 167

4·4·2·1功率受过量空气系数限制的情况 167

4·4·2·2功率受热负荷限制的情况 167

4·4·3·2发电用内燃机转速的确定 168

4·4·3·3车用与其他交通工具用的内燃机 168

4·5指标与参数 169

5内燃机结构实例 170

5·1汽油机 170

5·1·1四轮车用汽油机（轿车和载重汽车内燃机） 171

5·1·1·1欧洲福特（Ford）公司的KENT-FIESTA牌内燃机 171

5·1·1·4联邦德国AUDI-NSU-大众汽车公司的WA型（排量为2000cm3）内燃机 172

5·1·1·5英国莱兰德（Leyland）公司的PE166型内燃机 172

5·1·1·3联邦德国渥佩耳（Opel）公司的12S型内燃机 172

5·1·1·2联邦德国大众汽车公司（Volkswagen）的HB型（排量为1100cm3）内燃机 172

5·1·1·6法国雪铁龙（Citroen）公司的M23/622型内燃机 174

5·1·1·7联邦德国戴姆勒-奔驰（Daimete Benz）公司的M123型内燃机 174

5·1·1·8联邦德国BMW汽车厂（巴伐利亚洲汽车制造厂）的M60型内燃机 175

5·1·1·9联邦德国戴姆勒-奔驰公司的M116、984型内燃机 175

5·1·1·10意大利兰夏（Lanica）公司的兰夏-加玛（Lancia-Gamma）牌内燃机 175

5·1·1·11法国机械公司（FM）的Z形内燃机 175

5·1·1·12联邦德国波尔赛（Porsche）公司的928V8型内燃机 176

5·1·1·13联邦德国戴姆勒-奔驰公司的M117型内燃机 177

5·1·1·14美国福特公司的391（CH）型内燃机 178

5·1·1·15联邦德国渥佩耳公司的54S型内燃机 178

5·1·1·16捷克太特拉（TATRA）厂的613型内燃机 178

5·1·1·17联邦德国波尔赛公司的911/6型内燃机 179

5·1·2二轮车用内燃机（摩托车内燃机） 179

5·1·2·1联邦德国费希太尔和萨克斯（FICHTEL SACHS）公司的SACHS505/1型内燃机 179

5·1·2·2联邦德国费希太尔和萨克斯公司的50S型内燃机 180

5·1·2·6日本本田（HONDA）公司的250型内燃机 181

5·1·2·5捷克嘉娃厂（JAWA）的250GS型内燃机 181

5·1·2·4联邦德国费希太尔和萨克斯公司的2501/7A型内燃机 181

5·1·2·3日本铃木（SUZUKI）公司的RV90型内燃机 181

5·1·2·7联邦德国玛埃柯（MAICO）公司的MD250WK型内燃机 182

5·1·2·8意大利莫利尼（MORINI）公司的500V形内燃机 182

5·1·2·9日本本田公司的CX500型内燃机 183

5·1·2·10联邦德国BMW汽车制造厂的R80/7型内燃机 183

5·1·2·11日本本田公司的GL1000型内燃机 184

5·1·2·12日本本田公司的CBX型内燃机 184

5·1·3小型通用汽油机 185

5·1·3·1联邦德国费希太尔和萨克斯公司的斯泰摩（STAMO）St30型内燃机 185

5·1·3·4联邦德国斯梯尔（STIHL）公司的机动锯 186

5·1·3·3美国布里格斯和斯特拉通（BRIGGS STRATTON）公司的110908型内燃机 186

5·1·3·2联邦德国费希太尔和萨克斯公司的斯泰摩St150型内燃机 186

5·1·4小艇用内燃机 187

5·1·5航空内燃机 188

5·1·5·1联邦德国赫尔特（HIRTH）航空内燃机厂的F20型内燃机 188

5·1·5·2美国大陆（CONTINENTAL）公司的0-300型内燃机 189

5·1·5·3美国莱柯明（LYCOMING）公司的GO-480型内燃机 189

5·1·5·4美国莱柯明公司的GSO-580型内燃机 189

5·1·5·5联邦德国戴姆勒-奔驰公司DB605A型内燃机 190

