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摘要：本文从应用角度论述了康明斯柴油机的特性、进排气系统的主组成、零部件的构成、功用和维护要求。
关键词：负荷特性 万有特性 进排气主系统 空气滤清器
利用柴油有两大好处：高扭矩动力和燃油效率约30%比同类汽油发动机大。车辆或设备柴油一块，康明斯发动机是世界上最大的设计及柴油发动机制造商。康明斯发动机广泛应用在建筑和采矿设备，农业机械，发电设备，消防卡车，火车，船只，休闲车，公交车以及皮卡和汽车上。
1、柴油机的典型特性
柴油机是一个具有复杂机械系统的内燃机，负荷特性是当内燃机转速不变时，性能指标随负荷而变化的关系。可燃混合气的过量空气系数随负荷的增加而减小。柴油机当负荷较大时，过量空气系数变得较小，混合气形成和燃烧开始恶化，指示热效率开始明显下降，其下降速度逐渐超过机械效率上升的速度，燃油消耗率开始上升，一般不允许柴油机超过冒烟界限工作。
柴油机的排放特性又称万有特性，CO比排放是中速中负荷工况最小；接近全负荷时，CO排放急剧增大。柴油机的HC比排放基本随着负荷的增大而下降。中等偏大负荷时NOx排放量最大；大负荷区域，NOx排放量不再增加反而下降；中等负荷区域，NOx比排放量随转速的增加而增大；小负荷区域，NOx比排放基本不随转速变化，绝对排放量也基本不变。负荷不变时，排气烟度SF在某一转速达到最小值；转速不变时，排气烟度SF随负荷提高而增大。
4BTAA92型柴油机是康明斯生产的4缸柴油机；B代表康明斯B系列（缸径102mm）；TA代表增压中冷；92代表柴油机输出功率为92马力；4135（4135AD）型柴油机为4缸直列、直喷式水冷四冲程柴油机，额定转速为1500r/min。
进排气系统对万有特性有很大影响，特作以分析。
2、康明斯柴油机进排气主系统
以4BTAA92柴油机为例，进排气系统由空气引入管、过渡弯管、空气滤清器、废气涡轮增压器、进气过渡管、进气管盖、进气管、排气歧管、排气管、排气消声器等组成。
空气由进气引入管、过渡管、空气滤清器，进入增压器，经增压器压气机的压缩，以较高的压力、密度和较高的进气温度经进气过渡管、进气管、进气道进入发动机燃烧室。
燃烧室燃烧的废气，从脉冲式排气管进入增压器的涡轮壳，利用废气能量驱动涡轮；然后从增压器排出口经排气管、排气消声器排到大气中。
柴油机排气消声系统必须满足相应的要求，以便在不影响发动机动力性能的条件下，提供发动机废气排出的通道，降低发动机噪声，同时降低排气温度和压力，满足安全、舒适及环保方面的要求。
为了达到康明斯B系列柴油机的性能参数要求，设计中注意排气消声系统装置不能因为重量、惯性、零件相对运动或热变形等因素对增压器造成过大的力矩；下雨及清洗车辆时，必须防止水经排气消声系统进入发动机内；电线束、尼龙管、塑料管等零件避开排气管路，避免高温烤坏；排气消声器系统在可靠的密封条件下将发动机废气排到汽车后部，防止废气进入驾驶室或被空气滤清器吸入；检验排气背压不能超过发动机性能参数给定的极限值；在不增加排气背压的情况下，降低排气噪声，使整车噪声水平符合国家噪声法规。
