重型柴油机四气门气缸盖的设计_窦慧莉

4V105柴油机四气门缸盖进气道的设计研究的开题报告题目：4V105柴油机四气门缸盖进气道的设计研究研究背景：随着国内和国际市场需求的不断增加，柴油机的使用越来越广泛。

柴油机的四气门缸盖进气道对于柴油机的效率和性能起到至关重要的作用。

然而，目前还没有对于4V105柴油机四气门缸盖进气道的设计进行深入的研究。

因此，在这样的背景下，对于4V105柴油机四气门缸盖进气道的设计进行研究具有十分重要的意义。

研究目的：本研究的主要目的是探索4V105柴油机四气门缸盖进气道的设计，包括不同形状、尺寸和结构的比较研究，目标是提高柴油机的功率和性能。

研究内容：1.对于4V105柴油机四气门缸盖进气道的现有设计进行调查和研究2.设计不同形状、尺寸和结构的进气道模型，并通过模拟软件进行模拟分析3.核对模拟数据的准确性并进行实验验证4.对比分析实验结果，选取最优的进气道设计研究方法：本研究采用理论计算、CFD数值模拟以及实验验证相结合的方法，通过对现有柴油机进气道设计进行比较，实现最优进气道设计的目的。

研究意义：通过对4V105柴油机四气门缸盖进气道进行深入的研究，可以更好地掌握进气道设计的关键技术和实现方式，提高柴油机的功率和性能，创造更多的经济和社会效益。

研究任务：1.搜集、整理和分析目前柴油机进气道设计的研究现状2.设计不同形状、尺寸和结构的进气道模型，通过CFD对比分析3.对CFD分析进行实验验证并进行实验数据的核对4.对比分析实验结果，选取最优设计方案预期成果：1.形成具有自主知识产权的进气道设计技术2.提高柴油机功率和性能3.为相关企业提供技术支持和产品升级推广方案参考文献：[1] Meng N, Lou Z, Huang H. Numerical simulation and optimization of intake manifold of six-cylinder diesel engine. Applied Thermal Engineering, 2015, 90: 624-635.[2] Liu X, Liu Z, Deng K, et al. Investigation on flow uniformity of intake manifold of diesel engine. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2016, 29(5): 985-992. [3] Zhang J, Wei H, Han J, et al. Design and optimization of intake manifold in GDI engine based on NSGA-II. SAE International Journal of Engines, 2014, 7(4): 1749-1759.。

四气门柴油机汽缸盖进气道性能一致性攻关的开题报告摘要：随着燃油消耗和排放标准的不断提高，柴油机的性能和经济性已成为制造商关注的焦点，其中汽缸盖进气道的设计对于其性能的优化至关重要。

