汽车发动机功率与气缸数关系研究.doc

1、任务书设计题目： 汽车发动机功率与气缸数关系研究 1设计的主要任务及目标通过本次毕业设计使学生了解和掌握到毕业设计应遵循的步骤和程序，通过对汽车正向开发的学习，了解汽车动力参数设计的一般步骤，根据某车辆的性能要求，对车辆的发动机缸体进行设计，完成相关参数的确定。2设计的基本要求和内容（1）了解汽车动力性能参数及其之间的关系。（2）了解发动机参数与功率之间的关系。（3）根据某车辆的性能要求，对车辆发动机的关键参数进行设计。（4）完善相关设计图纸。3主要参考文献1王建昕，帅石金.汽车发动机原理M.北京：清华大学出版社，2011.2张西振，吴良胜.发动机原理与汽车理论M.北京：人民交通出版社，200

2、4.3刘仁鑫，蔡兴旺.汽车构造与原理M.北京：机械工业出版社，2013.4刘惟信.汽车设计M.北京：清华大学出版社,2001.4进度安排设计（论文）各阶段名称起 止 日 期1寻找和阅读汽车原理和汽车发动机的相关论文、资料及书籍。2014.3月2014.4月2研读国内外汽车正向开发的过程以及成果。2014.3月2014.4月3根据汽车理论及发动机方面的相关知识，分析总结发动机功率与车速、缸径的关系。2014.4月2014.5月4完成及完善相关设计图纸。2014.5月2014.6月5完成论文的书写及修改。2014.5月末2014.6月中旬汽车发动机功率与气缸数关系研究摘要：半个多世纪以来，我国的汽

3、车工业有了长足的进步，自主品牌汽车设计水平不断提高，与合资车甚至是进口车的差距不断减小。但是，在汽车设计思想方面仍和世界主流的设计思想存在不小的差距。汽车的正向设计开发是最为科学合理的设计方法。在选择和评价一款汽车时，发动机的相关参数是很重要的评价指标，本设计对其中的排量、功率和气缸数的关系进行了研究和讨论。目前小排量发动机使用增压技术逐渐成为趋势，其在满足动力性要求的同时，减小了排量，降低了油耗，符合可持续发展的要求。研究结果也对于小排量发动机增压方式的选择有参考意义。关键词：正向设计，发动机 ，参数，增压技术 Research on the relationship between the

4、 engine power and the cylinder numberAbstract: More than half a century, the auto industry of our country has made great progress, the independent brand automobile design has improved continuously, and the car of the joint venture and even import car gap decreases. However, in the automotive design

5、idea and design idea of the mainstream of the world still have not little difference. Forward design development vehicle is the most scientific and rational design methods. A car in the selection and evaluation, parameters evaluation is very important, the relationship between the design of the engi

6、ne, power and number of cylinders are investigated and discussed. At present, small engine with turbocharger technology has gradually become the trend, while meeting the power requirements, to reduce emissions, reduce fuel consumption, and meet the requirements of sustainable development. Useful res

7、ults for small engine supercharging way choice.Keywords: Top-down design, Engine, Parameters,Turbocharger technology目 录1 绪论11.1课题研究背景11.2国内外汽车设计现状21.2.1当今国外汽车主流设计思想21.2.2当今国内汽车主流设计思想31.3本文研究问题的提出及分析41.3.1研究问题的提出41.3.2课题的分析思路42.汽车动力性评价指标及发动机参数概述52.1汽车动力性概述52.2表征汽车动力性的参数62.2.1评价汽车动力性指标62.3汽车发动机参数概述及其评

8、价指标72.3.1部分重要参数简述72.4内燃机性能评价指标102.4.1内燃机有效性能指标113.增压技术概述及衡量指标133.1增压器的分类133.2增压的衡量指标153.3小排量增压发动机163.3.1小排量发动机增压技术的比较163.3.2小排量发动机增压技术的选择174.大众EA211型1.4L直列4缸涡轮增压发动机概述及参数推算194.1大众EA211型1.4L直列4缸涡轮增压发动机概述194.2大众EA211型1.4L直列4缸涡轮增压发动机参数推算205.以EA211型1.4L直列4缸发动机参数为基础研究功率与气缸数关系225.1三缸下发动机参数的变化225.2五缸下发动机参数的

9、变化255.3缸数对排量、曲轴转速的影响285.4多缸机的点火顺序28结论31参考文献33致谢34附录351 绪论1.1课题研究背景打开世界汽车百年史，不难发现凡是工业现代化列强、超级军事大国，也都是汽车大国。如美国、日本、德国、法国等。因为汽车工业关联效益大，它一方面创造了巨额的产值，另一方面对相关产业带动作用也是其它行业所不可替代的。汽车工业产生一百多年以来，一直被当成工业发达国家的经济指标，在国家实力成长中发挥着极为重要的作用。众所周知，汽车工业是综合性工业，反映了一个国家的综合工业水平。从历史上看，从工业化中期到最后完成工业化和现代化，没有一个大国强国不是靠汽车工业的高速发展来完成这一