发动机正常工作时，废气通过排气门进到排气歧管通道，产生排气噪声。发动机排出的废气由许多不同波长和振幅的压力波组成，压力波以能量的形式在气体中传播，能量逐渐消耗，压力波逐渐减弱，消声器就是利用能量逐步减弱的原理起消声作用的。发动机排出的废气，经过消声器膨胀腔和共振腔，声波逐渐被扩散和反射，从而减少声波能量，降低噪声。消声器通过橡胶软垫连接到车架上，以减少车架与发动机之间的相对运动造成对增压器排气口的弯矩。
3、进排气系统的零部件
3.1 空气引入管总成
空气引入管总成通过支架固定在驾驶室后围，用玻璃钢材料制造，重量较轻，冬季浸有雨水的滤芯表面会结冰，造成进气堵塞，甚至切断向发动机供气，因而在进气引入管前增加金属进气帽和上下挡雨板，并且在进气引入管上开漏水槽。进气帽还可以防止树叶、飞虫等异物进入造成滤芯堵塞。
柴油机排出的废气中含有大量的碳化物，冬季道路上扬起的灰尘含有大量的盐碱，灰尘也会堵塞纸滤芯，影响空气进入气缸内，影响燃烧过程。为避免上述情况，进气系统的进气引入管的进气口设置在驾驶室的上方，使吸入进气系统的空气比较干净，从而提高空气滤清器的寿命和保养周期。同时进气口设置在驾驶室上方高处，进气温度较低，有利于提高发动机的充气效率。
3.2 空气滤清器总成
设计中滤清器总成主要技术参数为二级干式带安全滤芯式，粗滤效率不小于80%，二级干式滤清器，既可水平放置也可垂直放置，利于整车布置；叶片环旋流干式空滤器，产生强烈的旋流，使空气中较大的灰尘粒子在离心力的作用下被甩入滤清器端盖积灰盘内。粗滤后空气，再经主滤芯滤清，然后穿过安全滤芯进入发动机。主滤芯由经过树脂处理的微孔滤纸排列成圆柱形加上内外金属网罩组成，网罩能防止滤纸意外损坏，主滤芯的滤清效率应在99.5%以上。安全滤芯为滤纸，加内外金属网罩。金属网的作用是防止滤芯意外损坏和防止使用中滤芯被吸扁或局部被碰扁。一旦主滤芯破损，可暂时起滤清作用，以免带灰尘的空气进入，保护发动机免受异常磨损。在国外的汽车上，一般不装安全滤芯，由于我国空气滤清器的制造水平和滤纸材料质量的限制，以及康明斯发动机没有气缸套的特殊性，增加安全滤芯装置，以便增加一道空气的安全过滤系统，保证进入发动机气缸内空气的洁净性。
空气滤清器的保养及更换上，400km保养时，旋松端盖上的紧固螺母，拆下端盖，消除里面（积灰盘内）的灰尘。8000km保养时，要取出滤芯，在平板上轻拍滤芯端面，并用压缩空气由滤芯里面向外吹，以清除滤芯上的灰尘，不能用汽油或水洗刷。清洁滤芯时，注意检查密封圈是否完好地粘在滤芯的端面上，脱胶或密封不好，应重粘结或更换新滤芯。24000km保养，应更换滤芯和滤芯密封圈。当仪表盘上的空滤堵塞报警器指示灯发亮时，应马上保养或更换滤芯。端盖往外壳上安装时，不要漏装密封圈，排尘袋应垂直指向下方位置，端盖上的紧固螺母必须拧紧。
汽车起动运行及行驶期间，严禁拆除空气滤清器，否则将加速发动机气缸的磨损。空气滤清器对振动比较敏感，使用时注意空滤器是否牢牢地固定在空滤器支架上，若有松动，应及时紧固。
3.3 空滤堵塞报警器
空滤堵塞报警器已广泛应用在近代汽车上，其作用是提示驾驶员及时对空滤器滤芯进行保养或更换。在国外，该装置已被强制要求安装在发动机进气系统中。本系统使用的堵塞报警器是真空感应式的，当进气真空度达到（5±0.5）kPa时，驾驶室内空滤堵塞报警器指示灯就会发亮，提示驾驶员保养或更换滤芯。
参考文献
[1]王福军.计算流体动力学分析-CFD软件原理与应用[M ]，北京：清华大学出版社，2004
[2]朱荣升，付强，李维斌.基于混合模型的离心泵叶轮内汽蚀两相流的CFD分析[ J ].中国农村水力水电，2006
