柴油機(jī)的進(jìn)排氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)范文
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1進(jìn)氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1.1進(jìn)氣系統(tǒng)的組成及其作用進(jìn)氣系統(tǒng)主要空氣濾清器和進(jìn)氣支管組成。
1.2空氣濾清器設(shè)計(jì)
1.2.1作用燃油燃燒的時(shí)候需要消耗大量的空氣，以一般的柴油機(jī)為例，每消耗一升柴油大概要消耗6000-10000L空氣。這么多的空氣，里面的雜質(zhì)諸如灰塵等肯定會(huì)很多，如果不把這些雜質(zhì)清除，一定會(huì)加速氣缸的部件的磨損，縮短整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命。有實(shí)驗(yàn)表明，如果不加裝濾清器，發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命大概縮短三分之二，所以空氣濾清器是很重要的。為了保證柴油機(jī)氣缸的壽命，我們決定采用干式濾清器。
1.2.2進(jìn)氣導(dǎo)流管的設(shè)計(jì)在現(xiàn)在的這個(gè)柴油機(jī)車上，為了增強(qiáng)進(jìn)氣效果，可以利用發(fā)動(dòng)機(jī)的諧振，這需要空氣濾清器的進(jìn)氣導(dǎo)管有交大的容積，來增強(qiáng)發(fā)動(dòng)的諧振，提高進(jìn)氣效能，但進(jìn)氣導(dǎo)管又不能做的太粗，否則在里面流動(dòng)的新鮮空氣的流速太低，反而不利于進(jìn)氣，為了使效果最佳，本次設(shè)計(jì)的柴油機(jī)的導(dǎo)流管應(yīng)該做的又細(xì)又長。
1.2.3進(jìn)氣支管的設(shè)計(jì)進(jìn)氣支管對(duì)于柴油機(jī)或者氣道燃油噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)來說，進(jìn)氣支管必須把新鮮的空氣分配到各個(gè)氣缸的進(jìn)氣道里面來，而且是均勻的分配，從這個(gè)要求考慮，進(jìn)氣支管必須是等長的，而且為了保證空氣具有較高的流速，進(jìn)氣支管的內(nèi)壁的應(yīng)該盡可能的光滑，以便提高進(jìn)氣能力。一般進(jìn)氣道使用合金鑄鐵制造，但車輛輕量化是汽車的重點(diǎn)發(fā)展方向之一，為了配合這種趨勢(shì)，近來也采用鋁合金制造的進(jìn)氣支管，這種進(jìn)氣支管具有質(zhì)量輕，導(dǎo)熱性能優(yōu)良的特點(diǎn)，隨著科技的進(jìn)步也有采用復(fù)合材料的進(jìn)氣支管，而且應(yīng)用越來越廣。這種進(jìn)氣支管，內(nèi)壁光滑，質(zhì)量很輕，關(guān)鍵是其無需特別加工，其內(nèi)壁就特別光滑，這點(diǎn)十分重要，所以有增大應(yīng)用的趨勢(shì)。
1.3進(jìn)氣系統(tǒng)的方案為了充分利用進(jìn)氣歧管的諧波效應(yīng)，使發(fā)動(dòng)機(jī)在低速時(shí)獲得大扭矩，在高速時(shí)獲得大功率，保證在不同工況下具有良好的性能，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)采用了可變進(jìn)氣系統(tǒng)。每個(gè)進(jìn)氣歧管都有兩個(gè)進(jìn)氣通道，一長一短。根據(jù)汽油機(jī)的工作轉(zhuǎn)速高低、負(fù)荷大小，由旋轉(zhuǎn)閱A控制空氣經(jīng)過哪一個(gè)通道流進(jìn)氣缸，可變進(jìn)氣管，它由兩種長度的沖壓管組成，可旋轉(zhuǎn)閥A在外殼中轉(zhuǎn)動(dòng)；中低速時(shí)，空氣由外側(cè)通道經(jīng)單獨(dú)的進(jìn)氣管進(jìn)入一長管，實(shí)現(xiàn)中、低速大扭矩；高速時(shí)，空氣由內(nèi)部通口經(jīng)雙進(jìn)氣管進(jìn)入一短管，實(shí)現(xiàn)高速大功率。低轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，節(jié)氣門體可變進(jìn)氣管長度控制閥關(guān)閉，進(jìn)氣歧管可變進(jìn)氣管長度控制閥也關(guān)閉。此時(shí)，長進(jìn)氣歧管工作，成為新鮮進(jìn)氣充量的主要通道，兩個(gè)控制閥同時(shí)關(guān)閉，其特征是長進(jìn)氣歧管工作。中等轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，節(jié)氣門體可變進(jìn)氣管長度控制閥打開，而進(jìn)氣歧管可變進(jìn)氣管長度控制閥關(guān)閉，此時(shí)，中等長度進(jìn)氣歧管工作，是進(jìn)氣的主要通道，其特征是：兩個(gè)控制閥一開一關(guān)，中等長度進(jìn)氣歧管工作。
