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1453 内燃机 汽缸

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1453-内燃机汽缸盖,1453,内燃机,汽缸

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收稿日期： !# 年 $ 月%&#( 内燃机气缸体总成样式工艺分析潍坊柴油机厂 （!#）陈进!引言气缸体总成是由气缸体和曲轴箱组成的关键组件， 它不仅是内燃机各机构、 系统的装配基体， 其本身的许多部位又是曲轴连杆机构、 配气机构、 供给系统、 冷却系统和润滑系统的组成部分。气缸体总成上各孔、 各面及相互之间均有较高的尺寸、 形状和位置公差要求， 其加工难度很大。气缸体总成的样式加工均使用通用工艺设备，加工工艺过程可分为气缸体和曲轴箱零件的粗加工、 半精加工和气缸体总成组件的精加工、 关键部位的细加工四个阶段。整个工艺过程的关键环节是各加工阶段工艺基准的选择、 关键部位 （主轴孔、 缸孔、凸轮轴孔） 的加工和重要尺寸 （主轴孔、 凸轮孔、 惰轮孔三孔孔心距坐标尺寸） 的计算。各加工阶段工艺基准的选择#!毛坯划线基准的选择毛坯划线基准的选择关系到毛坯各部位加工余量的均匀性和重要部位壁厚的均匀性。从设计角度考虑， 气缸体和曲轴箱的理想划线基准应为： 高度方向以通过主轴孔中心线且垂直于缸孔轴线的平面为基准； 长度方向以对称线为基准； 宽度方向以 # ) 缸的孔心连线为基准。从使用角度考虑， 理想的划线基准应为： 高度方向以底面平面为基准； 长度、 宽度方向的粗基准应能满足 个气缸孔壁厚均匀的要求， 这是因为气缸盖与气缸孔内缸套内壁共同组成燃烧室， 缸壁需在高温、 高压下工作， 如缸壁壁厚不均匀， 容易引起缸壁热变形而导致严重事故发生。在首批气缸体毛坯划线过程中发现， 由于制造泥芯下偏， 使铸件缸孔中心偏离设计中心 #*$ )!+， 此时， 若以 # ) 缸孔孔心连线为基准， 则会导致 个缸孔壁厚不均匀。为确保缸孔壁厚均匀， 根据气缸体铸造特点， 选择 # ) 缸外壁作为划线的校正基准， 较好地解决了壁厚不均匀问题。确定气缸体毛坯划线基准的操作方法如图 # 所示。将气缸体横卧， 用三个千斤顶支在工作平台上（见图 #,） ， 前后方向用直角尺以底面基准线校正，调整左右千斤顶， 从出砂孔处用高针以 # ) 缸外壁校平， 以其中某一缸外壁上下平分， 划出 个缸的中心连线， 此线即为宽度方向的基准线。图 !确定毛坯划线基准操作示意图将气缸体竖立支在工作台上 （见图 #-） ， 以上述相同方式划出长度方向的基准线。#气缸体与曲轴箱半精加工基准的选择气缸体和曲轴箱是典型的箱体类零件， 其加工基准最好采用两销定位。因此， 在半精加工各部位前， 首先在气缸体和曲轴箱底面加工 ! .!#$/0 孔，同时半精铣底面， 这样使形成以两零件底面和底面上的 ! .!#$/0 孔组成的一面两个定位基准。应当指出， ! .!#$/0 孔的粗基准也是 # ) 缸外壁。一面两孔基准建立后， 各部位加工尺寸应转换为以主定位销孔为起点的尺寸。! .!#$/0 孔 “工艺基准”的建立原则为：!在对角线上的分布应尽量远；孔距精度 1 *$+；#确保各被加工面的加工余量均匀；$使 ! .!#$/0 孔在加工过程中贯穿时间较长。#$精加工基准的转换当气缸体机和曲轴箱各部位半精加工完成后，将两零件用 2 个定位销和 #3 个 4#( 螺栓连接起来，组成气缸体总成。此时， 气缸体和曲轴箱的零件加工基准面 底面已被连接， 所以需重新建立总成的加工基准。从气缸体总成的结构形式来分析， 总成顶面与气缸盖相连接， 对平面度和表面粗糙度要求较高， 因此该平面是较理想的加工基准面； 而总成底面与油底壳相连接， 也有较高的平面度和表面粗糙度要求， 且该面上还有 ! .!#$/0 销孔可与底面和两孔组成一面两孔的加工基准。