《S195柴油机设计-进排气管.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《S195柴油机设计-进排气管.doc（24页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、黄河科技学院毕业设计 第 19 页单位代码 学 号 1528062114 分 类 号 密 级 毕业设计S195柴油机设计-进排气管 院（系）名称应用技术学院 专业名称车辆工程 学生姓名 指导教师2019 年 5 月 10 日S195柴油机设计-进排气管摘 要由于柴油机产生的功率大、扭矩大、低油耗、动力性能好、经济性能好，因此在我们日常生活中的工程机械几乎都是用柴油机作为动力输出。所以对柴油机的研究和改进已成为各大发动机生产商的重大战略。S195柴油机是小型卧式、单缸、四冲程、缸径为95毫米冲程为115毫米涡流室式柴油机。由于具有结构轻巧、安装方便、运转平稳、操作简易等诸多优点，常常被用于农副业
2、的动力装置，如脱粒机、饲料粉碎机、磨粉机等。本文通过对S195柴油机工作时的各种因素和自身参数的分析，选择确定合适的进排气管的结构和类型。并概述柴油机和进排气管的基本原理和特点和分别写出进排气系统的组成和工作原理。然后对进排气管的工作环境进行分析，选择合适的进排气管材料和类型。最后，将设计的进排气管零部件的加工制造工艺和标注与国标进行对比，阐述已标注的原因。关键词：柴油机，进排气管，进排气系统S195 Diesel engine design-inlet and exhaust pipe SummaryAuthor: Tutor:AbstractBecause diesel engine pr
3、oduces high power, high torque, low fuel consumption, good power performance, good economic performance, so the construction machinery in our daily life is almost all using diesel engine as power output. Therefore, the research and improvement of diesel engine has become a major strategy for major e
4、ngine manufacturers.S195 diesel engine is a small horizontal, single cylinder, four-stroke, cylinder diameter of 95 mm stroke of 115 mm Eddy current chamber diesel engine. Because of its lightweight structure, easy installation, smooth operation, easy operation and many other advantages, is often us
5、ed in agricultural and sideline power units, such as granulator, feed grinder, grinder and so on. Based on the analysis of various factors and their own parameters in the work of S195 diesel engine, this paper chooses to determine the structure and type of suitable inlet and exhaust pipe. The basic
6、principle and characteristics of diesel engine and inlet and exhaust pipe are summarized and the composition and working principle of the inlet and exhaust system are written separately. Then the working environment of the inlet and exhaust pipe is analyzed, and the suitable inlet and exhaust pipe m
