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摘 要：为了充分发挥进气支管作用，实现各缸进气道空气的均匀分布，可以通过对进气支管直径和长短的调节气缸空气量。该文就从柴油发动机进气管直径和长度设计加以分析研究，不断进行发动机排放特性、经济性、动力性的优化，提高管道进气品质。
关键词：进气支管 优化目标 仿真试验
中图分类号：TK423 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）03（b）-0065-02
该文笔者利用仿真试验进一步了解了结构参数优化设计，通过进气支管长度、直径变量设计，来达到优化柴油发动机排放特性、经济性和动力性的目的。下面我们就从进气支管空气均匀分配的角度对各缸进气道进行研究，了解进气支管特点，优化柴油发动机性能。
1 进气支管作用
进气支管是保证各缸进气道空气含量的关键，支管长度、直径决定了气缸的进气阻力和空气量，是燃料在发动机气缸燃烧情况的主要影响因素。因此，我们必须要优化进气支管设计，不断提升柴油发动机性能。
通过先进的软件模拟系统建立了极为相似的仿真模型，并以柴油发动机仿真参数为基础进行了仿真模型数据分析，并将这一分析结果作为柴油发动机的改进方向和基本理论依据。
2 建立发动机仿真平台
发动机模拟软件BOOST是以整台发动机为模型建立的发动机模拟运行程序。下面我们就利用该软件进行发动机仿真模拟试验，建立BOOST发动机仿真模型為基础的仿真模型，以四缸涡轮增压柴油发动机为例，并将该发动机主要技术参数列示如表1所示。
3 进气支管长度可能对发动机性能影响
进气支管调节首先要将进气支管直径固定为40 mm开始，根据试验分析了解进气支管长度对发动机性能产生的影响。下面我们就针对全负荷发动机工作运行进行分析，选择1 000、1 600、2 000、2 400、2 800、3 200、3 600 r/min几个固定转速，进行发动机性能测试。根据仿真试验了解到3 200 r/min时的发动机功率能够达到最大。
3.1 进气支管长度对充量系数影响
经过仿真试验了解到，当2 400 r/min时，发动机充量系数达到最低；而发动机转数低于2 400 r/min进气支管长300 mm时，其充量系数达到最大。在转速维持不变的情况下，支管长度并不会对充量系数影响不大。
3.2 进气支管长度对动力性能影响
通过仿真试验结果可知：发动机转速低于2 400 r/min时，支管长度600 mm功率最大。这也说明进气支管长度对发动机性能产生着直接的影响。
3.3 进气支管长度对经济性能影响
根据试验结果，我们能够看到当发动机转速1 000～2 400 r/min时，发动机燃油效率值呈现逐渐降低的趋势；发动机转速在2 400～3 200 r/min、支管长度600 mm燃油消耗能达到最低。
3.4 进气支管长度对排放性能影响
3.4.1 氮氧化物（NOx）
通过试验结果我们可以发现：当发动机转速在1 000～2 400 r/min时，氮氧化物的排放量呈逐渐增加的趋势，若是适当调整进气支管长度，并将其调至300 mm时，氮氧化物的排放可至最低；而转速在2 400～3 600 r/min时、支管长700 mm，氮氧化物排放量可达最低。由此我们可以得出结论，进气支管长度会影响碳烟排放。
3.4.2 碳烟（Soot）
仿真试验结果表明：不同转速时，碳烟排放量有明显的变化，当转速低于2 400 r/min、管长700 mm时碳烟排放量最低，转速为2 400～3 200 r/min、管长为600 mm碳烟排量放最低；转速为3 200～3 600 r/min、管长为300 mm碳烟排量放最低。进气支管长度对碳烟排放的影响。
4 进气支管直径对发动机性能的影响
综合考虑进气支管长度对发动机动力性、经济性、排放特性影响因素，我们选择了固定的进气支管长度为 600 mm，对进气支管不同直径进行仿真实验分析，研究进气支管不同直径对发动机性能的影响。
4.1 不同直径进气支管对充量系数的影响