从加工和测量角度分析， 精加工主轴孔和凸轮轴孔时， 若以底面和其上的 ! .!#$/0 孔定位时， 因顶面除有 个缸孔外，其余均为实体结构， 这将给对刀和测量带来不便； 若以顶面定位， 由于底面结构上有 个较大的开放空间， 便于对刀、 测量和观察。在实际加工中， 选择以2工 具 技 术万方数据总成顶面在工作台上定位， 以底面上 ! !#$%& 孔精确校正后， 在总成侧面铣出一工艺平面， 该工艺平面与顶面组成新的精加工基准。!关键部位的加工气缸体总成上关键部位 （缸孔、 主轴孔、 凸轮轴孔） 的加工至关重要。三孔的尺寸、 形状和位置之差均有较高精度要求， 且孔的表面粗糙度要求也校严格， 三孔的加工精度直接影响柴油机的整体性能和寿命。三孔的结构和精度要求如图 ! 所示。图 缸孔、 主轴孔、 凸轮轴孔的结构及精度要求!#$缸孔的加工()#* 气缸体总成上有 ) 个!#+,%) （- ,.,!$,/）缸孔， 其圆柱度要求为 ,.,#/， 对主轴孔中心线的垂直度要求为 ,.,!/， 对主轴孔中心线和后端面的位 移 度 要 求 为!,.+/，表 面 粗 糙 度 要 求 为01).+/，（#） 精细加工设备及加工基准缸孔的精加工在 23!#, 双立柱坐标镗床上完成； 缸孔的细加工则在 453!, 6 #, 半自动立式珩磨机上完成。加工基准是以总成底面和底面上 ! !#$%& 孔组成的一面两孔定位基准。（!） 精、 细加工工艺处理在德国生产的 5728,9+ 卧式镗床上粗镗各缸孔， 留余量 #.$ : !/； 在 23!#, 坐标镗床上半精镗各缸孔， 留余量 ,.3 : ,.$/； 在 23!#, 坐标镗床上以总成底面和 ! !#$%& 孔定位， 精镗各缸孔， 留研量 ,.,$ : ,.,&/； 在 453!, 6 #, 半自动立式珩磨机上以底面及 ! !#$%& 孔定位， 珩磨各缸孔达到图纸要求。!#主轴孔的加工主轴孔是由 & 个!#,%) （- ,.,!,/） 孔组成， 其圆柱度要求为 ,.,#/， 同轴度要求为!,.,!/， 表面粗糙度要求为 01#,!/。（#） 精细加工设备及加工基准主轴孔的精加工在个 3!#, 坐标镗床上完成；主轴孔的细加工则在德国生产的 5728,9+ 卧式镗床上完成。加工基准采用以顶面在工作台上定位， 以侧工艺面校正， 再以底面上的 !#$%& 孔精校正。（!） 精、 细加工工艺处理在 5728,9+ 卧式镗床上粗镗气缸体和曲轴箱上各半圆孔， 留余量+/； 气缸体和曲轴箱各部位粗加工或半精加工后进行把合， 形成气缸体总成组件； 在23!#, 坐标镗床上定位、 校正后压紧， 校正镗杆平行度 ; ,.,$/ （以工作台为基准） ， 半精镗主轴孔至!#,8.$- ,.,$,/， 松动总成组装螺栓去应力后重新把合； 在 23!#, 坐标镗床上校正工件及镗杆后， 用浮动镗刀将主轴孔!#,8.$- ,.,$,/ 尺寸加工至!#,8.*$ ,.,#/， 表面粗糙度 !=#.)!/； 在 5728,9+ 卧式镗床上， 将总成前面对准镗床主轴， 以顶面及侧工艺面校正 、 # 方向， 以主轴孔自身校正轴心后压紧， 精镗第一、 二孔至!#, !, : +,/9/?， 转速 % *$A9/， 进给量 & ,.,* : ,.#!/9 A， 精铰主轴孔， 使之达到图纸要求。加工时应注意：当枪铰刀从第二孔进给至第三孔时， 应将进给量 B 严格控制在 ,.,* : ,.#/9 A 范围内， 此时枪铰刀的压光刀可将第一、 二孔充分压光。#铰完第三孔后， 可提高进给速度， 快速进给至第四孔， 以后各孔均按此处理。$在整个铰孔过程中应对刀刃部分充分冲洗，及充分冷却， 以防止铰刀与孔发生粘连。图 !加工主轴孔用枪铰刀!#!凸轮轴孔的加工凸轮轴孔由 & 个!)$%& （-,.,+,/） 孔组成， 其同轴度要求为 ,.,!/， 对总成前面、 惰轮孔和!#&%& 孔的位移度要求为,.,$/， 表面粗糙度要求为 !C#)!/。凸轮轴孔的加工机床、 加工基准和工艺处理方#+!,# 年第 +$ 卷D#万方数据法与加工主轴孔相同， 只是因孔径较小， 切削参数可选为： 转速 ! ! #$%&， 进给量 ! ()& %。!