《內燃機設計》教學大綱

課程編號課程性質專業課程適合層次本科

先修課彳星熱工理論與技術，發動機原理（一）后繼課程《內燃機設計》課程設計

學分2.5總學時40理論30實驗0上機10課外0

適用專業熱能與動力工程（汽車發動機）

大綱制定人制定日期

大綱審核人審核日期

（注：課程性質是指公共基礎課、學科基礎課、專業課；適合層次為專科、本科或研究生課程）

一、課程的目的與任務

本課程為汽車工程學院熱能與動力專業主要專業課之一。汽車內燃機是汽車關鍵性總成，對汽

車性能有決定性影響；汽車內燃機設計需要眾多機械工程基礎學科（理論力學、材料力學、材料工

程學、機械原理、機械設計等）和工程熱力學、傳熱學、流體力學等相關學科知識，因而是一門綜合

性、實踐性很強的課程。

本課程的教學目標如下：

通過本課程教學，（1）培養學生全面地考慮各種復雜的工程對象、尋求各種因素間的協調以建

之較佳或最佳內燃機結構設計方案，為學生將來從事汽車內燃機工程打下堅實基礎。（2）能應用現

代設計手段從事汽車內燃機設計。

課程教學目標對專業培養要求的支撐

專業培養要求指標點

12

工程知識

問題分析V

設計/開發解決方案V

研究V

使用現代工具

工程與社會V

環境和可持續發展V

職業規范V

個人和團隊V

溝通能力V

終身學習能力

二、理論教學要求

1、了解內燃機發展史、內燃機的優缺點及其作為汽車動力的前景。

2、學習汽車內燃機總體設計，掌握汽車對驅動單元的要求、汽車內燃機類型選擇（針對不同用

途：載重汽車、客車和轎車）、主要結構型式、主要參數。

3、掌握內燃機動力學計算，曲柄連桿機構的力學、作為汽車驅動單元的內燃機平衡——外部平

衡，懸置設計，內燃機的內部平衡，掌握曲軸系統的扭轉振動與傳動系的扭轉振動。

4、掌握內燃機機體設計要點，了解機體的功能，掌握缸體與缸蓋設計。

5、掌握曲柄連桿系統設汁，包括曲軸與飛輪、連桿組、活塞組、活塞環與密封設計要點。

6、掌握內燃機配氣系統設計，了解內燃機的配氣系統：配氣機構型式，凸輪與氣門機構。掌握

配氣機構設計

7、掌握潤滑系統設計方法，了解潤滑系統的組成與功能，掌握潤滑系統主要部件設計

8、掌握冷卻系統設計方法，了解內燃機的熱量平衡圖、冷卻系的任務，掌握冷卻系統熱計算和

主要部件設計。

9、了解內燃機設計新技術，掌握現代設計手段在內燃機設計中的應用。

三、實踐教學要求

實驗項目的設置及學時分配

實驗（上機）學時10應開實驗項目個數3

序號實驗項目名稱實驗要求學時分配實驗類型備注

1AVLTimingDrive模塊功能訓練必修4設計性

2AVLExciteDesigner模塊功能訓1練必修2設計性

3AVLPiston&Rings模塊功能訓練必修4設計性

四、學時分配

學時分配

序號課程內容

講課實驗上機課外小計

1緒論22

2汽車內燃機總體設計48

3內燃機動力學與平衡6414

4內燃機機體設計218

5曲柄連桿機構設計4222

6配氣機構設計2428

7潤滑系統設計432

8冷卻系統設計436

9內燃機設計新技術（講座）240

合計301040

五、課程有關說明

1、本課程體現以下幾點：①課堂教學為主；②以汽車發動機為對象，不涉及其他類型內燃機;

