第一章 概述
1.1 设计依据
提升发动机功率最简单的方法就是增大气缸工作容积，也就是提高排量。一般而言，增大工作容积就会增大发动机体积，重量也会随之增加，这种方法对于追求结构紧凑，追求行驶经济性的现代乘用车设计者来说是难以接受的。因此，在同体积或者更小体积的前提下，通过改进发动机结构和采用新材料来追求更高的输出功率，是当前厂商的追求目标。雨棚信号灯
提高发动机的升功率，也就是每升气缸工作容积所发出的有效功率，是实现这个目标的方法。要提高发动机的升功率，加大进气量是一种解决方案。有些发动机采用强制吸气法的方式，用增大气体密度来提高进气量，例如采用涡轮增压（Turbo）。但是，在日益严格的废气排放法例的管制及制造成本的限制下，多数汽车的发动机还是倾向采用自然吸气法方式。 采用自然吸气法，又要提高进气量，设计者就把注意力放在了进排气的速度方面，也就是千方百计提高气体的流动速度来提高单位时间内的进排气量，在提高换气效率上做文章。换气
是汽车发动机最基本的功能。通过换气，排出废旧气体，发动机工作循环回复到循环初始状态，吸纳新鲜气体来提供燃料所需的氧气。用一句成语形容，就是“吐故纳新”，只有“吐故纳新”畅顺，发动机才能正常工作。
良好的发动机进气通道设计是提高进气量的重要保证。一些汽车运动者在传统发动机改装上，采用了大通量的空气滤清器，大口径或多支排气管，目的就是改善气体的流速以提升发动机功率。更进一步，改装深入到结构内部及材料的选用，例如打磨进气歧管内壁，使用不锈钢排气管等，以增高管壁的光滑程度来减少与气体之间的摩擦，提高气体的流动速度。 图1-1进排气管
隧道施工风机发动机进排气管过去都是用铸铁材料铸造出来的。发动机进排气管道改用不锈钢或铝合金材料，既可以降低管道内的气流阻力，同时也可以降低重量，因为不锈钢和铝合金比铸铁质量小得多，可谓是一举两得。因此，现在许多发动机都选用不锈钢材或铝合金材料做进排气管。据最新资料，德国拜耳专门开发了一种新型的Durethan材料，用于制造具有更精确内部几何形状的进气歧管，其焊接性能、加工可靠性、气密性、经济型等都表现良好。
从形状上看，传统发动机进排气管多用方形，这是因为方形断面表面面积大，有利于进气管内油膜的蒸发，同时从铸造工艺上考虑，方形也比圆形更简单一些。但由于园形断面对气流的阻力小，同时多点电喷发动机的喷油位置就在进气门处，进气管道不易形成油膜，为了得到更高的气流速度，一些发动机进排气管就采用了圆形断面。
从安装上看，传统发动机进排气管多安装在气缸的同一侧，进气管依赖排气管加热。它们用铸铁铸成一体或者分别铸成，再用螺栓连接在一起。现在高转速发动杌由于结构上的需要，进排气管多分置在气缸的两侧，进气管的加热靠冷却水或电热装置。这里要指出的是，因受废气温度的影响，排气管的冷热温度是急剧变化的，巨大的热应力可使排气管产生裂纹，为保证一定的热胀冷缩，排气歧管的安装形式与进气管有所不同，一般发动机排气管是一缸一歧管，以减少排气管的热负荷。
变速盘
按照空气动力学原理，气管的流通性应以最小截面处的流动情况为依据，而发动机整个进排气道系统中最小截面处位于气门阀隙处，这也就是现代发动机采用多气门或者尽量增大气门头直径的原因。同时，也要考虑到进排气管尺寸、形状、材料、弯曲半径、安装位置等因素对气流速度的影响，只有各种因素配合良好，发动机才能发挥最佳性能。
1.2 设计内容
进排气管的结构形状繁多，一般按柴油机的用途、要求和安装特点而设计。大体上有车用、船用和一般用途的结构。常见进排气管结构形式如下图所示。
图1-2常见进排气管
自制自慰器为了避免排气管受高温膨胀的影响，一些柴油机排气管在任何两缸之间，考虑有允许轴向自由伸长的连接结构，如下图所示。下图中右侧的结构方案较好。
