进气系统各结构参数对进气性能影响研究报告文档格式.docx
- 文档编号:13488776
- 上传时间:2022-10-11
- 格式:DOCX
- 页数:10
- 大小:154.65KB
进气系统各结构参数对进气性能影响研究报告文档格式.docx
《进气系统各结构参数对进气性能影响研究报告文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《进气系统各结构参数对进气性能影响研究报告文档格式.docx(10页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
2018.6.2至2018.6.25
<
辽宁工程技术大学汽车07-3班,任建华)
摘要:
进气系统是发动机的重要组成部分,进气系统性能严重影响了发动机和整车性能。
设计高充气效率、低噪声的进气系统是汽车工程界和学术界一直追求的目标。
论文介绍了压力波对进气性能的影响,研究了进气系统内部各结构参数对压力波和充气效率的影响规律,结果表明:
进气系统谐振频率与进气总管长度成反比。
谐振频率随着进气总管管径的增加而提高。
缩短进气支管长度,谐振频率增加。
减小谐振箱容积,进气系统中的压力波波动增强响,
关键词:
进气系统谐振频率,进气支管,压力波
Thestructuralparametersofairintakesystemofinletperformanceimpactstudy
Liaoningengineeringtechnologyuniversityclass3,2007–RenJianHua)
Abstract:
Airintakesystemisanimportantpartoftheengine,airintakesystemperformanceseriouslyaffectedtheengineandvehicleperformance.Designandhighefficiency,lownoise,airintakesystemistheautomotiveengineeringandacademicshavebeenthepursuitofthegoal.
Paperadoptsheadlosscalculationmethodofinletpressurewaveareintroduced,theresearchoftheperformanceofthestructuralparametersofairintakesystemofinternalpressurewaveandtheinfluencelawofchargingefficiency,theresultsshowthat:
theresonancefrequencyandtheairintakesystemlengthisinverselyproportionaltothemanager,Theresonantfrequencyasmanageroftheintakepipediameterincreases,Shortentheinletpipelength,theresonancefrequencyincreases,Reduceresonancecase,thevolumeintakesystempressureundulationenhancement,
Keywords:
Airintakesystemresonancefrequency,theinletpipe,thepressurewave
引言
当今社会,汽车工业作为主要交通工具和国民经济的重飞速发展,作为汽车原动力的发动机技术也得到了迅猛提高高性能、高寿命、免维修、多样化、新结构成为当今发动机在动力性方面,国外一些汽油机的升功率已达到45~70高达90kW/L。
经济性方面,汽油机的最低比油耗达到250g性方面,国外汽车发动机一般首次故障里程超过5万公里,到免维修。
许多轿车正朝着等寿命方向发展。
对排放污染的控制,是国内外近年来的发展重点。
从2005年起,欧洲成员国开始执行欧洲4号排放法规。
美国2005年执行2004U年我国颁布了轻型汽车的国家三四阶段排放标准和重型柴油机的三四五阶段排放标准,这个相当于欧洲的三四五阶段的2007年月1日开始实施,并要求在2018年与国际同步汽车有害排放物,节约石油资源,许多发达国家开发了氢气汽电动汽车及太阳能汽车等,有的已达到实用阶段。
