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1某高强化柴油机进气道的设计开发

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汽油机进气道的三维CFD分析

汽油机进气道的三维CFD分析

(3)
∆P 为进气压降 2.2 无因次涡流比 Ω
Ω= nD n
(7)
式中 S h 为能量方程的源项， h 为气体的比 焓， h = c ⋅ T +
； 式中， nD 为风速仪转速（单位 min-1） n 为假想发动机转速（单位 min-1） ；
1 2 ui 2
(4)
n=
状态方程，
30m ρVh
ρ=
p RT
1
2
3
4 5.2 6
升程（mm）
7
8
9 10.3
图 6 不同升程流量系数变化趋势
3.6 横截面涡流分布 对于双进气道四气门汽油机，在稳流 气道模拟过程，发现所有气门升程下叶片 风速仪转速均不超过 100r/min ，涡流比小 于 0.1，而且在模拟过程中数值和方向都不 稳定，这也说明气缸内没有形成大尺度涡 流运动，这是由于双进气道结构的对称布 置的特殊性决定了气流的运动特性，使绕
(5)
式中，Vh 为发动机气缸排量
式中 R 为气体常数， T 为气体温度 1.3.2 湍流模型 常用的湍流模型有亚网格尺度模型、 单方程模型、 k − ε 双方程（湍流动能和耗 散率方程） 模型、 雷诺应力模型和RNG k − ε
3 不同气门升程的流动特性分析
对双进气门不同升程的 CFD 分析，主 要工作在于计算气道－缸内的三维流动， 分析气门之间的干涉情况，以及气道－缸
c)气门升程 6mm d)气门升程 8mm 图 4 湍流动能分布
3.4 双气门流线干涉 图 5 所示为不同升程下两进气门周围 的流场分布，在中央交汇区域流线分布密 集，气体流动虽然会影响到进气流量的大 小，阻碍气流直接流向气缸，但是会增大 排气门一侧的流量，以至气流在干涉作用

柴油发动机结构原理详细讲解(玉柴)

柴油发动机结构原理详细讲解(玉柴)

柴油机和汽油机区别
• 汽油机与柴油机比较各有特点；汽油机转速高， 质量小，噪音小，起动容易，制造成本低；柴油 机压缩比大，热效率高，经济性能和排放性能都 比汽油机好，这些都是柴油机的显著优势。
• 由于现在燃油价格一路飙升，汽油机的使用成本 越来越高，柴油的价格优势掀起了汽改柴的一代 潮流，随着柴油机设计水品和柴油机零部件生产 工艺的提高，柴油机原有噪声大、体积庞大、质 量沉重振动大，制造和维修费用高等问题都得到 了克服。
曲柄连杆机构
曲柄连杆机构
曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的 主要运动零件。它由活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。 在作功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动， 通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动 力。而在进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把 曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。
汽油机
汽油与空气缸外混合，进 入可燃混合气
电火花点燃混合气
有点火系
无喷油器
柴油机
进入气缸的是纯空气 高温气体加热柴油燃烧
无点火系 有喷油器
燃料的理化性能决定了汽油机是点燃，柴油机是压燃。
柴油机和汽油机区别
• 燃料特性：
– 柴油：粘度大、挥发性差、自燃性好 – 汽油：粘度小、挥发性好、燃点相对于柴油高
曲轴飞轮总成
• 玉柴各种机型的曲轴均采用整体式全支承结构（即相邻两个曲拐 之间都设有主轴颈）。
• 小头端与正时齿轮有多种定位安装形式：键槽、销钉、过盈配合
曲轴的装配要点
• 曲轴的清洗： • 正时齿轮的安装： • 上下主轴瓦、止推片（瓦）的安装 • 曲轴轴向间隙的检查和调整 • 主轴承螺栓的拧紧力矩
气门间隙的调整
气门间隙调整原则——气门在完全关闭的情况下，才能调整气门间隙 即挺柱(或摇臂)必须落在凸轮的基圆上才可调整。

发动机原理复习题参考答案

发动机原理复习题参考答案

第一章发动机的性能三、名词解释1. 平均有效压力：单位气缸工作容积所做的循环有效功称为平均有效压力。

2. 升功率：在标定工况下，每升发动机工作容积发出的有效功率称为升功率。

3. 活塞平均运动速度：发动机在标定转速下工作时，活塞往复运动速度的平均值称为活塞平均运动速度。

4. 机械效率：指示功减去机械损失功后，转为有效输出功的百分比称为机械效率。

5. 有效燃油消耗率：发动机每发出h kW ⋅1的有效功所消耗的燃油量。

6. 燃烧效率：燃料化学能通过燃烧转为热能的百分比称为燃烧效率。

7. 平均指示压力：单位气缸工作容积所做的循环指示功称为平均指示压力。

8.工质定压比热容：单位质量工质在定压过程中温度升高１℃所需的热量称为工质的定压比热容。

四、简答9.简述工质改变对发动机实际循环的影响。

答案要点：1)工质比热容变化的影响：比热容Cp 、Cv 加大，k 值减小，也就是相同加热量下，温升值会相对降低，使得热效率也相对下降。

2)高温热分解：这一效应使燃烧放热的总时间拉长，实质上是降低了循环的等容度而使热效率ηt 有所下降。

3)工质分子变化系数的影响：一般情况下μ＞1时，分子数增多，输出功率和热效率会上升，反之μ＜l 时，会下降。

4)可燃混合气过量空气系数的影响：当过量空气系数φa <1时，部分燃料没有足够空气，或排出缸外，或生成CO ，都会使ηt 下降。

而φa >1时，ηt 值将随φa 上升而有增大。

10. S/D （行程/缸径）这一参数对内燃机的转速、结构、气缸散热量以及与整车配套的主要影响有哪些？ 答案要点：活塞平均运动速度30sn m =ν若S ／D 小于1，称为短行程发动机，旋转半径减小，曲柄连杆机构的旋转运动质量的惯性力减小；在保证活塞平均运动速度m ν不变的情况下，发动机转速n 增加，有利于与汽车底盘传动系统的匹配，发动机高度较小，有利于在汽车发动机仓的布置；S ／D 值较小，相对散热面积较大，散热损失增加，燃烧室扁平，不利于合理组织燃烧等。

