内燃机零部件结构设计及应用研究

殷满华

摘 要：在不同的时期下，人类对于动力的需求有着一定的区别，在全球经济一体化、环境友好化发展的当前，内燃机在使用时要求既减少危害气体的排放，同时也能够提高内在动力的整体使用效果。我国对内燃机性能有着越来越高的要求。既要求经济性、舒适性和美观性，减少对环境的影响，满足各行各业对内燃机零部件结构本身的需求。

关键词：内燃机零部件 结构设计 应用研究

Research on Structural Design and Application of Internal Combustion Engine Parts

Yin Manhua

Abstract：In different periods， human demand for power has certain differences. In the current global economic integration and environment-friendly development， internal combustion engines are required to reduce hazardous gas emissions while also improving internal power. China has higher and higher requirements for the performance of internal combustion engines. It not only requires economy， comfort and aesthetics， reduces the impact on the environment， and meets the needs of various industries for the structure of internal combustion engine parts.

Key words：internal combustion engine parts， structural design， application research

1 引言

在第一次工業革命中，蒸汽机的发明促使社会有了非常大的前进。而内燃机的存在更让日常生活中各行各业得到了发展，比如说常见的汽车，机械，船舶，航海等都需要使用的内燃机，而在物流、国际货运中也有着重要的影响。内燃机与社会经济发展有着密切的关系，如果在当前使用内燃机时一味地破坏环境而获取经济效益，就会导致经济发展质量走向下坡路。研究内燃机的零部件结构设计，其主要目的是为了提高热效率的同时减少危害气体的排放，做到环境保护型社会建设、资源节约型社会建设，内燃机推动了工业革命进一步的发展。本文主要的目的就是分析内燃机零部件结构设计以及目前对其应用研究的效果。

2 内燃机零部件结构设计的意义

2.1 内燃机的组成

为了进一步分析内燃机零部件的结构，首先应了解内燃机自身的构成。内燃机是有五个不同的大系统以及两个机构构成的，其中包括了以下几个不同内容：第一个机构是曲柄连杆机构。该机构存在的意义是为了实现内燃机的循环工作，进而完成能量的传输工作。第二个机构是配气机构，该机构存在的目的是为了定时开启或者是关闭气门，使得空气进入、空气排出。而五个系统则是指：第一，润滑系统。润滑系统存在的目的是为了对内燃机内部的机械结构起到润滑：清洁和散热的作用。第二，燃为了进一步分析内燃机零部件的结构，首先应了解内燃机自身的构成。内燃机是有五个不同的大系统以及两个机构构成的，其中包括了以下几个不同内容：第一个机构是曲柄连杆机构。该机构存在的意义是为了实现内燃机的循环工作，进而完成能量的传输工作。第二个机构是配气机构，该机构存在的目的是为了定时开启或者是关闭气门，使得空气进入、空气排出。而五个系统则是指：第一，润滑系统。第二，燃料供给系统。第三，冷却系统。第四，点火系统。第五，启动系统。逐步进入到工作状态中，由于这五个系统、两个机构才构成了当前人们所使用的内燃机。

2.2 内燃机零部件结构设计的意义

为了提高内燃机的使用效率，并且让内燃机的资源质量使用更高，我国在不断地研究内燃机，推动内燃机发展质量得到提升。内燃机的出现则是因为蒸汽机已经无法满足目前的工业生产需求，内燃机的工作效率、运行效率都在逐步提升，但是由于其工作方式的原因也会避免不了对环境造成一系列的污染。为此，当前在优化内燃机、对内燃机零部件结构进行热效率的分析时，不断降低对环境的污染。随着时代的发展在逐步前进，使用更高性能、更低能源消耗、更小废气排放的内燃机满足社会发展需求。而优化内燃机内部零件结构则是为了提高内燃机的整体使用效果，让其不仅仅具有现实意义，还能提高我国未来社会经济的发展效益。优化内燃机的结构设计也是对于新兴技术的使用结构的优化调整，可以直接提高技术的运用效果，推动新技术不断向前发展。研究人员将所学习到的理论知识转化成为实践应用中的技术，确保内燃机的发展速度越来越快，也能让内燃机始终满足我国发展效率的需求，优化内燃机的内部零构件既是为了提高生产效率，实现产业转型，让我国从原本的紧紧依靠人口红利逐步变成工业发达国家，实现从劳动密集型，资源密集型的工业向着技术密集型的工业进行转变，增加了国家的综合实力，优化产业结构，确保国家的经济发展速度能够走向越快越好的方向。

