单缸汽油机进、排气系统优化设计

1、1P68F汽油机是立轴式小型通用汽油机，广泛应用在草坪机械上，我国生产的1P68F汽油机很大一部分产品要出口到美国、欧洲等国家，这对小型通用汽油机的排放性、动力性、经济性和可靠性都有很高的要求。但是台架试验表明该机器的HC排放、动力性能都不如水平轴的168F汽油机，因此有必要对这种现象进行探析。本文就是针对这个现象进行的研究，利用实验的手段，从1P68F汽油机的进气系统和排气系统入手，测绘了机器的进气道和排气道的截面图，通过与理想截面的比较，发现了原机型进、排气道设计上的缺点。因而本文利用增大进、排气道部分截面面积，来达到优化进、排气道的目的，并根据理论计算，对进气道和排气道优化方案的合理性进

2、行评估。最后通过实验对改进前后的性能进行对比，验证了1P68F汽油机性能优化的效果。 发动机型号 1P68F汽油机 形式 四冲程、风冷、立式轴 启动方式 反冲式手拉起动 缸径行程/ mm mm 64 45 总排量/ml 163压缩比 8：1 标定功率及转速/ KW/ (r/min) 5.5/3600 一.1P68 F 进、排气道截面面积的测绘 我们通过做出气道的三维模型对1P68F汽油机的进排气道的截面面积作出了测绘并且作出了其截面面积变化规律曲线：1P68F进气道最大升程时截面面积变化规律曲线 1P68F排气道最大升程时截面面积变化规律曲线（1） 气道截面面积变化规律的评估将气道截面面积合理

3、变化规律与1P68F的气道截面面积变化曲线做比较： 1P68F进气道最大升程时截面面积变化规律曲线和合理变化规律曲线比较 1P68F排气道最大升程时截面面积变化规律曲线和合理变化规律曲线比较 由上面的气道截面面积合理变化规律可以看出本文所研究的168F的气道设计存在着问题：气道的水平方向向垂直方向过度的部分截面面积太小了，这样导致了气道截面面积的突然变化不利于气体的流动。因此我门必须对这部分气道进行适当的修改。（2）气门通路面积的评估气门头部直径、升程和气门口直径选择的是否恰当，主要看气门口和气门的通路面积是否足够大。所以我们这用气门最大升程下，流过通路断面处的假定平均气流速度来进行评估。vW

4、 由前面一节做出的评估，我们对该汽油机做了一些改进具体如下面的气道剖面图所示：进气道改进前：进气道改进后：排气道改进前：排气道改进后： 从上面的气道剖面图比较可以看处我们对气道的改进主要是将气道的截面A和B的面积扩大了，并且通过增大喉口处的直径来增加了气门通路面积以减小假定平均流速减小流阻。 最后我们做出了气道截面面积改动前后其截面面积变化规律曲线与合理变化规律曲线的比较图：从左边的图可以看到，改进后虽然和合理的变化规律曲线并不完全一样但是已经克服了本来气道最大的弊端，气道截面面积不再有突然的变化。1P68F进气道改进前后截面面积变化规律曲线和合理变化规律曲线比较1P68F排气道改进前后截面面

5、积变化规律曲线和合理变化规律曲线比较为了验证我们前面1P68F汽油机的进、排气道做出的评估和改进，我们对1P68F汽油机做了整机外特性实验。并由实验数据做出了下面几张汽油机的特性图：（一）240026002800300032003400360038008.68.78.88.99.09.12.02.53.03.54.0350360370380390400扭 矩/ N m转 速/rpm 改进前 扭 矩 改进后 扭 矩 有效 功率/KW 改进前 有效 功率 改进后 有效 功率 比 油耗/ g/KWh 改进前 比 油耗 改进后 比 油耗最大有效功率由原来的3.31KW提高到3.44KW；最大扭矩由原来

6、的8.8NM提高到了9.1NM。240026002800300032003400360038003503603703803900.800.820.840.860.880.90比 油耗/g/KWh转 速/rpm 改进前 比 油耗 改进后 比 油耗 过量空气系数 改进前 过量空气系数 改进后 过量空气系数（二）过量空气系数由0.858提高到了0.577；比油耗由364.79g/kwh降低到357.44g/kwh.240026002800300032003400360038005.05.56.06.57.07.58.0120150180210330440550660770CO/%转 速/rpm 改进

7、前 CO 改进后 CO HC/ppm 改进前 HC 改进后 HC 改进前 NOx 改进后NOx NOX/ppm（三）CO由5.5%降低到5.2%；HC由139ppm降低到115ppm;NOx由540ppm增大到570ppm. 提高发动机的动力性是内燃机研究者们一直追求的目标之一，而增加进气量、改善气缸内空气运动和燃烧是提高发动机动力性的主要途径。但提高进气充量与进气系统结构参数有关，所以，研究进气系统结构参数对充量的影响规律对于改善汽油机性能具有十分重要的意义。本文通过对1P68F汽油机的进、排气道截面面积进行测绘，对进、排气道做出评估并进行了相应的优化设计，最终通过实验验证了我们对1P68F汽油机的进排气道的改进是有效的，1P68F在动力性能、经济性能和排放性能各方面都得到了提高。 在以后的研究中我们为了