第4章 柴油机的雾化与燃烧

第4章 柴油机的雾化与燃烧

喷油压力 燃油的喷射压力越大，则燃油流出的初速度就越大。在 喷孔中燃油扰动程度及流出喷孔后所受到的介质阻力也越大 ，从而使雾化的细度和均匀度提高，即雾化质量好，如图 4.6所示；喷油压力增加时，也使油束射程增加，如图4.7所 示，喷油压力过高，则高压油管容易涨裂，喷油器容易磨损 ，对喷油管制造要求也愈高。
1．柴油机缸内空气运动形成 柴油机缸内空气运动对混合气的形成和燃烧过 程有决定性影响，因而也影响着柴油机的动力性、 经济性、燃烧噪声和有害废气的排放。组织良好的 缸内空气运动对促进燃烧过程中空气与未燃燃料的 混合（热混合作用），提高燃烧速率，有着重要意 义。 1）进气涡流 在进气过程中形成的绕气缸轴线有组织的气流运 动，称为进气涡流。
图4.15 挤气涡流
3）湍流 在气缸中形成的无规则的气流运动称为湍流，是 一种不定常气流运动。湍流可分为两大类，即气流 流过固体表面时产生的壁面湍流和同一流体不同流 速层之间产生的自由湍流，柴油机中的湍流主要是 自由湍流。其形成的方式很多，既可在进气过程中 产生，也可在压缩过程中利用燃烧室形状产生，还 可因燃烧而产生。 2．着火现象 燃料喷入燃烧室后，分散成许多细小油滴。单个 油滴的着火情况，如图4.16所示
将燃料分散成细粒的过程称为燃料的雾化 或喷雾，其目的是大大增加燃料蒸发的表面 积，增加燃料与氧接触的机会，以达到迅速 混合的目标。 实际的雾化过程是流动的并且复杂的，所 以从理论上要对它进行解析是极其困难的。 对于实际的雾化大多数资料是以实验研究所 得的结果为依据的。下面介绍柴油雾化的基 本原理。
2）第2阶段——速燃期 速燃期(也称急燃期，如图4.10中的B～C段)是 从气缸压力偏离纯压缩线（B点）开始急剧上升， 到最高压力点（C点）止。 在这一阶段中，由于在滞燃期内已混合好的可燃 混合气几乎一起燃烧，而且是在活塞接近上止点、 气缸容积较小的情况下燃烧，因此气缸中压力升高 特别快。一般用平均压力升高率∆p / ∆ϕ 来表示压力升高 的急剧程度。

汽车构造(一)思考题答案分析解析

汽车构造(一)思考题答案分析解析

思考题总论1．汽车是如何分类的？答:（1）、按用途分类。

可分为普通运输车（轿车、客车、货车）、专用汽车（运输型专用汽车、作业型专业汽车）、特殊用途汽车（娱乐汽车、竞赛汽车）。

（2）、按动力装置类型分类。

内燃机汽车（活塞式内燃机汽车、燃气轮机汽车）、电动汽车（蓄电池电动汽车、燃料电池汽车、复活车）、喷气式汽车（3）、按行驶道路条件分类。

道路用车、非道路用车（4）、按行驶机构的特征分类。

轮式汽车、其他类型行驶机构的汽车。

2．轿车、客车、货车和越野汽车分别依据什么分类？各分为哪几个等级？答：轿车的分类依据是发动机工作容积，分为微型轿车、普及型轿车、中级轿车、中高级汽车、高级汽车。

客车的分类依据是车辆总长度，分为微型客车、轻型客车、中型客车、大型客车、特大型客车。

货车的分类依据是汽车的总质量，分为微型汽车、轻型汽车、中型汽车、重型汽车。

越野车按总质量分级，分为轻型越野车、中型越野车、重型越野车。

3．汽车是由哪几部分组成的？各部分的作用是什么？答：发动机，使输进气缸的燃料燃烧而发出动。

底盘，底盘接受发动机的动力，是汽车产生运动，并保证汽车按照驾驶员的操作正常行驶。

车身，车身是驾驶员的工作场所，也是装载乘客和货物的地方。

电气设备，电气设备包括电源组、发动机启动系统和点火系统、汽车照明和信号装置、仪表、导航系统、电视、音响、电话等电子设备、微处理机、中央计算机及各种人工智能的操作装置等。

4. 汽车的布置型式有哪几种？各有何特点？分别用于哪种汽车？答：发动机前置后轮驱动（FR）---是传统的布置形式。

大多数货车、部分轿车和部分客车采用这种形式。

发动机前置前轮驱动（FF）---是在轿车上盛行的布置形式、具有结构紧凑、减小轿车质量、降低地板高度、改善高速行驶时的操作稳定性等优点。

发动机后置后轮驱动（RR）---是目前大、中型客车盛行的布置形式，具有降低室内噪声、有利于车身内部布置等优点。

少数轿车也采用这种形式。

发动机中置后轮驱动（MR）---是目前大多数跑车及方程式赛车所采用的形式。

发动机CAD_CFD设计技术_师石金

发动机CAD_CFD设计技术_师石金

2004142发动机CAD/CFD 设计技术师石金 王 志 王建昕(清华大学,汽车安全与节能国家重点实验室,北京 100084)[摘要] 阐述了CAD/CF D 技术在发动机设计开发中的重要性,并对CF D 求解步骤及CAD/CFD 的设计方法进行了描述。

