柴油机进排气结构的优化设计

吕胜

摘要：本文笔者结合个人从事柴油机施工设计的实践工作经验与相关参考文献，对柴油机进排气结构进行优化设计，旨在进一步提升柴油机本身的性能，有效的控制并降低柴油机在实际运行过程中产生的噪音与废气排放量。

关键词：柴油机;进气结构;排气结构;优化设计

前言：

相对于汽油而言，柴油机本身在燃烧过程中会产生更大的功率，因此更加具有经济实用性被广泛的应用在工程机械中。虽然柴油机的优势十分显著，但是其在环保方面却存在着较大的弊端，所以对其进排气结构加以优化设计俨然已经成为柴油机施工设计工作者刻不容缓需要解决的首要问题。为此笔者即对柴油机进排气结构优化设计展开粗浅的探讨，以期在提高柴油机性能的同时，进一步降低柴油机运行过程中产生的噪音与废气。

1.柴油机进气系统的结构优化设计

空气滤清器在柴油机进气系统中具有十分重要的地位，这是因为空气滤清器最为主要的作用就是对进入气缸内的空气加以净化，提高发动机部件的实际使用寿命。我们都知道空气之中往往存在着较多的杂质，如若不经过空气滤清器的净化就直接进入到气缸之中，就会在一定程度上加快气缸内部机械部件的损坏，进而降低发动机部件的使用寿命。而要想进一步提升空气滤清器的性能，重点还在于选择优质的材料。目前最新一代的空气滤清器采用的是复合型滤网，即是由低阻高效HEPA滤材与高效改性活性炭复合制成，其与普通滤网相比有过滤精度高，透气性更好的差别，其过滤效果更佳。所以在空气滤清器的优化上要从材料的选择入手。

柴油发动机的进气导流管会对空气的进气速度与进气效能产生直接的影响，所以做好柴油发动机进气导流管的设计优化也至关重要。这是因为当外界空气进入到导流管后，其流动处于被动状态，依靠的是发动机谐振以及进气导管的特殊结构。所以在进气导流管的设计上可采取细长类型，以保证进气导管中空气流动速度与流动效果的稳定。

柴油发动机的进气支管会直接影响到其运行效能，所以必须要做好进气支管的优化设计。我们都知道进气歧管的最大作用就是为每一个气缸在导出柴油燃烧过程中提供其足量的空气，因为发动机的每一个气缸，其燃烧状态都大体相同，所以每一个气缸的进气支管的长度和弯曲度也要尽量保持一致，同时，为保证空气在支管中拥有较高的流速，还要进一步提高支管内壁的光滑度。目前由铝合金材质制作而成的进气支管较为常见，复合材料制作而成的进气支管具备优良的性能，也应该进一步推广应用。

2.柴油机排气系统的结构优化设计

在柴油机排气系统的结构设计上，主要从排气支管设计与消声器设计这两个方面入手，以期解决的技术问题，一个是确保气缸内部的废气不会产生气流干扰问题，废气得以顺畅的排出;另外一个是有效降低气体排放造成的噪音。

在排气歧管结构的优化设计过程中，对于形状的优化设计至关重要，这是因为优化排气歧管的形状能够有效摆脱气缸内部的气体之间的作用力产生相互干扰问题，进而有效降低尾气倒流问题的出现。而为了能够有效防止这一问题的发生，在排气歧管的优化设计上则不应该将关注的目光过多的放在干涉气体排放走向上，而是应该顺着气体的惯性排出，使其进入到排气管后，尽可能的加长排气歧管的长度，加大排气歧管的弧度，从而合理的降低尾气排放阻力。此外，在排气歧管的优化设计上还要尽可能的保证等长度、相互之间的独立性。如，对于四缸柴油机而言，为了能够进一步确保其排气过程中气体之间不会产生相互干扰问题，可以将1，4缸的排气支管汇合在一起，将2，3缸的汇合在一起，这样就可以很好地满足以上的要求。

柴油机气缸所产生的废气之所以不能直接排放到大气之中，是因为从柴油机气缸之中排除的废气，其温度往往相对较高，且拥有較大的压力，带有较高的能量。这种气体处于排气管道中时就会产生较大的压力脉冲，进而使排气管道发出振动，相应的排出的气体也会产生十分强烈的空气流动，进而造成一定的噪音污染。并且柴油机排气量的大小会随着发动机的工作功率，有间歇性的变化，但是无一例外的均会带来较大的噪音问题。所以，为了能够有效的降低排气过程中产生的噪音，我们可以专门的在排气管上加装消音器锐减气体的排放压力及噪音，最终能够促使噪音水平控制在标准数值之内，以便于满足国家规定的排放标准。

在设计消声器的过程中，其外壳部分可以使用双层钢板进行焊接制成。消声器的内部则可以将其内壳制作成为波纹状，以此让气体经过更多的时间和流程才能够得以排出去，这样设计的根本目的也是为了进一步消耗尾气的排放能力与排气压力。并且有利于排气脉动的散射，不让脉动形成尖波状，避免出现能量集中区域消声效果是最好的。

结束语：

对柴油机进排气结构加以优化，不仅能够很好的确保柴油发动机功率的稳定性，还能够降低柴油发动机的噪音产生与废气排放量。尤其是柴油机进排气系统的管路结构相对较为复杂，任何一个小的优化设计方案，都会对其运行状态造成影响。所以，深入的探讨与研究柴油机进排气结构的优化设计十分有必须要，这对提高柴油机本身的性能而言具有十分重要的现实意义与经济效益。

参考文献：

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