重要尺寸的计算气缸体总成上的主轴孔、 凸轮轴孔和惰轮孔三孔坐标尺寸的计算较为重要。设计给出的三孔坐标关系见图 *。图 !三孔坐标关系!#坐标尺寸的计算由图 * 可知： #+,! (- ()($(， #,.! $)/- ()($(， $( 0 ,! *#)#1$， %( 0 .! 2)$。在!&( 中， 有345!$( 0 ,#+,!*#)#1$(! ()/2*$， 因此! 678#/9*:。又因 为 5;!%+0 ,#+,，因 此 %( 0 ,! #+,5; 可得?,.!$#,0 .- %#,0 .（）对式 （） 取全微分分并以微小增 量#,.、$,0 .和%,0 .代替各偏微分时， 便可得到增量关系式为#,.!#,.#$,0 .$,0 .-#,.#%,0 .!%,0 .!$,0 .$,0 .#,.-%,0 .%,0 .#,.（#）令$,0 .!%,0 .!#， 则#!#,.#,.$,0 .- %,0 .（/）将上面计算的各坐标数值代入式 （/） ， 可得#!$)/ （ A ()(#$）$()/*7 - 6)1$6! A ()(#/ （）$,0 .和 %,0 .不是加工中直接得到的坐标尺寸。由图 $B、 3 可知， $,0 .和 %,0 .是由 $+0 ,是由$+0 ,、 $+0 .和 %+0 ,、 %+0 .的公差之和决定的。考虑到镗孔时各坐标位移的误差情况基本相似， 故可按等公差法将坐标位移的公差值等值 *， 并用$,0 .!C,0 .!#代替， 于是有*$+0 ,! *$+0 .! *%+0 ,! *+0 .! * !#&# ! A ()($因此， &、 ) 孔的坐标尺寸和公差分别为& 孔：$+0 ,! *#)#1$ A ()($%+0 ,! ()$* A ()($) 孔：$+0 .! (2)($# A ()($%+0 .! 2)$ A ()($考虑 到 D*#( 坐 标 镗 床 的 实 际 精 度 为 A()(2， 因此在实际操作中标注的坐标尺寸为& 孔：$+0 ,! 0 *#)#1$ A ()(%+0 ,! ()$* A ()() 孔：$+0 .! (2)($# A ()(%+0 .! 2)$ A ()(经过以上理论分析和计算， 第一台样式加工检#/工 具 技 术万方数据验结果为：!缸孔： 圆度达 !# $ !%&， 垂直度达 !% $ !%&， 内孔表面粗糙度 !() !#&；主轴 孔：圆 柱 度 达 !# $ !%&，同 轴 度 达!*&， 内孔表面粗糙度 !() !+&；#凸轮轴孔：同轴度达 !*&，位移度达 !,&， 内孔表面粗糙度 !() !+&。其余各部位均达到设计要求。上述检验结果验证了 -./%# 气缸体总成的样式工艺的可行性， 为今后缸体总成的样式加工奠定了工艺基础。编辑： 益科收稿日期： *!% 年 + 月采用接刀方法线切割加工大长度齿条刀具贵阳工具厂 （!0）孙杰线切割加工是制造齿条刀具的关键工序， 齿条刀具的全部齿形参数 齿距、 齿厚、 全齿高、 螺旋角、 后角、 齿形角等均通过该工序一次成形。由于我厂所用 1234567789 *:! 型线切割机床的行程限制， 只能加工长度!0!& 的齿条刀具， 而用户订货的齿条刀具最大长度达 ,#!&， 为了利用现有设备加工出超行程的大长度齿条刀具， 只能采用接刀方法进行加工。接刀加工是将一把齿条刀具分为两段分别加工。线切割机床的上、 下喷嘴是按程序编制的加工轨迹移动， 喷嘴周围有较大空间， 因此可根据程序的加工方向将齿条刀具的一端固定在加工行程内， 另一端置于喷嘴旁的空隙处 （见图 %(） ， 当加工完刀具的 %段后， 松开夹具， 将工件在夹具定位面中沿 # 轴方向斜向移动， 使刀具的 *段完全进入可加工范围内 （见图 %;） 并夹持紧固， 然后通过测量已加工出的基准面找出第二段加工程序的起割点，通过执行第二段加工程序， 即可完成整把齿条刀具的线切割加工。（(）（;）图 !