王江月 WANG Jiang-yue

摘要：直接利用汽車內(nèi)燃機(jī)直接驅(qū)動(dòng)汽車，是目前汽車信息化時(shí)代飛速發(fā)展的一種技術(shù)應(yīng)用非常廣泛的汽車動(dòng)力機(jī)械。當(dāng)液體燃料直接注入車輛并燃燒時(shí)，會(huì)釋放大量固體。熱能作為機(jī)械力的一種動(dòng)能直接轉(zhuǎn)化為動(dòng)力，從而為機(jī)械設(shè)備提供動(dòng)力。是當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)和運(yùn)輸中非常核心的機(jī)械設(shè)備。內(nèi)燃機(jī)對(duì)社會(huì)發(fā)展的重要性不言而喻，因此對(duì)內(nèi)燃機(jī)的研究從未停止。本文對(duì)內(nèi)燃機(jī)相關(guān)零部件的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行了分析和探討。

Abstract： The direct use of automobile internal combustion engine to drive cars directly is a rapidly developed technology in the automobile information age.When liquid fuel is injected directly into the vehicle and burned， substantial solid quantities are released.Thermal energy as a kind of kinetic energy is directly converted into power， thus powering the mechanical equipment.It is a very core machinery and equipment in the current industrial production and transportation.The importance of internal combustion engine to social development is self-evident， so its research has never stopped.This paper， the overall structure design and practical application scenarios of internal combustion engine are analyzed and discussed.

關(guān)鍵詞：內(nèi)燃機(jī);內(nèi)燃機(jī)零部件結(jié)構(gòu);結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);應(yīng)用

Key words： internal combustion engine;internal combustion engine component structure;structural design;application

中圖分類號(hào)：TK402? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）22-0009-02

0? 引言

當(dāng)前現(xiàn)代工業(yè)文明發(fā)展迅速，內(nèi)燃機(jī)的使用成為了主流，內(nèi)燃機(jī)因?yàn)槠鋬?yōu)越的性能取代了蒸汽機(jī)，而且在現(xiàn)代的機(jī)械領(lǐng)域中發(fā)揮了非常重要的作用，隨著當(dāng)前各種先進(jìn)技術(shù)的不斷發(fā)展，內(nèi)燃機(jī)的零部件不能滿足現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備的發(fā)展需求，所以，為了最大程度的滿足市場(chǎng)的需求，優(yōu)化內(nèi)燃機(jī)的性能，進(jìn)而進(jìn)一步提高內(nèi)燃機(jī)，零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的舒適和美觀等要求，從而落實(shí)節(jié)能減排政策，減少排放有害氣體，優(yōu)化內(nèi)燃機(jī)內(nèi)部零件的結(jié)構(gòu)就顯得尤為重要。

1? 內(nèi)燃機(jī)零部件結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的必要性分析

要想讓內(nèi)燃機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，就必需要保證內(nèi)燃機(jī)零部件結(jié)構(gòu)的完整性，內(nèi)燃機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中可以為機(jī)械設(shè)備的活動(dòng)提供源源不斷的動(dòng)力，如果內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有缺陷，就會(huì)造成在生產(chǎn)過(guò)程中大量損耗能源的現(xiàn)象，與此同時(shí)，在使用內(nèi)燃機(jī)的過(guò)程中，也會(huì)產(chǎn)生各種危害氣體的污染物，這些污染物的大量排放，不利于建成環(huán)境友好型社會(huì)，妹子，如何控制內(nèi)燃機(jī)在工作過(guò)程中排放較少的有害氣體，成為普遍關(guān)注的問(wèn)題之一。為保證內(nèi)燃機(jī)車整體結(jié)構(gòu)性能的不斷優(yōu)化和提高，不斷研發(fā)生產(chǎn)了一大批高性能、低能耗、環(huán)境污染小的內(nèi)燃機(jī)，有效地促進(jìn)了內(nèi)燃機(jī)車的發(fā)展，緩解了內(nèi)燃機(jī)原有的環(huán)境污染，還有能耗問(wèn)題。圖1為某內(nèi)燃機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

2? 內(nèi)燃機(jī)零部件結(jié)構(gòu)