7、aterials and types are selected. Finally, the processing and manufacturing process and labeling of the designed inlet and exhaust pipe parts are compared with the national standard, and the reasons for the labeling are expounded. Key words: Diesel engine, inlet and exhaust pipe, inlet and exhaust sy
8、stem目 录1绪论11.1研究背景11.2国内外研究现状21.3课题研究方法31.4论文构成及研究内容32进排气系统42.1柴油机进气系统的组成及作用42.1.1空气滤清器42.1.2车用发动机空气滤清器的结构形式42.1.3空气滤清器进气导流管52.2排气系统的组成及作用52.2.1单排气系统及双排气系统62.2.2后处理器62.2.3消声器72.2.4增压系统72.3进排气系统发展趋势73柴油机进排气管的形状和材料93.1进气管93.2可变进气系统103.3排气管123.4水箱133.5公差及技术要求分析13结论16参考文献17致 谢191绪论1.1研究背景在一个多世纪之前，世界首台内燃
9、机于1860年被发明出来，并在后来不断改进发展，至今还未发展至顶峰，还有很大的发展空间，例如可以提高机器的动力能力、提高经济能力，还有效处理排放出的尾气等等。并且内燃机在很多工程机械和航空领域都有着广泛用途 1。20世纪80-90年代内燃机技术的目标却是要实现人-机-环境的统一，使汽车更快、更舒适、更经济、更安全。内燃机技术采取的主要措施：全面采用电控技术；采用多气门；增压旁通技术及解决后动态性能差的问题。现如今已经进入了21世纪，由于环境的改变，内燃机技术的发展正面临着一定的困难，汽车研究者和生产者迫在眉睫的需要考虑环保和节能的因素。就环保和节能两个问题而言，柴油动力型汽车将是中国未来的主力
10、车型。跟汽油机相比，柴油机在热效率性能上表现更好，对能源的需求相对较少，同排量的情况下，柴油机的压缩比性能更加，动力性能也更好。特别是在长途运输和非道路作业时有着巨大的优势。伴随着社会经济的快速发展，我国汽车生产量，销售量不断刷新高，因此人们对发动机的要求越来越高。汽车尾气排放的颗粒物质或是气体状污染物，能够在大气中不断扩散，正因为如此，空气中的污染物SO2、NO2等各种颗粒物浓度呈上升趋势。其中颗粒状污染物成为PM2.5值频频超过国家标准的原因之一，也是导致我国大范围雾霾天气的主要原因之一2。为了减少尾气的排放和达到排放标准，对环境危害性更小，工程师们应从发动机的各个系统进行改进。本次通过研
11、究分析S195柴油机-进排气管的工作原理和各个系统之间的联系，各个零部件的作用，使S195柴油机拥有更低的油耗、更好的环保性、更大的扭矩和输出功率。通过柴油机结构参数之间存在着内在的有机联系，来确定进排气管的结构和类型，从而控制好混合气在各个工况下的浓度。综上所述，针对发动机在不同工况下对进排气管进行设计和改进，使柴油机进排气管的尺寸和弯曲半径完美的契合发动机运转情况。并且只有把进排气管设计合理才会使发动机进气和排气在原有的基础上更进一步，使发动机本身的性能提高。1.2国内外研究现状因为柴油机具有良好的动力性能、经济性能和良好的电子控制系统等优点，从而使柴油发动机在各个领域越来越受人们的喜爱。
12、在现代科技不断进步的作用下，使柴油机配备了更多的电子控制技术与智能技术，让尾气排放和燃油燃烧得到了进一步的改善。目前，无论是我国还是国外设计者，在设计柴油机时都运用了高压共轨电控技术，采用了高压喷射或电控喷射的方法，加入了四气门设计，涡轮增压中冷设计，提高了柴油机的性能，控制了其才出的废气中的污染程度，使其更加迎合当代要求3。电控高压共轨系统(图1-1)是采用具有稳定的高压储油腔，通过电子控制的喷油器适时地向气缸中喷入适量的柴油使其达到低排放的要求。图1-1对汽车发动机来讲，我们总是希望它的功率越大越好，而增压中冷技术却很好的化解了这一难题。为了提高发动机自身功率，一方面可以提高发动机转速，就
