柴油机的进排气系统结构设计
1进气系统设计
1.1进气系统的组成及其作用进气系统主要空气滤清器和进气支管组成。
1.2空气滤清器设计
1.2.1作用燃油燃烧的时候需要消耗大量的空气，以一般的柴油机为例，每消耗一升柴油大概要消耗6000-10000L空气。这么多的空气，
里面的杂质诸如灰尘等肯定会很多，如果不把这些杂质清除，一定会
加速气缸的部件的磨损，缩短整个发动机的寿命。有实验表明，如果
不加装滤清器，发动机的寿命大概缩短三分之二，所以空气滤清器是
很重要的。为了保证柴油机气缸的寿命，我们决定采纳干式滤清器。
1.2.2进气导流管的设计在现在的这个柴油机车上，为了增强进气效果，能够利用发动机的谐振，这需要空气滤清器的进气导管有交大的
容积，来增强发动的谐振，提升进气效能，但进气导管又不能做的太粗，否则在里面流动的新奇空气的流速太低，反而不利于进气，为了
使效果最佳，本次设计的柴油机的导流管应该做的又细又长。
1.2.3进气支管的设计进气支管对于柴油机或者气道燃油喷射式发动
机来说，进气支管必须把新奇的空气分配到各个气缸的进气道里面来，而且是均匀的分配，从这个要求考虑，进气支管必须是等长的，而且
为了保证空气具有较高的流速，进气支管的内壁的应该尽可能的光滑，以便提升进气水平。一般进气道使用合金铸铁制造，但车辆轻量化是
汽车的重点进展方向之一，为了配合这种趋势，近来也采纳铝合金制
造的进气支管，这种进气支管具有质量轻，导热性能优良的特点，随
着科技的进步也有采纳复合材料的进气支管，而且应用越来越广。这
种进气支管，内壁光滑，质量很轻，关键是其无需特别加工，其内壁
就特别光滑，这点十分重要，所以有增大应用的趋势。
1.3进气系统的方案为了充分利用进气歧管的谐波效应，使发动机在低速时获得大扭矩，在高速时获得大功率，保证在不同工况下具有良好的性能，汽车发动机采纳了可变进气系统。每个进气歧管都有两个进气通道，一长一短。根据汽油机的工作转速高低、负荷大小，由旋转阅A操纵空气经过哪一个通道流进气缸，可变进气管，它由两种长度的冲压管组成，可旋转阀A在外壳中转动；中低速时，空气由外侧通道经单独的进气管进入一长管，实现中、低速大扭矩；高速时，空气由内部通口经双进气管进入一短管，实现高速大功率。低转速运转时，节气门体可变进气管长度操纵阀关闭，进气歧管可变进气管长度操纵阀也关闭。此时，长进气歧管工作，成为新奇进气充量的主要通道，两个操纵阀同时关闭，其特征是长进气歧管工作。中等转速运转时，节气门体可变进气管长度操纵阀打开，而进气歧管可变进气管长度操纵阀关闭，此时，中等长度进气歧管工作，是进气的主要通道，其特征是：两个操纵阀一开一关，中等长度进气歧管工作。
高转速运转时，节气门体可变进气管长度操纵阀打开，而进气管长度可变系统的结构简单，费用不大，可靠性高。汽油机可变进气歧管技术广为现代轿车采纳。它使进气歧管长度和截面面积随着汽油机工况的变化而改变，改善中、低速和中、小负荷时的动力性、燃油经济性及排放净化性。无级可变长度进气歧管使进气歧管的长度和截面面积随汽油机转速的变化而无级地连续变化，在各种转速下可提升汽油机的有效输出扭矩，使发动机得到较好动力性。
2排气系统设计
2.1排气系统组成及其作用排气系统主要包括排气支管，排气管和消声器。排气系统的作用主要是以尽量小的阻力和噪声，将在气缸中产生的废气排到大气中去。
2.2排气支管设计
2.2.1排气支管的作用其主要作用主要有两个发面，一个是将柴油机
气缸中废气排出去，另外还要防止气缸的排气的相互干扰和废气的倒
流问题。
2.2.2形状设计排气管的形状是很重要的，如果形状设计的不佳，就
会发生各缸排气相互干扰，而且会出现排气倒流的现象，为了幸免这
种现象，同事为了尽可能的利用惯性排气，进一步降低排气的阻力，
我们希望排气管做的尽可能长，同时各缸的排气管应该相互独立，且
等长。但从消除排气干扰的角度讲，对于4缸柴油机来说，我们把1，
4缸的排气支管汇合在一起，将2，3缸的汇合在一起，二者很好的满
足以上的要求。
2.3消声器设计柴油机气缸产生的废气并不能直接排到大气中去，这
是因为，排出的气体温度大概在600-800摄氏度，废气的压力在0.3
到0.5个兆帕，这说明排出的废气具有极大的能量，与此同时，排气
还具有间歇性，会在气管内产生压力的脉动，如果这样的气体直接排
到大气中去，噪音会很大，现在生活人们对噪声污染的注重度越来越高，噪声的操纵很严格，而且，如果排气噪声很大，车内乘员也会很
不舒服，所以我们必须加装消声器来逐步衰减排气压力和减弱排气压
力的脉动，最终使排出的气体到达排放标准。一般说来，消声器的外
壳是由双层钢板焊接而成，中间留有间歇，内壳做成波纹状，与外壳
的内壁一起形成排气通道，这样是为了在有限的空间内，是排气和排
气通道的接触面积最大，也就是使排气走过的路程最大，这样消耗的
排气能量自然最大，同时这样的设计也有利于衰减排气的压力，有利
于排气脉动的散射，不让脉动形成尖波状，幸免出面能量集中区域消
声效果是最好的。
当前部分车型，因为特别的原因，排出的气体温度过高，排气压力很大，如大型挖掘机，坦克，大型矿山机械等，单独依靠消声器，其排
出的废气依旧达不到车辆排气噪声标准，这时候需要特别装置，例如
谐振器，将这种器材与消声器串联之后，能够进一步降低排气的噪声，使其到达排放标准。
柴油机的进排气系统结构设计
