1.内燃机设计的一般流程：一、产品开发计划阶段：1）确定任务，2）组织设计人员，3）调查研究，4）确定基本性能参数和结构形式，5）拟订设计任务书。二、设计实施阶段：1)总布置设计及零件设计，2）主要零部件和单缸机的试制，3）系统级零部件的理论分析，虚拟试验以及系统标定。三、检验阶段:1)试制多缸机样机2)多缸机试验（磨合、调整、性能试验、耐久试验、可靠性试验、配套试验和扩大用户试验）四、改进与处理阶段1）样机鉴定与改进，2）小批量生产和扩大用户试验。 2.动力性指标：有效功率;Pe=（PmeVhZn）/30τ=0.785*[（pmevmZD的平方）/τ]。式中 pme— 平均有效压力（MPa），vm—活塞平均速度（m/s），Vh—气缸排量(L)，Z—气缸数，n—转速（r/min），D—气缸直径（mm），τ—冲程数，四冲程τ=4，二冲程τ=2。 可见，有效功率Pe受到上面各参数的影响。在设计转速和结构参数基本确定下来之后，影响有效功率的主要参数就是平均有效压力。
3.转速n：n 增加 对提高 Pe有利，但是转速增加后： ⑴ 惯性力增加，导致机械负荷增加，平衡、振动问题突出，噪音增加；⑵. 工作频率增加，导致活塞，气缸盖，气缸套，排气门等零件的热负荷增加；⑶. 摩擦损失增加，机械效率ηm下降，燃油消耗率ge升高、磨损加剧，寿命缩短；⑷. 进排气系统阻力增加 ，是充气效率使ηv 下降。
4.内燃机主要性能指标：1）动力性，2）经济性{降低燃油经济性，的措施是提高指示效率ηi，机械效率ηm}，3）可靠性，耐久性{可靠性—在规定的运转条件下，规定的时间内，具有持续工作，不会因为故障而影响正常运转的能力。 耐久性—从开始使用起到大修期的时间。}，4）质量，外形尺寸，5）低公害，6）制造，使用，维护。 5.柴油机优点：燃料经济性好；工作可靠性和耐久性好，因为没有点火系统；可以通过增压、扩缸来增加功率；防火安全性好，柴油挥发性差；CO和HC的排放比汽油机少。
6.汽油机优点：空气利用率高，转速高，因而升功率高。化油器式的过量空气系数α较高，在1.1左右，电控喷射要求α=1；因为没有柴油机喷油系统的精密偶件，制造成本低；低温起动性、加速性好，噪音低；由于升功率高，最高燃烧压力低，所以结构轻巧，比质量小（一般只有柴油机的一半重量）；不冒黑烟，颗粒排放少。目前来讲，柴油机的优点就是汽油机的缺点，反之亦然。
8.提高平均有效压力pme的途径： 1. ↑充气效率ηv , 采用合理的进气系统，合理的配气机构（相位、型线、多气门）2. ↑指示效率ηi , ↑压缩比ε， ↓传热损失（绝热活塞、绝热气缸），加强燃烧室密封。3. ↑机械效率ηm ，减小配合间隙，选择摩擦材料，提高工艺水平。
9.活塞平均速度Vm↑的副作用是：1．摩擦损失增加，导致热负荷增加、机油承载能力下降、发动机寿命降低。2．惯性力增加，导致机械负荷和机械振动加剧、机械效率降低。3．进排
内燃机设计
气流速增加，导致进气阻力增加、充气效率ηv下降。
10.不平衡的危害：引起车辆的振动，影响乘员的舒适性、驾驶的平顺性。固定式内燃机的振动，会缩短基础或建筑物的寿命。产生振动噪音、消耗能量、降低机器的总效率。引起紧固连接件的松动或过载、引起相关仪器和设备的异常损坏。
11.平衡：当内燃机在稳定工况运转时如果传给支承的作用力的大小和方向均不随时间而变化，则我们就称比内燃机是平衡的。实际上这种情况不存在。
12.内燃机振动的原因：工作过程的周期性：发动机扭矩是周期性变化的。机件运动的周期性：旋转惯性力、往复惯性力是周期性变化的。
13.改善平衡性的措施：采用适当的气缸数，气缸排列和曲拐布置；在曲轴上加适当的平衡块；采用适当的平衡机构。
14.静平衡：质量系统旋转时，离心力的合力等于0，∑Fr=0，质心在旋转轴上。
15.动平衡：系统旋转时，不但旋转惯性力合力Fr=0，而且合力矩Mr=0，才完全平衡。 16.平衡块作用：消除内弯矩。