③盡量以較新或最新汽車內燃機產品為例。

2、因為內燃機設計的基礎知識面很廣，因此，本課程僅能起到入門的指導作用，所用教材內容

較多，不能一一講授。教材中較深入部分可作為將來從事技術工作的參考。

3、為了把全課程的內容連貫起來，一個很重要的提高教學效果的方式是安排課程設計，課程設

計另作說明。

4、考試形式：考試，閉卷。總評成績：試卷：70%,平時成績：30%。

六、建議使用教材及參考書目

[1]袁兆成.內燃機設計.機械工業出版社.2012年第2版

[2]周龍保、高宗英等.內燃機學.機械工業出版社.2005年第2版

[3]徐兀.汽車發動機現代設計.機械工業出版社.1991

[4]柴油機設計手冊編輯委員會柴油機設計手冊.中國農業機械出版社.1984

課程教學計劃進度表

（?學年第學期周?周）

課程編號：

課程名稱：汽車內燃機設計

主講教師：

系（教研室）：

學院（部）

填寫日期：年月日

授課對象

學時分配

專業班級人數總學總學授課實驗匕機

分時

2.54030010

教材名稱（編著者.名稱.出版社，出版時間）：

韓同群.汽車內燃機設計.機械工業出版社.2022年第1版

主要參考書（編著者.名稱.出版社，出版時間）:

口］周龍保、高宗英等.內燃機學.機械工業出版社.2005年第2版

［2］徐兀.汽車發動機現代設計.機械工業出版社.1991

［3］柴油機設計手冊編輯委員會柴油機設計手冊.中國農業機械出版社.1984

課程考核說明及要求：一

考核方式

1.考試要求：統一出卷，流水批卷。

2.考試形式：閉卷。

2.總評成績：試卷：70%；平時成績：30%。

教學過程設

教學內容安排

周日討論、

時數（寫明章、節，明確學習計及教學后記

次期作業或思考

的重點難點）授課方式

第一章內燃機設計總論

1）內燃機設計（開發）與車企研

發模式。

2）▲企業研發工程能力建設對投影

大學生知識

研發人才需求。板書

19.62與能力儲備

3）▲優秀的汽車工程師具備綜講授

合的素質和能力。提問

4）本課程《汽車發動機設計》討論

的作用。

5）課程的學習方法和考核

第一節內燃機設計的一

般流程

1）決策設計（宏觀）和技

術設計（微觀）。

2）內燃機開發中主要計算

內容。

3）▲新產品開發過程。投影

為一款新車

4）汽車發動機開發的幾個板書

型匹配合適

19.82重要選擇。講授

第二節內燃機的主要設的發動機

提問

計指標

討論

第三節內燃機的選型

第四節內燃機的主要參

數的選擇

▲汽車內燃機性能指標和

主要參數的選擇（結合內燃機

原理）。

第五節汽車內燃機現代

設計技術1）內燃機設計中的

CAD技術一一數字化產品開發投影布置作業一

29.132手段。板書車用內燃機

2）內燃機設計中的CAE技術講授選型

-工程計算與動態模擬提問

3）現代試驗方法（略）討論

第二章曲柄連桿機構受

力分析投影

第一節曲柄連桿機構運板書

29.152動學講授

▲第二節曲柄連桿機構提問

的作用力（動力學）討論

繪圖、推導、上機

第三章內燃機的平衡

第一節內燃機的平衡的

概念

▲第二節旋轉慣性力平

多媒體教討論分析：

衡性分析

39.142學、課件演直列式多缸

▲第三節往復慣性力平

示、講授、機的平衡

衡性分析

視頻

▲第4節直列式多缸機

的平衡

繪圖、推導、上機

第四章曲軸系統的扭轉

振動

第一節扭轉振動的基本概

念（問題的提出）。

第二節扭轉振動系統計

算方法。▲口內燃機當量系統

2）自由振動計算

第三節強迫振動與共振

的計算1）軸系當量化簡的基課件演示、

本假定-轉動慣量

講授、視頻、

2）軸系當量化簡的基本假討論：減振

39.202討論

定-扭轉剛度器討論

3）軸系當量化簡的基本假

定-阻尼

第四節曲軸系統激發力矩

▲第五節曲軸系統強迫

振動與共振的計算

計算結果價值與分析

第六節扭轉振動的消減措

施▲減振器討論

第七節扭轉振動的現代

測試與分析方法。

1）延伸討

第六章曲軸飛輪組設計

論：曲軸的

第一節曲軸的工作狀況、設

制造過程和

計要求和材料選擇。

課件演示、工藝措施

第二節曲軸的結構設計

講授、視頻、

1）曲軸形狀設計

49.272討論

2）曲軸材料與相宜的工藝

2）曲軸強度

第三節曲軸的疲勞強度校核。

研究與計算

▲第四節提高曲軸的疲勞強

（研究課

度的結構措施和工藝措施。

題）

第五節飛輪的設計

上機：

AVLExciteDesigner功

能：

1）軸承分析剛性軸瓦的液

49.292

動軸承計算扭振

2）自由和強迫振動分析

3）曲軸強度計算：基于應

力集中系數的確定。

第五章內燃機配氣機構

（系統）設計

第一節配氣機構的形式

及評價方法

思考：考慮

▲氣門通過能力的評價

動力學因

第二節配氣機構運動學

課件演示、素，凸輪型

610.112與凸輪型線設計

講授、討論線如何修

1）平底挺柱運動規律

正？

▲2）凸輪型線設計

第三節配氣機構動力學

第四節凸輪軸及驅動件

設計

上機：

AVLTimingDrive模塊入門：

1）分析部件：凸輪、凸輪

軸、徑向/推力軸承、皮帶、鏈

條、張緊器、齒輪等。