柴油机燃油系和排气方法 柴油机的燃油系由于油量不足或油路漏油，密封不严，都会使空气从漏油处进入，使燃油管道内产生气泡，形成气阻。影响供油量的均匀性，导致柴油机启动困难，动力不足或运转不稳，甚至不能启动等问题。常规的排气方法是，用起子或扳手将喷油泵两侧上端的任一排气螺塞拧松数圈，用手激压手油泵至排出的柴油连续、通畅无气泡，发出“吱吱”声为止，用这些方法，空气不易排净，或排净后又会进入空气，本文介绍几种实用方法。 1、油箱至输油泵油管某处漏气 空气具有很大的可压缩性和弹性，在输油泵高于油箱的柴油机燃油系中，当油箱至输油泵的油管或油管接头某处有穿透性擦破、裂纹或接头没有拧紧时，在输油泵工作吸力的作用下，空气会从各漏气处进入油路中，从而降低这段管路内的真空度，使油箱内燃油所受吸力减弱，甚至发生断流，使空气不能排除，这时可以在拆下输油泵进油接头后，向油管内吹气，如有漏油或冒气的地方，予以排除，也可以在油路中间接一段透明油管，在泵油时观察透明油管的流油情况，判断故障出在透明油管前还是透明油管后，以缩小故障范围，逐步予以排除。其三，将柴油机喷油泵放气螺塞处开始排出有大量气泡的油流，并且在反复压手油泵后，气泡仍不见消失，即可确定在油箱至输油泵段负压油路有漏点存在。应取下该段管路，然后通入压力气体，并置于水中，找出冒气泡之处，即为漏点所在。此外，在排除过程中应注意检查油箱内吸管是否有破裂和油箱是否缺油。 2、手油泵活塞磨损过度 手油泵活塞磨损过度后，在工作过程中，空气会从活塞的边上窜入油路中，可以采用以下方法检查：拆下手油泵，用手指堵住手油泵下方的接头孔，抽动手油泵手柄，如手指感到吸力很小时，说明活塞磨损过大，密封性不好，应予以修理或更换。修复后的手油泵，在进油管没油的情况下，以2-3次/S的速度往复抽动手油泵手柄，在1min内应能将油平面在进油口1m以下的柴油送到出油口处，同时要求泵出的柴油不应有气泡，否则应重新检修。在使用中还必须注意每次泵油后都应将手油泵手柄旋紧，以防空气侵入并减少活塞磨损。 3、输油泵进出油阀密封不严 输油泵进、出油阀密封不好会使排气困难，正常情况下，用手指分别堵住输油泵进油口和出油口，然后用手油泵泵油，在进油口处应有较大的吸力，在出油口处应有较大的压力，如果出油口处有压力，而拉出手油泵手柄时进油口处没有吸力或吸力很小，说明出油阀密封不严，如果进油口有吸力，而压下手油泵手柄时出油阀处没有压力或压力很小，说明进油阀密封不严。进、出油阀的密封性也可用吹气的吸气的方法进行检查：在输油泵出油口处吹气，正常情况应是不通的，如能吹通说明出油阀不密封；在进油口处吸气，正常情况应是不通的，否则说明进油阀不密封。进、出油阀不密封时，可以用研磨的方法进行修复。 4、溢油阀损坏或密封不严 溢油阀实际上是一只由球阀、阀座和弹簧等组成的单向阀。在回油管接在输油泵进口接头处的燃油系中，如果溢油阀弹簧的预紧力过小或密封不严，会引起空气难以排净的现象。因为当溢油阀弹力不足或密封不严时，在放空气过程中，携有空气的燃油从溢油阀溢出后又从输油泵进油接头处进入低压油路，在油路中循环流动，甚至在手油泵的吸力作用下，空气不但不能排出，反而从放气螺塞处吸入（这一现象很容易使人们误认为输油泵或输油泵至油箱的管路有问题）。 在回油管接入油箱的燃油系中，溢油阀密封不严，停车时空气容易从溢油阀进入喷油泵低压油腔，进入油路中。
柴油机尾气处理 抛开油品问题，其实柴油机的尾气处理要比汽油机复杂的多，排放清洁是要付出代价的。 柴油机的排放目前主要是氮氧化物NOx和微粒PM，主要的难点在于NOx的处理上；而汽油机的排放主要是NOx、碳氢化合物HC和一氧化碳CO等，如果是直喷汽油机也会有微粒PM的排放。 柴油机一般是富氧燃烧，HC和CO比汽油机少多了；但是柴油机的烟是一个问题，这是因为其燃烧方式的原因，柴油机为扩散燃烧，而汽油机为预混燃烧。因此柴油机工作时如果混合气组织不好，就会导致滚滚黑烟，所以造成了柴油机在我们心中的印象总是很差，总觉得柴油机就是不环保的机器，即使汽油机排出大量的无色不可见的有毒气体HC和CO。但有一点你要知道，柴油机的尾气经过完善处理之后，其污染指标全面秒杀汽油机。正如标题所言，这个完善处理到底有多棘手？ 我们知道汽油机的尾气处理一般只需一个大铁壳，也就是三元催化转化器就可以解决了，不保险？那加个氮氧化物存储式催化转化器（NSC）就稳了。燃鹅，柴油机却用不了…为熟么呢？还是因为柴油机为富氧压燃，空燃比相当大，三元催化器在处理NOx时如果氧分压过高，转化效率将会大大下降。所以呢，还得想别的方法… 一、EGR（Exhaust Gas Recirculation 废气再循环） 内燃机在燃烧后将排出气体的一部分分离出、并导入进气侧使其再度燃烧的技术，主要目的为降低排出气体中的NOx与分担部分负荷时可提高燃料消耗率。燃鹅…EG
R是很讲求控制策略和实现的，为柴油机加装EGR后动力下降油耗升高再正常不过… 二、DOC（Disel Oxidation Catalyst 柴油氧化催化器） DOC是将柴油燃烧后的排放物，例如CO、HC和SOF等，进行氧化，然后产生CO2和H2O。但DOC并不能将污染物完全氧化，其转换效率分别为：CO：70-90%；HC：60-80%；SOF：40-50%。所以，仅仅DOC是不够的… 三、NSC（NOx Storage Catalyst 氮氧化物存储式催化转化器） 图片用的是汽油机，其实柴油机同样可以使用NSC。它的工作原理是先把NOx存起来，等到一定的时机再进行再生处理，系统性地转换成氮气。但NSC需要贵金属，效率也不高50%-80%，另外标定过程也是复杂… 四、DPF（Disel Particulate Catalyst 柴油颗粒过滤器） 柴油颗粒过滤器根据工作原理分为被动再生（A）和主动再生（B）。被动再生，是指只要达到特定温度和压力条件，过滤器收集到的颗粒物就会被处理掉。主动再生，是指当车辆达不到特定反应条件，需要系统主动的创作条件来处理颗粒物（比如，加热）。插一句，柴油含硫量高的话尾气堵塞DPF几乎就是家常便饭… 五、SCR（Selective Catalyst Reduction 选择性催化还原） 原理：尾气从涡轮出来后进入排气混和管，在混和管上安装有尿素计量喷射装置，喷入尿素水溶液，尿素在高温下发生水解和热解反应后生成NH3，在SCR系统催化剂表面利用NH3还原NOx，排出N2，多余的NH3也被还原为N2。要知道SCR的转
柴油机尾气后处理技术
基础开发室性能组
李兴民 2009.4
内容
尾气后处理技术简介 柴油机尾气的组成 后处理基础知识 典型后处理布置方案
DEUTZ (DALIAN) ENGINE CO.,LTD
尾气后处理技术简介