5·1·5·6英国罗斯-劳埃斯（POLLS ROYCE）公司的猎犬式（GRIFFON）57A型内燃机 191

5·1·5·7美国莱特（WRIGHT）公司的涡轮增压复合式EA4型内燃机 191

5·1·6运动和竞赛汽车内燃机 192

5·1·5·8美国勃莱特和威特尼（PRATT WHITNEY）公司的大黄蜂式（WASPMAJOR）R-4360型内燃机 192

5·1·6·1联邦德国BMW公司M12/6型内燃机 193

5·1·6·2联邦德国波尔赛公司的917型内燃机 193

5·1·6·3法国玛特拉（MATRA）公司的V形12缸内燃机 194

5·1·6·4英国福特公司的考斯伏兹（COSWORTH）牌V形8缺内燃机 195

5·1·6·5意大利凡拉里（FERRARI）公司的312-T2型内燃机 195

5·2柴油机 197

5·2·1二种程十字头式柴油机 197

5·2·1·1联邦德国MAN公司的KSZ90/160B型柴油机 198

5·2·1·3意大利格朗弟（Grandi）内燃机公司的B900型柴油机 200

5·2·1·2瑞士苏尔寿（SULZER）兄弟公司的RND90M型柴油机 200

5·2·1·4瑞士苏尔寿兄弟公司的RLA56型柴油机 201

5·2·1·5日本三菱（MITSHBICHI）公司的UEC52/105E型柴油机 201

5·2·1·6丹麦B W公司的K67GF型柴油机 201

5·2·1·7日本日立（HITACH）公司的K45GT型柴油机 203

5·2·1·8荷兰波尔南斯（BOLNES）公司的12VDNL150/600型内燃机 203

5·2·1·9英国道格斯福特（DOXFORD）公司的76J型内燃机 203

5·2·1·10联邦德国MAN公司的DZ53/80型内燃机 204

5·2·2二冲程筒形活塞式内燃机 205

5·2·2·1联邦德国道依茨（KHD）公司的TM233型内燃机 205

5·2·2·2联邦德国道依茨公司的ＢTM625型内燃机 206

5·2·2·3联邦德国玛克（MaK）公司的Z451AK型内燃机 207

5·2·2·4瑞士苏尔寿公司的Z40/48型内燃机 207

5·2·2·5美国通用汽车公司的64EB型内燃机 208

5·2·3大功率中速柴油机 208

5·2·3·1联邦德国玛克（MaK）公司的M453型内燃机 209

5·2·3·2联邦德国MW公司的D510/511型内燃机 209

5·2·3·3法国热机研究协会（SEMT）的PC2？5V400型内燃机 210

5·2·3·4联邦德国依茨（KHD）公司的BVM540型内燃机 211

5·2·3·5联邦德国MAN公司的V40/45型内燃机 212

5·2·3·6瑞士苏尔寿公司的ZV40/48型内燃机 212

5·2·3·7法国热机研究协会的PC3 V480型内燃机 213

5·2·3·8联邦德国玛克公司的M601型内燃机 214

5·2·3·9法国热机研究协会的PC4-V570型内燃机 214

5·2·3·10联邦德国MAN公司与瑞士苏尔寿公司联合研制的V65/65型内燃机 215

5·2·3·11荷兰斯托克．威克斯浦尔（STORK-WERK-SPOOR）公司的TM620型内燃机 215

5·2·3·12联邦德国玛克公司的M552AK型内燃机 216

5·2·3·13意大利格朗第内燃机公司的A550型内燃机 217

5·2·3·14联邦德国MAN公司的V52/55型内燃机 217

5·2·3·15芬兰瓦尔特西莱（W?RSIL?）公司的VASA32型发动机 218

5·2·4中速机 219

5·2·3·16联邦德国MAN公司的LV32/36型内燃机 219

5·2·4·1瑞典诺哈柏（NOHAB）公司的POLARF型内燃机 220

5·2·4·2美国凯特皮勒（Caterpillar）3400型内燃机 220

5·2·4·3美国寇敏斯（Cummins）公司的K系列内燃机 221

5·2·4·4法国热机研究协会的PA4-200型内燃机 221

5·2·4·5法国SACM公司的SACM240V型内燃机 222