大长度齿条刀具的分段接刀加工要在实际加工中实现上述加工原理， 必须解决以下问题：（%） %段位置的确定。为了确定 %段的安全位置， 必须在线切割机床上进行模拟运行。在喷嘴与工件不发生碰撞的前提下， 应尽可能降低上喷嘴的高度； 此外， 在编程时应使两段加工程序的中断点位于齿根中点位置 （如图 * 所示） ， 以避免在关键尺寸表面留下接刀痕迹， 两段加工程序之间应有部分重合区域 （ $ !0&） ， 以避免形成接刀筋。图 两段加工程序的交接点（*） 基准面的测量。理论上， 通过准确测量已加工的基准面 $ 和 % （见图 *） ， 即可获得第 * 段加工程序在 #、 & 轴方向的起割点。但在实际加工中， 由于加工齿形面两侧时为 #、 & 轴同时运动， 而加工 $面时只有 & 轴运动， 因此难以保证 $ 面的加工质量； 同时因上、 下喷嘴距离较大， 电极切割丝的张力在精加工时不易达到要求， 可能造成 $ 面加工尺寸不稳定， 从而导致较大的基准面测量误差， 影响第 *段加工程序起割点的确定。此外， 在重修超差工件时， 由于 $ 面在执行第 * 段加工程序后已被切掉，故无法再作为基准面。在加工实践中发现， 如以第% 段程序加工出的前一齿侧面作为测量基准效果更好 （如图 0 所示） ， 由于该面也是设计基准面， 如将其作为测量基准面， 则可保证基准重合。由于第 * 段加工程序是以第 % 段加工程序的加工面作为参考基准， 因此即使存在加工误差， 也可保持误差方向的一致性， 减小加工误差的影响。但在计算移动距离时，则应考虑电极切割丝与该基准面非垂直接触引起的测量误差， 应将距离换算为 # 轴方向后再移动至起割点。通过变换基准面， 可进一步提高测量精度和加工精度， 并可对重修工件进行二次加工； 通过测量齿距、 齿厚值并根据实测值进行换算， 可在加工过程中判断齿条刀具是否合格， 若发现问题， 可随时调整加工位置和加工尺寸 （如将刀具卸下后进行检测， 则很难保证刀具重新装夹后的加工精度） 。00*!% 年第 0 卷=%万方数据WD618内燃机气缸体总成样式工艺分析WD618内燃机气缸体总成样式工艺分析作者：陈进作者单位：潍坊柴油机厂刊名：工具技术英文刊名：TOOL ENGINEERING年，卷(期)：2001,35(11) 本文链接：/Periodical_gjjs200111010.aspx竺竺童! 竺! ! 篁! 兰! ! ! 当! 坠甚望塞兰：竺! 竺! ! 竺：!文章编号：t o ，( 麟( 猫) o I o 娌一0 62 2 0 0 1 0内燃机气缸内稳态滚流运动沿气缸圆周分布特性研究刘伍权，戴瑞林，零槲泯，安掇璧，刘志刚，吴良勤( 天津军事交通学随，天津3 f ) 0 i 6 1 )R e s e a r c h 明h l c y l 姗e rS t e a d yT 嘞挑M o v e r 呲n t 蕊t 渤u 螃o na r o 哪dC y I 圣n d e rC 溉l eo fI CE l l g h 麟I 知W u q u 柚，“I lI 颐跏，U 翮u m i l l ，A n 粥趾g b i ，I 知Z h i 龋n g ，W HI j 粕翱如( T i a n j i nI r 磷i f l J eo fM i l i t a r yT m 硒c ，T i a n j i n3 0 。1 6 1 )A b s h 韶t1 h n b l e 埘e a s u 五n g e 穹l s 坩g 瑭e a 柄胡稍hh 脚d j n 出血b 】em 鼬s l l 血gd 刚e e 锄f b u rk i n d s0 f i 玎d e rh e a do fc A l l 0 2e n 幽e n en o n 一曲r l e 商o n a l 船n b kr 出od i 8 廿b I l t i a m u n dc y U n d 船出c l eu n d 盯删玷孵D tv 幽eU 船呲删曲埘a n d t 汹c a l c u e d k 雕幽B m e t 蝴a t t h ee 1 1 d d 湖耽删蛆_ s 幽鲫t h