通过仿真试验结果可知：转速低于2 400 r/min、进气支管直径为44 mm时充量系数最大，转速2 400～3 600 r/min、进气支管直径为38 mm时充量系数最大。进气支管直径对充量系数的影响。
4.2 不同直径进气支管对动力性能的影响
仿真试验结果表明：发动机转速低于2 600 r/min、进气支管直径为38 mm时发动机的有效功率最大；当发动机转速为2 600～3 600 r/min、进气支管直径为44 mm时其有效功率最大。此为进气支管直径对有效功率的影响。仿真试验结果表明：发动机转速低于2 800 r/min、进气支管直径为38 mm时有效燃油消耗率最低；发动机转速在2 800～3 600 r/min之间、进气支管直径为44 mm时其有效燃油消耗率也为最低。此为进气支管直径对有效燃油消耗率的影响。
柴油机具有热效率高、功率大、寿命长等优点，应用已越来越广。对柴油机而言，其缸内良好的空气运动将促进燃烧过程中空气与未燃燃料的混合，提高燃烧速率，增强发动机的动力性、经济性，降低燃烧噪声和有害气体的排放。以某型直喷式柴油机为研究对象，针对其进气道流量系数偏低而涡流比偏高的问题，对进气道进行了优化设计。一方面提高进气道的流量系数，保证柴油机的动力性能；另一方面降低进气道的涡流比，保证多孔喷油器的油束在燃烧室内空间分布更加合理。
经过上述分析，我们能够了解到进气支管长度在300 mm、直径40 mm时，发动机充气系数能够达到最大；当进气支管长600 mm、直径44 mm时，发动机充量系数最大。
5 结语
通过上述分析研究可以了解到，进气支管长度和直径将会直接影响发动机的动力、经济性能、降低碳烟排放量。因此，我们要从柴油发动机实际运行情况出发，进行发动机进气支管的优化设计，不断提升发动机使用性能，降低柴油碳烟排放量。
参考文献
[1] 李军，刘彪，郭超，等.柴油发动机地沟油燃烧与排放特性仿真试验[J].内燃机与动力装置，2012（4）：31-34.
[2] 钟海杰，杨秀芳，袁淳，等.进气管长度在发动机不同转速下对其动力性能的影响[J].北京汽车，2013（1）：33-35.
[3] 张天顺，张汝坤，玄伟东，等.柴油机掺烧桐油制备生物柴油的动力性和经济性[J].农机化研究，2011（3）：227-229.
关键词：进气支管 优化目标 仿真试验
中图分类号：TK423 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）03（b）-0065-02
该文笔者利用仿真试验进一步了解了结构参数优化设计，通过进气支管长度、直径变量设计，来达到优化柴油发动机排放特性、经济性和动力性的目的。下面我们就从进气支管空气均匀分配的角度对各缸进气道进行研究，了解进气支管特点，优化柴油发动机性能。
1 进气支管作用
进气支管是保证各缸进气道空气含量的关键，支管长度、直径决定了气缸的进气阻力和空气量，是燃料在发动机气缸燃烧情况的主要影响因素。因此，我们必须要优化进气支管设计，不断提升柴油发动机性能。
通过先进的软件模拟系统建立了极为相似的仿真模型，并以柴油发动机仿真参数为基础进行了仿真模型数据分析，并将这一分析结果作为柴油发动机的改进方向和基本理论依据。
2 建立发动机仿真平台
发动机模拟软件BOOST是以整台发动机为模型建立的发动机模拟运行程序。下面我们就利用该软件进行发动机仿真模拟试验，建立BOOST发动机仿真模型為基础的仿真模型，以四缸涡轮增压柴油发动机为例，并将该发动机主要技术参数列示如表1所示。
3 进气支管长度可能对发动机性能影响
进气支管调节首先要将进气支管直径固定为40 mm开始，根据试验分析了解进气支管长度对发动机性能产生的影响。下面我们就针对全负荷发动机工作运行进行分析，选择1 000、1 600、2 000、2 400、2 800、3 200、3 600 r/min几个固定转速，进行发动机性能测试。根据仿真试验了解到3 200 r/min时的发动机功率能够达到最大。
3.1 进气支管长度对充量系数影响