给出了CA D/CF D 技术在电喷汽油机进气歧管设计和柴油机螺旋气道设计的应用效果。

叙词:发动机,CAD,CFD,优化设计CA D/CFD T echnologies for Internal Combustion EnginesShuai Shijin,Wang Zhi &W ang JianxinT singhua University,S tate Key L aboratory of Au tomotiv e S af ety and E nergy,Beij ing 100084[Abstract] T his paper illustrates the importance of Com puter Aided Design (CAD)and Computational Fluid Dy namics(CFD)technologies in the developoment of Internal Combustion Eng ines.The solution process ofCFD and the design method using CAD/CFD are described.The applications of CAD/CFD to the designs of the intake manifold of an EFI gasoline eng ine and the spiral inlet duct of diesel eng ine are also presented.It concludes that com mercial CAD/CFD softw are has high simulation accuracy and can be used as an assistant tool for engine design.Keywords:Internal combustion engine,C AD,C FD,Optimum design原稿收到日期为2003年9月16日,修改稿收到日期为2003年12月10日。

船舶柴油机增压器原理

船舶柴油机增压器原理

船舶柴油机增压器原理
船舶柴油机增压器是一种常用的增压设备，用于提高柴油机的进气压力，从而增加燃烧室内的氧气浓度，进而提高燃烧效率和动力输出。

增压器主要由涡轮和增压器壳体组成。

当柴油机运转时，废气从排气歧管进入增压器，使涡轮叶片旋转。

叶片的旋转带动增压器壳体内的压缩机，使其旋转产生高压空气。

增压器壳体内的压缩机将高压空气通过进气管道送入柴油机的进气道，与进入柴油机的新鲜空气混合。

由于增压器提供的高压空气压力比大气压高，进气压力增加，使得进入燃烧室的空气密度增加。

这样，单位体积内的氧气分子数量也增加，提高了燃烧效率。

增压器的原理可以解释为：通过利用排气废气的能量，使涡轮转动以提供压缩机所需的动力，压缩机再将高压空气进一步送入柴油机，从而提高柴油机的进气压力，达到增压的目的。

需要注意的是，良好的增压器设计应考虑到柴油机的额定功率和应用环境，合理匹配增压器的排气量和效能，以确保在各种负荷下均能稳定工作。

此外，增压器还需要进行定期维护和保养，以确保其正常运行和延长使用寿命。

12V240ZJ6F型柴油机介绍

12V240ZJ6F型柴油机介绍

12V240ZJ6F型柴油机1 柴油机工作原理当活塞由上向下运动时，外界的新鲜空气经过进气门被吸入气缸，而后活塞向上运动，对这部分新鲜空气进行压缩，使空气的温度和压力都有较大的升高。

这样的空气与从喷油器喷入气缸的柴油混合，能使柴油自行着火燃烧放出热能，此时燃气温度和压力急剧升高，而后急剧膨胀，推动活塞向下运动做功，经过连杆、曲轴输出扭矩。

柴油机的一个完整的工作过程是由进气、压缩、燃烧膨胀、排气四个冲程组成，即曲轴旋转两圈、活塞经过四个冲程。

1.2.1 进气冲程：在配气机构的作用下，进气门在活塞处于上止点前42º20’曲轴转角时开启，新鲜空气通过增压并冷却后，经稳压箱、进气支管、气缸盖进气道进入气缸内，当活塞运动到下止点后42º20’曲轴转角时，进气门关闭。

1.2.2 压缩冲程：当气门完全关闭时，活塞继续上行，压缩过程开始，随着活塞上行，气缸内的空气不断被压缩，其压力和温度不断升高，为柴油自燃创造了必要的条件。

当活塞到达上止点前21º时，柴油以雾状喷入燃烧室，与气缸内的高压高温的空气混合。

1.2.3 燃烧膨胀冲程：当喷入气缸内的柴油与高温高压空气混合后迅速燃烧，开始了燃烧过程，燃烧压力急骤上升，燃气最高温度可达1500℃。

1.2.4 排气冲程：当活塞到达下止点前42º20‘曲轴转角，排气门开启，开始了排气过程，这时气缸内经过膨胀做功的燃气开始排出，活塞经过下止点继续上行，直到活塞再次达到上止点后42º20‘曲轴转角，排气门完全关闭为止。