5·2·4·6联邦德国内燃机-透平联合公司（MTü）的V331/396型内燃机 222

5·2·4·7联邦德国内燃机-透平联合公司的V956/1163型内燃机 224

5·2·4·8芬兰瓦特西莱公司的VASA22型内燃机 225

5·2·4·9联邦德国道依茨公司的BMV628型内燃机 225

5·2·4·10联邦德国MAN公司和瑞士苏尔寿公司联合研制的ASL25/30型内燃机 226

5·2·4·11联邦德国道依茨公司的AM816型内燃机 227

5·2·4·12联邦德国梅巴赫（MAYBACH）内燃机和透平联营公司的MD650/1B型内燃机 228

5·2·4·13法国热机研究协会的PA6型内燃机 228

5·2·4·14瑞典海德莫拉（HEDEMORA）公司的185/210型内燃机 229

5·2·5载重汽车柴油机 229

5·2·5·1联邦德国戴姆勒-奔驰公司的OM400-403系列内燃机 230

5·2·5·2联邦德国道依茨公司的FL413F型内燃机 230

5·2·5·3意大利菲亚特（FIAT）公司的8280型内燃机 231

5·2·5·4美国通用汽车公司（General Motors）底特律柴油机厂（Detroit-Diesel）的二冲程柴油机 231

5·2·5·6瑞士莫瓦格（Mowag）公司的115/130型内燃机 232

5·2·5·5美国麦克（Mack）公司的ENDTB676型内燃机 232

5·2·5·7法国波雅德（POYAU？）公司的V8520S4内燃机 233

5·2·5·8联邦德国戴姆勒-奔驰公司的OM352（A）内燃机 233

5·2·5·9英国泼金斯（Perkins）公司的T6．354型内燃机 233

5·2·6轿车柴油机 234

5·2·6·1联邦德国戴姆勒-奔驰公司的OM615内燃机 235

5·2·6·2联邦德国戴姆斯-奔驰公司的OM617．950型内燃机 235

5·2·6·3联邦德国大众汽车厂的高尔夫（GOLF）柴油机 236

5·2·6·4联邦德国渥佩耳（OPEL）公司的21D型内燃机 237

5·2·6·5联邦德国BMW公司的2．4L柴油机 237

5·2·6·8意大利菲特公司的SOFIM8/40型内燃机 238

5·2·6·7法国雪铁龙公司的CX型内燃机 238

5·2·6·6法国伯绍（PEUGEOT）公司的2．2升柴油机 238

5·2·7小型通用柴油机 239

5·2·7·1联邦德国道依茨公司的FL912系列内燃机 239

5·2·7·2意大利龙巴底里（LOMBARDINI）公司的914型内燃机 240

5·2·7·3奥地利李斯特内燃机和测试技术股份有限公司（AVL）设计的AVL2缸90×90型和76×80型内燃机 240

5·2·7·4联邦德国道依茨公司的FL208型内燃机 240

5·2·7·5英国皮特（PETTER）公司的AA1型内燃机 242

5·2·7·6联邦德国哈茨（HATZ）公司的L30S型内燃机 242

5·2·7·8瑞典伏尔伏（VOLVO）公司的PENTA TD120A型内燃机 243

5·2·7·9联邦德国法里-魏德迈（FARNY WEIDMANN）公司的FARYMAN-NG20型内燃机 243

5·2·7·7英国泼金斯公司的TV8．640型内燃机 243

5·2·8模型活塞内燃机 244

5·2·8·1美国赖肖尔-狄纳莫公司（LEISURE DYNA-MICS）的COX PEE WEE模型内燃机 245

5·2·8·2美国赖肖尔-狄纳莫公司的（COX MEDAILLION）模型内燃机 245

5·2·8·3联邦德国潘哈德公司（BERNHARDT）的HB50模型内燃机 245

5·2·8·4日本OS模型内燃机公司（FSR OS MODELS）的OS-MAX90模型内燃机 246

5·2·8·5日本模型内燃机公司的OS-MAXFS 60模型内燃机 246

5·2·8·6日本OS模型内燃机公司的OS-MAX FT-120模型内燃机 247

6附录 249

7参考文献 294

8结束语 296