內燃機零部件結構設計及應用研究

殷滿華

摘 要：在不同的時期下，人類對于動力的需求有著一定的區別，在全球經濟一體化、環境友好化發展的當前，內燃機在使用時要求既減少危害氣體的排放，同時也能夠提高內在動力的整體使用效果。我國對內燃機性能有著越來越高的要求。既要求經濟性、舒適性和美觀性，減少對環境的影響，滿足各行各業對內燃機零部件結構本身的需求。

關鍵詞：內燃機零部件 結構設計 應用研究

Research on Structural Design and Application of Internal Combustion Engine Parts

Yin Manhua

Abstract：In different periods， human demand for power has certain differences. In the current global economic integration and environment-friendly development， internal combustion engines are required to reduce hazardous gas emissions while also improving internal power. China has higher and higher requirements for the performance of internal combustion engines. It not only requires economy， comfort and aesthetics， reduces the impact on the environment， and meets the needs of various industries for the structure of internal combustion engine parts.

Key words：internal combustion engine parts， structural design， application research

1 引言

在第一次工業革命中，蒸汽機的發明促使社會有了非常大的前進。而內燃機的存在更讓日常生活中各行各業得到了發展，比如說常見的汽車，機械，船舶，航海等都需要使用的內燃機，而在物流、國際貨運中也有著重要的影響。內燃機與社會經濟發展有著密切的關系，如果在當前使用內燃機時一味地破壞環境而獲取經濟效益，就會導致經濟發展質量走向下坡路。研究內燃機的零部件結構設計，其主要目的是為了提高熱效率的同時減少危害氣體的排放，做到環境保護型社會建設、資源節約型社會建設，內燃機推動了工業革命進一步的發展。本文主要的目的就是分析內燃機零部件結構設計以及目前對其應用研究的效果。

2 內燃機零部件結構設計的意義

2.1 內燃機的組成

為了進一步分析內燃機零部件的結構，首先應了解內燃機自身的構成。內燃機是有五個不同的大系統以及兩個機構構成的，其中包括了以下幾個不同內容：第一個機構是曲柄連桿機構。該機構存在的意義是為了實現內燃機的循環工作，進而完成能量的傳輸工作。第二個機構是配氣機構，該機構存在的目的是為了定時開啟或者是關閉氣門，使得空氣進入、空氣排出。而五個系統則是指：第一，潤滑系統。潤滑系統存在的目的是為了對內燃機內部的機械結構起到潤滑：清潔和散熱的作用。第二，燃為了進一步分析內燃機零部件的結構，首先應了解內燃機自身的構成。內燃機是有五個不同的大系統以及兩個機構構成的，其中包括了以下幾個不同內容：第一個機構是曲柄連桿機構。該機構存在的意義是為了實現內燃機的循環工作，進而完成能量的傳輸工作。第二個機構是配氣機構，該機構存在的目的是為了定時開啟或者是關閉氣門，使得空氣進入、空氣排出。而五個系統則是指：第一，潤滑系統。第二，燃料供給系統。第三，冷卻系統。第四，點火系統。第五，啟動系統。逐步進入到工作狀態中，由于這五個系統、兩個機構才構成了當前人們所使用的內燃機。

2.2 內燃機零部件結構設計的意義

為了提高內燃機的使用效率，并且讓內燃機的資源質量使用更高，我國在不斷地研究內燃機，推動內燃機發展質量得到提升。內燃機的出現則是因為蒸汽機已經無法滿足目前的工業生產需求，內燃機的工作效率、運行效率都在逐步提升，但是由于其工作方式的原因也會避免不了對環境造成一系列的污染。為此，當前在優化內燃機、對內燃機零部件結構進行熱效率的分析時，不斷降低對環境的污染。隨著時代的發展在逐步前進，使用更高性能、更低能源消耗、更小廢氣排放的內燃機滿足社會發展需求。而優化內燃機內部零件結構則是為了提高內燃機的整體使用效果，讓其不僅僅具有現實意義，還能提高我國未來社會經濟的發展效益。優化內燃機的結構設計也是對于新興技術的使用結構的優化調整，可以直接提高技術的運用效果，推動新技術不斷向前發展。研究人員將所學習到的理論知識轉化成為實踐應用中的技術，確保內燃機的發展速度越來越快，也能讓內燃機始終滿足我國發展效率的需求，優化內燃機的內部零構件既是為了提高生產效率，實現產業轉型，讓我國從原本的緊緊依靠人口紅利逐步變成工業發達國家，實現從勞動密集型，資源密集型的工業向著技術密集型的工業進行轉變，增加了國家的綜合實力，優化產業結構，確保國家的經濟發展速度能夠走向越快越好的方向。