13、是增加单位时间内的活塞做功次数；另一方面就是增加每一次做功的进气量。而增压就是将空气经过预先压缩后再使其进入气缸，从而提高空气密度，使进入气缸的空气量增加。通过增加进气量，相应的增加做功时所需要的燃油量，最终使发动机功率得到提升。目前，电子控制的发展是必不可少的趋势，电子控制的出现使柴油机进气量、喷油量控制的更加精确。而这一系列的电子控制系统不仅可以提高柴油机的动力性、燃油经济性和低公害，还可以使尾气排放相比以前无电控系统的柴油机更加清洁无污染。1.3课题研究方法认真查看下发的S195柴油机相关图纸，了解所设计零件的结构特点以及装配图中各零件的相互关系，理解图纸上所有标注(包括尺寸公差、形位公
14、差和技术要求等)的含义，查阅选用的材料特性。（1）熟悉S195柴油机的装配图；（2）熟悉S195柴油机的进排气管零件图；（3）查阅相关国家标准，与机体零件图上的技术要求进行比较分析；（4）进排气管设计；（5）S195柴油机的装配图绘制；1.4论文构成及研究内容本课题是针对S195柴油机进排气管的安装、形状、材料进行研究说明，主要研究：(1)简要说明S195柴油机的进排气系统的主要功用和零部件的组成；(2)根据柴油机的运行工况来确定进排气管的形状和材料从而最大限度的提高柴油机的动力性和经济性；(3)主要对S195柴油机选取的材料和标注与其相关国家标准比较分析；(4)利用绘图软件绘制S195柴油机
15、总装配图及典型零件图。2进排气系统2.1柴油机进气系统的组成及作用S195柴油机进气系统主要由空气滤清器、进气总管、进气支管等组成，为了使柴油机在小轿车上更好的运用，设计者们在设计柴油机时加入了增压中冷技术，以至于增加柴油机的运行功率，使其更具有经济特性。所以增压中冷式柴油机的进气系统还设置了压气机和中冷器。进气系统的设计是为了给气缸里充入更多的新鲜空气，使其中的气体尽可能纯净，尽量保证每个缸有相同的进气量，辅助完成缸热功转换。2.1.1空气滤清器发动机启动后，不可避免的会有大量气体进入，一旦进入的气体没有过滤干净，会导致其中夹杂着颗粒尘埃，它们的进入会增加气缸和活塞组的磨损程度。一旦活塞与气
16、缸中的尘埃体积过大，便会出现“拉缸”的情况，影响恶劣，尤其是空气干燥，沙尘过多的环境里更是明显。如果在化油器或进气管之前就加入了空气滤清器的设计后，便可以对进入的气体进行过滤操作，减少其中的灰尘、砂粒，使得进入气缸里的气体充足、杂质少。相较于汽车中的其他零件，空气滤清器常常被人们忽视，通常情况下，它并不影响汽车的整体性能，但在汽车投入使用之后，他的好坏却决定着汽车使用期限的长短，尤其是发动机的使用期限4。如果发动机没有装备空气滤清器的话，在启动发动机时会使发动机吸入更多的粉尘颗粒，从而加快气缸的磨损。从另一个角度出发，即使加入了空气滤清器的设计，但不给予合理的维护，一段时间之后，其滤芯就会附着
17、上很多灰尘，减缓空气通过的速率，使得气缸内气体过于浑浊，影响气缸内混合气的燃烧从而降低发动机的做功功率。2.1.2车用发动机空气滤清器的结构形式(1)油浴式空气滤清器发动机在多尘多沙的工作情况下，会在发动机上使用油浴式空气滤清器对空气进行处理使进入气缸的气体更加洁净，防止加快发动机的磨损和寿命的使用。而此滤清器在外壳下设计了储油池，用于放置机油。发动机启动后，外部空气通过外壳和滤清器盖之间的一条缝后进入，滤芯和外壳间形成了圆形夹缝，气体在夹缝中至上而下，直至滤芯最下端，在经过滤芯过滤之后，最终到气管中。当经过拐弯处时，大颗粒会由于离心力进入机油，进而被留在其中，体积较小的颗粒，在经过滤芯时，就
18、会被过滤掉。滤芯中的小颗粒会被甩出的机油带走，一起再回到储油池中。大多数情况下会选择金属丝来制作滤芯，环境气体中大部分杂质，经过滤芯后，都会被过滤掉，过滤百分比为95%至97%。由于可以清洗，因此，可以被重复使用，这也是由浴室空气滤清器相较于其他滤清器的优势之一。(2)纸滤芯空气滤清器空气滤清器是将环境气体首先通过滤网通到滤清器最底端，然后流出在此过程中先经过纸滤芯，然后经过出气短管，直至流入气支管。其中滤网的设计，能过滤掉环境气体中体积较大的杂质，纸滤芯的设计则可以过滤掉体积较小的杂质，他们通常都是由微孔滤纸构成，事先均由树脂工艺进行预处理。根据其干湿程度，可对其进行分类，以前者能被多次使用
