排气凸轮提高内燃机有效热效率,该文是内燃机类专科毕业论文范文跟热效率和凸轮和内燃机有关专科开题报告范文.
内燃机论文参考文献：
南宁学院 李
南宁市能量环保研究室 黎 耕
南宁学院 范 毅
北京动力源科技股份有限公司南宁办事处 李建良
【摘 要】针对内燃机排气温度高、妨碍热效率提高的问题,以及齿轮传动往返活塞内燃机的活塞行程任意设计、齿轮传动机械效率高、进气无阀门的特点,用电子计算机进行运动学配气仿真分析和排气凸轮动力模型的模拟、处理,可使齿轮传动往返活塞内燃机排气温度比曲柄内燃机低一半,提高内燃机的有效热效率,在技术上支持齿轮传动往返活塞内燃机的实施.
【关键词】排气凸轮 热效率 排气温度 内冷 齿轮传动往返活塞内燃机
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889（2016）09C-0189-02
由此可见,降低废气温度能在很大程度上提高内燃机有效热效率.曲柄机的活塞行程有限,排气时的曲柄连杆机械效率很低,难以解决降低排气温度的问题.但是,齿传机的活塞行程可任意设计,一对齿轮传动,包括轴承损失,机械效率约为0.92-0.985,燃气驱动活塞的齿轮传动机械效率始终高于70%,有条件把尾气的推力高效地转化为机轴扭矩,提高功率,降低废气温度,提高热机有效热效率.
一、模型建立
(一)往复活塞转动内燃机的机构选型
为了得到往复活塞转矩直接转化为机轴定向转矩的效果,选二缸二冲程的齿轮传动往返活塞动力机做模型.以不完全齿轮与齿轮组合为传动机构.图1为齿轮传动与活塞、气缸做功配合示意图.图2为图1A-A剖面的齿轮配置示意图.在图中,z2、z3的模数、齿数、转速和转矩相同,1—— 不完全齿轮z1,2—— 不完全齿轮z2（粗实线）,3—— 齿轮z3（细实线）,4—— 气缸,5—— 气门塞,6—— 排气凸轮,7—— 喷油器,8—— 活塞,9—— 活塞杆,同时表示活塞转动半径R,10—— 机轴,P1—— 压缩空气z1 扭力,P2—— 燃气z1 扭力.P3—— 机轴z2扭力,r—— 活塞半径,二倍粗实线箭头表示z2转动方向扭力,粗实线箭头表示压缩空气的z1扭力,特大箭头表示燃气的z1扭力,虚线箭头表示气体流动方向.
(二)模型尺寸选择
以图1、图2的二缸二冲程齿传机结构进行运动学配气仿真的尺寸选择如下：
首先拟定气缸4的直径为D,气缸长度L等于3.1D；活塞8完成一个往返行程工作循环,凸轮6转动度数为360°；活塞压缩空气的行程为0.75D；燃气推动活塞做功的行程为3D.
调整活塞转动半径R,使活塞离开气缸底的最远距离s等于4.5D.则活塞完成一个往返的总行程S＝9D,做功行程sG等于3D,sG/S＝3D/9D等于1/3.
确定凸轮6近停角的度数β：活塞一个往返行程,凸轮转动360°.近停角是气门关闭的凸轮转动角度,为活塞压缩行程0.75D和做功行程3D的凸轮转动角之和.所以,凸轮的近停角β＝360°×（0.75D＋3D）/9D＝150°,凸轮的轮凸角α＝推程角＋远停角＋回程角＝360°－150°＝210°.
二、模型运动仿真分析
进行运动学配气仿真分析：
凸轮转动一周的活塞行程顺序为：（压缩行程0.75D→做功行程3D）150°→（气缸内排气行程0.1D→气缸外排气行程1.4D→气缸外排气回程1.4D→气缸内排气回程2.25D）210°.所以,气缸壁接触压缩空气高温的行程比例约为0.3D/9D等于0.03,接触燃气高温的行程比例为3D/9D等于0.33,接触压缩空气和燃气高温的行程比例约为0.03+0.33等于0.36,接触冷空气的行程比例约为2/3,气缸内壁冷却的时间约是受热时间的一倍,齿传机的气缸有足够时间的内风冷,气缸壁的温度不至于很高,起到内风冷的效果,可以省略气缸冷却装置.
另外,一组齿传机有两个活塞交替做功,一个活塞完成一个往返行程工作循环,排气凸轮转动360°,两个活塞各做功一次,气缸内压力p和凸轮转角β的关系如图2的二缸二冲程齿传机p-β图.图中,粗实线A为气缸A的p-β图,双点划线B为气缸B的p-β图,虚线a、b为另一组气缸a、b的p-β图.示功图如图3的P-V图.两个活塞做功之间仅有（9D－2×3D）÷2＝1.5D的行程没有气缸做功.
从图2可以看出,两组二缸二冲程齿传机四个气缸由同轴凸轮控制,90°交替做功,在一个工作循环中,气缸A、a的做功压力图线在A的做功行程重叠,气缸B、b的做功压力图线在A的换气行程重叠.说明两组二缸二冲程齿传机的四个气缸配合,能够使内燃机的气缸做功不间断.
指示功是活塞完成一个工作循环所得到的有用功.指示功的大小由p-V图中闭合曲线的面积表示.从图3可以看出,用两组二缸二冲程齿传机四个气缸配合可以连续输出有用功.
压缩冲程为0.75D,做功冲程为 3D,假如由被压缩0.75D的空气在做功冲程中膨胀3D,则3D/0.75D等于4,空气膨胀到原来的4倍才排出气缸.按照曲柄机的活塞到达排气止点时,未排净的废气温度仍有700K~900K估计,齿传机活塞做功行程到达0.75D时,燃油温度约为700K-900K,根据绝热方程Vγ－1T＝常量,参考干燥大气γ＝1.405,齿传机排气门排出的废气温度约可降低一半,即废气温度可降低到200℃以下.因此,大大提高了齿传机的有效热效率,同时减少热机的热污染和噪声污染.
三、结论
利用齿传机的活塞行程任意设计,齿轮传动机械效率高、无0点,无进气阀门的特点,以电子计算机对其活塞转动半径、气缸长度、凸轮近停角等进行研究,拟定：气缸的直径为D,气缸长度L等于3.1D；活塞完成一个工作循环的凸轮转动度数为360°；空气压缩行程为0.75D；燃气推动活塞做功的行程为3D；调整活塞转动半径R,使活塞离开气缸底的最远距离s等于4.5D；凸轮近停角β＝150°,凸轮轮凸角α＝210°,进行排气凸轮动力模型的模拟和运动学配气仿真分析,齿传机废气温度约比曲柄机降低一半,能提高内燃机的有效热效率,降低热污染和噪声污染,在技术上支持齿传机的实施.
【参考文献】
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［4］上海机器制造学校.理论力学［M］.北京：人民教育出版社,1966
［5］李,黎耕.往复力矩转化为单向力矩的齿轮机构研究［J］.机械传动,2015（10）
【基金项目】2013年广西教育厅科学技术研究项目研究成果（20130333A）
【作者简介】李（1970— ）,女,广西玉林人,研究生,南宁学院副教授；黎 耕（1943— ）,男,广西南宁人,南宁市能量环保研究室高级工程师.
（责编 黎 原）
此文总结:此文是一篇关于经典内燃机专业范文可作为热效率和凸轮和内燃机方面的大学硕士与本科毕业论文内燃机论文开题报告范文和职称论文论文写作参考文献.
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