2.1 空氣分配機(jī)制

顧名思義，發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門(mén)機(jī)構(gòu)是一種分配空氣的機(jī)構(gòu)。發(fā)動(dòng)機(jī)缸體中的燃料是柴油和汽油，在目前的研究情況下，燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)分為很多種，但是這些發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí)都需要引入一定比例的空氣，這樣才能夠保證內(nèi)燃機(jī)中的燃料充分燃燒，內(nèi)燃機(jī)中的氣門(mén)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)是控制發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí)的進(jìn)氣和出氣的結(jié)構(gòu)，通過(guò)內(nèi)燃機(jī)的氣門(mén)控制結(jié)構(gòu)，從而控制內(nèi)燃機(jī)中的進(jìn)氣量多少，通過(guò)排氣閥門(mén)可以使內(nèi)燃機(jī)中使用完的廢氣從氣缸中排出，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)工作過(guò)程中，整個(gè)進(jìn)氣排氣工作的完成，目前，內(nèi)燃機(jī)的氣門(mén)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)是由齒輪傳動(dòng)和滾輪傳動(dòng)兩個(gè)傳動(dòng)部分組成，這兩個(gè)部分能夠保證氣缸內(nèi)的燃料完全燃燒，是內(nèi)燃機(jī)的基本結(jié)構(gòu)。

2.2 燃料供應(yīng)系統(tǒng)

在內(nèi)燃機(jī)當(dāng)中，根據(jù)使用的燃料不同種類也分為不同的功能，例如，使用汽油作為燃料的內(nèi)燃機(jī)，是通過(guò)控制燃油量和空氣的方法，將一定濃度的汽油和空氣混合，直接進(jìn)入整個(gè)氣缸，讓這些混合物在內(nèi)燃機(jī)中燃燒，從而產(chǎn)生大量的廢氣后，從排氣系統(tǒng)中排出，將能量供給給機(jī)械設(shè)備，而柴油機(jī)的工作方式是將柴油和空氣按一定的比例引入氣缸，在氣缸內(nèi)持續(xù)燃燒，這樣保證提供大量的能量，在燃燒之后排出柴油燃燒產(chǎn)生的廢氣，無(wú)論是汽油機(jī)還是柴油機(jī)，油箱的供油系統(tǒng)都需要根據(jù)燃油的不同特性來(lái)確定混入空氣的比例，并且按照一定的規(guī)定進(jìn)行油量的供給，所以，燃料供應(yīng)系統(tǒng)和供氣系統(tǒng)具有非常緊密的聯(lián)系，兩者都是為內(nèi)燃機(jī)提供充足動(dòng)力的保證。

2.3 冷卻系統(tǒng)

內(nèi)燃機(jī)的冷卻系統(tǒng)是在內(nèi)燃機(jī)長(zhǎng)時(shí)間工作過(guò)程中進(jìn)行降溫的，這樣能夠保證內(nèi)燃機(jī)在工作過(guò)程中穩(wěn)定運(yùn)行，降低故障發(fā)生的概率，因?yàn)閮?nèi)燃機(jī)在工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，這種熱量的產(chǎn)生會(huì)導(dǎo)致內(nèi)燃機(jī)各部位的溫度升高，會(huì)加速各部件的老化和磨損，這樣就會(huì)增大內(nèi)燃機(jī)故障發(fā)生的概率，所以內(nèi)燃機(jī)的冷卻系統(tǒng)也是維持內(nèi)燃機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，提高它的使用壽命的重要保障。

3? 內(nèi)燃機(jī)相關(guān)零部件整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及實(shí)際應(yīng)用的趨勢(shì)分析

3.1 內(nèi)燃機(jī)曲軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

一是實(shí)力合格，主要特點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)曲柄支撐部分的運(yùn)動(dòng)彎曲、彎曲和扭轉(zhuǎn)疲勞強(qiáng)度和大功率容器輸出的靜強(qiáng)度;

二是剛性合格，通過(guò)有效減少變速器內(nèi)燃機(jī)曲軸連桿出現(xiàn)應(yīng)力偏轉(zhuǎn)時(shí)的變形，可有效保證內(nèi)燃機(jī)活塞式變速器連桿及各變速器軸承的正常工作，以及內(nèi)部的固有振動(dòng)頻率。燃燒活塞傳動(dòng)連桿及各傳動(dòng)軸承在復(fù)位時(shí)可有效增加，避免正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)速升高。下降時(shí)發(fā)生曲軸共振;

三是軸徑，軸承副一般具有較高的承壓耐磨性，足夠的承壓滾動(dòng)面積，軸承油孔布置合理;