2）凸輪型線設計和修改（運

動學）一滿足氣門升程、曲率、

接觸應力等。

610.1323）單配氣機構或整個正時

驅動系動力學計算一如氣門座

力、軸承力、彈簧力，以反映

飛脫和反跳等現象。

4）鏈條和皮帶傳動系一如

張緊器分析，鏈條或皮帶的受

力和縱向振動等。

5）齒輪傳動和齒輪箱動力

學一嚙合力、傳動特性等。

第七章連桿組設計

第一節連桿的設計

▲1）連桿組件的受力特點

2）連桿基本尺寸思考：

第二節連桿螺栓的設計提高連桿螺

710.182▲連桿螺栓設計（考慮受課件演示、栓強度的措

力與疲勞）講授、圖片、施

▲第三節提高連桿螺栓討論

強度的措施

第四節連桿強度的計算

方法

第八章活塞組設計

第一節活塞設計

▲講解：一份完整的工作

圖

活塞銷的特點（簡而復雜）

討論：手繪

710.202第二節活塞的結構設計

課件演示、一份工作圖

矛盾與處理

講授、圖片、

矛盾：輕一強一剛一耐熱一耐

討論

磨一密封

處理：適當組合+具體技術措施

第三節活塞環的設計

810.252Piston&Rings模塊入門

第九章內燃機滑動軸承設計

第一節滑動軸承工作條件

和材料要求

1）工作條件

2）結構與材料

3）設計中考慮的幾個問題課件演示、

（參數）

講授、圖片、思考：計算

▲4）液體動力學軸承分析

810.272視頻結果的可信

▲液體動力學軸承分析

度

▲利用EXCITEDesigner計

算液體動力軸承。

第二節軸瓦的結構設計

第二節軸心軌跡

第十章機體與汽缸蓋的

設計

第一節機體設計

第二節汽缸與缸套設計課件演示、

設計講授、視

第三節汽缸蓋設計

頻、、討論討論：機體

▲1）部件作用與工作條

910.262設計與制造

件、設計原則

工藝

2）幾個示例

3）制造方法

▲4）內部結構

5）密封問題

第十一章內燃機的潤滑、

冷卻系統

第一節潤滑系統

1）潤滑系統的任務和設計

要求討論：冷卻

911.122）幾個參數課件演示、系統的精確

第二節冷卻系統講授、視調節與控制

1）冷卻系的作用和設計要頻、、討論

求

2）幾個參數

補充1：請企業工程師講

911.32解車用內燃機開發，（東風公司

發動機廠）

課件演示、

講授

補充2：請企業工程師講

解車用內燃機關鍵零部件開發課件演示、

1111.82

——活塞，（東風公司活塞軸瓦講授

廠）

知識點復習，軟件訓練復

1111.102

習

系（教研室）主任簽字:年月日

內燃機設計課程教案

第一章內燃機設計總論

內燃機設計必須根據具體的用途，從內燃機的設計要求和設計指標出發，按一定的

設計試制過程及方法進行。在設計工作中，最重要的是總體設計，既首先進行正確選型,

確定主要結構參數與總布置，然后進行主要零部件與輔助系統的具體設計。本章主要介

紹內燃機的設計要求、設計指標、設計試制過程與一般設計方法，以及內燃機零件強度

計算的基礎知識。

第一節內燃機主要設計要求、設計指標與一般設計方法

一、內燃機的設計要求

內燃機的設計應滿足使用和制造方面的一系列要求。這些要求是：動力性滿足使用

要求；燃油及機油消耗率要低；工作應安全可靠，壽命要長；外形尺寸小，重量應輕；

工作適應性好；起動應迅速可靠；使用維修應簡便；排放污染應少，噪聲要小；工藝性

好，制造應方便；造價應低廉等。

事實上，一臺內燃機要滿足上述所以要求是很困難的。因為其中有些要求相互矛盾。

同時，內燃機具體用途不同，這些要求的重要性也不相同。因此，必須根據內燃機的具

體勝任，在得保證主要設計要求前提下，盡量滿足其它要求。

（一）汽車、拖拉機等車用內燃機的設計要求

車輛內燃機是車輛的心臟，車輛性能的好壞，在很大程度上決定于內燃機的優良與

否。

這些內燃機的共同特點，都是大批量生產，功率范圍和結構布置都比較相近，在結

構設計和總布置設計時，許多考慮都是共同的。

要求盡可能采用一般鋼材，零部件的工藝性要好，要適合于大量生產。附屬系統（供

油系、起動機、三濾、散熱器等），往往都是專業化生產的，就更符合“三化”（產品系