a t 珊瑚越剐i d i 职H l e 籼l e s 咖8 tb ea d o p t e dt oo r e 甜et l l e 衄b km o v 鼬衄t 证d 1s c 棚由f I o wd i r e e t i o t li na 媳l 嘴1 mr 衄掌，a 1 1 d 出eh c n i n d e rh 工m b l e 1 0 忙m e m i n t 蛐s i 辞w a sd i g 蝻b | 】E e d8 K 煳d 出ec i z 曲8 矗唧l i d e ra ss i 玎eo rc 啷近e 如n c b 棚 e ) t 出舳s ，o w 出ml 】ev e c t o fi n 蹄E l l d 龊n 删b l em o v 髓蜘tj 眦加s 时c y l i n d e rh c a d s 讯t h 础r e 州吐证l e td i I 抛曲i 0 1 1 sw 嘴d 批f 蕊n t 摘要采用内置式滚流测量装置时C A l l 0 2 发动机的四稀气缸盖进行了滚流测量试验，主要测量不同气门升程下气缸内元因次滚流比沿气缸圆周的分布情况，同时采用R i c a I d 0 方法计算了进气终了滚流比沿气缸圆周的分布情况。结果表明：要在全升程范围内形成方向稳定的滚流运动，必须对进气流采取适当的导流措施；气缸内气体的滚流运动强度沿气缸圆周基本按余弦或正弦方式分布，并且，不同进气系统始构的气缸盖所产生的气缸内滚流运动矢量方向不同。关键词：滚流；缸内流动；测量装置；内燃机l 畸W o 越s ：T u 如l e ；王n c y l ；n d e fn ；M e 躺溉I I gD e v i c e ；I cE l 西n e中匿分类号：嘲O l2文献标识码：A1 概述公司圊荚堋市场推出的分缮耢燃发动机是发动机技术发展的一个重要突破c 6 。滚流运动对于内燃机燃烧过程及性能具有噩8 0 年代来期以来，气缸内气体滚流运动的形成要意义。文献【1 在研究r 涡流郛滚流对于燃烧持与发展一直是爱到关注的问题。文献 7 指出，对续时间的影响之后指出，随着进气终了滚流强度的普通进气道的四气f 】汽油机丽言，进入气缸灼气流增加，气缸内混台气的燃烧持续时间缩短。一滚流运在气缸内形成双旋涡，丽非单一太尺度滚流；H 有动还能对点火前的燃油产生分层效果。日本采取适当的进气屏蔽措施后才能在气缸内形成单事阳、日产等公司就曾利用多气门发动机的进气滚一大尺度滚流，并使滚流强度得到加强。主：献【I 牧藕日期：0 9 2 9，基岔项目：国家自然科擘基金埂日( 5 蚴J悸鸯简舟：刘伍投l i 忉一) ，男，博士哥 究生晒教，生要携紫方向为内燃机气缸内气体流幼殛工谁避稷的控铡理论一趟再强溃拇抒舟荛、孝垂车z 万方数据l=02 0 0 1 年第l 期内燃机工程还利用激光多普勒测速技术研究r 不同进气结构列气缸内滚流运动的影响，同时还研究r 滚流运动强度变化对进气流通性能的影响。文献f 8 用稳态测试技术与粒子示踪法测量了发动机的稳态涡流、滚流特性和压缩过程中涡流、滚流运动的衰减情况。结论指出：涡流运动在压缩行程终了只有3 0 的衰减量，而滚流运动在压缩行程终了几乎要衰减为零。以上关于滚流运动的研究都是在下述定义的基础上进行的，即滚流运动是旋转轴线与气缸轴线垂直的气体旋转运动，而不考虑旋转运动轴线与曲轴轴线的夹角，这一夹角即是文献 9 中所定义的气缸内气体滚流运动的旋转矢量方向，文献 9 测量了气缸圆周上三点处的滚流运动强度。结果表明：不同进气结构的气缸盖，具有不同的滚流运动旋转矢量方向，但不足以确定进气结构所产生的气缸内滚流运动的旋转矢量方向。气缸内气体滚流运动的旋转矢量方向影响到点火前的燃油分布，作者采用内置式的滚流测量方案，将沿气缸圆周的测量间隔进一步细化，测得了气缸内气体滚流运动沿气缸圆周的分布特性，得出了四种气缸盖所产生的气缸内气体滚流运动的旋转轴线与气缸轴线之间的夹角，即他们各自的滚流运动旋转矢量方向这些对于燃烧室的结构布置具有重要意义。2 试验方案2 1 试验对象采用的试验研究对象为C A l l 0 2 发动机的四种不同气缸盖。