为什么要采用尾气后处理技术？ 为了满足越来越苛刻的环保法 规要求，仅仅依靠发动机本体 的技术措施已经不能满足法规 的要求，专门针对发动机尾气 采用物理、化学方法进行净化 处理的方法叫做发动机尾气后 处理技术
DEUTZ (DALIAN) ENGINE CO.,LTD
排放法规
2 (8%)
cu rve
8 (9%) 10 (8%)
Torque
Fu ll l oa d
6 (5%)
4 (10%) 75% load
12 (5%)
5 (5%)
3 (10%) 50% lo ad
13 (5%)
7 (5%)
9 (10%)
25% load
11 (5%)
1 (15%) idle
250
A
B
C
Engine speed
100 Torque [%]
200
50
150
0
Engine speed [%]
100
-50
50
-100
0 0
Urban
600
Rural Time [sec]
-150 1200 Motorway 1800
DEUTZ (DALIAN) ENGINE CO.,LTD
柴油车排气后处理装置产品使用手册 系统介绍 介绍说明 此说明书所包含的说明以及建议是正确安装和使用以及维护本系统的过程中必不可少的，其更新时间见公司网站公告。 请在安装之前，仔细阅读整个手册，并完全理解。如果你不会安装本装置的，请联系深圳车佳科技有限公司当地经销商，具体联系方式见公司网站（https://www.doczj.com/doc/5a1174418.html,）或致电24小时服务热线：400-7777-266。 安装和维修产品，以及进行任何操作，只能由进行过必要技能培训并合格的人员来执行这些操作。安装和维修时需使用正确的工具，并完全遵守本手册的说明、建议以及安全规定和措施。 本产品的安装、使用、维护以及任何超出本手册的人为干预，责任归于操作者，本公司不承担任何责任。 安全性 大多数发生在使用、维护及修理本产品过程中的事故是由于不遵守基础的安全条例引起的。事先预知潜在的危险能有效避免事故发生。操作者在进行安装前必须经过相关技能培训并达到合格要求，在安装时需要正确使用工具，并且时刻保持警惕。 在完全理解本手册所包含的所有信息之前，请不要开始安装本产品。由于无法预测所有的情况和潜在的危险，本产品的说明书不可能包含所有可能发生的情况。如在安装过程中所选择的程序、工具、方法是没有专门提及的，在此过程中请注意自身以及他人的安全。安装人员必须确认被改造的发动机或是车辆完好无损能够达到改装要求，且不会因为您所选择的产品型号以及安装程序发送故障。
系统工作原理 CJET型柴油机排气后处理装置。主要由低温升温器、氧化型催化器、微粒过滤器、自动添加系统、混合器、催化消声器、尿素罐、尿素泵、喷嘴、电子控制检测系统等组成。柴油机的排气污染物主要由一氧化碳、HC（碳氢化合物）、氮氧化物、颗粒物，当柴油机的排气经排气管进入装置后，首先由氧化型催化器即DOC，对排气中的CO（一氧化碳）和HC（碳氧化合物）通过氧化作用转化为水和二氧化碳。之后，排气通过DPF（颗粒物过滤器），又去碰撞、沉积等物理作用，排气中的颗粒物被DPF捕集和过滤。最后排气通过催化消声器，电子单元接收到满足喷射条件的信号后，发送指令给尿素泵，尿素泵接受指令并借助尿素吸液管从尿素罐中泵取尿素溶液，通过喷射管把尿素与压缩空气的混合气体送至喷嘴，经喷嘴喷出的尿素与排气在混合器内混合、水解，到达催化消声器后，由于催化器表面的化学物质催化作用，排气中氮氧化物与尿素水解后的氨气发生化学反应使氮气和水，之后排气经过尾管排入大气中。通过CJET型柴油机排气后处理装置的作用，柴油车尾气中的一氧化碳、碳氢化合物、颗粒物及氮氧化物排放标准可以达到国四、国五以上。针对中国的油品国情，该系统还增加了自动配比的添加剂（FBC）辅助再生模块，能有效降低系统的再生温度。 CJET型柴油机排气后处理装置采用了独立自主动再生技术保证DPF的正常运行。随着DPF捕急的颗粒物越来越多，排气背压和温度随之增高，影响发动机的性能和DPF的工作效率，因而须定时去除已捕集的PM以恢复DPF的性能。将去除PM的过程叫做DPF再生。过滤体再生技术分为主动再生和被动再生两种。考虑到被动再生对燃油硫含量的要求苛刻，在我国通常采用提高排气温度的方法来再生DPF,即主动再生。PM的起始燃烧温度约为600℃，而现有柴油机，特别是轻型柴油机的排气温度较低，达不到此温度。系统通过燃油添加剂将PM起燃温度降到450℃，再通过起燃器加热的方式提高过滤体温度，以实现PM 的燃烧并通过排气管排出。此时，排气背压随之逐渐下降，控制系统将发出再生停止指令，系统再生结束。 CJET型柴油机排气后处理装置可广泛应用于客车、叉车、卡车、矿山机械、建筑机械、装载机械、发电机组、内燃机车、轮船及气体压缩机等尾气处理。
中国环境保护产业协会标 T/CAEPI □□－20□□ 柴油机排气后处理装置技术要求 第5部分：后处理器机械性能 Technical Requirements of Diesel Emission Aftertreatment Devices Part 5: Mechanical Performance of After-treatment Converter （征求意见稿） 中国环境保护产业协会发布
T/CAEPI XXX-201X 目 录 前 言...........................................................................III 1 范围 (1) 2 规范性引用文件 (1) 3 术语和定义 (1) 4 技术要求.......................................................错误！未定义书签。 4.1 一般要求 (3) 4.2 机械性能要求 (3) 5 试验程序 (4) 6 试验方法 (4) 6.1 密封性试验 (4) 6.2 轴向推力试验 (4) 6.3 水急冷试验 (4) 6.4 热振动试验 (5) 6.5 热疲劳试验 (6) 7 检验规则 (7) 7.1 检验分类 (7) 7.2 检验项目 (7) 8 标志、包装、运输、储存 (8)