本文旨在研究四气门柴油机汽缸盖进气道性能一致性的问题，分析其原因，并提出优化方案以提高性能一致性。

关键词：四气门柴油机，汽缸盖进气道，性能一致性1. 研究背景与意义柴油机是目前汽车领域主流的动力来源之一。

随着燃油消耗和排放标准的不断提高，制造商不断尝试提高柴油机的性能和经济性。

汽缸盖进气道是柴油机的重要组成部分，其设计对于柴油机的性能优化至关重要，因此研究其性能十分必要。

目前，柴油机在高速公路上以及工业、农业等领域广泛应用，而汽车的发动机性能与汽缸盖进气道设计密切相关。

汽缸盖进气道的性能不稳定或不一致会导致燃油的雾化不完善，降低选择的燃油质量，导致发动机效率低下，增加燃料消耗和排放物质的产生。

因此，汽缸盖进气道性能一致性成为了研究人员关注的问题。

2. 研究目的与内容本研究旨在研究四气门柴油机汽缸盖进气道性能一致性的问题，分析其原因，并提出优化方案以提高性能一致性。

具体内容如下：（1）四气门柴油机汽缸盖进气道的设计原理。

（2）四气门柴油机汽缸盖进气道性能的测试方法及分析。

（3）分析导致四气门柴油机汽缸盖进气道性能一致性差的原因。

（4）提出四气门柴油机汽缸盖进气道性能优化方案。

（5）测试优化后的四气门柴油机汽缸盖进气道性能，并比较优化前后的性能一致性。

3. 研究方法与步骤本研究采用实验和仿真的方法对四气门柴油机汽缸盖进气道性能进行测试和分析，同时结合计算流体力学（CFD）方法来优化进气道设计。

具体步骤如下：（1）利用计算机软件建立四气门柴油机汽缸盖进气道的三维模型。

（2）进行流场分析，测试压力、流速、温度等参数信息。

（3）对实验测试数据进行统计分析，分析实验测试的数据，寻找四气门柴油机汽缸盖进气道性能差异的问题。

（4）建立四气门柴油机汽缸盖进气道的CFD模型，进行数值仿真，采用优化算法对进气道的设计进行优化。

专利名称：四气门柴油发动机缸盖专利类型：实用新型专利
发明人：李志勇,胡志强,郑丽红
申请号：CN201821301804.5申请日：20180814
公开号：CN209469502U
公开日：
20191008
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种四气门柴油发动机缸盖，在缸盖本体上设有四个预热塞安装孔位，预热塞安装孔的出口设计在缸盖本体的底面。

详细给出了预热塞安装孔出口的中心与发动机排气导管、喷油器安装孔以及与发动机进气导管安装孔的位置。

为了使预热塞安装紧固不至于长时间运行产生松动，预热塞安装孔由三段阶梯孔组成，包括螺纹段、大光孔段、和小光孔段。

本实用新型的特点是见缝插针，充分利用发动机缸盖的空余间隙。

采用CAE技术提出了适用于四气门柴油机缸内预热的内部结构，在满足强度要求的下设计出预热塞安装位置，提升了发动机冷起动能力。

同时减少零部件数量、降低了制造成本。

申请人：东风朝阳朝柴动力有限公司
地址：122000 辽宁省朝阳市双塔区黄河路三段51号
国籍：CN
代理机构：天津盛理知识产权代理有限公司
代理人：董一宁
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作者简介：吴世友（１９７３—），男，高级工程师，专业领域：中重型柴油机气缸盖设计。

Ｅ ｍａｉｌ：Ｗｕｓｈｉｙｏｕ＠ｒｄｃ ｆａｗ ｃｏｍ ｃｎ中重型天然气发动机气缸盖设计吴世友　牛放　孟庆宇　陈群　易仁涛（一汽技术中心发动机部，长春１３００１１）摘　要：天然气因其清洁、储量大、热值高、排污低、经济性好等优点成为一种比较理想的发动机代用燃料。

由于天然气燃烧特性的不同，气缸盖的进排气道、缸盖底板、火花塞套及水流概念都要进行全新设计，确保发动机的性能和可靠性。

本文针对多种天然气发动机气缸盖的设计要点进行了总结，所有技术方案和结论均来自发动机可靠性试验。

关键词：天然气；气缸盖；可靠性；温度 近年来随着汽车保有量的不断增加，车辆排放出的有害气体是大气环境污染日趋严重。

石油资源分布不均并日益短缺，并且石油价格也一直高位运行。

天然气因其清洁、储量大、热值高、排污低、经济性好等优点成为一种比较理想的发动机代用燃料［４］。

目前中重型商用车一般装备的是柴油发动机，因此中重型天然气发动设计的基础机型为柴油机。

气缸盖的设计在发动机天然气化改造中是最重要的零部件之一。

由于天然气的润滑性能较差，发动机部件容易磨损，而且天然气热负荷大，排气温度高对气缸盖的低周疲劳也产生不利影响［３］。

因此天然气发动机气缸盖的设计与柴油机相比有较大不同，气缸盖的进排气道、缸盖底板、火花塞套及水流都要进行全新设计，确保发动机的性能和可靠性。

１　天然气发动机气缸盖常见失效模式及分析 中重型商用车用天然气发动机多是在成熟的柴油机基础上进行设计，按照单燃料天然气发动机对气缸盖的使用要求，将原来安装喷油器的位置改成安装火花塞即可，实现毛坯共用，降低制造成本。