在这四种气缸盖当中，l 号气缸盖采用倾斜方形气道，2 、3 号气缸盖采用水平方形气道，4 号气缸盖为水平圆形气道；另外，四种气缸盖燃烧室中进气门后方挤气区域的面积大小及分布形状也有较大差别，如图l 所示。 ( a )( b )( c )( d )图1 四种气缸盖的燃烧室简图( a ) 1 号气缸盖的燃烧室( b ) 2 号气缸盖的燃烧室( c ) 3 号气缸盖的燃烧室( d ) 4 号气缸盖的燃烧室厂炎图2 滚流运动的稳态测量图2 2 试验方法作者采用内置式的滚流测量方案，测量r 气缸内滚漉运动；在测量气缸内滚流运动沿气缸圆周的分布特性时，采用了固定气缸体，转动气缸盖的测量方式。气缸盖在试验台板上的定位及转动标尺如图2 所示。当气缸盖转动时，图中的口角相当于叶片旋转轴线与发动机曲轴轴线之间的夹角。当口等于妒或1 8 俨时，表明叶片旋转轴线与发动机蛆 万方数据内燃机工程2 0 0 1 年第1 期轴轴线平行。P 为定位点，切线为定位线。定位后，气缸盖进气道侧面与气缸盖底面两个加工表面交线的中点与P 点重合，交线本身与切线重合。这样，当口角不同时，即可测得沿气缸圆周不同位置的滚流运动强度。2 3 计算方法不同气门升程的无因次滚流比由下式计算式中r = “? d 胁某一升程、某一角度的无因次滚流比“r 圆形叶片角速度，r 日d sd 气缸真径，m瓜b 试验用速度头( = 警)8 。试验过程中气缸内的压力与大气压力之差，N m 2P 空气密度，k m 3 。进气终了滚流比由下式进行计算：耻篇岛某一角度处的进气终了滚流比S 活塞行程，ma 曲轴转角，。c Aa ，进气门开启时对应的曲轴转角，。c An 2 进气门关闭时所对应的曲轴转角，。C A ：c P 流通系数d 进气门直径，mn 进气门个数在气缸内气体作刚体滚流运动的情况下，无因次滚流比、进气终了滚流比沿气缸圆周的理论分布由以下两式进行计算帘= ，v m lc o s ( 卢一目)冗帮= 尺7 h I0 0 s ( 卢一日)( 3 )( 4 )坼，R 印夹角为卢时的无困次滚流比，进气终了滚流比m ，R m 最大无因次滚流比，最大进气终了滚流比( 通过试验确定)口测量位置与曲轴轴线的夹角日滚流运动旋转轴线与曲轴轴线的夹角，即晟大无因次滚流比、最大进气终了滚流比所对应的叶片旋转轴线与曲轴轴线的夹角3 试验结果讨论3 1 旋转矢量方向的确定旋转矢量方向口的影响因素主要有：进气系统中进气道的形状及布置方式、燃烧室的形状与结构布置方式。到现在为止，理论上还没有有关角度8的精确计算方法，作者用试验中测量所得的最大无因次滚流比、最大进气终了滚流比所在的测量位置的角度代替，即采用试验的方法对角度日进行确定。图3 为四种气缸盖的无因次滚流比沿气缸圆周的分布比较图。图中给出了四种气缸盖在气门升程为2 衄、4 珊n 、6 l I n 、8 咖、1 0 m m 和1 1 3 m m 时，气缸内气体滚流运动沿气缸圆周的实测分布情况。从图中可以看出，四种气缸盖的最大无因次滚流比基本都集中在1 2 0 0 1 8 0 。之间。从图中可以明显看出，l 、3 、4 号气缸盖分别在1 6 5 。、1 6 5 0 和1 5 0 。处的无因次滚流比最大；2 号气缸盖的无因次滚流比沿气缸的分布情况在气门升程范围内有较大变化。图4为四种气缸盖的进气终了滚流比沿气缸圆周的分布情况，从图中可以明显看出，l 一4 号气缸盖分别在1 6 5 。、1 5 0 0 、1 6 5 。和1 5 妒处的进气终了滚流比最大。结合图3 、4 的分析情况可以得出l 一4 号气缸盖所产生的气缸内滚流运动的旋转矢量方向一口角分别为1 6 5 0 、1 5 0 0 、1 6 5 。和1 5 0 。另外，从图3 还可以看出，四种气缸盖当中，2 、3 和4 号气缸盖的无因次滚流比在升程范围内沿气缸圆周的分布规律有一些变化，以2 号气缸盖的变化最为明显，这是由于这三种气缸盖的进气门后方的挤气区域较小，不能对进气流在升程范围内进行始终如一导流的原因，而l 号气缸盖则不同，其进气门后方存在较大的挤气区域，并且挤气区域成m形将进气门后方屏蔽，在全升程范围内对进气流进行导流，所以1 号气缸盖在各升程的无因次滚流比沿气缸圆周的分布情况滚流比沿气缸圆周的分布规律基本一致。