2 柴油机简要介绍2.1 柴油机总体结构12V240ZJ6F型柴油机为四冲程、V型、废气涡轮脉冲式增压、增压空气中间冷却、开式燃烧室的中速柴油机。

柴油机两排气缸Ｖ型排列，Ｖ型夹角为50°，活塞连杆装在气缸套内，连接在曲轴的曲柄销上，每个缸有六条气缸螺栓将气缸盖紧固在机体上。

柴油机曲轴输出端通过联轴节与主发电机的转子相连进行功率输出，机体的输出端通过连接箱与主发电机的定子连接。

机车柴油机进气道的仿真计算及结构优化

机车柴油机进气道的仿真计算及结构优化

（ ｏ ｏｆｃ ｎ ａｄｔｒｕｅｃ ｔ ）ｏ ｅｉｔｋ ｏ ｏ ｃｄｓｗ ｌ ｗｔ ｔｅｔ ｔ ｅ ｌ ｆ ｗ ｃｅ ｉｉ ｔ ｎ ｂ ｌ ｅｒ ｉ ｆ ｈ ｎａ ｅｐ ｒ ｃｉ ｉｅ ｅ ｉ ｈ ｅ — ｅ ｕ ｎ ａｏ ｔ ｔ ｎ ｌ ｈ ｓｒ
ｓ ｉｓ ｏ ｔａ ｙ ｆｏ ，ｗｈ ｃ ｅ ｉｉｓ ｔ ｅ ｆａ ｉ ｌｔ ｆａ ｓ ｓｉ ｇ ｉ ｔｋ ｏ ｔｗｉｈ ｎ ｍｅ ｉ ａ ｕ ｔ ｆｓｅ ｄ ｗ ｌ ｉｈ ｖ ｒｆｅ ｈ ｅ ｓｂｉ ｙ ｏ ｓ ｅ ｓｎ ｎ ａ ｅ ｐ ｒ ｔ ｕ ｒｃ ｌ ｉ ｓｍ ｕ ａｉｎ． Ｗ ｉ ｈ ｉ ｆｆｏ ｆｅ ｄ ａ ａｙ ｉ ｉ ｐ ｏ ｅ ｏ ｉ ｏ ｎ ｔ ｅ ｎ ａ ｅ ｐ ｒ ｒ ｉ ｌｔｏ ｔ ｔ ｅ ａｄ ｏ ｗ ｌ ｎ ｌ ｓｓ， ｍ ｒ ｐ ｒ ｐ ｓｔ ｎｓ ｉ ｈ ｉｔ ｋ ｏ ｔａ ｅ ｈ ｌ ｉ ｉ
模拟计 算提供 边界条件 ， Ａ Ｌ— Ｉ Ｅ软件 为平 台 ， 用合 适 的湍流模 型和计 算 方法 以 Ｖ ＦＲ 采
对 气道 内的三维流场进行数 值模拟 ， 到 了不 同气 门升程 下详 细 的流场信 息。 气道 性 得
能评价 参数 （ 流量 系数和 涡流 比） 的计算 结果与稳 流试验 台的试验 结果吻合 较好 ， 证 验
了应 用 数 值 模 拟 方 法 评 价 气道 的 可 行 性 ； 过 流 场 分析 ， 到 了气 道 不 合 理 的 部 位 ， 通 找 提
出了气道改进措施 ， 并再次进行 了数值模 拟计算 。计 算结果表明 ， 改进后 的气道 结构在
大升程下进 气流量得 到 明显提 高 ， 气流动状 态也得 到 了很 好的改善 。 进
ｅｇ ． ．，ａ ｓｌ ｄ ｌ ｇ ｏ ｈ ｎａ ｅ ｐ ｒ ｗ ｔ 一Ｄ ｍｏ ｅｉｇ ｓｆ ｒ Ｕ ｏｉ ｍｏ ｅｉ ｆｔｅ ｉｔｋ ｏ ｉ ３ ｄ ｎ ｔ ｈ ｄ ｌ ｏｔ ｅ（ Ｇ） ａ ｄ ｔｅ ｎ ｗａ ｎ ｈ

主推进动力装置题集(内河船员培训资料)

主推进动力装置题集(内河船员培训资料)

主推进动力装置题概念1.按我国的有关规定，柴油机的缸号编制及对曲轴转向的判断方法是： A．从自由端起为第一缸，面向自由端判断曲轴转向B．从自由端起为第一缸，面向飞轮端判断曲轴转向C．从飞轮端起为第一缸，面向飞轮端判断曲轴转向D．从飞轮端起为第一缸，面向自由端判断曲轴转向2.柴油机气缸对外做功的工质是： A．柴油B．燃烧产物 C．空气中的氧气 D．燃油油雾与空气的可燃混合气3.柴油机气缸内燃烧的物质是： A. 空气 B. 燃油 C. 氧气 D. 可燃混合气4.柴油机是按混合加热循环进行工作的。

Y5.柴油机在船舶上得到广泛应用，主要是柴油机具有： A. 热效率高 B. 功率范围广 C.可用劣质燃料油，经济性好 D.全部都是6.柴油机的一个工作循环由______过程组成。

A. 二个 B. 三个 C. 四个 D. 五个7.船舶交流电站多采用四冲程柴油机作原动机，主要是因为四冲程柴油机：A. 体积轻巧B. 能满足交流发电机对转矩均匀性要求C. 工作可靠D. 能适应交流发电机需要高速原动机驱动的工作要求8.船舶交流主发电机组的原动机采用的是：A．汽油机 B．二冲程柴油机 C．四冲程柴油机 D．以上三者都有9.发电柴油机多用四冲程筒形活塞式柴油机主要是因为________。

A．结构简单B．工作可靠C．转速满足发电机要求D．单机功率大10.船舶发电柴油机一般为_____。

A、中、高速机 B、低速机 C、二冲程低速机 D、大型低速机11.关于柴油机下列说法中，最准确的是：A．柴油机是以柴油为燃料的热力发动机B．柴油机是将燃料的热能转换为机械能的内燃机 C．柴油机是压燃式内燃机D．柴油机是一种两次能量转换都在气缸内进行的点燃内燃机12.我国和大部分国家的气缸号的排号都采用从_____设置数起 A. 动力端 B. 自由端C. 飞轮端D. 人为设定13.下列的热力发动机中，不属于内燃机的是： A．柴油机 B．燃气轮机C．汽轮机D．汽油机14.下列油中不能作柴油机的燃油的是： A．轻柴油 B．重柴油C．柴油机机油 D．重油15.以下不是柴油机的优点的是_____。