10、过程与历史使命的。汽车工业在国家经济成长和社会进步中的重要作用，可以从创造巨大国民生产总值、带动交通运输、军事等相关产业发展、促进新技术发展、创造出口和外汇储备、增加就业和财政收入等多方面体现。然而，从发展汽车工业的目的来看，发展汽车工业并不在于汽车工业本身，而是不断改善人类的生活水平和推动社会进步，更重要的是只有建立一个强大的汽车工业体系，一个国家才能成为大国强国。目前，中国正在从汽车生产大国迈向产业强国中国的汽车工业已经融入到世界汽车工业里面，已经越来越成为世界汽车工业的重要组成部分。中国汽车以现代产业形式迅速发展，成为了国家经济的主体，也成了国际间不可忽视的力量。但不能否认的是我国的汽车

11、工业任然面临着许多问题，包括从设计到生产制造。而从设计来说，国产自主品牌汽车大多是以拆解，测绘，仿制，再生产制造为主要的开发模式。其优点是能够快速产品上市上量，规避市场风险，实现利润获取，缺点则是“知其然，却不知所以然”。然而其中汽车发动机的设计是非常重要的一环，发动机是汽车的心脏，其性能的高低直接影响整车的动力性能。汽车发动机是属于内燃机，其经历了一个多世纪的发展，已经成为技术成熟、性能优良的热能动力机械，被广泛应用于国民经济的各个领域。然而，越来越严重的石油资源短缺，人类生存环境的不断恶化以及新型动力机械（如燃料电池）的竞争，对内燃机各个方面的性能（包括动力性、经济性、排放性、噪声水平及操

12、纵性等）提出了更高的要求。一台高性能的内燃机，必须具备比质量小、比功率大、燃油消耗率低、排放污染小、工作可靠、使用寿命长和操纵方便等特性。对内燃机工作过程的研究可知，提高内燃机功率主要有以下途径：（1） 改变结构参数：增大气缸直径、增大活塞行程、增加气缸数等。（2） 改变运行参数：提高发动机转速等。（3） 优化工作过程：提高充气效率、优化空燃比、改善燃烧过程、提高热效率等。（4） 提高机械效率：减少摩擦损失、合理设计风扇、水泵、机油泵等。 汽车发动机的基本参数包括发动机缸数、气缸的排列形式、气门、排量、最高输出功率、最大扭矩等。这些参数的研究对于发动机的设计至关重要，会影响到发动机的动力性、经

13、济性和排放品质，是整台发动机重要的评价指标。如今增压技术又已在汽油机上得到广泛的应用，这使得小排量发动机在增压器介入时，可以达到原来要增大排量的自然吸气发动机才能达到的动力性能。减小排量有助于减少油耗，提高经济性，减少尾气排放量，有助于环境保护，符合可持续发展的要求。1.2国内外汽车设计现状汽车的设计是一款车型从无到有的第一步，其设计思想体现在选择的设计方法上，通过阅读相关文献可知国内外汽车设计的差异大体上分为逆向开发和正向设计开发两种，国内自主品牌大多采用前者，国外品牌企业基本用正向设计，在设计文化上也存在差异。正向设计才是我们需要学习的先进的标准化设计思想。这种思想也为汽车发动机功率与气缸

14、数关系研究打下坚实的理论基础。1.2.1当今国外汽车主流设计思想国外汽车的研发基本采用正向设计思想，研发流程包括管理、设计、组织等方方面面的辅助流程，汽车研发中的核心流程，也就是专业的汽车设计开发流程，这一流程的起点为项目立项，终点为量产启动，主要包括 5 个阶段：方案策划阶段、概念设计阶段、工程设计阶段、样车试验阶段、投产启动阶段。国外研发流程中的重点包括：项目预研、项目管理与流程控制、设计标准、设计方法的贯彻、丰富经验的工程团队、设计过程中的成本控制。国外汽车设计公司众多，已经形成了一个行业，且汽车设计公司之间的分工明确、项目合作甚多。对造型的认定过程和评价方式上，在国外，一个新项目的确定

15、往往是通过广泛的市场调研后对上市时间段的目标市场存在明确的车型定位。开发与造型完全针对这个目标市场喜好。在造型前期，也同样通过不同区域的目标人群抽样，让他们评价经过一定伪装的方案图来初步选择造型的方向，随后才在内部对这些造型方案进一步完善和细化成最终造型方案。对新材料及新工艺的使用方面，在国外环保的生产工艺被大量运用，而不环保的生产工艺很快被淘汰；车身轻量化设计已经成为重要的发展方向，这其中包括：1.可以有效降低对能源使用的需求；2.节约钢材的使用；3.使用可回收材料（铝合金、镁合金）；4.复合材料开始被大量使用；5.新概念的塑料零件设计（节约时间及材料）等；CAE技术被充分运用到汽车设计的所有环节。在对生命价值的认识上，在国外都有车身耐撞结构及乘员伤害研究；行人保护的措施设计；多乘员车辆及商用车辆的法规环境严酷；不同级别车辆互撞研究；乘员舒适性研究。某型汽车的造型设计正向开发流程图见图1.1所示。图1.1 某型汽车造型设计正向开发流程图1.2.2当今国内汽车主流设计思想国内汽车研发基本以拆解，测绘，仿制，再生产制造为主要的开发模式。其优点是能