T/CAEPI XXX-201X 前 言 为贯彻《中华人民共和国环境保护法》，促进环保技术装备发展，规范柴油机排气后处理装置的技术要求和试验方法，降低柴油机尾气排放中的污染物对空气质量的影响，制定本标准。 CAEPI XXX-201X《柴油机排气后处理装置技术要求》分为如下5个部分： ——第1部分：氧化型催化转化器（DOC）； ——第2部分：选择性催化还原器（SCR）； ——第3部分：柴油机颗粒捕集器（DPF）； ——第4部分：氨逃逸催化器（ASC）； ——第5部分：后处理器机械性能； 本部分为T/CAEPI XXX-201X 第5部分。 本部分规定了柴油机排气后处理装置后处理器的机械性能技术要求和试验方法。 本部分是对HJ451-2008《环境保护产品技术要求柴油车排气后处理装置》的修订，与原标准相比主要变化如下 ——增加了后处理器封装单元的技术要求和测试方法 ； ——增加了后处理器总成热疲劳要求和试验方法 ； ——修改了密封性技术要求，将压降要求改为泄漏量要求； ——修改了轴向推力试验方法，根据载体的大小，线性关系增加轴向力； ——修改了预处理条件，调整了预处理温度； ——修改了水急冷试验方法，将四段式循环方式改为两段式； ——修改了振动试验方法； ——修改了试验条件和试验程序； ——修改了检验规则。 本标准由中国环境保护产业协会组织制订。 本标准起草单位： 本标准主要起草人：
进气系统与排气系统的构造及功能 进气系统 一、空气滤清器 (一)空气滤清器的功用 燃油燃烧需要大量的空气。以普通轿车为例，每消耗1L汽油需要消耗5000～10000L空气。大量的空气进入气缸，若不将其中的杂质或灰尘滤除，必然加速气缸的磨损，缩短发动机使用寿命。实践证明，发动机不安装空气滤清器，其寿命将缩短2/3。空气滤清器的功用主要是滤除空气中的杂质或灰尘，让洁净的空气进入气缸。另外，空气滤清器也有降低进气噪声的作用。
二、进气歧管 1．进气歧管结构 对于化油器式或节气门体汽油喷射式发动机，进气歧管指的是化油器或节气门体之后到气缸盖进气道之前的进气管路。它的功用是将空气、燃油混合气由化油器或节气门体分配到各缸进气道。
2．进气歧管加热
化油器式或节气门体燃油喷射式发动机进气歧管的温度很重要。温度太低，汽油将在管壁上凝结。因此，对这类发动机的进气歧管应进行适当的加热以促进汽油的蒸发。但是加热过度将减少进入气缸的混合气数量，并使发动机功率下降。通常进气歧管利用发动机排气或循环冷却液进行加热。利用循环冷却液加热进气歧管需在进气歧管内设置水套，并使其与发动机冷却系连通，让冷却液在进气歧管的水套内循环流动。气道燃油喷射式发动机的进气歧管无需加热。 3．谐振进气系统 由于进气过程具有间歇性和周期性，致使进气歧管内产生一定幅度的压力波。此压力波以当地声速在进气系统内传播和往复反射。如果利用一定长度和直径的进气歧管与一定容积的谐振室组成谐振进气系统，并使其固有频率与气门的进气周期调谐，那么在特定的转速下，就会在进气门关闭之前，在进气歧管内产生大幅度的压力波，使进气歧管的压力增高，从而增加进气量。这种效应称作进气波动效应。谐振进气系统的优点是没有运动件，工作可靠，成本低。但只能增加特定转速下的进气量和发动机转矩。
柴油机的进排气系统结构设计 由于柴油产生的功率大，价格也相对便宜，因此在我们日常生活中使用的工程机械都倾向于使用柴油机。但柴油机也存在一些问题，诸如排放不达标，这包括废气和噪声排放，功率能耗等，这都与柴油机的进排气系统有关。因此我们有必要对柴油机aa升整个柴油机的性能，降低它的噪声和废气的排放，在满足排放标准的同时提升柴油机的功率能耗。 标签：柴油机；进排气系统；设计 1 进气系统设计 1.1 进气系统的组成及其作用 进气系统主要空气滤清器和进气支管组成。 1.2 空气滤清器设计 1.2.1 作用 燃油燃烧的时候需要消耗大量的空气，以一般的柴油机为例，每消耗一升柴油大概要消耗6000-10000L空气。这么多的空气，里面的杂质诸如灰尘等肯定会很多，如果不把这些杂质清除，一定会加速气缸的部件的磨损，缩短整个发动机的寿命。有实验表明，如果不加装滤清器，发动机的寿命大概缩短三分之二，所以空气滤清器是很重要的。 为了保证柴油机气缸的寿命，我们决定采用干式滤清器。 1.2.2 进气导流管的设计 在现在的这个柴油机车上，为了增强进气效果，可以利用发动机的谐振，这需要空气滤清器的进气导管有交大的容积，来增强发动的谐振，提高进气效能，但进气导管又不能做的太粗，否则在里面流动的新鲜空气的流速太低，反而不利于进气，为了使效果最佳，本次设计的柴油机的导流管应该做的又细又长。 1.2.3 进气支管的设计 进气支管对于柴油机或者气道燃油喷射式发动机来说，进气支管必须把新鲜的空气分配到各个气缸的进气道里面来，而且是均匀的分配，从这个要求考虑，进气支管必须是等长的，而且为了保证空气具有较高的流速，进气支管的内壁的应该尽可能的光滑，以便提高进气能力。一般进气道使用合金铸铁制造，但车辆轻量化是汽车的重点发展方向之一，为了配合这种趋势，近来也采用铝合金制造的进气支管，这种进气支管具有质量轻，导热性能优良的特点，随着科技的进步