这一试验结论与文献 7 的有关结论是一致的，即要形成稳定的滚瀛运动必须采取适 万方数据2 0 0 1 年第l 期内燃机工程当的措施对进气流进行导流。3 ，2 滚流运动沿气缸圆周的理论分布将试验所得的无因次滚流比及口角代人式( 3 )即可得出气缸内气体无因次滚流运动沿气缸圆周的理论分布情况。图5 为四种气缸盖在最大气门升程处无因次滚流理论分布与实测分布的对比情况。从图中可以看出，四种气缸盖无因次滚流的理论分布与实测分布在总体变化趋势上是一致的，但0O 0 。0 毛0OO口( 。)( a )是，在气缸圆周各测点的无因次滚流强度理论值与实测值存在一定差异。总体变化趋势的致性说明试验分析中所采用的刚体滚流假设有一定合理性，各测点无因次滚流强度的理论值与实测值之间的差异除与刚体假设的不合理性有关外，在试验中的各种仪器及测量误差也是引起理论值与实测值之间差异的重要原因。0 3 j03 0O 2 5。O 2 0O 1 50 1 000 50翻4 四种气缸盖的进气终了滚流比沿气缸圆周的分布情况o 1 号气缸盖口一亡2 号气缸盖一3 导气缸盖一4 号气缸盖OO 0 n0 o1 5 弱学甲。1 雩1 1 3 5 1 1 龋( d )同样，将试验所得的进气终了滚流比及8 角代入式( 4 ) 即可得出进气终了滚流运动沿气缸圆周的理论分布情况。图6 为四种气缸盖进气终了滚流比沿气缸圆周理论分布与实测分布的对比情况。从图中同样可以看出，进气终了滚流比的理论值与实测值沿气缸圆周的变化趋势情况基本相同。从以上关于无因次滚流比和进气终了滚流比沿气缸圆周的理论分布与实测分布的比较分析可以看出，利用刚体假设对气缸内气体的滚流运动进行试验分析有一定的合理性，气缸内气体的滚流运动沿气缸圆周基本按余弦或者正弦分布。勿_ 涵一A 二融翘戮一一o0嘲群n嘶删调岫帼nE1181口，_11；1Jll_Un J、Il一；ll 万方数据二竺二一一窒竺竺三堡竺! 兰兰! 竺4 结论采用内置式的滚流测量方案测量了气缸内气体的滚流运动强度沿气缸圆周的分布情况，通过试验结果确定了四种不同进气系统结构所产生的缸内气体滚流运动的旋转矢量方向，并以刚体假设为前提，对气缸内气体滚流运动强度沿气缸圆周的理论分布进行了计算。图6 四种气缸盖进气终了滚流比的理论值和实测值分布一实测值0 o 弹论值( a j I 譬气缸盖( b ) 2 号气缸盖( c ) 3 号气缸盖( d ) 4 号气缸盖废度左一萃廖!本杪匀幻是室耍( d 万方数据2 0 0 1 年第1 期内燃机工程( I ) 进气门后方挤气区域的大小和形状在气门全升程范围内对形成稳定气缸内气体滚流运动具有重要的意义，这是挤气区域对进气流的导流作用所引起的，即要形成稳定的滚流运动，必须采取适当措施对进气流进行导流。( 2 ) 气缸内气体的滚流运动强度沿气缸圆周基本按余弦或正弦分布，同时也说明采用刚体假设分析气缸内气体滚流运动具有一定的合理性。( 3 ) 四种气缸盖的滚流运动强度沿气缸圆周的分布特性进一步表明，具有不同进气系统结构的气缸盖，他们所产生气缸内滚流运动的旋转矢量方向是不同的，这一点刘于分层稀薄燃烧发动机的燃烧室结构布置，诸如火花塞的位置和方向的确定具有重要意义。参考文献lK d n tJC ，秕a 1 0 b 吕e 丌a d 叫B 地E 瞻c 协o f b t a k e G 印e r a _ b 甜S w m 蚰dT L l l n o nC 。