四是曲柄油孔的合理布置，確保曲柄運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，扭矩均勻，軸系扭振狀況良好;

第五，合理放置平衡重，減少主軸承的載荷和振動(dòng)。

3.2 內(nèi)燃機(jī)零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

一方面，當(dāng)需要對(duì)一些內(nèi)燃機(jī)相關(guān)部件的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，工作人員通?？梢詫?nèi)燃機(jī)相關(guān)部件的重要部位的數(shù)據(jù)調(diào)整內(nèi)容作為主要入口。進(jìn)行數(shù)據(jù)優(yōu)化，手動(dòng)更換一批內(nèi)燃機(jī)，將更換下來(lái)的零部件作為一些結(jié)構(gòu)參數(shù)的重要參考內(nèi)容，從而達(dá)到優(yōu)化內(nèi)燃機(jī)零部件的最終目的，工作人員除了可以調(diào)整內(nèi)燃機(jī)相關(guān)部件的重要結(jié)構(gòu)性能參數(shù)之外，還可以，重點(diǎn)關(guān)注內(nèi)燃機(jī)自身燃料離散化的性能極限和特性，因?yàn)槟壳暗目諝庑畔⒉杉夹g(shù)還不能直接引入空氣作為模型計(jì)算來(lái)模擬內(nèi)燃機(jī)工作的情況，所以工作人員以四缸立式柴油機(jī)連桿重要結(jié)構(gòu)性能優(yōu)化設(shè)計(jì)工作分析為例，利用這種柴油機(jī)的性能質(zhì)量，作為函數(shù)和例子進(jìn)行整體的內(nèi)積重要性能參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化分析，并且，借助大數(shù)據(jù)和云計(jì)算系統(tǒng)，對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，快速計(jì)算不同變化下的內(nèi)燃機(jī)工作效率，從而有效地進(jìn)行零部件的優(yōu)化和調(diào)整。

3.3 內(nèi)燃機(jī)發(fā)展前景

如何降低排氣溫度，提高熱效率，只能讓它基本按照定容循環(huán)工作。既然燃燒不能瞬間放熱，那么燃燒和膨脹就必須分開(kāi)，即燃燒是分開(kāi)的，作為循環(huán)中的一個(gè)單獨(dú)的段來(lái)使用。就是在燃燒階段達(dá)到定容。當(dāng)活塞到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)靜止不動(dòng)，燃燒室容積不變，活塞作間歇往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)定容燃燒和加熱。燃燒結(jié)束時(shí)做膨脹功，燃燒和膨脹功分開(kāi)。由于燃燒有一定的過(guò)程時(shí)間，所以只能近似地遵循定容加熱循環(huán)，但其排氣溫度會(huì)遵循溫度與容積的關(guān)系。目前的材料、加工工藝和結(jié)構(gòu)理論已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)等距燃燒循環(huán)。這種結(jié)構(gòu)理論采用了非傳統(tǒng)的曲軸連桿結(jié)構(gòu)，而是將曲軸連桿的擺線往復(fù)運(yùn)動(dòng)分解為擺線運(yùn)動(dòng)和直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)兩個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)，不再同時(shí)進(jìn)行。部件主要采用非圓齒輪、行星齒輪和輔助閉環(huán)控制部件。非圓齒輪包括兩端的兩個(gè)半圓齒輪和中間的兩個(gè)平行的直齒段，它們是行星齒輪的軌跡。通過(guò)它們的相互作用，活塞實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)間歇往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。行星齒輪和非圓齒輪旋轉(zhuǎn)與齒段嚙合在一條直線上。行星非圓齒輪停止高速旋轉(zhuǎn)，非圓齒輪完成往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)定容加熱循環(huán)的內(nèi)燃機(jī)將把內(nèi)燃機(jī)的熱效率提升到一個(gè)新的水平，降低油耗和空氣污染，同時(shí)更加經(jīng)濟(jì)。在現(xiàn)有各種技術(shù)的基礎(chǔ)上，等距燃燒循環(huán)內(nèi)燃機(jī)是未來(lái)發(fā)展的方向。

4? 結(jié)束語(yǔ)

隨著技術(shù)的不斷更新，提高零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力，從而開(kāi)發(fā)出更加合理完善的內(nèi)燃機(jī)零部件結(jié)構(gòu)，從而不斷推動(dòng)內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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