柴油机排气异常原因分析 柴油机作为一种动力源，在农村广泛应用。技术状态良好的柴油机，在正常工况下，排气管排出的废气为淡灰色，负荷略重时则可能为深灰色。如果在常用工况下，柴油机排放的废气呈现出白色、黑色或蓝色，说明柴油机排气不正常，应查找原因，排除故障。 一、排气管冒白烟 冬天启动车时多数拖拉机冒白烟，这是属于正常现象。一旦发动机温度超过75 ℃还冒白烟，这就不属于正常现象了。排气管冒白烟说明燃油供给不足或燃油中有水分。白烟实际上是雾状，在没有机件损坏的情况下，造成冒白烟的原因有下列几个方面： 1．柴油中有水主要是由于柴油细滤器堵塞。柴油细滤器工作时间过长，没有经过清洗检查，纸滤芯被柴油中的水分浸湿，脏物堵塞。一般要求机车在使用300 h后要清洗检查柴油细滤器，有损坏的纸滤芯应予更换，不能勉强使用。否则会影响机车使用寿命。 油路里有空气主要是冬季用柴油的牌号不对，特别是寒冷地区更应注意，冬季只能用20号或35号轻柴油。油路里有空气的另一个原因，是使用了已疲劳的铝质垫圈，因为各接头铝质垫圈只能拆装3、4次，在这种情况下，不只是发动机冒白烟，还会因从垫圈处进气造成不断灭车现象，因而必须更换变形的垫圈。 2．喷油器安装孔过大，产生一定间隙，导致散热系统的水大量进入燃烧室。水无法燃烧，受热后生成水蒸气，直接从排气管排出。机车一般使用7~8年以上，经过多次拆修，喷油器安装孔会变大。如果发现这种情况，应注意检查缸盖喷油器孔内有无裂纹，如有裂纹或孔太大必须更换缸盖。若缸盖无问题只是安装孔大了，可用紫铜棒加工一个比原来喷油嘴垫圈稍大点和厚些的垫圈，尺寸可根据实际需要而定。另外，针阀卡住现象，也是冒白烟原因之一。要求几个缸的喷油器针阀同时检查、试压、校正，如需更换针阀也要更换喷油器壳体。 3．冒白烟另一个因素是开始供油时间过晚。表现在活塞从下止点往上止点运行将要爆发时，燃油不能按时准确的将雾状供到，待爆发即将终了之前的刹那才将喷雾送到，使燃油来不及烧完而以雾状排出去。要正确调整供油提前角。 4．发动机防寒预热温度不够，通常发动机最理想的温度应在80～85 ℃。发动机如果保证不了这个正常温度，最容易冒白烟，这主要是燃烧室周围缺少一个“助燃”温床。要求寒冷地区的驾驶人员，一定做好保温的附加设备，如防寒罩。 二、排气管冒黑烟 排气管冒黑烟说明燃油未完全燃烧。其主要原因有下列几个方面：
中重型发动机活塞设计 摘要:探讨活塞疲劳开裂及试验研究，结合活塞的材料等介绍活塞的发展趋势及结构特点、性能及试验等。 关键词:活塞类型；液态模锻；纤维强化；内冷通道；试验 1概述 中、重型发动机普遍采用增压技术，强化程度大，爆发压力高，对作为发动机“心脏”的活塞，提出了越来越高的要求。在过去的十几年中，平均有效压力在设计上持续升高，在最近的十年中将可能达到30bar。这直接导致了气缸组件最大缸压和热负荷的增加。在追求低燃油耗的情况下，缸压200bar的发动机已较为普遍。 活塞主要采用铝－硅共晶合金材料，面对日益苛刻的发动机负荷，其适用区域构成了一定的限制。活塞主要作用是将能源转化为负荷输出。由于热负荷过大而引起的活塞烧顶、开裂、拉缸、变形和异常磨损等热损坏时有发生。另外，由于热负荷不均匀所引起的热变形、热应力以及对材料的热强度、摩擦副冷却等的影响也大大的限制了重型发动机的发展，成为重型车发展的一大障碍。在设计开发过程中，有必要找出活塞的失效模式并针对这些失效模式作出分析，找出改进的方法，提高活塞的使用寿命、可靠性，促进内燃机的发展和完善。 2活塞主要失效模式 活塞三个主要易受破坏区域： （1）顶部－由于承受较高负荷产生裂纹及与燃料有关的作用引起的腐蚀。 （2）销座－由于高温下活塞材料表面承受较高的交变燃烧压力作用而引起裂纹。 （3）环槽－由于位置较高的一环槽设计承受较高负荷限制了传统的镍基环槽加强作用的应用。 针对以上活塞主要失效模式，一般从三个方向解决： （1）铝合金性能进一步提高 （2）材料选用锻铁或钢 （3）改进活塞结构设计 3活塞类型及材料的研究 为了更好的适应中速柴油机的要求，活塞专业厂家在活塞结构类型及材料研究方面已开展了大量的工作。 3.1铝基体内冷通道活塞 铝合金活塞带内冷通道技术从20世纪60年代后期成为主要的产品，并且发展成能
现代动力技术之二 现代高效低排放柴油机技术 (五)柴油机排气后处理 石磊 上海交大内燃机研究所
1. 排放污染物的成分 2. 污染物的形成与危害 3. 污染物的来源 4. 污染物的净化方式（1）一氧化碳（CO）：不完全燃烧产物。 （2）碳氢化合物（HC）：未燃和未完全燃烧的燃油、润滑油及其裂解产物和部分氧化产物。 （3）氮氧化合物（NOx）：在燃烧过程中和排入大气后造成的氮的各种氧化物（NO、NO2为主）的总称。 （4）颗粒排放物(PM）：主要是碳烟、未燃燃油和润滑油液态颗粒，以及其他碳氢化合物、硫化物、含金属的灰分等。 （5）二氧化碳（CO2）：燃烧的必然产物。
1. 排放污染物的成分 2. 污染物的形成与危害 3. 污染物的来源 4. 污染物的净化方式 一氧化碳（CO） （1）形成原因 汽油机——主要是由可燃混合气过 浓造成的。 柴油机——主要是由燃烧室内部缺 氧或温度过低造成的。 （2）危害 是一种无色、无味的有毒气体，吸 入人体后，能以比氧强210倍的亲和 力同血液中的血红蛋白结合，形成 碳氧血红蛋白，阻碍血液向心脏、 脑等器官输送氧气，从而引起各种 中毒症状，直至使人窒息死亡。
1. 排放污染物的成分 2. 污染物的形成与危害 3. 污染物的来源 4. 污染物的净化方式 碳氢化合物（HC） （1）形成原因 汽油机——主要是因为低温缸壁的 冷激作用，使火焰消失；电火花太 弱，不能点燃混合气；进排气门重 叠期间，新鲜混合气泄漏；曲轴箱 窜气，汽油箱或化油器浮子室内汽 油蒸发等。 柴油机——主要是混合气形成不良 或温度过低而形成。 （2）危害 HC吸入人体后会破坏造血机能，造 成贫血、神经衰弱等，同时也会致 癌。
进气和排气系统 进气和排气系统 技术参数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20-1 就车检测（KV6 汽油） 油门接线检查和调整．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20-2 空气滤清器检查．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20-2 拆卸和组装 进气系统拆卸和组装．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 20-3 排气系通拆卸和组装．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20-4由南方汽车维修技术论坛提供 ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎａｎｆａｎｇｑｘ．ｎｅｔ