柴油发动机燃油供给系统5.1

柴油发动机燃油供给系统5.1

1.孔式喷油器
用于直喷式燃烧室。
调压螺钉
调压弹簧
回油管
锁紧螺帽
● 结构：如图示。
针阀偶件（针阀及针阀体）： 缝隙滤芯 高压油腔、承压锥面、密封锥面、 喷孔等。 调压装置：调压弹簧、调压 进油管 螺钉、锁紧螺帽、顶杆等。 接头 喷油器体： 油道 进油管（带缝 隙式滤清器）、 螺套
喷油器体 顶杆
回油管。
项目6 柴油发动机燃油供给系统
【能力目标】
1.学会对喷油器、喷油泵、调速器、输油 泵等的拆装和检修。 2.熟悉柴油机供油正时的检查与调整。
任务1
认识柴油机燃供系统
一、柴油机燃供系的功用与组成
1. 功用：储存、滤清柴油；提高油压，高压喷油、 雾化，可燃混合气形成，燃烧做功后将废气排出。
2.组成：主要由燃油供给、空气供给、混合气形 成、废气排放等四套装臵组成。如后图示。 ●燃油供给装置：柴油箱、输油泵、柴油滤清器、 （低、高压）油管、喷油泵、喷油器、回油管等。 ●空气供给装置：空滤器、进气歧管、进气道 （增压器及中冷器）。 ●混合气形成装置：燃烧室。 ●废气排放装置：排气歧管、排气道、消声器。
● 孔式喷油器工作原理 其喷油过程包括：喷油、停喷、回油等。 喷油：发动机工作时，喷油泵输出高压油→环 形高压油腔进油→（承压锥面受推力并克服弹簧压 力）针阀上行→密封锥面离座→喷孔喷油至燃烧室。 停喷：当喷油泵停止泵油→高压油腔油压下降 →调压弹簧伸张→挺杆推动针阀下行→密封锥面落 座→喷孔关闭→停止喷油。 回油：少量高压油经针阀偶件间的间隙挤出→ 经回油管流回柴油箱或柴油滤清器；同时润滑、冷 却针阀偶件并防止“背压”增加。
预燃室式燃烧室
任务1 认识柴油机燃供系统
预燃室式燃烧室工作特点: ■ 利用压缩紊流先预燃。

提高汽车发动机充气效率的措施

提高汽车发动机充气效率的措施

题目：提高汽车发动机充气效率的措施学院（系）：工程学院年级专业：机制三班学号： 0522327 学生姓名：徐志江提高汽车发动机充气效率的措施摘要：随着汽车排放指标要求不断严格，车用发动机的强化指标也越来越高，为了尽可能提高发动机转速以达到高的升功率要求，合理增大气门直径及采用多气门结构是提高发动机充气效率的重要措施，本文重点分析车用多气门汽油机、柴油机进、排气道的结构和设计要点，从而对多气门结构更广泛地被使用在汽车发动机上提出了科学的研究结论。

关键词：多气门、进气道、排气道、涡流比、流通系数Abstract:As the vehicle emissions index requires the continuous strictly, of vehicle engine, strengthen index also more and more high, in order to maximize the engine speed to achieve high rise to power requirements, rationally increasing the diameter and using multiple valve valve structure is to improve the charging efficiency of engines the important measures, this article focuses on analyzing vehicle more than gasoline engine, engine valves the intake and exhaust tao's structure and design essentials of valve structure, thus more widely used in automotive engines presents scientific research conclusion.Keywords:more valve、inlet、exhaust air duct、vortex ratio、flow coefficient为了控制环境的日趋恶化，目前世界上先进国家对汽车排放指标的要求越来越严格。

GDI发动机——详细介绍原理及相关技术

GDI发动机——详细介绍原理及相关技术

日本三菱汽车公司于1996年研制成功GDI发动 机，并将其装在Galant牌汽车上，于同年8月投放 日本汽车市场。1997年装备同样发动机的中级轿车 Garisma进入西欧市场，该发动机排量为1.8L，功 率为88kW，100km油耗为5L左右，发动机价格较 原先略有上涨。三菱汽车公司计划在最近几年内将 其生产的汽油机全部改成汽油直接喷射，丰田汽车 公司也准备步其后尘，三菱公司的成功表明，汽油 直接喷射是可行的。废气中的氮氧化物含量高的问 题，可利用废气再循环及加装第二只催化裂化转换 器来解决。
GDI发动机的活塞顶部形状
控制模式的切换通过喷油定时的变换来实现。 切换时要注意切换前后扭矩的一致，以防扭矩变化 带来振动。为此，三菱、丰田等公司在模式切换时 采用了二段喷射技术，即在进气行程中喷射一部分 燃料，以便在燃烧室全空间内形成稀薄的预混合 气。第二次在即将点火之前向火花塞喷射，以保证 稀混合气的稳定着火和分层燃烧。据报道采用二段 喷射技术的GDI发动机可实现从中小负荷区向大功 率区的平稳过渡，并可降低缸内的气体温度，从而 抑制了爆震的发生，增加了功率的输出。21世纪轿车的理想动力装置 NhomakorabeaDI发动机
汽油直接喷射(Gasoline Direct Injection) 发动机简称GDI发动机，是近年来国外内燃机研 究与开发的热点。专家认为，汽油机直喷技术的 出现，使汽车发动机技术进入了一个崭新的时代， 它在21世纪有取代传统的汽油机和柴油机的趋势， 成为轿车最理想的动力装置。
因为： a. 此时活塞正处于向上运动，气缸内的 压力很大，这就迫使燃油喷射时所需的压力 相应地增大。喷油压力越大，SMD( 油滴的 索特平均直径，表示燃油的雾化程度)越小， 燃油蒸发越快，雾化程度越高，油滴喷射距 离有限，穿透度不深；