[3]蔡畅，胡政，宋立军.柴油机状态监测与故障诊断系统.兵工自动化，2006
关键词：负荷特性 万有特性 进排气主系统 空气滤清器
利用柴油有两大好处：高扭矩动力和燃油效率约30%比同类汽油发动机大。车辆或设备柴油一块，康明斯发动机是世界上最大的设计及柴油发动机制造商。康明斯发动机广泛应用在建筑和采矿设备，农业机械，发电设备，消防卡车，火车，船只，休闲车，公交车以及皮卡和汽车上。
1、柴油机的典型特性
柴油机是一个具有复杂机械系统的内燃机，负荷特性是当内燃机转速不变时，性能指标随负荷而变化的关系。可燃混合气的过量空气系数随负荷的增加而减小。柴油机当负荷较大时，过量空气系数变得较小，混合气形成和燃烧开始恶化，指示热效率开始明显下降，其下降速度逐渐超过机械效率上升的速度，燃油消耗率开始上升，一般不允许柴油机超过冒烟界限工作。
柴油机的排放特性又称万有特性，CO比排放是中速中负荷工况最小；接近全负荷时，CO排放急剧增大。柴油机的HC比排放基本随着负荷的增大而下降。中等偏大负荷时NOx排放量最大；大负荷区域，NOx排放量不再增加反而下降；中等负荷区域，NOx比排放量随转速的增加而增大；小负荷区域，NOx比排放基本不随转速变化，绝对排放量也基本不变。负荷不变时，排气烟度SF在某一转速达到最小值；转速不变时，排气烟度SF随负荷提高而增大。
4BTAA92型柴油机是康明斯生产的4缸柴油机；B代表康明斯B系列（缸径102mm）；TA代表增压中冷；92代表柴油机输出功率为92马力；4135（4135AD）型柴油机为4缸直列、直喷式水冷四冲程柴油机，额定转速为1500r/min。
进排气系统对万有特性有很大影响，特作以分析。
2、康明斯柴油机进排气主系统
以4BTAA92柴油机为例，进排气系统由空气引入管、过渡弯管、空气滤清器、废气涡轮增压器、进气过渡管、进气管盖、进气管、排气歧管、排气管、排气消声器等组成。
空气由进气引入管、过渡管、空气滤清器，进入增压器，经增压器压气机的压缩，以较高的压力、密度和较高的进气温度经进气过渡管、进气管、进气道进入发动机燃烧室。
燃烧室燃烧的废气，从脉冲式排气管进入增压器的涡轮壳，利用废气能量驱动涡轮；然后从增压器排出口经排气管、排气消声器排到大气中。
柴油机排气消声系统必须满足相应的要求，以便在不影响发动机动力性能的条件下，提供发动机废气排出的通道，降低发动机噪声，同时降低排气温度和压力，满足安全、舒适及环保方面的要求。
为了达到康明斯B系列柴油机的性能参数要求，设计中注意排气消声系统装置不能因为重量、惯性、零件相对运动或热变形等因素对增压器造成过大的力矩；下雨及清洗车辆时，必须防止水经排气消声系统进入发动机内；电线束、尼龙管、塑料管等零件避开排气管路，避免高温烤坏；排气消声器系统在可靠的密封条件下将发动机废气排到汽车后部，防止废气进入驾驶室或被空气滤清器吸入；检验排气背压不能超过发动机性能参数给定的极限值；在不增加排气背压的情况下，降低排气噪声，使整车噪声水平符合国家噪声法规。
发动机正常工作时，废气通过排气门进到排气歧管通道，产生排气噪声。发动机排出的废气由许多不同波长和振幅的压力波组成，压力波以能量的形式在气体中传播，能量逐渐消耗，压力波逐渐减弱，消声器就是利用能量逐步减弱的原理起消声作用的。发动机排出的废气，经过消声器膨胀腔和共振腔，声波逐渐被扩散和反射，从而减少声波能量，降低噪声。消声器通过橡胶软垫连接到车架上，以减少车架与发动机之间的相对运动造成对增压器排气口的弯矩。