列化、零部件通用化、零件設計標準化）的現實，并根據工作情況的需要改變其標定功

率、標定轉速，同時來適應汽車、拖拉機等各種需要，來實現“一機多用工如135系

列。

具體要求：

①高的動力性能。功率、扭矩、使用轉速范圍，均適合于工作機械的需要。

②高的燃料經濟性。必須注意部分負荷和不穩定工況下的經濟性。

③高的工作可靠性和足夠的使用壽命。

汽車（運輸）內燃機：30~60萬公里。

拖拉機:6000^10000小時。

④結構緊湊，外形小，重量輕。

此外，對內燃機的起動性和制造工藝性以及使用維修方便性的要求也是很重量的。

設計的結構措施應在保證滿足主要要求的前提下，盡可能地照顧到其他要求。

（二）工程機械內燃機的設計要求

工程機械內燃機的特點是使用地域廣闊，氣候差異甚大，使用條件，隨配套機械而

不同，對于工作環境惡劣，承受沖擊力和急劇的變速，變負荷以及經常超負荷下工作的

機械，一般采用專門設計的內燃機；對于工作條件較好的，可采用汽車、拖拉機內燃機

經變型后使用。

對專用的工程機械內燃機的主要要求，除了與汽車、拖拉機內燃機相同之外，還要

求能夠在斜坡上安全作業，在寒帶工作能保證起動，在熱帶工作應不產生過熱，并能適

應高原工作。在城市作業，特別是在坑道作業的工程機械的內燃機，還要求其排放污染

少，噪聲小。

二、內燃機主要設計指標

（一）動力性指標

內燃機的動力性指標是指內燃機的標定功率，標定轉速，活塞平均速度，平均有效

壓力及扭矩，這些指標是根據配套的使用要求而確定的。

1、標定功率：

內燃機的有效功率按以下公式計算：

內燃機有效功率的標定隨用途和使用技術的不同，按內燃機臺架試驗方法國家標準

（GB1105-74）規定分以下四種：

（1）15分鐘功率一一內燃機連續運轉15分鐘的最大有效功率。適用于汽車，摩托

車，摩托艇等的功率標定。

（2）1小時功率標定——內燃機連續運轉1小時的最大有效功率。適用于工業拖拉

機工程機械，內燃機車，船舶。

（3）12小時功率一一內燃機允許連續運轉12小時的最大有效功率，適用于農用拖

拉機，農用排灌動力，內燃機車，內河船舶等的功率標定。

（4）持續功率一-內燃機允許長期連續運轉的最大有效功率，適用于船舶，電站,

農業排灌動力等功率標定。

由此，汽車內燃機功率是按15分鐘功率的；工業拖拉機內燃機功率是按1小時功

率的；農業拖拉機內燃機功率是按12小時功率的；工程機械內燃機功率是1小時功率

標定，而農用內燃機則隨具體配套機械的不同，按照12小時的功率或持續功率標定。

現代汽車內燃機，為了滿足在較大范圍內變速，變負荷，以及要求具有良好的加速

性，一般汽車噸功率為4.4--51.5kwo其中重型重汽車功率一般4.4--7.4kw而中.輕

型汽車，特別是小汽車，噸功率可達到51,5kw甚至更大。汽車內燃機的標定功率一般在

15--370kw左右。

拖拉機內燃機的標定功率是根據拖拉機具體用途而確定的。手扶，小四輪拖拉機內

燃機一般在2.2—8.8kw；大型輪式拖拉內燃機一般在58--88kw左右；連式拖拉機一般

在25.7-—88.3kw左右。

一般工程機械內燃機的標定功率在14.7~58.9kw左右，由于目前工程規模不斷擴大,

建設周期要求縮短，因此需要高工效的工程機械。工程機械正向著大型化、高速化、高

功率化方向發展。如單斗挖掘機容量以達8m功率為588.8kw。推土機已有88噸級，

功率為467.4kw,120噸刮土機的功率達到515.2kw。目前368~736kw的工程機械內

燃機已很多。

農用內燃機的標定功率，隨配套機具而不同，一般從L18kw到110.4kw的都有。

2、標定轉速和活塞平均速度。

內燃機的標定轉速和活塞平均速度是內燃機在標定功率時的轉速和活塞平均速度。

提高內燃機的標定轉速與活塞平均速度是提高內燃機單位體積功率有效措施之一。(內

燃機的轉速影響其結構形式與性能。)但內燃機轉速和活塞平均速度的是提高內燃機單

位體積功率有效措施之一。(內燃機的轉速影響其結構與性能。)