6柴油机的混合气形成与燃烧

6柴油机的混合气形成与燃烧
解决措施
① 提高过量空气系数 ② 组织气缸内气体运动
二、燃烧过程存在的问题
2．燃烧噪声
产生原因
柴油机的压缩比高，混合气几乎同时燃烧，急 剧升高的压力，直接使燃烧室壁面及活塞、曲 轴等机件受冲击，产生强烈振动，并通过气缸 壁传到外部，从而形成燃烧噪声。
解决措施
缩短滞燃期，减少滞燃期的喷油量，抑 制滞燃期中混合气的形成，是减轻噪声的主 要途径。
柴油机均在α>1的条件下工作，使柴油机容积利用 率这是其比质量，升功率不如汽油机的原因之一。
4、补燃期
定义：是从气缸内出现最高燃烧温度起，到燃烧
基本结束为止的一段时间，以曲轴转角表示。
特点：
时间短促，混合气不太均，对经济性不利。 后燃还增加了有关零部件的热负荷。 补燃期的终点很难准确地确定。
造成二者区别的原因： I. ①燃油的可压缩性，使系统内产生压
力波的传播；高压油管的弹性变形引 起容积的变化； II. ②压力波的往复反射和叠加的作用。
三、不正常喷射现象和穴蚀
（l）二次喷射现象：既在喷射终了喷油器
针阀落座以后，在压力波动的影响下再次升起 喷油的现象。
危害：
①压力低雾化不良，燃烧不完全，碳 烟增多，易引起喷孔堵塞；
图4-1 空气运动对混合气形成的影响
(1)空间雾化混合
说明：
喷注着火后，旋转的气流将燃烧产物吹 走，并及时向未燃烧完的油滴提供新鲜 空气，提高空气利用率，加速混合气的 形成和燃烧。
气缸内的涡流运动并非越强越好。涡流 过强，过强会使燃烧产物与相邻的喷注 重叠，从而影响燃烧，同时使进气阻力 加大，充量系数下降。
4．有害的废气成分
NOx是柴油机废气中主要有害成分。其生成 量 应取进决行于时反的应温物度N，2以、及02反、应O进、行N的的浓时度间，长反短。 因此，为降低NOx 生成量，必须降低火焰 高峰温度、缩短空气在高温下停留的时间， 减少过量空气系数等。

108柴油机活塞改进设计

108柴油机活塞改进设计
发动机工作时 ， 传力零件的相对运动表面（ 如曲
轴与 主轴 承 、 塞 与气 缸 壁 ， 时齿 轮 副 、 门杆 与 活 正 气 导管 等 ） 间 必 然产 生 摩 擦 ， 之 为保 证 发 动 机 正 常工 作， 必须 保证 各运 动表 面有 良好 的 润滑 ， 时要 控制 同 润滑剂 的消耗 。柴 油机 通 常 采 用 发 动 机 油 （ 以下 简 称 机 油 ） 为润滑 剂 ， 油 除在润 滑 中正 常受 热雾 化 作 机
Ｋｅ ｒ ｓ ｄ ｅ ｅ ｎ ｉｅ ｐ ｓｏ ｋ ｒ ； ｅ ｏ ｓ ｍｐ ｉｎ ｒｔ ｙ ｗｏ ｄ ： ｉ ｓ ｌ ｇｎ ； ｉｔｎ ｓ ｉ ｆ ｌｃ ｎ ｕ ｔ ａ ｅ ｅ ｔ ｕ ｏ
０ 前言
２０ １８柴油 机在样 机试 制过程 中动 力性指 标 基本 满 足设计要 求 ， 机 油消耗 率 却远 远 高 于设 计指 标 。 但 为 了适应 节能 、 环保 的要求 ， 须控 制 和 降低 柴 油机 必 的机油 消耗 ， 机 油 消耗 率 低 于设 计 指 标 符合 技 术 使 要 求 。通 过对 柴油机 工作 过程 以及样 机 解体 后 进行 分析 ， 寻找 引起 机 油 消 耗 的主 要 原 因 ， 取 相 应 措 采 施， 主要 对活 塞裙部 进行 改进 设 计 ， 调整 活 塞与 气 缸
炭， 活塞裙部 与缸 套 的 实 际接触 面积 小 ， 下 圆周 的 上 接 触宽度 不 等 ， 部 销 座 孔 附 近及 裙 上 部 整 圈呈 黑 裙 色， 整体外形磨合 不均匀 ， 全部 裙长 与缸壁 贴合 不 良； 进、 排气 门盘背后 积炭较多 ， 进气道 潮湿 等 。
２ 原 因分 析
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简述柴油机的燃烧过程