3 內燃機零部件結構設計及應用

分析內燃機零部件結構的應用過程中，首先要了解內燃機已經經過了100多年的發展歷史，其結構優化方向也有著一定的區別。在內燃機最初出現時，其主要的首目的是為了提高燃燒效率，并且減小體積、噪音等一系列內容。隨著科技的不斷進步，目前有關內燃機結構的研究方向則發生了一定的改變。其主要應用在以下兩個方面：第一，對內燃機的重要零件進行重新的構造優化。第二，對內燃機當前的運行流程進行優化設計，以這兩個方面作為主要的應用探索，取得了階段性的成果。

3.1 內燃機零部件結構設計

當前內燃機的應用效果已經使用在實際的生產活動中，分析內燃機的零件構造優化時，應考慮到內燃機自身的結構特點。由于整體的結構相對于復雜，為了進一步確定內燃機內所有的零件結構自身的大小、材料和形狀。需要分析內燃機在使用時的使用方式以及內燃機自身的結構組成。研究過程中包括了研究所涉及到的連桿，曲柄，活塞等重要的零部件。由于整體的內部結構相對于復雜，優化內部零件處于一種十分緊迫的狀態中，需要利用有限元計算方式處理內燃機內部零件，做到內部零件由靜到動的變形計算。在計算力學模型邊界條件的時候，采用有限元的計算方式，如果不能正確的計算零部件的受力和支撐情況，難以最正確的計算零部件本身所需要承受的力量以及支撐的約束狀態。重要零部件在優化設計過程中，其主要面對著兩個不同的問題：第一，如何設計重要零件的參數構造。第二，如何確定離散化界限點的問題。在面對這兩個研究問題時應考慮到，首先我國在當前有關內燃機主要零部件的設計優化上已經取得了相對較好的研究成果，針對于不同型號的內燃機，進行不同零件的優化。以四缸柴油機連桿優化為例，很多研究人員將其質量作為研究中最重要的一點，利用目標函數的做法，對其中所涉及到的一系列參數進行優化改造，進而確保整個連桿的使用質量在逐步降低，能滿足設計的相關需求，為了提高活塞能夠適應的最高溫度，對活塞自身的構造以及機械熱應力和應力相關的構造進行設計，其最終的目的是為了提高活塞本身的適應能力，降低活塞重量。

3.2 內燃機當前的運行流程進行優化設計

從內燃機出現至今，內燃機的運行流程優化一直以來都處于一種萌芽的階段，內燃機的運轉流程在當前已經經過了100多年的檢驗，其優化流程也在逐步提升。在研究的最初始階段，內燃機在運行過程中的研究處于一種相對較為困難的境地，而如何確定研究的方向，改變內燃機的運行流程等等都處于一種相對空白的狀態中。這一工作的研究重點在于燃燒程序、熱力流程以及熱量傳送等不同的模擬技術。由于諸多的因素相連接，其整體的連接體系有待優化和改造。開展內燃機運行流程優化過程中，其工作重點在于以下幾點：第一，是否有辦法通過一般的解析對所有需要優化的各項約束條件和目標函數進行表述。第二，在對針對內燃機運行流程進行計算優化模擬時，所涉及到的系統是相對于繁多并且復雜的，整體的計算所消耗的時間非常長。第三，在優化和運行在優化內燃機運行流程時，對其整體進行優化，這些問題的出現都導致內燃機運行流程的優化難度在逐步提升，其計算的過程也需要選擇更加先進的計算機硬件以及軟件。內燃機結構優化以及零部件結構設計是一項不斷發展的工作。當前我國針對這一問題還在不斷努力，根據研究人員的經驗以及對于內燃機結構的分析，對內燃機的整體運行進行優化，找到相關的參數。但是大量的實踐表明，內燃機運行優化過程中還存在著較大的偶然性和隨機性。為此，需要在后期研究過程中，明確對各項參數的優化，使得可視化內燃機成為一個發展的趨勢，為更多的相關人員在日常工作中帶來積極影響。

4 結語

綜上所述，隨著我國經濟的不斷發展，當前內燃機的使用不僅僅在工業中得到了一定的發展優化，農業發展也同樣得到了提高。對內燃機零部件的結構設計進行分析本身具有非常重要的現實意義，確保我國所設定的遠大產業規劃能真正的得以實現。本文簡要分析了內燃機零部件的結構設計以及相關的應用內容，點明內燃機結構優化過程中所面臨的一系列問題和優化結構的方式，保障內燃機的發展速度越來越快，同時對內燃機結構進行不斷優化，幫助我國工農業生產質量得到提升，做好遠洋運輸、國防安全等眾多行業的發展前進。同時，內燃機技術的前進也帶動了我國社會經濟以及科學探索質量的前進。

參考文獻：

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