3 内燃机零部件结构设计及应用

分析内燃机零部件结构的应用过程中，首先要了解内燃机已经经过了100多年的发展历史，其结构优化方向也有着一定的区别。在内燃机最初出现时，其主要的首目的是为了提高燃烧效率，并且减小体积、噪音等一系列内容。随着科技的不断进步，目前有关内燃机结构的研究方向则发生了一定的改变。其主要应用在以下两个方面：第一，对内燃机的重要零件进行重新的构造优化。第二，对内燃机当前的运行流程进行优化设计，以这两个方面作为主要的应用探索，取得了阶段性的成果。

3.1 内燃机零部件结构设计

当前内燃机的应用效果已经使用在实际的生产活动中，分析内燃机的零件构造优化时，应考虑到内燃机自身的结构特点。由于整体的结构相对于复杂，为了进一步确定内燃机内所有的零件结构自身的大小、材料和形状。需要分析内燃机在使用时的使用方式以及内燃机自身的结构组成。研究过程中包括了研究所涉及到的连杆，曲柄，活塞等重要的零部件。由于整体的内部结构相对于复杂，优化内部零件处于一种十分紧迫的状态中，需要利用有限元计算方式处理内燃机内部零件，做到内部零件由静到动的变形计算。在计算力学模型边界条件的时候，采用有限元的计算方式，如果不能正确的计算零部件的受力和支撑情况，难以最正确的计算零部件本身所需要承受的力量以及支撑的约束状态。重要零部件在优化设计过程中，其主要面对着两个不同的问题：第一，如何设计重要零件的参数构造。第二，如何确定离散化界限点的问题。在面对这两个研究问题时应考虑到，首先我国在当前有关内燃机主要零部件的设计优化上已经取得了相对较好的研究成果，针对于不同型号的内燃机，进行不同零件的优化。以四缸柴油机连杆优化为例，很多研究人员将其质量作为研究中最重要的一点，利用目标函数的做法，对其中所涉及到的一系列参数进行优化改造，进而确保整个连杆的使用质量在逐步降低，能满足设计的相关需求，为了提高活塞能够适应的最高温度，对活塞自身的构造以及机械热应力和应力相关的构造进行设计，其最终的目的是为了提高活塞本身的适应能力，降低活塞重量。

3.2 内燃机当前的运行流程进行优化设计

从内燃机出现至今，内燃机的运行流程优化一直以来都处于一种萌芽的阶段，内燃机的运转流程在当前已经经过了100多年的检验，其优化流程也在逐步提升。在研究的最初始阶段，内燃机在运行过程中的研究处于一种相对较为困难的境地，而如何确定研究的方向，改变内燃机的运行流程等等都处于一种相对空白的状态中。这一工作的研究重点在于燃烧程序、热力流程以及热量传送等不同的模拟技术。由于诸多的因素相连接，其整体的连接体系有待优化和改造。开展内燃机运行流程优化过程中，其工作重点在于以下几点：第一，是否有办法通过一般的解析对所有需要优化的各项约束条件和目标函数进行表述。第二，在对针对内燃机运行流程进行计算优化模拟时，所涉及到的系统是相对于繁多并且复杂的，整体的计算所消耗的时间非常长。第三，在优化和运行在优化内燃机运行流程时，对其整体进行优化，这些问题的出现都导致内燃机运行流程的优化难度在逐步提升，其计算的过程也需要选择更加先进的计算机硬件以及软件。内燃机结构优化以及零部件结构设计是一项不断发展的工作。当前我国針对这一问题还在不断努力，根据研究人员的经验以及对于内燃机结构的分析，对内燃机的整体运行进行优化，找到相关的参数。但是大量的实践表明，内燃机运行优化过程中还存在着较大的偶然性和随机性。为此，需要在后期研究过程中，明确对各项参数的优化，使得可视化内燃机成为一个发展的趋势，为更多的相关人员在日常工作中带来积极影响。

4 结语

综上所述，随着我国经济的不断发展，当前内燃机的使用不仅仅在工业中得到了一定的发展优化，农业发展也同样得到了提高。对内燃机零部件的结构设计进行分析本身具有非常重要的现实意义，确保我国所设定的远大产业规划能真正的得以实现。本文简要分析了内燃机零部件的结构设计以及相关的应用内容，点明内燃机结构优化过程中所面临的一系列问题和优化结构的方式，保障内燃机的发展速度越来越快，同时对内燃机结构进行不断优化，帮助我国工农业生产质量得到提升，做好远洋运输、国防安全等众多行业的发展前进。同时，内燃机技术的前进也带动了我国社会经济以及科学探索质量的前进。

参考文献：

[1]崔建华，盛超立，刘根.内燃机零部件不同表面处理膜层的耐磨性试验研究[J].现代制造技术与装备，2020（02）：12+15.

[2]陆安宇.内燃机零部件结构设计及应用[J].内燃机与配件，2019（06）：21-22.