简述柴油机的燃烧过程

简述柴油机的燃烧过程
柴油机是一种内燃机，其燃烧过程可以分为四个阶段：进气、压缩、燃烧和排气。

1. 进气阶段
在进气阶段，柴油机的活塞向下移动，吸入空气。

空气经过空气滤清器和进气道进入气缸。

同时，燃油喷嘴将燃油喷入气缸中，燃油雾化后与空气混合，形成可燃混合气。

2. 压缩阶段
在压缩阶段，活塞向上移动，将可燃混合气压缩至极高的压力和温度。

在这个过程中，燃油的分子被压缩，形成高压高温的燃油蒸气。

3. 燃烧阶段
在燃烧阶段，燃油蒸气被点火，燃烧产生高温高压的燃烧气体。

这些气体推动活塞向下运动，驱动发动机工作。

同时，燃烧产生的热能也被传递到发动机的冷却系统中，以保持发动机的工作温度。

4. 排气阶段
在排气阶段，活塞再次向上移动，将燃烧产生的废气排出气缸。

废气通过排气门排出发动机，并经过排气系统排放到大气中。

总之，柴油机的燃烧过程是一个复杂的物理过程，需要精确的控制和调整，以确保发动机的高效工作。

柴油机呼吸器种类及工作原理

柴油机呼吸器种类及工作原理

柴油机呼吸器种类及工作原理柴油机呼吸器是柴油机的重要组成部分，它能够调节柴油机的进气和排气，确保柴油机正常工作。

本文将从种类和工作原理两个方面进行阐述。

一、柴油机呼吸器的种类1. 自然吸气器自然吸气器是柴油机最简单的呼吸器，它通过进气道将空气引入柴油机内部，再将废气排出。

自然吸气器不需要任何辅助设备，只需要适当的设计，使进气阻力最小化即可。

但是，自然吸气器的进气效率不高，限制了柴油机的输出功率。

2. 涡轮增压器涡轮增压器是一种利用废气驱动涡轮的呼吸器，能够提高柴油机的进气压力和进气量，从而提高柴油机的输出功率。

涡轮增压器适用于高功率柴油机，如大型货车和工程机械。

3. 涡轮增压+中冷器涡轮增压+中冷器是一种结合了涡轮增压器和中冷器的呼吸器，能够进一步提高柴油机的进气压力和进气量，从而提高柴油机的输出功率。

中冷器能够冷却阻挡汽缸之前的热空气，从而提高氧气密度，使得进入汽缸的空气更加充足。

二、柴油机呼吸器的工作原理柴油机呼吸器的工作原理是将空气引入汽缸，与柴油混合后进行燃烧，从而产生动力。

具体分为以下几个步骤：1. 空气进入柴油机呼吸器的第一步是将空气引入柴油机内部。

柴油机呼吸器通过进气道将空气吸入，然后通过吸气阀门进入汽缸。

2. 空气压缩柴油机呼吸器的第二步是将空气压缩。

在吸气阀门关闭后，活塞向上运动，压缩空气并提高温度。

3. 燃烧柴油机呼吸器的第三步是将柴油和空气混合并点燃。

在活塞达到顶部时，喷油器向气缸内喷入柴油，与压缩的空气混合后点燃，产生爆炸。

4. 排气柴油机呼吸器的最后一步是将废气排出。

在引爆之后，活塞向下运动，将废气排出汽缸，并将柴油机呼吸器循环再次开始。

综上，柴油机呼吸器是柴油机的重要组成部分，它能够调节柴油机的进气和排气，确保柴油机正常工作。

常见的柴油机呼吸器有自然吸气器、涡轮增压器和涡轮增压+中冷器等。

在使用柴油机时，必须掌握呼吸器的种类和工作原理，才能更好地维护和保养柴油机。

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收稿日期:2011 01 15;修回日期:2011 03 05作者简介:刘鹏飞(1983 ),男,硕士,主要研究方向为柴油机性能匹配;00liupengfei@ 。

某高强化柴油机进气道的设计开发刘鹏飞1,许俊峰1,韩 君2,蔡忠周1,王 良3(1.中国北方发动机研究所,山西大同 037036; 2.中北大学机电工程学院,山西太原 030051;3.装甲兵驻长春地区军事代表室,吉林长春 130103)摘要:以未简化的某柴油机进气道为研究对象,使用三维流动力学软件完成了气道稳流试验台中气道-气缸流动的三维数值模拟计算,模拟计算的流场显示出了在气道试验台条件下空气流动过程的详细状况,气道性能评价参数(流通系数和涡流比)的流动计算结果与气道试验结果吻合较好。

数值模拟精度表明,气道CFD 计算可以为发动机开发中气道设计提供理论依据。

关键词:柴油机;进气道;数值模拟;计算流体动力学中图分类号:T K423.44 文献标志码:B 文章编号:1001 2222(2011)03 0017 03进气道是柴油机的重要组成部分,它直接决定了柴油机的充气系数,进而影响了柴油机的性能。

某柴油机在强化设计中将直气道改为螺旋与切向气道组合,设计目标为平均涡流比0.9~ 1.3,本研究应用FIRE 软件对该柴油机气道 气门 气缸实体模型进行了三维流动计算,计算出流通系数和涡流比等相关参数,最后进行了试验验证。

1 进气道仿真1.1 网格的划分在CAD 模型中,气缸长度取试验时的1.75倍缸径,即192.5m m,气门升程的取值与试验时相同,分别为1,2,3,4,5,6,7,8mm 。

三维模型见图1,在FIRE 中生成的网格见图2,对气道一些部位的网格作了相应的细化(见图3),保证了计算结果的可靠性。

图1 进气道三维模型 图2 网格图图3 网格细化图(放大)1.2 仿真参数的设定计算中的边界条件(边界条件的设定以试验为标准)如下:进口总压p 1=89.6kPa;总温T =293K;出口静压p 2=p 1- p =84.6kPa(压差 p =5kPa)。

初始条件如下:p =89kPa,T =293K 。

湍流模型采用 模型,收敛标准为10-4。

1.3 计算结果及分析1.3.1 沿气缸轴向截面流场分布从图4可以看出,气门全开时(8m m 升程)由于进气气流被两个气门分开,因产生剪切层而引起大的速度梯度,于是产生湍流。

因此,较高的进气流速会形成较大的速度梯度,从而产生更大的湍流动能,形成了整个气道中质量和动量交换最强烈的区域,此区域内湍动能和耗散率均最大。

图5示出经过进气阀中心纵截面流线分布,可以看到,气门座与气缸连接,形成突扩区域,对气体而言相当于后台阶流动,容易出现流动分离现象;而在两气门相邻区域内,一方面由于气门座的影响,流动分离出现漩涡运动,另一方面,又由于两股进气气第3期(总第194期)2011年6月车 用 发 动 机V EH ICL E EN GIN E N o.3(Serial N o.194)Jun.2011流互相冲击,造成进气阻力加大以及能量损失,对进气冲量产生影响。

图4 经过进气阀中心纵截面湍流强度的分布图5 经过进气阀中心纵截面流线分布1.3.2 沿气缸径向截面流场分布图6示出按照柴油机气缸内顶部到底部的顺序截下的流场图,从图中可以看出缸内涡流的发展情况。