进气和排气系统 20-1 技术参数 进气和排气系统 技术参数
20-2 气和排气系统 就车检查 (KV6汽油) 油门接线 检查 1． 油门踏板踩到底检查节气门是否全 开。必要时用调整螺栓A 进行调整。 A T3020003 2． 检查油门拉线游隙。 游隙：0.04~0.11 in (1~3 mm) 3． 必要时用螺母A 进行调整。 A V2020003 空气滤清器 检查 1． 检查空气滤清器的损坏或堵塞，必要 时清洗或更换。 参考 用压缩空气时右滤清器内侧到外侧，从上到下进行清洗。 A V2A20001
进气和排气系统 20-3 拆卸和组装 进气系统 拆卸和组装 1．按图示数字顺序拆卸。 2．检查进气系统部件必要时进行修理或更换。 3．按拆卸的相反顺序组装。 A V2020001 （1）空气管（3）空气流量传感器 （2）空气滤清器总成（4）进气管总成
柴油机的进排气系统结构设计 1进气系统设计 1.1进气系统的组成及其作用进气系统主要空气滤清器和进气支管组成。 1.2空气滤清器设计 1.2.1作用燃油燃烧的时候需要消耗大量的空气，以一般的柴油机为例，每消耗一升柴油大概要消耗6000-10000L空气。这么多的空气， 里面的杂质诸如灰尘等肯定会很多，如果不把这些杂质清除，一定会 加速气缸的部件的磨损，缩短整个发动机的寿命。有实验表明，如果 不加装滤清器，发动机的寿命大概缩短三分之二，所以空气滤清器是 很重要的。为了保证柴油机气缸的寿命，我们决定采纳干式滤清器。 1.2.2进气导流管的设计在现在的这个柴油机车上，为了增强进气效果，能够利用发动机的谐振，这需要空气滤清器的进气导管有交大的 容积，来增强发动的谐振，提升进气效能，但进气导管又不能做的太粗，否则在里面流动的新奇空气的流速太低，反而不利于进气，为了 使效果最佳，本次设计的柴油机的导流管应该做的又细又长。 1.2.3进气支管的设计进气支管对于柴油机或者气道燃油喷射式发动 机来说，进气支管必须把新奇的空气分配到各个气缸的进气道里面来，而且是均匀的分配，从这个要求考虑，进气支管必须是等长的，而且 为了保证空气具有较高的流速，进气支管的内壁的应该尽可能的光滑，以便提升进气水平。一般进气道使用合金铸铁制造，但车辆轻量化是 汽车的重点进展方向之一，为了配合这种趋势，近来也采纳铝合金制 造的进气支管，这种进气支管具有质量轻，导热性能优良的特点，随 着科技的进步也有采纳复合材料的进气支管，而且应用越来越广。这 种进气支管，内壁光滑，质量很轻，关键是其无需特别加工，其内壁 就特别光滑，这点十分重要，所以有增大应用的趋势。
387柴油机设计（活塞连杆组） 摘要 本文主要介绍387柴油机活塞连杆组的设计。在本次设计中，考虑到387柴油机主要应用于农业生产中的中小型机械，环境往往较为恶劣，需要内燃机具有较好的动力性能为农机产品提供足够的动力。本次设计在387柴油机基础上加大了活塞的工作行程，改球形燃烧室为W形燃烧室，使其动力性与经济性都有所提高。但由于工作行程的加大，平衡性变差，噪音与震动加大，在设计时对其采取一定的措施。燃烧系统采用直喷型，易启动，节能效果明显，可使经济性和动力性大大提高。发动机转速为3000r/min左右，12h标定功率约27kW，符合当今低速汽车对转速及功率的需求。通过参数及工艺性能的控制可使燃油消耗率保持在245g/kW.h以内。本文着重讨论了活塞连杆组部位的设计要求及特点。 本人主要任务是设计387柴油机的活塞连杆组，首先根据柴油机的性能指标对柴油机主要的性能参数进行了选择。然后在参照387柴油机的活塞连杆组进行结构设计。在阐述活塞连杆组设计过程的同时也对主要零部件的设计要点作了总结。本说明书中重点论述了387柴油机活塞连杆组的设计依据与设计过程。 关键词：柴油机，活塞，连杆
THE DESIGN OF 387 DIESEL ENGINE （PARTS OF PISTON GROUP） ABSTRACT This paper mainly introduces the design of the 387 diesel engine parts of piston group. In this design, considering the 387 diesel engines are mainly applied in small and medium-sized machinery, agricultural production environment is bad, need often has better performance for internal machinery products provide enough power. The Diesel 387 which designed this time is on the basis of the old Diesel 387 and increasing the piston stroke, with its power performance and economical efficiency enhanced. However, because of the work itinerary increased, its balance became worse, noise and vibration also increased. So in this design, I have to take some certain measures. Combustion Chamber using injection type, easy to start, energy saving effect, and can make the efficiency and performance improved greatly. The engine speed is 3000r/min, about 27kW/12h calibration power, speed and the current low power of the car needs. Through the parameters and process performance control can make fuel consumption in 245g/kW.This paper discusses the design requirements and characteristics of the cylinder important parts。 