19、。而干式滤芯被油浸过之后就变成了湿式的，与干式滤芯相比，寿命更长，对杂质的吸附性更强，也就是说，过滤性更好，但不能重复利用，过一段时间就需更换。(3)离心式及复合式空气滤清器双级复合式空气滤清器共分上下两部分，其中，上面一部分选择的是纸滤芯式的，下一面一部分选择的是离心式的。环境气体从滤清器的最底端进入，通过旋流管，并以旋流管内的螺旋导向面为指引，以非常快的转速运动。通过转动所产生的离心力，很多颗粒较大的颗粒会顺着旋流管壁进入到集灰盘里。之后气体通过旋流管最顶端到达纸滤芯空气滤清器，进行更深层次的过滤，去除气体中体积较小的颗粒。2.1.3空气滤清器进气导流管空气滤清器进气导流管在设计时应使其容
20、积在原有的基础上增加一些，因为这样可以更好地改进发动机谐振进气的功能。但是其容积增加的同时直径也会跟着增加，但根据国家标准其直径不能过大，否则会减慢气体流动速度。因此，为了保证容积只能增加其长度，这样的设计也能更方便从车体外将环境气体吸收进来。汽车在行驶过程中，由于发动机的做功运转产生热量让发动机舱的温度升高，使发动机舱的温度高于车外空气温度30左右。因此，发动机的从外界吸入的空气密度在原来的基础上可增加10%左右，从而使提高发动机的燃油经济性5。2.2排气系统的组成及作用汽车的排气支气管，排气管，催化转换器，消声器，排气尾管等等，构成了系统的排气系统。它将每个气缸中不需要的气体集中起来，将排
21、气时所产生的声音压至最低，避免在产生废气时出现小火星或火焰，以最安全的方式将气体排出小汽车体，同时，在最大程度上降解有害成分。2.2.1单排气系统及双排气系统直列式发动机在进行尾气排放时，每个气缸产生的废气被集中起来，通过气门到达每个对应的排气支管中，再经过催化转换器，并通过销声处理进入到排气尾管中，最终离开汽车体，进入周围环境中，这类排泄系统叫做单排气系统。V型发动机在设计时设计了双排排气支管，但如今的很多V型发动机依旧选择使用单排气系统，它是将双排的排气支管汇总到总管，它们之间通过叉行管互联，每个支管中的气体，最终会通过一个总的排气管，整体消声后通过排气尾管，通往汽车外。2.2.2后处理器
22、现如今，越来越多的百姓选择购买汽车，而汽车的尾气排放难免会夹杂着一些有害成分，大大污染了我们的生存环境，已成为刻不容缓的难题。为此世界各国相应地制订了汽车尾气排放中有害物的限制法规。为了有效控制汽车尾气排放中有害排放对大气环境的污染，现阶段不同车型均采用后处理器。由于不同类型汽车其有害尾气排放物种类不同，而且不同阶段对有害尾气排放物的限制标准不同，因此，根据不同车型适应不同阶段排放法规的控制措施不同，汽车排气系统有较大的变化。像进气道多点喷射的汽油机，根据其用火花塞点燃预混合气以火焰传播方式燃烧的特点其主要有害排放物为NOx、CO、HC。且当过量空气系数范围在1左右时，有害排放物能在经过三效催
23、化转换器后被很好的控制在合理值下，具体包括NOx、CO和HC，转换效率高达96%以上。因此，目前汽油机普遍采用三效催化转换器。柴油机和汽油机设计不一样，它在压缩终端设计了喷油器，通过高压喷油的方式将燃油喷到温度较高，压力较高的空气中，使之雾化，由此边混合边燃烧，因此在柴油机燃烧过程中混合气极不均匀。虽然排放的气体中都有有害成分，但就其生成原理上来看，柴油机和汽油机是不一样的，因为他们气体混合的原理和燃烧的方式都不一样。因为柴油机混合的气体中的平均过量空气系数已经超过了指标1，加上这些混合的各种成分并不是均匀的，所以选择三效催化转换装置来净化CO、HC和NOx是不太合理的方法。因此对柴油机的CO
24、、HC、NOx和炭烟排放采用不同的后处理技术。CO和HC采用氧化型催化转换装置使之氧化处理为CO2和H2O，NOx采用还原型催化转换装置来还原处理成N2，而炭烟颗粒则采用捕集器来捕集以后再烧掉6。2.2.3消声器排气管内平均排气压力一般为0.30.5MPa，而且排气压力在排气管内波动。这种压力波动不仅造成排气系统的振动，另外，假如不禁处理，直接将产生的废弃废气气体排出汽车体外，这样会产生巨大且多频谱的噪声，直接影响社会环境的安宁和整车的舒适性，因此车用发动机会增加消声器的设计来减小排气的声音。由于声音降噪可以通过很多方式，因此消声器的结构各有不同，大多数的设计可分为吸收式、干涉式、扩张式和共振