由于天然气和柴油的燃烧特性不同，气缸盖在干热的工作环境下容易出现漏水、磨损、开裂等故障。

设计单燃料天然气发动机气缸盖遇到的第一个问题就是安装火花塞，在原来喷油器套的基础上改进设计以适应火花塞的安装要求。

车用柴油机4气门结构设计研究
倪计民;高征;王才峄;杜丽玫
【期刊名称】《内燃机学报》
【年(卷),期】2005(023)004
【摘要】运用-维气体流动模拟软件BOOST,对某公司的一款2气门柴油机改成4气门后的流动过程建立计算模型,对改型后柴油机的主要结构参数,如气门直径、气道直径、歧管直径、配气相位进行换气过程模拟计算.当该机采用直径分别为39.0 mm的进气门、37.5～30.0 mm的渐缩进气道、53.0 mm的进气歧管、32.5 mm的排气门、23.0 mm的等直径排气管、32.5 mm的排气歧管时可以获得较好的换气性能.通过对配气相位进行改进和优化,可以在整个转速范围内得到较理想的换气性能.
【总页数】6页(P357-362)
【作者】倪计民;高征;王才峄;杜丽玫
【作者单位】同济大学,AVL李斯特内燃机基金教研室,上海,200092;同济大学,AVL 李斯特内燃机基金教研室,上海,200092;同济大学,AVL李斯特内燃机基金教研室,上海,200092;同济大学,AVL李斯特内燃机基金教研室,上海,200092
【正文语种】中文
【中图分类】TK421.3
【相关文献】
1.国内首台四气门顶置凸轮轴重型车用柴油机在锡柴问世 [J], 健美;武英;满新
2.内燃机车用柴油机气门制造过程的质量控制 [J], 张景群
3.车用柴油机气门间隙调整片的可靠性增长研究 [J], 胡丰泽;王小慧;王增全
4.四气门车用柴油机进气道设计及试验评价 [J], 韩同群;吴胜军;李伟
5.国内首台四气门顶置凸轮轴重型车用柴油机在锡柴问世 [J], 健美;武英;满新因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

４Ｖ１０５柴油机四气门缸盖进气道的设计研究台上进行），多次修正的方法进行设计，而且还需要通过多次整机性能试验来验证与选择设计方案，在设计开发中存在着较大的盲目性与局限性，不仅设计开发周期长，耗费大，而且较难得到理想的方案。

