柴油機(jī)進(jìn)排氣結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

呂勝

摘要：本文筆者結(jié)合個(gè)人從事柴油機(jī)施工設(shè)計(jì)的實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)與相關(guān)參考文獻(xiàn)，對(duì)柴油機(jī)進(jìn)排氣結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，旨在進(jìn)一步提升柴油機(jī)本身的性能，有效的控制并降低柴油機(jī)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的噪音與廢氣排放量。

關(guān)鍵詞：柴油機(jī);進(jìn)氣結(jié)構(gòu);排氣結(jié)構(gòu);優(yōu)化設(shè)計(jì)

前言：

相對(duì)于汽油而言，柴油機(jī)本身在燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生更大的功率，因此更加具有經(jīng)濟(jì)實(shí)用性被廣泛的應(yīng)用在工程機(jī)械中。雖然柴油機(jī)的優(yōu)勢(shì)十分顯著，但是其在環(huán)保方面卻存在著較大的弊端，所以對(duì)其進(jìn)排氣結(jié)構(gòu)加以優(yōu)化設(shè)計(jì)儼然已經(jīng)成為柴油機(jī)施工設(shè)計(jì)工作者刻不容緩需要解決的首要問(wèn)題。為此筆者即對(duì)柴油機(jī)進(jìn)排氣結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)展開(kāi)粗淺的探討，以期在提高柴油機(jī)性能的同時(shí)，進(jìn)一步降低柴油機(jī)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的噪音與廢氣。

1.柴油機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

空氣濾清器在柴油機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)中具有十分重要的地位，這是因?yàn)榭諝鉃V清器最為主要的作用就是對(duì)進(jìn)入氣缸內(nèi)的空氣加以凈化，提高發(fā)動(dòng)機(jī)部件的實(shí)際使用壽命。我們都知道空氣之中往往存在著較多的雜質(zhì)，如若不經(jīng)過(guò)空氣濾清器的凈化就直接進(jìn)入到氣缸之中，就會(huì)在一定程度上加快氣缸內(nèi)部機(jī)械部件的損壞，進(jìn)而降低發(fā)動(dòng)機(jī)部件的使用壽命。而要想進(jìn)一步提升空氣濾清器的性能，重點(diǎn)還在于選擇優(yōu)質(zhì)的材料。目前最新一代的空氣濾清器采用的是復(fù)合型濾網(wǎng)，即是由低阻高效HEPA濾材與高效改性活性炭復(fù)合制成，其與普通濾網(wǎng)相比有過(guò)濾精度高，透氣性更好的差別，其過(guò)濾效果更佳。所以在空氣濾清器的優(yōu)化上要從材料的選擇入手。

柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣導(dǎo)流管會(huì)對(duì)空氣的進(jìn)氣速度與進(jìn)氣效能產(chǎn)生直接的影響，所以做好柴油發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣導(dǎo)流管的設(shè)計(jì)優(yōu)化也至關(guān)重要。這是因?yàn)楫?dāng)外界空氣進(jìn)入到導(dǎo)流管后，其流動(dòng)處于被動(dòng)狀態(tài)，依靠的是發(fā)動(dòng)機(jī)諧振以及進(jìn)氣導(dǎo)管的特殊結(jié)構(gòu)。所以在進(jìn)氣導(dǎo)流管的設(shè)計(jì)上可采取細(xì)長(zhǎng)類型，以保證進(jìn)氣導(dǎo)管中空氣流動(dòng)速度與流動(dòng)效果的穩(wěn)定。

柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣支管會(huì)直接影響到其運(yùn)行效能，所以必須要做好進(jìn)氣支管的優(yōu)化設(shè)計(jì)。我們都知道進(jìn)氣歧管的最大作用就是為每一個(gè)氣缸在導(dǎo)出柴油燃燒過(guò)程中提供其足量的空氣，因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)的每一個(gè)氣缸，其燃燒狀態(tài)都大體相同，所以每一個(gè)氣缸的進(jìn)氣支管的長(zhǎng)度和彎曲度也要盡量保持一致，同時(shí)，為保證空氣在支管中擁有較高的流速，還要進(jìn)一步提高支管內(nèi)壁的光滑度。目前由鋁合金材質(zhì)制作而成的進(jìn)氣支管較為常見(jiàn)，復(fù)合材料制作而成的進(jìn)氣支管具備優(yōu)良的性能，也應(yīng)該進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