25、式等7。很多投入使用的汽车上选择的消声器，其结构多为上述的几种形式或其组合形式。2.2.4增压系统增压是在气体还没有通到气缸时，就对其进行提前压缩，经过压缩处理之后再进入到气缸之中，这样可以增加气体的密度，也能增加进入气体的容量。具体进入的容量越多，在发动机工作后，其使用的燃油量也会对应有所增多，增强发动机升功率的特性。另外增压技术可以给燃油带来更好的经济特性，也能在尾气排放时带来一定的帮助。不同的增压方式会选择不同的方式来增加进入汽车体内气体密度的大小，或有不一样的驱动压气机的设计方式，根据这一些可对其进行划分，有的是比较传统的用机械来进行增压，有的是让发动机排出的废气通过涡轮来进行增压，还
26、有是通过气波进行增压。2.3进排气系统发展趋势进排气系统作为影响发动机性能的重要部分，其结构伴随节能减排的要求得到不断完善概括起来主要体现在以下两个方面：1进排气系统协调控制技术进排气系统协调控制技术主要包括：回收利用排气能量以提高进气能力的废气涡轮增压技术和利用废气成分改善进气成分的废气再循环(EGR)技术。1)废气涡轮增压技术废气涡轮增压的原理，是对气体排出汽车体时所产生的能量进行利用，作为驱动能源，推动涡轮机和由同一个轴相连的压气机的运行，使发动机吸入外界空气的密度得到提高。这项技术不仅有效地利用了发动机的排出废气，而且提高了进气密度，因此不仅有利于节能和降低排放，并由作为提高单位汽缸工
27、作容积作功能力(升功率)的有效手段而广泛应用。2)废气再循环(EGR)技术废气再循环技术是对于排气过程中经过燃烧处理后的少数气体，再次使之进入进气管并和环境气体相容，在气缸中整体燃烧。再循环废气的主要成分是CO2和H2O等已燃的惰性气体和部分HC、CO等未完全燃烧的气体。因此实施EGR，实质上就是改变进入汽缸的新鲜充量的成分，CO2和H2O等已燃的惰性气体，同时排气中没有完全燃烧的产物HC和CO部分随再循环的废气重新进入汽缸参加燃烧，故HC和CO排放也有所降低9。因此EGR作为改善发动机排放特性的有效手段，已被广泛应用。但是如果再循环废气量过多，则直接降低燃油经济性，同时炭烟排放增加。2可变技
28、术在进排气系统的发展道路上，我们不断选择可变的技术辅助发展。 也就是说选择增压可调控的方式、可变 进气谐振管长度等，根据这些，改造汽车使用的发动机，适应各种旋转速度，提高性能。可变增压技术，英文简称为VCS/VNT，能够解决涡轮增压器不可以同时克服汽车上发动机高低速性能问题而开发的。究其原理，是在涡轮入口的地方加入了可变翼片的设计，它能适应不同的转速情况，进而调整涡轮入口的大小，以调整涡轮的工作转速，达到发动机不同转速下增压比的可变控制10。3柴油机进排气管的形状和材料3.1进气管根据发动机所需要满足的要求，可将近期款设计成不同形状、不同长度和不同横截面。根据近期管形状的不同，可对其进行分类，
29、有垂直进气道和回旋进气道11。气流能够垂直的进入通道中，由于进气阻力不大，有利于发动机在高速运转时形成共振，提高进气效率。另外，还能有效地帮助设计喷油嘴，大多数时候会在设计高速旋转的发动机时使用。回旋进气道的设计能有助于在吸气时出现涡流，将空气和汽油充分融合，在转速较低的情况下，也能帮助增加气缸当中气体燃烧的速度和程度，因此，会在设计转速较低的发动机时被选择。使用柴油的发动机会在进气道旋转时加入特别的设计，通常情况下，柴油类型的发动机都不会有很快的旋转速度，但他们会追求在转速较低时的能力，因此，大多数设计者在设计柴油类型的发动机时会选择回旋进气道，甚至会在进气道最后加上特别的设计以提高回旋度数
30、，因此柴油机在进气过程中产生最大限度的进气涡流，达到提高空气和燃油混合程度的目的。进气管包括进气主管与进气支管。发动机的设计首先旨在良好的动力性能，另外还应该考虑其经济性能和是否具有良好的排气能力。在汽油型发电机机进气管的设计时，旨在将混合气体充分燃烧，使其变成雾的状态，便于蒸发、分配，另外还旨在很好的控制压力波等等。柴油型发动机的设计会考虑是否有利于在汽缸里产生涡流，以让气体充分混合，燃烧充分。想要实现较高的速度和较高的功率，在进行进气管直径设计时就要选择的大一些，增加进气量；而在中，低速运转时因要考虑经济性，所以进气管直径就可以选小一些，要根据不同的工况来确定。1进气支管进气管道设置在汽缸
