提高汽车发动机充气效率的措施

题目：提高汽车发动机充气效率的措施学院（系）：工程学院

年级专业：机制三班

学号： 0522327 学生姓名：徐志江

提高汽车发动机充气效率的措施

摘要：随着汽车排放指标要求不断严格，车用发动机的强化指标也越来越高，为了尽可能提高发动机转速以达到高的升功率要求，合理增大气门直径及采用多气门结构是提高发动机充气效率的重要措施，本文重点分析车用多气门汽油机、柴油机进、排气道的结构和设计要点，从而对多气门结构更广泛地被使用在汽车发动机上提出了科学的研究结论。

关键词：多气门、进气道、排气道、涡流比、流通系数

Abstract:As the vehicle emissions index requires the continuous strictly, of vehicle engine, strengthen index also more and more high, in order to maximize the engine speed to achieve high rise to power requirements, rationally increasing the diameter and using multiple valve valve structure is to improve the charging efficiency of engines the important measures, this article focuses on analyzing vehicle more than gasoline engine, engine valves the intake and exhaust tao's structure and design essentials of valve structure, thus more widely used in automotive engines presents scientific research conclusion.

Keywords:more valve、inlet、exhaust air duct、vortex ratio、flow coefficient

为了控制环境的日趋恶化，目前世界上先进国家对汽车排放指标的要求越来越严格。近年来我国也不断加快控制汽车排放的进度，现如今已实行欧Ⅲ的排放指标，因此汽车发动机生产企业纷纷加大技术和资金的投入与国内外实力较强的研究院、所合作或委托国外公司进行产品改进和咨询，以求自己的产品水平尽快与世界接轨，在这些合作中主要采用强化的技术措施：

1．发动机配置的提高，为了降低排放和节能而采用的高水平全电子控制、电控喷油或共轨喷射、减振降噪、催化转化器、闭环控制、增压及增压中冷技术、EGR废气再循环、三元催化、均质稀释燃烧等。

2．发动机结构的改变，其中包括顶置凸轮、多气门进排气、液压挺柱、齿型带代替齿轮传动、双平衡轴降振、采用高强度材料和提高加工工艺精度等。

3．发动机指标的提高，提高转速，提高功率，降低燃油耗和机油耗，降低噪声，气体排放和可见物排放达欧Ⅲ水平。

以上的高水准配置在中国实现市场化可以进行全球采购的方式，因为高质量的配件体系在中国目前还未形成。但是对于国内目前大多数汽车发动机企业还不具备投入过大的资金来聘请国外公司进行发动机全面强化改进的条件，因此作为国内汽车行业的技术人员在产品结构的改进和强化方面进行技术研究是十分必要的。车用多气门发动机的进、排气道结构设计是强化中很重要的一项技术，是实现欧II、欧III及以上排放的高平台发动机必须考虑的因素，有很高的技术价值，同时更有市场的前瞻性。目前国外达到欧II、欧III及以上高性能发动机大多采用2-5气门布置方式，采用多气门技术主要有以下优点：

1、多气门发动机由于进气门和气道截面增大，可以弥补由于高速造成的泵吸损失，提高了充气效率，因此有效地提高发动机的功率、扭矩，降低排放和燃油耗，对市场上敏感的环保问题、节能问题有很大的竞争力。

2、由于多气门改善了进气能力，因此进排气重叠角可以减小，从而有效降低了低负荷的排放。

3、4气门柴油机喷油器安装在缸盖中间，使油线的落点均布，燃烧室布置更趋于合理，可以满足直喷后严格的排放标准，4气门增加了进气量，扫除缸内废气效果好。4气门结构

比两气门结构排气污染物降低20％一30％，燃油耗降低4％。

4、多气门汽油机结构使相邻气门之间被浪费的燃烧室面积大为减少，从而增加了燃烧室表面积利用率，气门流通总面积大幅度增加。

多气门发动机的优点可以弥补2气门的不足，但是实现这一结构在设计和工艺中还必须解决以下关键技术：

1)气门的先对位置布置；

2)多气门进、排气道的结构设计；

3)配气系统的结构和设计；

4)进、排气道的冷却和缸盖的铸造工艺；

以上内容中最重要的是进、排气道的结构设计，在车用发动机中尤其柴油机中两个进气道的设计难度是最大的。

1、气门的相对位置布置

车用柴油机的多气门布置比汽油机要复杂，因为它的位置要决定进排气道的走向和形状，同时还要考虑配气系统的结构，因此车用柴油机的气门数大多为2或4气门，在大缸径的柴油机上使用5或以上气门结构。图1给出常见的车用多气门发动机气门位置布置形式。

图1

4气门柴油机进、排气道的位置首先应取决在气缸盖底平面两个进气门座圈孔和两个排气门座圈孔的中心位置，这是进、排气道的关键结构，如果把4个气门的中心用直线连起来它们应该是一个正方形，每个边长的大小都决定了气门之间的距离，它们之间的距离过近会引起鼻梁区断裂，过远使气门离气缸壁太近而产生碰撞，为了使两个气道同时从一侧进气或出气，因此4个气门连成的正方形垂直中心线对气缸中心线有一倾斜角度，(见图2)这一角度决定了缸盖底面平面进、排气门的位置，同时也决定了进、排气道的位置和走向，这一参数对进气涡流强度有很大的影响，直接关系柴油机的整机性能，同时它们之间的位置也决定了配气系统的位置。

图2 图3

2)多气门进、排气道的结构设计

常见的柴油机进排气道布置(见图3)常见的汽油机进排气道布置(见图4)