(1)提高轉速使活塞平均速度升高。運動件的慣性力增加，使內燃機的機械負荷

增大，工作頻率增加，工作循環次數增加，使活塞、氣缸蓋、氣缸套、排氣門等零件的

熱負荷增加，受熱程度增加。

(2)提高轉速內燃機摩擦損失功率增加，機械效率低，因而使燃油消耗升高。在

液體摩擦和半液體摩擦中，摩擦阻力與速度成正比，即與活塞的平均速度成比例。同樣

的轉速下，當行程較短時，活塞平均速度較低，同時運動件的慣性力較小，故轉速較高

的內燃機往往采用較短的行程。

(3)提高轉速時活塞平均速度增加，作用于曲柄連桿機構零件的慣性力增加，加

速磨損，特別是活塞環和氣缸套的磨損加劇，縮短使用壽命。

(4)提高轉速使內燃機的平衡和震動問題更加突出，噪音也隨之增大。

(5)提高轉速使進排氣阻力增加，使充氣系數下降。柴油機還受到過后燃燒的限

制，渦流和預燃室柴油機中燃燒速率較高，汽油機是一種擾流燃燒。轉速愈高擾流速度也

越高，火焰傳播速度增加，故汽油機轉速提高受過后燃燒的限制較小，加上汽油機由于

防止爆震的原因。氣缸直徑一般做得比柴油機小，故汽油機的轉速一般比柴油機高。

采用短沖程而提高轉速，使活塞平均速度在不至于過高的情況下，來提高內燃機的

單位體積功率。

現代汽車內燃機的標定轉速在2000^3000r/min之間，（個別小排量短行程汽車內燃

機可提高轉速達到此為止400/min）,活塞平均速度一般在場7.5~12.5m/min之間。現代

拖拉機內燃機的標定轉速在案1500~2500r/min之間。活塞平均速度在場7~1lm/min。農

用內燃機標定轉速范圍較大，為400~6000r/min之間。

3、平均有效壓力

內燃機在標定功率時的平均有效壓力表示內燃機整個工作過程完善性和熱力過程

強烈程度的重要指標之一。它決定于混合氣的形成方法、燃料的種類、混合氣的形成的

過程、燃燒過程、與換氣過程的質量、機械效率、進氣壓力和溫度以及內燃機的冷卻方

式和沖程數等。提高平均有效壓力是目前提高內燃機單位體積功率的有效措施。目前提

高內燃機平均有效壓力的方法。除了改善混合氣形成過程、燃燒過程、換氣過程以及較

少內燃機機械損失、等之外。柴油機采用增壓方式。由于提高平均有效壓力的同時必須

解決一系列技術上的困難，因此平均有效壓力的大小在一定程度上反映了所設計內燃機

的先進程度。

汽車、拖拉機在標定功率時平均有效壓力一般在此期間0.5~0.9mpa之間；工程機

械內燃機一般在0.7~0.8之間。農用內燃機一般在此期間0.5~0.7mpa之間.

