一种新型四缸增压柴油机排气管的设计VIP专享VIP免费

一种新型四缸增压柴油机排气管的设计山东华源莱动内燃机有限公司胡佳富、张建国、胡建立、田静摘要废气涡轮增压技术在车用柴油机上已得到了广泛的应用，增压可以增加柴油机的比功率、降低比质量、提高经济性、改善排放，而排气管的结构直接影响着柴油机的性能及排放，本文以理论计算为依据，结合实际生产需要，对四缸增压中冷柴油机的排气管进行了匹配设计，并达到了预期的效果关键词：增压、排放、排气管、设计、计算ABSTRACTTurbochargingtechnologyhasbeenwidelyappliedonthevehicledieselengine,whichcanincreaseratioofpower,reduceratioofmass,improvefueleconomyandemission.howeverthestuctureofexhaustpipeinfluencethedieselengine’scapabilityandemission.thistexttakesthetheoriescalculationasabasiscombinetheactualsituationofthemanufacturer,designedexhaustpipeforfourcylinderintercoolingturbochargeengine,andcometotheresultofexpectation.Keyword:Turbocharging,Emission,exhaustpipe,Design,Calculation前言：涡轮增压柴油机排气系统对废气能量的利用率起到至关重要的作用，它的设计合理与否关系到柴油机与增压器的匹配及整机性能。在我公司成功开发的柴油机使用的排气管的基础上，借鉴前人的经验，直接选用脉冲转换增压系统，对一款四缸增压中冷发动机重新设计了排气管。1排气管的设计计依据设计排气管时主要依据瑞士人E.Jenny提出的表示排气压力波形态的6个无因次参数[4]，根据推荐值选取了排气管的结构参数。⑴排气管长度的无因次参数ψLψL＝n----发动机转速L----排气管长度a----排气管中的平均音速a=物理意义为：压力波在排气管道内往复一次所需的时间，在发动机上即表示从排气门开启产生扰动到反射波返回到气缸为止所经历的曲轴转角。当ψL>240°CA时,即排气管很长,压力波往返时间等于或大于排气门开启持续角,也就是当反射波到达气缸端时,排气门已关闭,气缸扫气已结束,对气缸扫气不发生任何影响，但实际发动机不可能布置这样长的排气管。当ψL=（160~240）°CA时，反射波到达时，气缸正处于扫气阶段，如果是正反射则会引起排气背压上升，出现第二个波峰，严重地妨碍气缸的扫气。当ψL=（50~160）°CA时，反射波回来较早，对扫气虽无大影响，但这时正处在活塞上行、推挤废气阶段，也会导致背压上升，增大泵气功。当ψL=（35~50）°CA时，排气管很短，反射波很快返回，与本缸排气基本波叠加，增大了波幅，使排气节流损失减少。因此脉冲系统在可能的情况下，应尽量采用短管。⑵排气始点压比ψbψb=pb/p0增大ψb就是增大排气提前角，这将导致气缸内气体膨胀功的减少，为了保持预定的平均有效压力，就需要气缸内喷入更多的燃油，从而引起油耗加大，热负荷也增大。所以增压柴油机ψb有稍稍增大（≈5~10）。⑶排气门开启规律ψfψf=Fe/FemaxFe----排气门瞬时流通面积Femax----排气门最大流通面积其物理意义：单位时间从气缸内流出的气体流量。Ψf大表示气体流出速度快，排气管内压力建立的快，节流损失小。⑷气缸的排空速率ψeψe=Femax.ab/(Vhn/60)ab----排气门处排气始点的声速Vh----气缸排量其物理意义：气缸的排空速率。加大气门开启面积可增大ψe，低增压四冲程柴油机ψe取14~20。⑸排气管载面积ψpψp=Fp/FemaxFp----排气管载面积当排气管一定时，减小ψp则排气管的容积减小，有利于增强排气压力波，Fp接近于Femax还可避免由于通道突然扩张而形成涡流损失。管道截面过小时，由于流动损失严重，压力流不会明显增强，管道截面过大时，流动损失减小，但由于初期的节流损失，涡轮前的压力波也没有明显增强，只有在管道面积接近最佳值时，才可获得排气能量最高的传递效率。随着增压度的提高，排气管直径应相应减小。⑹涡轮喷嘴环面积ψTψT=FTar/Vh.n/60其中：FT----涡轮喷嘴环面积(m2)ar----排气管内平均温度Tr的声速ar=R＝286.24物理意义：ψT代表涡轮的流通能力，对于脉冲涡轮增压系统所用的短管，压力波在排气管两端往返多次，表现复杂，缩小FT有利于强化排气压力波。以上影响参数中，其中三个参数与排气管有直接关系，也是本次设计排气管的直接依据...