从右侧螺旋气道流出的涡流占缸内湍流运动的主导地位,螺旋气道口流出的速度不均匀的气流形成局部涡团。

随着湍流运动在气缸内的进行,小涡团被分裂破碎,它将动量扩散给大涡团,最终衰减直至消失,缸内形成均匀统一的绕气缸中心线的涡团。

图6 气道沿气缸径向截面流场分布从图7可以看出,切向气道在气道出口处速度达到最大,而螺旋气道也在最小截面处速度开始加大,并且在出口处速度达到最大。

2 进气道稳流吹风试验图7 气道表面速度云图2.1 试验台试验台简图见图8,试验台主要仪器设备有测试设备、辅助设备和电子控制系统。

测试设备包括叶轮风速仪、流量测量仪、压力传感器、温度传感器;辅助设备包括模拟气缸套、气门开启装置、吹风机;电子控制系统包括微机、测试软件。

气道稳流试验参数见表1。

图8 试验台简图表1 气道稳流试验参数进气门座喉口直径/mm 32排气门座喉口直径/mm 32进气门座锥角/( )60排气门座锥角/( )60进气门座宽/mm 1.75排气门座宽/mm 1.75进气门头直径/mm37排气门头直径/mm372.2 试验方法试验方法采用等压差法,测量方式采用叶片式,气体流动方向均与发动机实际进排气流动方向一致。

试验时环境温度为11 ,环境大气压为图9 气道芯盒88.7kPa,气道压差为5kPa,气门升程分别取1,2,3,4,5,6,7,8mm 。

所用的气道模型为激光快速成型出来的模型(见图9)。

3 计算与试验对比各种情况下流通系数和涡流比计算值与测量值的对比见表2。

18 车 用 发 动 机 2011年第3期表2 不同升程下的计算与试验结果对比升程/mm 流通系数测量值计算值偏差/%涡流比测量值计算值偏差/%111.4611.02 3.8 1.555 1.129.3218.9517.88 5.6 1.254 1.0119.5326.7925.32 5.5 1.0630.9510.6433.5534.25-2.00.9760.93 4.7538.6939.85-3.00.90.88 2.2643.2945.11-4.20.8270.801 3.1747.3148.79-3.10.8630.84 2.7849.5551.21-3.40.5520.5421.8平均流通系数测量值计算值偏差/%平均涡流比测量值计算值偏差/%0.3080.317-3.00.9210.8814.3由表2可知,计算结果与测量结果吻合较好,平均流通系数及平均涡流比的偏差小于5%,由于一般气道试验台测量误差约为5%,所以从计算结果来看,可以应用CFD 计算来替代大部分稳流试验,加速气道的研制。

进气质量流量试验值与仿真值的对比见图10。

图10 进气质量流量试验值与仿真值的对比从图10可以看出,在气门升程大于5mm 时,仿真值与试验值很接近,当气门升程为3m m 时,仿真值偏小,而且可以发现随着气门升程的减小,仿真值减小的速率要快于试验值减小的速率。

这可能由两个原因造成:一是,当气门升程变小时,在气门座处局部流场梯度加大,湍流度增加,使得同样网格数下的仿真误差增大;二是,气道边界处的阻滞的影响。

试验中所用管道的管壁均匀光滑,而仿真所用的模型在边界处的网格大小不均匀,因此阻力也不均匀,这可能会增大沿程阻力系数,增加流动损失,而在气门升程较小时,这样的损失所占的比重增大,所以会出现仿真值减小速率要快于试验值减小速率的现象。

总的来说,仿真值与试验值有较好的一致性,模型在气门升程较大的时候精度较高,同时该气道达到了初期开发的目标,平均涡流比为0.921。

4 结束语通过气道内流动的三维数值模拟计算与稳流试验表明,气道内纯流动的三维数值模拟已有了相当高的精度,可以用CFD 计算部分代替稳流试验。

此外,气道CFD 计算能得到在气道稳流试验台上无法得到的大量三维流场的详尽信息,因此,在发动机产品的开发阶段(尚未生产出缸盖产品之前),采用CFD 技术能准确找出气道不合理的部位,并进行优化改进。

参考文献:[1] 何学良,李疏松.内燃机燃烧学[M ].北京:机械工业出版社,1990.[2] 孙 平,夏开彦,谢雪峰,等.柴油机稳流气道试验台的仿真与试验[J ].农业机械学报,2007,23(1):99 104.[3] 曹暑林.四气门柴油机进气道及缸内气流三维数值模拟[D].武汉:华中科技大学,2003.[4] 王 志,黄荣华.基于CAD/CAM /CFD 的发动机气道的研究[J].内燃机工程,2002(3):26 29.Design and Development of Diesel Engine Intake PortLIU Peng fei 1,XU Jun feng 1,H AN Jun 2,CAI Zho ng zhou 1,WANG Liang3(1.China N or th Eng ine R esear ch Institute,Dato ng 037036,China;2.Schoo l of M echatr onic Eng ineering ,N or th U niversit y of China,T aiyuan 030051,China;3.M ilitar y Representative O ffice of A r mored Fo rces in Changchun,Changchun 130103,China)Abstract:F or a non simplified intake port ,the 3D numerical simulation and calculation of intake cylinder flo w under thesteady flow test bench conditio ns wer e completed w ith CFD softw are.T hr ough the simulated field,the details of air flow under the por t test bench conditio ns wer e displayed.In addition,the calculated results of flo w coefficient and sw ir l ratio co incided with the ex per imental r esults.T he results show that the CFD simulation of po rt can bring theo retical reference for eng ine design.Key words:diesel engine;int ake por t;numerical simulatio n;CF D[编辑:潘丽丽]19 2011年6月刘鹏飞,等:某高强化柴油机进气道的设计开发。