4、扭矩

內燃機的標定功率和標定轉數確定之后，在標定工況下的扭矩也就確定了。

NPNe

Me=--x30000=9550x——（牛頓/米）

3-14nn

汽車、拖拉機、工程機械和部分農用內燃機除對功率和轉數有要求外，還要求具有

一定的扭矩儲備，即要求具有較好的扭矩特性。

扭矩特性一般用扭矩儲備系數又稱扭矩適應性系數。Um和轉速適應性系數Kn及兩

者的乘積一一總適應系數K或總彈性系數U

Mp

〃,"=空線Memax最大扭矩MN標定工況下

MeN

的扭矩

4=nN標定轉速〃Memax最大扭矩對應的

“Memax

轉速

扭矩適應性系愈大，內然機適應外界阻力變化的能力愈強。對車輛可減少換檔的次

數，輕駕駛員的疲勞程度。轉速適應系數愈大，工作愈穩定，對車輛，可減少機械傳

動變速的排檔數，從而簡化傳動機構。

（二）經濟性指標

內燃機的經濟性指標是指生產成本，運轉中的消耗，（燃油.機油）以及維修費用等，

這些通常都是以燃油消耗率和機油消耗率，特別是燃油消耗率作為內燃機經濟性的主要

指標。

1、燃油消耗率

內燃機的燃油消耗率是隨運轉工況不同而變化的，一般常以標定工況時每千瓦有效

功率每小時所消耗的燃油的克數作為衡量指標。燃油消耗率，主要與內燃機的工作過程,

燃燒室的結構，以及機械效率等有關。

汽車、拖拉機、工程機械、汽油機的燃油消耗率一般在ge=265~340g/kw?h之間；

柴油機ge=215~270g/kw-h；農用汽油機ge=270-400g/kw-h；柴油機

ge=220~260g/kw-ho

2、機油消耗率

內燃機的機油消耗率是以內燃機在標定工況時，每千瓦時所消耗的機油量的克數來

表示。它與活塞的密封性以及軸承的設計有密切的關系。

內燃機標定工況下的機油消耗率為0.8~4g/kwh。

（三）緊湊性指標

內燃機的緊湊性指標通常是指內燃機的重量和外形尺寸指標，它是評價內燃機結構

緊湊性和金屬材料利用程度的一個指標。各種類型的內燃機對重量和外形尺寸指標的要

求不同：汽車內燃機對重量和外形尺寸的要求是盡量小，而拖拉機、工程機械和一般農用

機械內燃機則可以稍大一些。

比重量（衡量內燃機重量的指標）

G

g=—（kg/kw）

wNe

G：內燃機凈重，即不包括燃油機油.冷卻水以及其它不裝在內燃機本體

上的附屬設備重量。

汽車柴油機gw=1.5-3kg/kw,汽車汽油機gw=1-3kg/kw,拖拉機與工程機械柴

油機gw=4-5kg/kw,農用柴油機gw=7.6kg/kw。

衡量內燃機外形尺寸的指標：單位體積功率N

Nv==（kw/m:i）V內燃機外形體積

V

Nv=x--NLX--NLIC（kw/m：i）

VHVV

單位體積功率決定于升功率M、排量V”、外形體積V。

K稱為總布置緊湊系數。

要提高單位體積功率，除了必須提高升功率外，還應該盡量提高總體布置結構的緊

湊性，內燃機的結構緊湊性，除了與內燃機主要機構結構的布置方案直接有關外，并與

附件的大小和布置有很大的關系，所以設計時不僅要注意內燃機主要機構的結構緊湊

性，還應該注意研制結構尺寸小而性能好的附件。

單位體積功率對一般內燃機的設計不是十分重要。

（四）可靠性與耐久性指標

內燃機的可靠性是指內燃機在設計規定的使用條件下，具有持續工作，不致因故障

而影響內燃機正常工作的能力。在我國，可靠性指標通常是以在保證期內（有的稱為險

期），不停車故障次數，停車故障次數，以及更換零件和非主要零件的數目來表示。

主要零件是指：氣缸蓋、活塞、活塞環、活塞銷、連桿、連桿軸瓦、連桿螺桿、曲

軸、機體、曲軸箱、凸輪軸、進排氣門、氣門彈簧、搖臂、調速彈簧、調速飛錘、銷子,

高壓泵凸輪軸與柱塞精密偶件、出油閥偶件、機油泵、齒輪、驅動輪、增壓器等。

汽車、拖拉機、工程機械內燃機的保證期一般在1500~2000小時，農用柴油機的保

證期為出廠后一年內保證使用1500小時，汽油機為500小時。

汽車、拖拉機、工程機械和農用內燃機在保證期內不便換主要零件。

根據可靠性理論，對內燃機這類可修復產品，通常采用可靠度、準確度、有效度、故

障率、修復率、平均故障間隔式平均無故障時間，平均修復時間，可靠壽命，使用壽命

等作為衡量可靠性的指標。但目前一般還只采用保證期中的故障情況，以及使用壽命作

為衡量內燃機可靠性指標。并以使用壽命作為衡量內燃機耐久性的指標。

使用壽命是指內燃機從開始使用，到第一次大修前累計運轉的小時數，式車輛行駛

的公里數。

載重汽車柴油機的使用壽命一般為（30~60）XIO,Km,（約7500"15000h）；工程機

械柴油機的使用壽命一般為6000^15000h,農用柴油機的使用壽命為6000^8000ho

（五）適應性指標

內燃機的適應性指標提指適應不同地理條件，不同氣候條件的工作能力以及適應多

種燃料的能力。