同时，由于气道形状复杂，在二维的工程图纸上难以准确表达，往往只能直接根据实物模型进行制造，这对保证设计制造的高质量是十分不利的【４０ｌ。

气道复杂外表面形状的准确描述定义是进行气道气体流动数值模拟计算的前提条件，直接影响着气体流动数值模拟计算的结果。

目前对于气道的外形的描述通常采用非均匀有理Ｂ样条（ＮＵＲＢＳ）方法。

ＮＵＲＢＳ方法是关于产品模型数据围３．６进气道布置方案（ａ）图３．７进气道布置方案（ｂ）交换与描述的国际标准ＳＴＥＰ中定义工业产品几何形状的唯一数学方法。

ＮＵＲＢＳ曲线可通过修改控制点和修改权因子来灵活改变形状，对插入点修改、分割和几何插值等处理较为有利。

现在许多ＣＡＤ支撑软件都已经具备了应用ＮＵＲＢＳ方法来表示和处理曲线和曲面的功能，关键的问题在于就是如何将所提供的功能很好地应用于具体问题。

对于气道的三维造型设计的一般做法是给定气道的若干截面，再按照给定的规则整体性生成外表面。

从一些文献ｉ４ｌ，４２】中可以知道这一方法对于硕士学位论文一般气道可以取得较好的效果，由于本柴油机没有采用螺旋进气道，所以可以用这种方法直接建模。

在Ｐｒｏ／Ｅ中所建模型如图３．６和图３．７所示。

３．５进气道阳模和石膏模型的制作３．５．１进气道阳模的烧制快速成型制造技术是２０世纪８０年代末才发展起来的数字制造工艺技术，它把零件的三维数字模型先进行离散化，然后按照数字积分的思路进行逐层加工。

快速成型制造技术是计算机技术、数控技术、材料科学、激光技术和机械工程技术集成的结晶。

激光选区烧结（ＳｅｌｅｃｔｉｖｅＬａｓｅｒＳｉｎｔｅｒｉｎｇ）是借助精确引导的激光束使材料粉末烧结或熔融后凝固形成三维原型或制件。

某四气门单体气缸盖顶板的改进设计研究随着汽车工业的不断发展，单体气缸盖顶板的性能要求也越来越高。

在现有基础上，本研究对一款某四气门单体气缸盖顶板进行了改进设计，以进一步提升其性能和可靠性。

首先，我们对原有的设计进行了一系列的研究和分析。

该单体气缸盖顶板采用了铝合金材料制作，顶部配置了四个气门。

在使用过程中，该顶板存在着一些问题，比如易热裂、易变形、耐久性差等。

针对这些问题，我们提出了以下改进设计：一、优化材料在原有的铝合金材料基础上，我们考虑采用更高强度的材料，以提高单体气缸盖顶板的耐久性和抗变形能力。

经过研究比较，我们最终选择了钛合金材料进行制作。

二、增加散热设计钛合金材料的热导率较低，容易出现过热现象，因此，在顶板上增加散热设计是必要的。

我们在顶板上开设了更多的散热孔，以增加空气流通的通道，有效降低气缸盖的温度，避免过热导致的问题。

三、加强结构设计单体气缸盖顶板在发动机工作中承受不少的压力，如果结构设计不合理，则容易出现形变、疲劳等问题。

为了解决这些问题，我们对顶板结构进行了加强设计，优化了气门的位置和尺寸，加厚了顶板顶部的部分，提高了顶板的抗压强度和稳定性。

四、优化制作工艺钛合金材料在制作过程中具有一定的难度和复杂性，为了保证单体气缸盖顶板的质量和稳定性，我们对制作工艺进行了优化。

采用数控机床进行加工，提高加工精度和效率，采用无捆绑真空热处理技术，提高材料的强度和稳定性，保证单体气缸盖顶板的制作质量。

结论通过改进设计，我们成功地解决了原有气缸盖顶板的多种问题，并实现了一系列性能的升级：钛合金材料提高了顶板的耐久性和抗变形能力，散热设计降低了顶板的温度，结构设计优化提高了顶板的抗压强度和稳定性，制作工艺优化保障了顶板的质量和稳定性。

因此，我们相信，这款改进后的某四气门单体气缸盖顶板一定能够更好地应对汽车工业的挑战，为消费者提供更加可靠的汽车产品。

除了上述改进，我们还对单体气缸盖顶板的其他一些细节进行了优化设计。

专利名称：六缸柴油机四气门气缸盖
专利类型：实用新型专利
发明人：董伟,李康复,喻世学,韦明慧,任建海,周琨,翟丽丽,韦占立,乞玉龙
申请号：CN201020636875.8
申请日：20101202
公开号：CN201865782U
公开日：
20110615
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：六缸柴油机四气门气缸盖包括气缸盖体、单独螺旋进气道、单独切向进气道、独立下水套、上下水套隔板圆铸孔、喷油器衬套；在气缸盖体上每缸设置一个单独螺旋进气道，单独一个切向进气道。