17.单缸往复惯性力的平衡分析：双轴平衡法，过量平衡法（0<ε<1），单轴平衡法。 18.扭振：使曲轴各轴段间发生周期性相互扭转的振动。 19.扭振的现象：① 发动机在某一转速下发生剧烈抖动，噪音增加，磨损增加，油耗 增加，功率下降，严重时发生曲轴扭断。② 动机偏离该转速时，上述现象消失 。
20.扭振发生的原因：①曲轴系统由具有一定弹性和惯性的材料组成，本身具有一定的固有频率。②系统上作用有大小和方向呈周期性变化的干扰力矩。③干扰力矩的变化频率与系统固有频率合拍时，系统产生共振。
21.如何消除扭振：一、使曲轴转速远离临界转速，更要避开标定转速 二、改变曲轴的固有频率1.提高曲轴刚度C。① 增加主轴颈直径；② 曲轴长度；③ 提高重叠度。2. 减小转动惯量 ① 空心曲轴；② 降低平衡重质量；③ 降低皮带轮、飞轮质量。三、提高轴系的阻尼：主要靠材料 四、改变激振强度 五、减振装置－减小振幅的辅助装置1）阻尼式减振器 增大机械摩擦、分子摩擦阻尼，吸收振动能量，减少振幅。但消耗一部分有效能量。 2）动力减振器 3）复合式减振器。
22.减振装置：阻尼式减振器，动力减振器。
23.无凸轮电磁气门工作原理：发动机不工作时，所有的气门在两个弹簧作用下处于半开半闭状态。发动机启动时，根据曲轴的位置判断气门的开关状态，给不同的线圈充电。气门开启状态下，上部线圈通电产生电磁感应力，压缩下部弹簧，而上部线圈不通电；气门关闭状态下，上部线圈通电，压缩上部弹簧，而下部线圈不通电。
24.无凸轮电液驱动气门工作原理：无凸轮电液驱动配气机构就是取消凸轮轴及其从动件，利用一种压缩性较小流体的弹性特征对气门的开启和闭合起加速和减速的作用，对内燃机气门定时、气门升程和气门运动速度提供了连续的可 变控制。气门加速时流体的势能转化为气门的动能，气门减速时的动能又转化为流体的势能，在整个过程中能量损失很少。
25.对气门的设计要求：一：进气门，1）有足够的进气流量，流动阻力小，2）重量轻，3）耐磨性好，4）密封性好。二：排气门，1）散热能力强，有较低的温度，耐热性好，2）耐磨性好，3）密封性好。
26.液压挺住机构工作原理：当气门处于关闭状态时，在气门弹簧很高压油腔内调压弹簧的作用下单向阀推动挺柱内柱塞向上，使挺柱与凸轮基圆表面保持接触，此时挺柱进油通道与主油道相通。如果此时供油腔和压力室的油压低于主油道压力，则通过上面的液压油通道进油。而且在液压油的作用下挺柱始终保持与凸轮接触，消除了气门间隙。当气门处于开启阶段时，在凸轮的推动下，挺柱和内柱塞急速向下运动，单向阀封闭了压力室的进油口，压力室迅速建立起高压，此时整个液压挺柱的轴向刚度很大，相当于刚性部件，保证了气门按照
凸轮的控制完成开启和关闭动作。
27.曲轴的工作条件：由于周期变化的力、力矩共同作用，即受弯曲又受扭转，承受交变疲劳载荷，重点是弯曲载荷。曲轴的破坏80％是弯曲疲劳破坏。形状复杂，应力集中严重。轴径比压大，摩擦磨损严重。
28.曲轴的设计要求：有足够的耐疲劳强度，有足够的承压面积，轴颈表面要耐磨，尽量减少应力集中，刚度要好，变形小，否则恶化其它零件的工作条件。
29.如何提高曲柄的抗弯能力：增加曲柄厚度，则圆角处的集中应力现象减小，使应力分布趋于均匀。如果增加曲柄宽度，则会使应力分布不均匀更加明显。
30.盈亏功：发起动机转矩曲线与阻力矩曲线之间所包围的面积，称为盈亏功（N·m）。 31.活塞的工作条件：1）高温—导致热负荷大；2）高压—冲击性的高机械负荷；3）高速滑动。
32.活塞销座的设计：为了减轻销孔内测的压力集中，在设计时应使活塞销有较大的刚度，由此减小她的弯曲变形；从局部来说，应使它有一定的弹性以适应局部变形。（1.在活塞销座与顶部连接处设置加强肋，可增加活塞销座的刚度；2.将销孔内圆加工成圆角或倒棱，或将活塞销座内侧上部加工出一个弹性凸槽，这样能减轻活塞销座的棱缘负荷；3.将销孔中心相对活塞销座外圆向下偏心3~4mm，是活塞销座的厚度上面比下面大些，以加强活塞销座承压强度；4.将活塞销座间距减小，以减小活塞弯矩；5.铸铝活塞的销孔中心压入锻铝合金的衬套，可提高抗裂纹能力）。