高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，節(jié)氣門體可變進(jìn)氣管長度控制閥打開，而進(jìn)氣管長度可變系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，費(fèi)用不大，可靠性高。汽油機(jī)可變進(jìn)氣歧管技術(shù)廣為現(xiàn)代轎車采用。它使進(jìn)氣歧管長度和截面面積隨著汽油機(jī)工況的變化而改變，改善中、低速和中、小負(fù)荷時(shí)的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性及排放凈化性。無級(jí)可變長度進(jìn)氣歧管使進(jìn)氣歧管的長度和截面面積隨汽油機(jī)轉(zhuǎn)速的變化而無級(jí)地連續(xù)變化，在各種轉(zhuǎn)速下可提高汽油機(jī)的有效輸出扭矩，使發(fā)動(dòng)機(jī)得到較好動(dòng)力性。
2.1排氣系統(tǒng)組成及其作用排氣系統(tǒng)主要包括排氣支管，排氣管和消聲器。排氣系統(tǒng)的作用主要是以盡量小的阻力和噪聲，將在氣缸中產(chǎn)生的廢氣排到大氣中去。
2.2排氣支管設(shè)計(jì)
2.2.1排氣支管的作用其主要作用主要有兩個(gè)發(fā)面，一個(gè)是將柴油機(jī)氣缸中廢氣排出去，另外還要防止氣缸的排氣的相互干擾和廢氣的倒流問題。
2.2.2形狀設(shè)計(jì)排氣管的形狀是很重要的，如果形狀設(shè)計(jì)的不佳，就會(huì)發(fā)生各缸排氣相互干擾，而且會(huì)出現(xiàn)排氣倒流的現(xiàn)象，為了避免這種現(xiàn)象，同事為了盡可能的利用慣性排氣，進(jìn)一步降低排氣的阻力，我們希望排氣管做的盡可能長，同時(shí)各缸的排氣管應(yīng)該相互獨(dú)立，且等長。但從消除排氣干擾的角度講，對(duì)于4缸柴油機(jī)來說，我們把1，4缸的排氣支管匯合在一起，將2，3缸的匯合在一起，二者很好的滿足以上的要求。
2.3消聲器設(shè)計(jì)柴油機(jī)氣缸產(chǎn)生的廢氣并不能直接排到大氣中去，這是因?yàn)?，排出的氣體溫度大概在600-800攝氏度，廢氣的壓力在0.3到0.5個(gè)兆帕，這說明排出的廢氣具有很高的能量，與此同時(shí)，排氣還具有間歇性，會(huì)在氣管內(nèi)產(chǎn)生壓力的脈動(dòng)，如果這樣的氣體直接排到大氣中去，噪音會(huì)很大，現(xiàn)在生活人們對(duì)噪聲污染的關(guān)注度越來越高，噪聲的控制很嚴(yán)格，而且，如果排氣噪聲很大，車內(nèi)乘員也會(huì)很不舒服，所以我們必須加裝消聲器來逐步衰減排氣壓力和減弱排氣壓力的脈動(dòng)，最終使排出的氣體到達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)。一般說來，消聲器的外殼是由雙層鋼板焊接而成，中間留有間歇，內(nèi)殼做成波紋狀，與外殼的內(nèi)壁一起形成排氣通道，這樣是為了在有限的空間內(nèi)，是排氣和排氣通道的接觸面積最大，也就是使排氣走過的路程最大，這樣消耗的排氣能量自然最大，同時(shí)這樣的設(shè)計(jì)也有利于衰減排氣的壓力，有利于排氣脈動(dòng)的散射，不讓脈動(dòng)形成尖波狀，避免出面能量集中區(qū)域消聲效果是最好的。
目前部分車型，由于特殊的原因，排出的氣體溫度過高，排氣壓力很大，如大型挖掘機(jī)，坦克，大型礦山機(jī)械等，單獨(dú)依靠消聲器，其排出的廢氣依然達(dá)不到車輛排氣噪聲標(biāo)準(zhǔn)，這時(shí)候需要特殊裝置，例如諧振器，將這種器材與消聲器串聯(lián)之后，可以進(jìn)一步降低排氣的噪聲，使其到達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)。
作者：魏鋒 單位：上海電裝燃油噴射有限公司