My main task is to design 387 engine parts of piston group. On the first, according to the diesel’s performance target, I should to choose the main performance mark of the diesel. Then in the light of the design of 387 diesel parts of piston group to design the structure. When explained the process of the parts of piston group design, I also summarized the main parts. This thesis focused on expounding the foundation and process of the 387 diesel engine parts of piston group design. KEY WORDS：diesel engine, the piston, the connecting rod,
目录 前言 (1) 1活塞的概述 (2) 1.1活塞的功用及工作条件 (2) 1.2活塞的材料 (2) 1.3活塞结构 (2) 1.3.1活塞顶部 (2) 1.3.2活塞头部 (3) 1.3.3活塞裙部 (3) 2活塞的结构参数 (4) 3活塞最大爆发压力的计算 (5) 3.1热力过程计算 (5) 3.2柴油机的指示参数 (8) 3.3柴油机有效效率 (10) 4活塞销的受力分析 (12) 5活塞的加工工艺 (14) 参考文献： (15)
前言 内燃机的不断发展，是建立在主要零部件性能和寿命不断改进和提高的基础上的，尤其是随着发动机强化程度的提高、功率的增大和转速的增加，零部件尤其是直喷式柴油机活塞的工作环境变得更加恶劣了。活塞的结构直接影响活塞的温度分布和热应力分布，因此就有必要对活塞的结构和性能作出预测和评价。 活塞是内燃机上最关键的运动件，它在高温高压下承受反复交变载荷，被称为内燃机的心脏，特别是坦克、舰艇和军用车船用内燃机活塞则要求更高，它已成为制约内燃机发展的一个突出问题。 本次课程设计的题目是发动机铝活塞的结构及工艺设计，选择利用合适的机床加工发动机活塞，通过这次课程设计，要求熟练掌握并能在实际问题中进行创新和优化其加工工艺过程。
1活塞的概述 1.1活塞的功用及工作条件 全套图纸及更多设计请联系QQ：360702501活塞是曲柄连杆机构的重要零件煤气主要功用是承受燃烧气体压力和惯性力，并将燃烧气体压力通过活塞销传给连杆，推动曲轴旋转对外作功。此外，活塞又是燃烧室的组成部分。 活塞是内燃机中工作条件最严酷的零件。作用于活塞上的气体压力和惯性力都是周期变化的，燃烧瞬时作用于活塞上的气体压力很高，如增压内燃机的最高燃烧压力可达14—16MPa。而且活塞还要承受在连杆倾斜位置时侧压力的周期性冲击作用，在气体压力、往复惯性力和侧压力的共同作用下，可能引起活塞变形，活塞销座开裂，活塞侧部磨损等。由此可见，活塞应有足够的强度和刚度，而且质量要轻。 活塞顶部直接与高温燃气接触，活塞顶部的温度很高，各部的温差很大，柴油机活塞顶部常布置有凹坑状燃烧室，使顶部实际受热面积加大，热负荷更加严重。高温必然会引起活塞材料的强度下降，活塞的热膨胀量增加，破坏活塞与气缸壁的正常间隙。另外，由于冷热不均匀所产生的热应力容易使活塞顶部出现疲劳热裂现象。所以要求活塞应有足够的耐热性和良好的导热性，小的线膨胀系数。同时在结构上采取适当的措施，防止过大的热变形。 活塞运动速度和工作温度高，润滑条件差，因此摩擦损失大，磨损严重。要求应具良好的减摩性或采取特殊的表面处理。 1.2活塞的材料 现代内燃机广泛使用铝合金活塞。铝合金导热性好（比铸铁大3-4倍），密度小（约为铸铁的1/3）。因此铝活塞惯性力小，工作温度低，温度分布均匀，对改善工作条件减少热应力延缓机油变质有利。目前铝活塞广泛采用含硅12%左右的共晶铝硅合金制造，外加铜和镍，以提高热稳定性和高温机械性能。铝活塞毛胚可采用金属模铸造，锻造和液压模锻等方法生产。 为了提高铝活塞的强度和硬度，并稳定形状尺寸，必须对活塞进行淬火和时效热处理。 1.3活塞结构 活塞按部位不同，分为顶部，头部和裙部三部分。 1.3.1活塞顶部 活塞顶部是燃烧室的组成部分，其形状与燃烧室形状和压缩比有关，一般有平顶，凸
摘要 内燃机的不断发展，是建立在主要零部件性能和寿命不断改进和提高的基础上的，尤其是随着发动机强化程度的提高、功率的增大和转速的增加，零部件尤其是直喷式柴油机活塞的工作环境变得更加恶劣了。活塞的结构直接影响活塞的温度分布和热应力分布，因此就有必要对活塞的结构和性能作出预测和评价。 活塞式内燃机上最关键的运动件，它在高温高压下承受反复交变载荷，被称为内燃机的心脏。本设计通过对内燃机铝活塞加工技术的发展、活塞的工作环境以及结构特点的分析，确定了活塞的加工过程以及加工方案。其中主要包括：活塞顶部设计、活塞头部设计、活塞裙部设计、活塞的结构参数设计、和加工工艺的设计。 关键词：内燃机活塞结构加工