33.活塞销的设计：设计时应使活塞销具有足够高的机械强度和耐磨性，同时还要有较高的疲劳强的。对高速发动机来说，活塞销的结构质量应尽量轻，以减少往复运动惯性力。活塞销的摩擦表面应具有高硬度，内部应富有韧性和较高强度，但是，硬的表层和内部必须紧密结合，保证活塞销在冲击载荷的作用下没有金属剥落和金属层之间分离的现象。
34.活塞环设计：活塞环设计。分类：气环、油环 作用：气环－密封、导热；油环－刮油、布油。其中密封的作用最为重要。气环的作用原理 （一）密封原理：靠活塞环的初弹力形成第一密封面（P0=0.1~0.2MPa）；在环上面气压力PA作用下形成第二密封面；环背气压力PR作用下加强第一密封面；（二）导热作用：活塞的70％热量由活塞环传出，环的散热作用是在环的密封作用实现后才能完成的。 35.常用轴承材料：1)巴氏合金（锡基，铅基），2）铜基合金，3）铝基合金。
36.轴承宽度考虑：1）如果宽度B过大，则润滑油流动不畅，对润滑的热量散发不利，会导致机油温度升高，粘度下降。2）如果B过小，轴承两端的端泄严重，不容易建立油膜压力，则轴承的承载能力不足。
37.油槽：主轴承要在上轴瓦开槽，连杆轴承在下轴瓦开槽，以避免轴承的承载能力下降。 38.轴瓦与轴承座的过盈是为了保证与轴承座紧密贴合。过盈量不足，轴瓦与轴承座就不能作为整体一起变形，只能分别承载。过盈量太大，则轴承紧固螺栓及轴瓦本身所受应力过大，导致轴瓦屈服，松弛；过盈量大使轴承座变形失圆，轴瓦对口面处直径收缩，严重时则发生烧瓦现象。
39.气缸磨损方式：磨料磨损，腐蚀磨损，熔着磨损。
40.穴蚀产生的机理：1）内因，缸套本身存在微观小孔，裂纹和沟槽等局部缺陷。2）外因，缸套震动，引起局部缺陷内气泡爆炸，产生瞬时高温高压，使水腔壁承受很高的冲击和挤压应力，逐步剥离金属层，形成针孔和裂纹。
41.减轻穴蚀的措施：1）减小缸套的振动，2）抑制气泡的形成。
42.润滑系统的主要设计参数选：循环机油量，机油压力，机油温度，油底壳储油量，润滑油泵泵油量，润滑系统消耗功率。
43.冷却方式：1）蒸发式水冷却（结构简单，成本低，局部热点冷却不可靠，需常加水），2）
强制式水冷却（闭式由缸体和缸盖的水套，水泵，风扇，散热器组成）。
44.非均压循环系统：1）高点环：为了克服均压环的缺点，可采用开口处压力较高的非均压环。采用“梨形”径向压力图的活塞环（高点环），具有较高的抗颤振能力。2）低点环：低点环开口径向压力是下降的，避免环端跳入气口或撞击气口边缘，使环折断。径向压力分布呈“苹果形”，称低点环。3）“K”形环：冷态时环开口部分与缸壁不接队运转后通过环受热变形，它才与气缸完全贴合，它在开口处的磨损与折断很少，称“K”形环。采用时，应增加环数或采用有助于加强密封效果的结构，以减少燃气通过环开口处的泄漏。
45.提高气缸耐磨性的措施：1）提高缸套表面加工面的精度，降低表面粗糙度值。2）合理选用材料。3）进行合理的表面处理。4）充分重视空气和机油的滤清，以减少磨损磨料。5）避免频繁的冷启动，以减少酸性物质在缸壁上的凝结而造成的腐蚀性磨损。6）活塞间隙要适当。
46.润滑系统的主要设计参数选择：循环机油量，机油压力，机油温度，油底壳储油量，润滑油泵泵油量，润滑系统消耗功率。 47.内燃机的三化要求：1）产品系列化，它是指基本尺寸相同，不同的排列，缸数，增压度，以满足不同需求，2）零部件通用化，指同一系列的主要零件能够通用，以减少成本开发，3）零件设计标准化，指按照国家标准，行业标准或企业标准设计，提高设计图样，和资料的可读性和交流性，便于技术交流，同样也起到减少生产和采购成本的作用。
三化可以提高产品的质量，减少设计成本，组织专业化生产，提高劳动生产率，便于使用，维修和配件供应。
内燃机设计