31、盖的上方，在它和总进气管之间有进气支管，空气或和燃油的混合气体通过这个通道进入到每一个气缸之中。发动机中气体混合原理不同会因此设置不同的进气支管的形状。对传统的化油器式汽油机，由于各汽缸的混合气通过化油器分配的，而化油器的安装位置相对固定，因此各缸到化油器的距离不同，使得各缸进气支管长度及形状不等，从而造成各缸进气量的不均匀性。在进行用电控制的多点喷射式汽油机的设计时，将安装喷油器的位置选择在每一个进气支管的上方，替代了化油器，不需要考虑气体混合机理，只需要考虑如何提高动力性能这一个要求，旨在将过滤后的气体平均充入每一个气缸中，所以在各支气管的设计时，它们的长度和形状应基本一致。为了减小进气流
32、动阻力，提高进气能力，进气支管内壁应光滑12。柴油机作为“质调节”发动机，进气系统的作用只是将清洁的空气尽可能均匀的分配到各个汽缸。因此，进气支管长度和形状尽可能设计成一致。一般汽发动机的进气支管由合金铸铁制造，轿车发动机多用铝合金制造，而S195柴油机因为部件外露进气支管一般为铸铁制造与汽油机的制造大为不同13。铝合金进气支管质量轻、导热性好。并且此类进气支管具有较小的质量，内管边缘光滑，没有必要进行改善工作，还符合现代社会轻量化的要求。因此，在以后进气管材料方向有了更多的选择并更倾向于此类材料。2进气谐振进气谐振发生于气体进入管内的时候，如果此过程中能有效利用进气管内压力波的往复震荡来多进
33、气。四冲程发动机启动之后不能连续工作，过一个周期会停一段时间，这样就会造成压力波，其速度和声音速度相同，在整个进气系统中来来回回反弹。进气支管和总管间靠稳压箱相连，而稳压箱具有一定的容积，会对进气支管内的压力波构成一个开口边界，因此用一定长度和直径的进气支管与一定容积的稳压箱结合能够形成完整的进气谐振系统，让它的固有频率特性与进气门的进气周期特性进行匹配契合，并在转速一定的情况下，会产生进气波动效应，即在关进气支管的进气门之前会出现一阵大的压力波，大大增加了支气管进气门所在位置的压力最高值，使得气缸内充入了更多的气体。3.2可变进气系统对进气波动效应加以应用，适应不同转速的发动机，无论是在高速
34、转动，还是中速或低速转动时，都能有良好的经济效益，具有较高的动力能力，在转速较高的时候，选择直径大，长度短的直管，而在中速或低速时，选择直径小，长度长的类型，以提高压力波动效应。为了满足这样的需求，设计了长度，形状可变的进气支管。1可变进气支管如图3-2所示，根据转速的快慢，发动机可以自行调整进气支管被使用的长度。通过电控开关，适应不同转速，转速较低时关闭转换阀开关，环境气体通过空气滤清器和节气门后要经过弯弯曲曲，很长的路径才可以最终到达气缸。又细又长的通路，增加了环境气体流动的速率，同时也增加了空气流动的惯性，能在很短时间内保证有大量空气通入气缸，也被叫做惯性增压。电动控制打开转换阀来适应高
35、速旋转的发动机，环境气体通过空气滤清器和节气门后要经过直径大长度短的路径进入气缸，不会遇到很大的阻力也会有大量气体进入气缸。这种长度可变的设置，能够大大增强发动机的动力能力，还能让发动机更好的适应中俗转动和低速转动的情况，提高气流速率，增加其强度，加速气体充分燃烧，增强此转速情况下的经济性能。图3-3是另一种可变进气支管。而这种进气支管有一长一短的两个进气通道，并存在的形式为一个在上一个在下。在发动机运转的时候，以中、低速运转时，旋转阀将短进气通道封闭，空气就会顺着长进气支管进入汽缸。当发动机高速工作时，旋转阀使长进气支管短路，将长进气支管也变为短进气通道，这时空气同时经两个进气通道进入汽缸。
36、可变进气支管在整个使用转速范围，可以使发动机转矩平均提高8%。图3-2 图3-32可变谐振管发动机启动后会进行活塞运动，运动具有周期的特性，反复将进气门开闭，使进气管内流动的气体会产生压力波，并在近气管内来回的窜动。通过对进气管的研究设计，在进气门关闭之前，由于在进气门上方会出现正压力波的峰值使进气系统冲入更多的气体，一定程度上增加了压力。这取决于发动机转速的快慢和进气管长度的长短，因此，为了适应转速较低的情况，就需要设计长度较长的进气管来增加气体压力，而在高速运转时为了降低在高速时气流流动损失就要求进气管短一些。因此，可以根据发动机的转速来控制进气管长度的变化，为了适应各种工作情况，让发动机