3、进排气系统的零部件
3.1 空气引入管总成
空气引入管总成通过支架固定在驾驶室后围，用玻璃钢材料制造，重量较轻，冬季浸有雨水的滤芯表面会结冰，造成进气堵塞，甚至切断向发动机供气，因而在进气引入管前增加金属进气帽和上下挡雨板，并且在进气引入管上开漏水槽。进气帽还可以防止树叶、飞虫等异物进入造成滤芯堵塞。
柴油机排出的废气中含有大量的碳化物，冬季道路上扬起的灰尘含有大量的盐碱，灰尘也会堵塞纸滤芯，影响空气进入气缸内，影响燃烧过程。为避免上述情况，进气系统的进气引入管的进气口设置在驾驶室的上方，使吸入进气系统的空气比较干净，从而提高空气滤清器的寿命和保养周期。同时进气口设置在驾驶室上方高处，进气温度较低，有利于提高发动机的充气效率。
3.2 空气滤清器总成
设计中滤清器总成主要技术参数为二级干式带安全滤芯式，粗滤效率不小于80%，二级干式滤清器，既可水平放置也可垂直放置，利于整车布置；叶片环旋流干式空滤器，产生强烈的旋流，使空气中较大的灰尘粒子在离心力的作用下被甩入滤清器端盖积灰盘内。粗滤后空气，再经主滤芯滤清，然后穿过安全滤芯进入发动机。主滤芯由经过树脂处理的微孔滤纸排列成圆柱形加上内外金属网罩组成，网罩能防止滤纸意外损坏，主滤芯的滤清效率应在99.5%以上。安全滤芯为滤纸，加内外金属网罩。金属网的作用是防止滤芯意外损坏和防止使用中滤芯被吸扁或局部被碰扁。一旦主滤芯破损，可暂时起滤清作用，以免带灰尘的空气进入，保护发动机免受异常磨损。在国外的汽车上，一般不装安全滤芯，由于我国空气滤清器的制造水平和滤纸材料质量的限制，以及康明斯发动机没有气缸套的特殊性，增加安全滤芯装置，以便增加一道空气的安全过滤系统，保证进入发动机气缸内空气的洁净性。
空气滤清器的保养及更换上，400km保养时，旋松端盖上的紧固螺母，拆下端盖，消除里面（积灰盘内）的灰尘。8000km保养时，要取出滤芯，在平板上轻拍滤芯端面，并用压缩空气由滤芯里面向外吹，以清除滤芯上的灰尘，不能用汽油或水洗刷。清洁滤芯时，注意检查密封圈是否完好地粘在滤芯的端面上，脱胶或密封不好，应重粘结或更换新滤芯。24000km保养，应更换滤芯和滤芯密封圈。当仪表盘上的空滤堵塞报警器指示灯发亮时，应马上保养或更换滤芯。端盖往外壳上安装时，不要漏装密封圈，排尘袋应垂直指向下方位置，端盖上的紧固螺母必须拧紧。
汽车起动运行及行驶期间，严禁拆除空气滤清器，否则将加速发动机气缸的磨损。空气滤清器对振动比较敏感，使用时注意空滤器是否牢牢地固定在空滤器支架上，若有松动，应及时紧固。
3.3 空滤堵塞报警器
空滤堵塞报警器已广泛应用在近代汽车上，其作用是提示驾驶员及时对空滤器滤芯进行保养或更换。在国外，该装置已被强制要求安装在发动机进气系统中。本系统使用的堵塞报警器是真空感应式的，当进气真空度达到（5±0.5）kPa时，驾驶室内空滤堵塞报警器指示灯就会发亮，提示驾驶员保养或更换滤芯。
参考文献
[1]王福军.计算流体动力学分析-CFD软件原理与应用[M ]，北京：清华大学出版社，2004
[2]朱荣升，付强，李维斌.基于混合模型的离心泵叶轮内汽蚀两相流的CFD分析[ J ].中国农村水力水电，2006
[3]蔡畅，胡政，宋立军.柴油机状态监测与故障诊断系统.兵工自动化，2006