Abstract The continuous development of the internal combustion engine, is built on the basis of the performance and life of the main components continue to improve and enhance, especially with the improvement of the degree of enhancement of the engine, power increases and an increase in speed, parts and components in particular, is a direct injection diesel engine pistonwork environment becomes worse. The structure of the piston directly affect the temperature distribution of the piston and the thermal stress distribution, and therefore it is necessary to predict and evaluate the structure and performance of the piston。 The most critical moving parts of the piston engine under high temperature and pressure to withstand repeated alternating load, which is known as the heart of the internal combustion engine. The design through the development of the internal combustion engine the aluminum piston processing technology, the the piston work environment as well as the analysis of the structural features identified piston processing and processing programs. Which mainly include: design of the top of the piston, piston head design, piston skirt design, structure parameters of the design of the piston, the piston calculation of the maximum explosion pressure and the process design. KEY WORD ：Internal combustion engine Piston structure Machining
一、排气后处理的原因与意义 随着我国工业快速崛起与经济迅猛发展，我国人民的生活水平不断提高，对于生活品质的要求也越来越高，汽车作为一种非常便捷的交通工具也越来越普及，汽车工业也得到了飞速的发展。 然而，汽车的普及与汽车工业的快速发展给人们生活带来便利的同时也产生了能源与环境问题。近年来，节能、能源与环境相容问题成为备受关注的重大科学问题。而汽车发动机作为汽车动力的问题的根本所在，因此改善汽车性能的关键在于开发汽车发动机节能减排技术。 因而，随着对内燃机低排放的要求不断严格，能兼顾动力性、经济性、排放性的内燃机越来越复杂，成本急剧上升。因此，世界各国都先后开发排气后处理技术，在不影响或者少影响内燃机其他性能的同时，降低最终向大气环境的排放。 如何解决好发展过程中的能源与环境问题成为当前汽车工业面临的两项难题。一直以来汽车发动机以石油作为主要的燃料来源，但是，石油资源具有不可再生性，连续开采已使得石油资源日益枯竭。尾气排放带来的环境污染问题也是汽车工业急需解决的问题，制定并实施汽车尾气排放标准是一项较为有效的控制措施。 在能源与环保的双重压力下，我国汽车发动机行业引进了许多先进的技术。就汽车发动机而言，汽车发动机排气后处理技术等先后应用到实际的生产生活中，其技术可以有效改善汽车发动机的尾气的排放与污染，降低废气污染的排放。 进入二十一世纪，世界汽车发动机技术的研究重点与目标趋向于节能和二氧化碳减排取代排放控制的方面上。因此发动机排气后处理技术正处于上升趋势，而且国际上发动机排气后处理技术近年来已经有了很大的提高，其基础理论与机制有了巨大的进步，因此研制、设计、和试验汽车发动机系统的技术得到了很大的革新。 二、排气后处理技术的原理与分类 在讨论汽车发动机排气后处理技术之前，我们应该首先讨论一下汽车发动机所排放的尾气与其对于人体与社会的危害。 首先汽车发动机的尾气的主要危害物有一氧化碳、碳氢化合物与氮氧化合物等众多有毒有害的气体。它们产生的原因多是有由于燃油的不充分的燃烧所引起的，并且在高温的情况下，更容易产生更多的上述的有害气体，这些有害气体会对环境造成极大的污染，对人体造成呼吸系统、血液、神经系统的人体重要的系统形成极大的损伤。 而发动机的排气后处理技术就是用来减缓与解决上述的问题的。按目前主要的方法，汽车发动机排气后处理技术按照汽车发动机的燃油的种类，可以分为汽油机排气后处理技术与柴油机排气后处理技术。 下面首先介绍汽油机排气后处理技术，汽油机排气后处理技术主要包括热反应器、催化转化器、HC捕集器，其中催化转化器又可以分为氧化性、还原性、氧化还原（三效）型以及稀燃型，目前单纯还原型的催化剂已很少用。下面对汽油机排气后处理技术的各个部分进行较为详细的介绍： 首先是热反应器：处理对象为CO和HC。随着三效催化器的普及，20世纪90年代开始生产的新车已不采用热反应器。由于摩托车的排气后处理装置要求