37、始终处于高效的运作状态。3.3排气管排气管是发动机排气系统的一部分，排气系统主要包括排气支管、催化转换器、排气管和消音器，一般为控制发动机污染物排放的三元催化器也安装在排气系统中，排气管一般包括前排气管和后排气管14。1排气支管排气支管和发动机的气缸直接连接在一起，收集每个气缸的废气并送入总气管，管路方向带有分支。因此，设计时需要考虑气体的抗阻力性能，防止气缸和气缸间相互影响。 当排气集中在一个管道时，缸与缸之间也会产生相互干扰，也就是其中一缸排气时，正好碰到别的缸窜来的没有排净的废气15。因此，应该尽可能的让每个气缸独立排气，有条件的情况下，给每个气缸都配有一个分支，或每两个气缸，分支设计长
38、度长，互相独立，避免影响。正是因为排气支管直接连到发动机上，因此，所承受的温度比较高，所以一般的排气支管都有铸铁或球墨铸铁制造而成，但其质量都比较重。现在有很多厂商选择不锈钢作为原料，大多是奥氏体和铁素体的类型，其材质决定具有较小的质量，使用时间较长，同时这种材料制造的支管不仅内壁光滑而且排气阻力也小。2排气管排气管使用的材料主要为铸铁，也有少数小汽车选择不锈钢材料。铸造不锈钢的型号大部分选择了SHU409L、SUS436L（17Cr-1Mo-LC，N）、SUS430J1L等，他们都属于铁素体不锈钢，另外，在进行中空双重的设计时，会选择奥氏体不锈钢来设计内管。3催化转换器为减少汽车尾气排放中有
39、害物质对环境大气的污染，所以汽车一般都安装了催化转换器来降低尾气中的有害物质。将催化转换器的位置设计在排气支管的后端，工作条件艰苦，有时会遇到较高的温度和较强的震动等。设计催化载体时，选择铁素体这类不锈钢来作为原料。选用铁素体系不锈钢箔材的原因在于它的热冲击特性小和热容量小的特点16。4消音器在设计柴油机排气管时还应该加入排气消声器，它需要和机体本身完美匹配，否则会给机体性能带来不利影响。大多数情况下，由生产厂商直接提供，选择的材料也多为普通钢材，并使用普通焊接工艺制成。3.4水箱汽车水箱也是常说的散热器，属于冷却系统中的一员，能够辅助散热，通过水套中的冷却水来吸热，水流至散热器中进而散发热量
40、，在回流至水套内，实现温度控制。发动机运作后，会出现水的温度过高的情况，此时，启动水泵，促使水流循环控制温度，水箱制作材料选择铜管，每根都采用中空的设计，温度较高的水经过水箱流回发动机气缸里时，通过风冷的原理可进行降温，延长发动机寿命，在天气较冷时，将此功能关闭，防止出现发动机低温的情况。目前发动机水箱主要是采用铝材或铜材。铝制散热器正在逐步取代铜制散热器，主要原因是铜材受到材料市场价格变动的影响比较大，所以要想做出成本比较低的散热器，各汽车厂家会首选铝质材料来制造散热器。3.5公差及技术要求分析尺寸公差就是单一尺寸的允许变化范围，它给出了一个尺寸合格的条件；而行为公差约束了零件某一对象的形状
41、和位置误差，比如平面的平整度（平面度）、两个平面的垂直误差（垂直度）等等；粗糙度主要对零件表面的光洁度提出一个要求。 尺寸公差和形位公差共同影响了零件的装配，仅仅尺寸合格，形状误差大，照样不能用，比如一个轴，直径合格，但弯曲很厉害（直线度不合格）照样安装不上去，或者不能使用。粗糙度影响零件的摩擦、密封、防锈、刚性、美观等性能17。在设计S195柴油机进排气管时，由于进气管跟排气管外部工作环境直接与空气接触不需要过高的精度，粗糙度选为Ra12.5表示基本的粗加工都能达到。在设计进排气管时内壁应光滑、阻力小，要去除内外表面的粘砂、飞边、结瘤等一些细小的毛刺锐边。但在进排气管的接口处粗糙度应选为Ra
42、6.3为了使密封性更好，一般的精铣都能做到。在排气管与发动机相连接的螺栓孔需要用锪钻刮平，而这种刮平被称为锪平，而锪平是为了将铸造的毛坯面进一步的修整，作为螺栓连接的平面用。并且进排气管垫片是用紫铜带厚0.22包石棉制造而成，比较耐高温增加排气管的密封性，防止排气管口封闭不严出现漏气声，在进气管垫片用位置度约束防止在安装螺栓时不能完全穿过垫片孔使其报废。排气管与消声器连接的部位，选用了55非密封圆柱管螺纹（G1 1/2），并在螺纹以外设计密封面结构（如圆锥面、平端面等）在密封面内添加合适的密封介质，利用螺纹将密封面锁紧密封18。在设计水箱时却需要平面度来约束平面的平整度，因此选用平面度（）为0