图1-3常见进排气管
4缸柴油机排气管的通常形式如下图：桥壳
船用防爆离心风机 图1-4常见进排气管
1.3 设计思路
(1)进行4105型进排气管设计时主要需要考虑以下因素：
1. 进、排气管应设计成流线型，管内不应有急剧转弯和突变截面。设计成圆形截面阻力较小。
2.进气管道应尽可能远离排气管，以免降低充气效率。
3.排气管内背压，一般不宜超过600mm水柱，车用柴油机背压较低。通常中型中速柴油机排气背压增加10mm水柱，燃油消耗率上升0.5g∕ps·h，排气温度增加1.7～2℃。排气管内壁要光滑平整。
4.大型多缸柴油机，受热膨胀变形，可考虑成分段管道的结构。
5.船用和机车用排气管，应设计有冷却水套，或排气管包有石棉层，以免工作人员烫伤，并可降机舱温度。
6.进、排气管材料，一般采用普通铸铁。为进一步减轻重量，进排气管可用铝合金材料，也可用薄钢板焊接而成，但其噪音较大。
(2)进行进排气管的计算时主要需要注意一下参数：
1.进气管长度；
2.排气管直径；
3.连结阀几何尺寸；
4.进排气管直径与缸体连接处开口的比例；
1.4 设计意义
进排气管，安装于发动机排气岐管和消声器之间，使整个排气系统呈挠性联接，从而起到减振降噪、方便安装和延长排气消声系统寿命的作用
我们先来看，世界及我国汽车发展的历史，19世纪末20世纪初，欧美一些主要资本主义国家相继完成了工业革命。随着生产力的大幅度提高，要求交通运输工具也要有相应的发展。汽车虽然诞生于欧洲，但美国依靠优越的资源和自然条件以及宽松的政策，又利用欧洲遭受第一次世界大战破坏的时机，使汽车工业迅速崛起，并超过了欧洲。从20世纪初至 70年代的几十年间，美国的汽车工业一直遥遥领先。日本汽车工业在第二次世界大战前规模较小，但在20世纪60—70年代，依靠引进国外的先进技术和科学的经营管理方法，使汽车工业迅猛发展，后来者居上，先后逐个超过意大利，英国，法国，德国等一些老牌的汽车工业国家，并曾于1980-1993年期间，汽车年产量超过美国而跃居世界第一位。目前，全世界汽车量超过5500万辆，总保有量超过了6.5亿辆。据资料介绍，1997年产量最多的国家是依次是美国、日本、德国、法国、韩国、加拿大、西班牙、巴西、英国、意大利、中国、墨西哥、俄罗斯、瑞典、澳大利亚等。
对于我国建国初期，我国汽车工业在国家计划经济的指导下发展，集中资金建成了第一，第二汽车制造厂两个中型货车生产基地。20世纪80年代初期，我国汽车行业以各大型骨干厂为主，联合一批相关的中小型企业建立了企业集团。1994年国家计划经济委员会颁布了《汽车工业产业政策》，作为我国汽车工业发展的纲领。我国汽车工业的目标是到2010年汽车产量达600万辆，成为国民经济的支柱产业。自从加入WTO以来，我国正在逐步对我国的经济结构进行相应的调整和改革。据中国汽车工业协会最新统计资料显示，由于国内汽车热的持续升温，2003年我国的汽车产量达到了创纪录的201.89万辆，比2002年净增加了91.71万辆。轿车产量的大幅度增长，带动了我国汽车年产量突破四百万量，达到444.37
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柴油机排放的颗粒物中，有相当一部分来自馏分较重的机油的燃烧。 为了满足日益严格的柴油机（车）排放限值标准的要求，必须把来自机油的燃烧降至最低限度， 即在保证发动机正常运转的前提下，最大限度地减少机油的消耗。为了降低柴油机的机油消耗， 柴油机的的优化设计和制造及缸套间的科学配置非常重要。
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