经过仿真试验了解到，当2 400 r/min时，发动机充量系数达到最低；而发动机转数低于2 400 r/min进气支管长300 mm时，其充量系数达到最大。在转速维持不变的情况下，支管长度并不会对充量系数影响不大。
3.2 进气支管长度对动力性能影响
通过仿真试验结果可知：发动机转速低于2 400 r/min时，支管长度600 mm功率最大。这也说明进气支管长度对发动机性能产生着直接的影响。
3.3 进气支管长度对经济性能影响
根据试验结果，我们能够看到当发动机转速1 000～2 400 r/min时，发动机燃油效率值呈现逐渐降低的趋势；发动机转速在2 400～3 200 r/min、支管长度600 mm燃油消耗能达到最低。
3.4 进气支管长度对排放性能影响
3.4.1 氮氧化物（NOx）
通过试验结果我们可以发现：当发动机转速在1 000～2 400 r/min时，氮氧化物的排放量呈逐渐增加的趋势，若是适当调整进气支管长度，并将其调至300 mm时，氮氧化物的排放可至最低；而转速在2 400～3 600 r/min时、支管长700 mm，氮氧化物排放量可达最低。由此我们可以得出结论，进气支管长度会影响碳烟排放。
3.4.2 碳烟（Soot）
仿真试验结果表明：不同转速时，碳烟排放量有明显的变化，当转速低于2 400 r/min、管长700 mm时碳烟排放量最低，转速为2 400～3 200 r/min、管长为600 mm碳烟排量放最低；转速为3 200～3 600 r/min、管长为300 mm碳烟排量放最低。进气支管长度对碳烟排放的影响。
4 进气支管直径对发动机性能的影响
综合考虑进气支管长度对发动机动力性、经济性、排放特性影响因素，我们选择了固定的进气支管长度为 600 mm，对进气支管不同直径进行仿真实验分析，研究进气支管不同直径对发动机性能的影响。
4.1 不同直径进气支管对充量系数的影响
通过仿真试验结果可知：转速低于2 400 r/min、进气支管直径为44 mm时充量系数最大，转速2 400～3 600 r/min、进气支管直径为38 mm时充量系数最大。进气支管直径对充量系数的影响。
4.2 不同直径进气支管对动力性能的影响
仿真试验结果表明：发动机转速低于2 600 r/min、进气支管直径为38 mm时发动机的有效功率最大；当发动机转速为2 600～3 600 r/min、进气支管直径为44 mm时其有效功率最大。此为进气支管直径对有效功率的影响。仿真试验结果表明：发动机转速低于2 800 r/min、进气支管直径为38 mm时有效燃油消耗率最低；发动机转速在2 800～3 600 r/min之间、进气支管直径为44 mm时其有效燃油消耗率也为最低。此为进气支管直径对有效燃油消耗率的影响。
柴油机具有热效率高、功率大、寿命长等优点，应用已越来越广。对柴油机而言，其缸内良好的空气运动将促进燃烧过程中空气与未燃燃料的混合，提高燃烧速率，增强发动机的动力性、经济性，降低燃烧噪声和有害气体的排放。以某型直喷式柴油机为研究对象，针对其进气道流量系数偏低而涡流比偏高的问题，对进气道进行了优化设计。一方面提高进气道的流量系数，保证柴油机的动力性能；另一方面降低进气道的涡流比，保证多孔喷油器的油束在燃烧室内空间分布更加合理。
经过上述分析，我们能够了解到进气支管长度在300 mm、直径40 mm时，发动机充气系数能够达到最大；当进气支管长600 mm、直径44 mm时，发动机充量系数最大。
5 结语
通过上述分析研究可以了解到，进气支管长度和直径将会直接影响发动机的动力、经济性能、降低碳烟排放量。因此，我们要从柴油发动机实际运行情况出发，进行发动机进气支管的优化设计，不断提升发动机使用性能，降低柴油碳烟排放量。
参考文献
[1] 李军，刘彪，郭超，等.柴油发动机地沟油燃烧与排放特性仿真试验[J].内燃机与动力装置，2012（4）：31-34.
[2] 钟海杰，杨秀芳，袁淳，等.进气管长度在发动机不同转速下对其动力性能的影响[J].北京汽车，2013（1）：33-35.
[3] 张天顺，张汝坤，玄伟东，等.柴油机掺烧桐油制备生物柴油的动力性和经济性[J].农机化研究，2011（3）：227-229.