喷油器衬套通过上下水套隔板圆铸孔压入气缸盖体。

单独螺旋进气道长110±1mm；单独螺旋进气口宽24～26mm，高39～41mm；单独切向进气道长134±1mm；单独切向进气口宽24～26mm，高50～52mm；单独螺旋进气道与单独切向进气道的气门中心距为51mm。

单独螺旋进气道与单独切向进气道道口共面中心距离B为110±1mm。

通过此设计，提高了燃烧性能和整体气缸盖强度，保证了油嘴使用可靠性。

申请人：中国一拖集团有限公司
地址：471004 河南省洛阳市涧西区建设路154号
国籍：CN
代理机构：郑州红元帅专利代理事务所(普通合伙)
代理人：秦舜生
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专利名称：一种高效冷却的四气门发动机气缸盖
专利类型：发明专利
发明人：李智,陈小迅,高磊,王必璠,林新原,郭智义,李南,欧阳凤霞,涂欣达
申请号：CN201611193116.7
申请日：20161221
公开号：CN106762193A
公开日：
20170531
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种高效冷却的四气门发动机气缸盖，包括本体，本体的内部设有上水套和下水套本体的中心开设有喷油器安装孔位，喷油器安装孔位内安置着喷油器套管，喷油器套管竖向贯穿上水套和下水套的中心，本体内围绕喷油器安装孔位设有四个气道，上水套和下水套与四个气道之间处于完全隔绝的状态，下水套通过位于四个气道外侧的进水孔与冷却水进管接通，上水套通过出水孔与冷却水出管接通，上水套与下水套通过位于本体中心的水流通道接通；在下水套内，喷油器套管与靠近进水孔的某一气道的外壁之间设置有中部挡水板。

本发明气缸盖将下水套的各个热关键区进行了串联，具有水流利用率高、冷却效果好、使用效果佳的优点。

申请人：东风商用车有限公司
地址：430056 湖北省武汉市汉阳区武汉经济技术开发区东风大道10号
国籍：CN
代理机构：武汉荆楚联合知识产权代理有限公司
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重型柴油机四气门气缸盖的设计
窦慧莉;刘忠长;王鹏程;王刚;陈海娥;李康
【期刊名称】《汽车工程》
【年(卷),期】2006(028)003
【摘要】在经验设计的基础上,采用冷却系统CFD与有限元分析相结合的方法,利用CFD定量分析确定了气缸盖的冷却水量和冷却水分布,利用有限元分析了气缸盖的温度场和疲劳安全系数,优化设计了一重型柴油机的四气门气缸盖,并进行了气缸盖测温和发动机可靠性试验.试验证明,该气缸盖工作可靠,测量的温度与计算的温度基本吻合,证明了气缸盖设计方法的有效性.
【总页数】5页(P242-245,295)
【作者】窦慧莉;刘忠长;王鹏程;王刚;陈海娥;李康
【作者单位】吉林大学汽车工程学院,长春,130025;中国第一汽车集团公司技术中心,长春,130011;吉林大学汽车工程学院,长春,130025;中国第一汽车集团公司技术中心,长春,130011;中国第一汽车集团公司技术中心,长春,130011;中国第一汽车集团公司技术中心,长春,130011;中国第一汽车集团公司技术中心,长春,130011【正文语种】中文
【中图分类】U4
【相关文献】
1.某四气门单体气缸盖顶板的改进设计研究 [J], 辛花;王艳丽;赵中余;闫玮;狄建兵
2.重型柴油机气缸盖和气门失效分析 [J], 徐辉
3.我国首台拥有自主知识产权的“奥威”四气门大功率重型柴油机问世 [J],
4.低油耗轻型柴油机四气门气缸盖设计 [J], 李强;吴世友;洪波;郭洪山
5.柴油轿车四气门缸盖现代设计方法 [J], 王志;黄荣华
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