n l b l 】s d o nD L l 栅帆S A E 日2 0 9 62s t o k e sJ c L 正I “币r o v i n g 虹N O 册u dE c 啦l o q7 n a d eO 盯f o rc 越曲n eB 百地s 而t l lt h ec c V Sc l b I 枷o nS v s t e m S 舡9 4 0 4 8 23B e r j a “nSFT h eD e Y e l 叩m e n f0 ft h eG T L B a 畔1蜘d ( b m b I | s 【i o ns y n e mw l t h ，州j c a n o nt oF 0 l l r V 耐v es p a r kI 印i 6 0 nE n 昏”e s P a 严rc 5 4 ，8 8 ，I n t e n l a 一虹0 n 甜c h d 岛e n c e ，c o m h u s h 呷】nE 晒n 龆一T e e h n 0 1 0 盯a n dA p p l i c 鲥0 r I ，L 棚d o n ，1 0 一1 2M 可，1 9 8 84G h 瓤d h iJB ，e t 脚F u e 】D i s 汹m 面n j 睦c 0 1 1d l e ( 0 m b u 出o no faD i r e c l e d i n j e c d o n 曲e d c h a E n -d n e 。S A E 9 5 0 4 6 05K u w a h mK ，e ta l 【枷删哪i o n0 f I n ( 冲b T l d e rn n wa n d M 谢T l g hac e n t e r s P F b u r V 出v eE I 】g i I mE l -P 1 咧T l gd l ec o n c e p t0 fB a 砌一s 岫曲e “n nS A E 5 q O 66 蒋德明要充分重视内燃机技术在最近所取得的突破性进展内燃机，1 9 9 8 ( 3 )7B a b r a m m 蚶i ，e ta 1 h f a k G e r m 髓k dS 耐da n dT L 叶d ) 1 e M o d o n s i na4 一V a l v eE I 商n ew i t l lV a d o u s h 一a k eC 衄6 删i 。n s 一丌o wV b u a “m d 曲a 州P a 删en a c l c i n gV e e 时，S A Ep 叩e r9 ( X 脚98W 脯，e td P 工e d i c d o 砸0 f I I l C v h r l d e rT I l m b l en o wa I l dc 佃1 h I s d o ni nS IE r 婷I 磷诚t l la 吣西一D i I I ”惜i o r I a lM 0 d e lS A E 9 6 1 9 6 29 刘瑞林等内燃机缸内滚流运动稳态测量及特性分析内燃机学报，1 9 9 9 ( 4 )( 上接第4 l 页)( 3 ) 活塞凹坑部位燃烧强烈，在该区域，火焰温度和碳粒浓度均较高。( 4 ) 在活塞挤流区，循环变动很大。( 5 ) 在活塞凹坑部位和活塞挤流区所测火焰温度和碳粒浓度均有一定相位差，其相位差为1 0 A左右。参考文献1 濡克煜等柴油机缸内辐射传热的测量车用发动机，1 9 9 5 ( 2 )2P 血rM d 且lM l d d d i l n e 嘣帅a lM 0 d 出r I go f R a d i a H 靶H e 毗1 h 出ri nD j e s e IE 玎珈e s s A E8 5 0 5 0 33 魏建勤等双色法测试精度影响，因素分析燃烧科学技术，1 9 9 6 ( 1 )4 陆小军等双色法气缸内燃烧火焰瞬时温度测量装置的研制内燃机工程，1 9 9 2 ( 1 )5 许斯都等用光导纤维多色法埘柴油机燃烧室内火焰度与碳粒生成的研究内燃机学报，1 9 9 6 ( 3 )6T a m o rPBn e t o t a l e m 诘s i 订血so f l 咖m m 时讨舯n 一1 I 击m L l 吕锄e s I r i tJH e a LM a s sn a n 妇，1 9 7 4 ，1 7 ：1 5 9 1 1 6 0 57K c I k c rMT h eH 1 m t e 抽g 矗出a n do t I 埘e k c t 彻瑚辨t i cm 击曲哪A c a