2.柴油機(jī)排氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

在柴油機(jī)排氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，主要從排氣支管設(shè)計(jì)與消聲器設(shè)計(jì)這兩個(gè)方面入手，以期解決的技術(shù)問(wèn)題，一個(gè)是確保氣缸內(nèi)部的廢氣不會(huì)產(chǎn)生氣流干擾問(wèn)題，廢氣得以順暢的排出;另外一個(gè)是有效降低氣體排放造成的噪音。

在排氣歧管結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)于形狀的優(yōu)化設(shè)計(jì)至關(guān)重要，這是因?yàn)閮?yōu)化排氣歧管的形狀能夠有效擺脫氣缸內(nèi)部的氣體之間的作用力產(chǎn)生相互干擾問(wèn)題，進(jìn)而有效降低尾氣倒流問(wèn)題的出現(xiàn)。而為了能夠有效防止這一問(wèn)題的發(fā)生，在排氣歧管的優(yōu)化設(shè)計(jì)上則不應(yīng)該將關(guān)注的目光過(guò)多的放在干涉氣體排放走向上，而是應(yīng)該順著氣體的慣性排出，使其進(jìn)入到排氣管后，盡可能的加長(zhǎng)排氣歧管的長(zhǎng)度，加大排氣歧管的弧度，從而合理的降低尾氣排放阻力。此外，在排氣歧管的優(yōu)化設(shè)計(jì)上還要盡可能的保證等長(zhǎng)度、相互之間的獨(dú)立性。如，對(duì)于四缸柴油機(jī)而言，為了能夠進(jìn)一步確保其排氣過(guò)程中氣體之間不會(huì)產(chǎn)生相互干擾問(wèn)題，可以將1，4缸的排氣支管匯合在一起，將2，3缸的匯合在一起，這樣就可以很好地滿足以上的要求。

柴油機(jī)氣缸所產(chǎn)生的廢氣之所以不能直接排放到大氣之中，是因?yàn)閺牟裼蜋C(jī)氣缸之中排除的廢氣，其溫度往往相對(duì)較高，且擁有較大的壓力，帶有較高的能量。這種氣體處于排氣管道中時(shí)就會(huì)產(chǎn)生較大的壓力脈沖，進(jìn)而使排氣管道發(fā)出振動(dòng)，相應(yīng)的排出的氣體也會(huì)產(chǎn)生十分強(qiáng)烈的空氣流動(dòng)，進(jìn)而造成一定的噪音污染。并且柴油機(jī)排氣量的大小會(huì)隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的工作功率，有間歇性的變化，但是無(wú)一例外的均會(huì)帶來(lái)較大的噪音問(wèn)題。所以，為了能夠有效的降低排氣過(guò)程中產(chǎn)生的噪音，我們可以專門的在排氣管上加裝消音器銳減氣體的排放壓力及噪音，最終能夠促使噪音水平控制在標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值之內(nèi)，以便于滿足國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。

在設(shè)計(jì)消聲器的過(guò)程中，其外殼部分可以使用雙層鋼板進(jìn)行焊接制成。消聲器的內(nèi)部則可以將其內(nèi)殼制作成為波紋狀，以此讓氣體經(jīng)過(guò)更多的時(shí)間和流程才能夠得以排出去，這樣設(shè)計(jì)的根本目的也是為了進(jìn)一步消耗尾氣的排放能力與排氣壓力。并且有利于排氣脈動(dòng)的散射，不讓脈動(dòng)形成尖波狀，避免出現(xiàn)能量集中區(qū)域消聲效果是最好的。

結(jié)束語(yǔ)：

對(duì)柴油機(jī)進(jìn)排氣結(jié)構(gòu)加以優(yōu)化，不僅能夠很好的確保柴油發(fā)動(dòng)機(jī)功率的穩(wěn)定性，還能夠降低柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的噪音產(chǎn)生與廢氣排放量。尤其是柴油機(jī)進(jìn)排氣系統(tǒng)的管路結(jié)構(gòu)相對(duì)較為復(fù)雜，任何一個(gè)小的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，都會(huì)對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)造成影響。所以，深入的探討與研究柴油機(jī)進(jìn)排氣結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)十分有必須要，這對(duì)提高柴油機(jī)本身的性能而言具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義與經(jīng)濟(jì)效益。

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