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低排放中重型柴油机气缸体的设计研究

作　者: 孟繁臣
导　师: 于秀敏；王鹏程
学　校: 吉林大学
专　业: 动力工程
关键词: 柴油机气缸体设计
分类号: TK422
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

柴油机为了应对日趋严格的排放法规,在兼顾更低燃油耗的条件下,无论是采用SCR,还是EGR技术路线,气缸内的最高燃烧爆发压力(PFP)都需要有很大的提高。PFP的提高对于柴油机的主要结构件气缸体及相关零部件的设计将会带来很大的影响。充分研究高燃烧爆发压力下气缸体的工作状态以及不同结构形式缸体的性能特点,可以使设计者在柴油机设计初期阶段就根据整机设计目标确定合理的缸体结构,从而降低开发成本。所以,有必要对发动机气缸体的结构设计进行系统的研究。本文结合CA6DL系列、CA6DN系列柴油机气缸体的设计及开发,应用CFD( Computational Fluid Dynamics)与FEA (Finite Element Analysis)等分析手段,对低排放中、重型柴油机缸体设计进行了研究,主要工作包括:(1)低排放中重型柴油机气缸体的负荷及结构强度与刚度要求;(2)重型柴油机缸内高压燃气的密封与缸筒变形;(3)中重型柴油机整机及气缸体水套的冷却分析;(4)中重型柴油机缸体结构对噪声的影响分析。通过研究找到了低排放中、重型柴油机缸体设计的最佳方案,结果表明:(1)顶端支撑湿缸套结构缸体有最小的缸筒变形,最有利于降低排;(2)深龙门结构及大曲率裙部缸体配合下框架设计,有利于降低缸体的噪声辐射,同时又有较低的生产成本;(3)最佳的缸盖螺栓预紧力值可以在保证缸垫密封的前提下,产生最小的缸筒变形;(4)缸垫密封带的优化设计要结合缸体、缸盖的有限元分析进行,优化后可以使密封性有很大的提高。波浪式的密封带应是最理想的缸垫结构;(5)缸体水套的分层设计可以实现合理的缸套冷却,减小缸筒变形,减小缸套的总散热量,提高发动机的效率。

全文目录

提要  4-7
第一章绪论  7-12
  1.1 引言  7-8
  1.2 日益严格的排放法规及柴油机排放控制技术路线  8-9
  1.3 低排放重型柴油机气缸体设计的挑战  9-10
  1.4 气缸体设计流程与现代分析手段  10
  1.5 本文的主要研究工作  10-12
    1.5.1 主要研究内容  10
    1.5.2 关键技术  10-12
第二章低排放重型柴油机气缸体结构的强度与刚度  12-24
  2.1 柴油机缸体的工作状况与强度、刚度要求  12
  2.2 重型柴油机缸体的主要传统结构型式  12-14
  2.3 重型柴油机气缸体的结构强度与刚度设计  14-20
    2.3.1 缸体的骨架传力结构  14-16
    2.3.2 主轴承座结构及强度  16-18
    2.3.3 缸筒结构  18-20
  2.4 缸体疲劳试验  20-23
    2.4.1 试验方法  20
    2.4.2 装夹方式  20-21
    2.4.3 疲劳试验内容及数据  21-22
    2.4.4 疲劳试验结果及数据处理  22-23
  2.5 本章小节  23-24
第三章柴油机缸体内高压燃气的密封与缸筒变形  24-37
  3.1 缸盖螺栓覆盖系数  24-25
  3.2 气缸垫密封  25-28
  3.3 缸筒变形  28-35
    3.3.1 小缸筒变形设计概念  28-29
    3.3.2 缸套结构与缸筒变形  29-30
    3.3.3 缸筒变形优化  30-35
  3.4 本章小结  35-37
第四章柴油机整机及缸体缸套的冷却  37-44
  4.1 柴油机整机水套结构  37-38
  4.2 缸体水套结构  38-39
  4.3 水套CFD 计算分析  39-43
  4.4 本章小结  43-44
第五章柴油机缸体结构与噪声  44-57
  5.1 柴油机缸体结构对噪声的影响  44-45
  5.2 柴油机缸体的低噪声结构  45-49
  5.3 缸体噪声有限元分析  49-55
  5.4 本章小结  55-57
第六章全文总结及展望  57-60
  6.1 全文总结  57-58
  6.2 今后工作展望  58-60
参考文献  60-63
摘要  63-65
ABSTRACT  65-68
致谢  68-69
导师及作者简介  69

低排放中重型柴油机气缸体的设计研究

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