適應不同地理條件的能力，通常是指內燃機適應高原工作的能力，適應風砂泥濘等

惡劣環境的能力，以及在傾斜路面運轉所能達到的坡度等。汽車、拖拉機要求能在前、

后傾斜20°~30°側向傾斜20°左右的情況下正常工作。

適應不同氣候的工作能力，是指內燃機在高溫地區不會過熱，在高寒地區能夠迅速

起動。汽車、拖拉機，工程機械內燃機一般要求能夠在正負40°氣溫范圍內良好地工作。

適合多種燃料的能力，是指內燃機能夠使用柴油、汽油、煤油等不同燃料來工作。

（六）運轉性能指標

內燃機運轉性能指標，主要是指操縱使用是否方便，運轉是否平穩，起動性與加速

性的好壞等。

操縱使用方便，指使用人員不需要很特別的專門技能，即可容易地操作，而且維護

保養方便。

運轉平穩是指內燃機平衡良好，振動小。

起動性好，即指內燃機起動風速可靠，一般內燃機要求在一5℃氣溫下不附加任何

輔助裝置就能順利起動，而在更低的溫度下（低到-40℃）利用一些輔助裝置也能迅速

起動。

內燃機加速性的好壞，一般是以內燃機從惰轉加速到全負荷的時間長短來表示。車

用內燃機要求愈短愈好。汽車、拖拉機、工程機械內燃機一般為5~10s。

（七）低公害指標一一人類環境保護對內燃機的要求

低公害指標，是指噪聲與排氣污染。

噪聲對人體有害。國際標準組織（ISO）提出，為保護聽力，每天工作8h,允許噪

聲為90dB。工作時間減少一半，允許值可提高5dB。在任何情況下，不允許超過115dB。

內燃機噪聲一般為85~110dB,通常汽油機噪聲較柴油機低。規定汽車噪聲的允許值，不

超過90dB。嚴格一些的國家，規定不超過75dB或80dB。

為防止大氣污染，很多國家對汽車內燃機排放出的廢氣中的有害成份都有明確限

制。我國汽車內燃機排放標準，已于1980年開始進行，主要制訂了《汽油機點速時，

Co,HC排放濃度限值》、《柴油機自由加速煙度排放》、《汽車柴油機全負荷排放》和《汽

車柴油機全負荷煙度排放》等國家標準。

三、內燃機設計工作中的“三化”

內燃機的產品系列化，零部件通用化，零件設計標準化統稱為內燃機和設計的''三

化內燃機的“三化”是屬于產品質量管理問題。它對提高產品質量、降低產品成本,

發展新產品，合理組織企業生產，提高勞動生產率，便于使用，維修和配件供應。零件

互換等都是具有重要的作用。

（一）產品系列化

內燃機的系列化是指以極少的基本規格尺寸，（一般以氣缸直徑和沖程）為內燃機

通過改變氣缸數目及其排列形式、增壓度、轉速、燃料、零件材料或增加若干附件等方

法來擴大其功率范圍，改變其輪廓尺寸等。發展品種繁多變型，同一系列的內燃機要求

主要結構相同，主要零件盡可能通用，易損件要能互換，否則不能稱為同一系列的內燃

機。

以135系列柴油機為例，在135基本型的基礎上設計了48種型號柴油機成批生產。

其中基本型4種，基本型增壓3種，專用4種，工程機械9種，船舶主輔機13種，農

用排灌動力6種，電站動力5種，柴油發電機組4種。功率范圍從29?300KW。

（二）零部件通用化

零部件通用化是指一系列的機型中，各機型的零部件能夠互換通用并盡量要用標準

件，不同類別的柴油機在設計時也要考慮某些零部件在可能的情況下盡量與別系列的機

型可以相互通用，如：起動機，發電機，高壓油泵，機油泵'化油器，機油濾清器，煤

油濾清器，空氣濾清器，水箱，風扇等。

表征內燃機系列產品的通用化程度：

通用零件數

零件通用化系數=

總零件數（不包括標準件）

通用零件品種數

零件品種通用化系數=

總零件品種數（不包括標準件）

通用零件數+標準件數

總通化系數=

總零件數（包括標準件）

以135為例，2135G,4135G,12V135G總通用化系數分別達到90.9%,95.5%,75.9%。

（三）零件設計標準化

零件設計標準化是指在進行零部件設計時應盡可能按照國家標準和部標準式廠標

來決定零部件的尺寸，結構，材料，技術條件等。并按照標準繪制零件圖，部件圖。遵

照國家規定的使用名詞和術語等。

第二節內燃機設計的一般程序和方法

一、內燃機設計的一般程序

內燃機的種類繁多，其主要設計要求，設計指標及生產批量等相差懸殊，因此具體

的設計試制過程也各不一樣，對于批量生產的新型內燃機設計試制的主要過程，大體為

四個階段。

（一）方案調查和擬定技術任務書階段

接受新產品設計任務后，進行廣泛的調查研究并收集有關資料，其內容如下：

1、調查使用和生產單位，廣泛聽取他們對內燃機性能操作使用，維護保養等方面

的意見，經驗和要求。

2、調查生產單位的工藝條件，技術水平和設備情況，使新產品設計能符合生產實

際。

3、廣泛收集國內外同類產品的性能參數，結構方案，材料，工藝水平，以及產品

發展和生產過程中的經驗和教訓，必要時可選擇適當內燃機作為設計原準機（即可參考

內燃機）。

在調查研究收集資料的基礎上，可擬定技術任務書。技術任務書的內容，由于具