43、.1来要求水箱壁的平整光滑，也表示加工表面必须位于距离为公差值为0.1的两平行面内。在CAD绘图时有许多公差为未注公差，但这些未注公差也都是按国家标准进行设计与制造的。对S195柴油机的空气滤清器进行一些改进，在改进的同时为了保证发动机的整体效果，选择设计了大圆角过渡的方型结构的滤清器19。由于S195发动机工作环境比较恶劣，因此，为其涉及到空气滤清器需要有良好的过滤效果，为了满足更高的要求，便不能像普通车载所需的纸质滤芯的设计，而选择油浴的滤清形式。再去结构设计上选择大圆角过渡方形结构，我们很难知道滤清器内部具有怎样的空气流场分布，也不知道空气阻力系数的大小等等。 根据大规模数量的汽车类型和
44、数据的研究分析，我们得到结论发现，即使选择圆柱形的空气滤清器也能达到跟之前一样的良好效果。并在安装空气滤清器的时候要注意滤芯总成要清洁不得沾染机油。在铸造进气管时，根据需求可以查表得知铸件尺寸精度为5-6级，选6级精度，并按此精度得知铸件尺寸极限偏差为1.5mm，合格铸件允许重量偏差在5%左右20。以铸件的精度等级及公称尺寸查得机械加工余量顶面、侧面为5mm、底面为3.5mm，由于模具精度较高及冷加工希望减少加工余量(零件精度要求不高)，取为3.5mm。在安装排气管路时，应该将其自身重力，热膨胀效果和其他可能对排气支管或增压器造成更多压力的运动考虑在内。为了降低甚至减除增压器出口地方所受到的附
45、加应力，应该用柔性材料，也就是金属波纹管来连接排气管和发动机排气口，它能有效分开发动机的震动和汽车框架的形变，提高了振动隔离性能，也增强了汽车的整体可靠性。应按照国家标准来设计水箱，满足GB 710的规定，选择优质碳素结构的钢薄钢板来设计水箱上体和下体。其冲压件需要被设计的又平又整，又不能出现裂纹，皱折等不足情况。毛刺设计的高度需要满足JB 4129的规定。应牢固焊接水箱接缝时期平整，不能出现裂纹、溶穿，也不能有气孔，或夹杂着其他杂质等等。焊接工艺结束之后，应将剩下的残渣和飞溅出来的残渣清除。先经过除锈工艺，再给水箱上漆。镀层需要各处均匀且牢固，应该保证不易剥落，不能出现气泡等等。还应经过密封
46、性检验，不能出现有漏水现象，还需要进行振动和耐久测试。然后需要经过密封性测试，不能有渗漏的现象，零部件需保证完好。其镀层需要进行耐腐蚀性试验，不能出现明显的锈蚀情况21。还需要经过结合力加热法检验，保证不出现裂纹、剥落，小气泡等等。水箱的外表面需要光滑且平整，不能显著性的凹陷、磕碰伤、刻痕等缺陷。结论毕业设计是检验大学四年以来所学习的课本知识与实践过程的结合，而这次S195柴油机进排气管设计是我们大学四年最后的一个课程，是对我们所学知识的综合运用。通过这毕业设计，进一步提高了我对工程机械设计的了解和深入。此次所设计的S195柴油发动机进排气管，让我进一步的对课本的专业知识有了更深层次的认识，对
47、发动机的基本工作原理都有了全面的了解，特别是柴油发动机的进排气系统，对柴油机自身运转有着重要的影响。而设计的进排气管，它不仅影响进气和排气，还影响着发动机的经济性和动力性。设计的S195柴油发动机进排气管，对柴油机的工作原理和进气管的作用进一步的了解。对零部件材料的选用进行分析和选择以适应发动机运转所需的要求，并在国家标准的基础上进行比较和改进。本次设计的进排气管选用的材料对于设计发动机部件来说有着至关重要的作用，通过选用材料，让我清楚的了解材料的硬度和适用范围，并了解了金属材料的热处理工艺。本次毕业设计所绘制的图纸全部采用Auto Cad来绘制，使用计算机图形使绘图更加高效和准确。在设计进排气管时对排气管的消声器部分进行改进，更好的消除排气噪音。参考文献1王尚勇,杨青.柴油机电子控制技术M.北京:机械工业出版社,2005:15-36.2杨杰.车用柴油机NOx净化过程(SCR、SNCR)的数值模拟D.山东:山东建筑大学,2010.3佟少刚,焦光辉.柴油机高压共轨电控系统开发方案设计J.内燃机与配件,2018(21):8-9.4史文库.姚为民.汽车构造M.吉林:人民交通出版社,2013.5朱剑明,缪雪龙,彭代勇.对我国内燃机节能减排技术路线的战略性思考J.现代车用动力,2010(02):1-12+31.6付小丹.发动机碳烟颗粒捕集器的性能研究D.广东:广东工