电子控制技术的飞速发展和新型机构的开发,使发动机变参数发展。
尤其是近些年,随着全球能源危机的不断加深枯竭以及大气污染、全球气温上升的危害加剧,节能和减排发展目标,人们不断挖掘发动机自身的潜力。
结构方面,用构代替下置凸轮轴式配气机构,用多气门发动机代替两气门射代替化油器,采用电控喷油、电控点火,另外人们在燃烧方面也进行了大量的研究工作,都取得了有效进展。
进气系统都充量系数的影响:
进气系统中的压力波对充气效率有着直接的影响,因此了解压力波的规律对提高发动机的进气性能有着重要的意义。
因此应该首先了解进气系统中压力波的影响因素。
进气系统中的动力效应主要由惯性效应和波动效应两部分组成。
惯性效应是由进气门前产生的膨胀波行进到进气支管入口反射回的压缩波作用而成,惯性效应产生的压力波只能影响这次进气过程,而不会影响下次进气过程。
在每次相互叠加,形成了谐振箱内稳定的压力波动,该压力波会影响每一次的进气,因此称该压力波的影响为波动效应。
惯性效应和波动效应共同组成了进气门前的压力波动。
其中由于惯性效应只发生在进气支管中,因此惯性效应压力波的相位只与进气系统的进气支管有关,而配气相位的关闭时刻与发动机的转速有关。
对于波动效应,由于其为各气缸残余压力波的叠加,因此波动效应压力波的相位与进气支管、进气总管均有关系,同样转速决定了配气相位。
由上所述,进气系统中的各结构参数对进气系统中压力波的传播特性有很大的影响,为了了解各结构参数对进气性能影响的规律,本节选取了进气总管长、进气总管直径、进气支管长以及谐振箱容积这四个结构参数来分析改变结构参数对进气系统中传播的压力波以及充气效率带来的影响。
进气流动计算方法概述
进气系统的设计直接影响到发动机的换气过程,而充量系数是评价内换气过程完善程度的一个重要指标。
所以改进进气系统设计,提高充量系改善汽油机动力性的一个重要措施。
提高充量系数、热效率及机械效率在机的开发及改进工作中,一直是人们所追求的目标。
其中作为提高发动机性指标的充量系数对整机设计有着至关重要的作用。
发动机的进气过程和排气过程的整个阶段可以统称为换气过程。
换气进行的良好程度即发动机流通能力的好坏将直接影响发动机的动力性指经济性指标,而充量系数是评价内燃机换气过程完善程度的一个重要指标内燃机平均有效压力的计算公式如下:
式中:
—平均指示压力,
—发动机一个工作循环的指示功,J
—发动机工作容积,
—得到指示功所消耗的热量,J
—指示热效率,kg
—冲量系数
—每循环供油量,
—燃料的低热值
—化学计量公然比
—进气管压力,
—进气管温度,K
由式可以看出,发动机的平均指示压力<
即扭矩)与充量系数成正比。
因此,对发动机转矩的研究就可以转化为对充量系数的研究。
进气管长度的变化直接影响内燃机的充量系数。
人们通过内燃机换气过程建模来研究这种现象。
一般的研究方法分两类:
一类是考虑谐振效果。
另一类是求解流动方程。
考虑谐振效果的谐振系统又分为两类:
一类是风管。
另一类Helmholtz<
亥姆霍兹)谐振器。
英国R.S.本森教授应用特征线图解法求解内燃机流动方程,找出了求解不稳定流动问题的数值解法[43-44]。
目前,内燃机换气过程的模型可分为准定常模型、容积模型、一维波动模型和多维波动模型四种。
准定常模型是将进、排气系统内的流动简化为定常流动,它不适合研究管系对换气过程中压力波动的影响。
而多维波动模型是将进、排气流动看作二维或三维流动,这要求算机具有较大的容量和速度,目前应用得较少。
在设计中常用的计算模型有容积模型和一维波动模型。
通过建立气体流动状态变化的微分方程式并进行求解,来解决管内波动的传播过程。
采用容积模型将实际不稳定流动过程作为准稳定流动处理,只考虑状态参数随时间的变化。
研究表明,进气总管和进气歧管长度的改变都对内燃机的充量系数有一定的影响。
进气总管相当于一个共振腔,其长度和直径决定这一共振腔的容积。
针对某一转速进气产生共振则充量系数产生峰值;
随着管长增加,充量系数峰值增大且向低速方向移动;
总管内的动力效应主要是脉动效应。
进气歧管长度是影响动力效应的一个主要参数,选用合适的歧管长度增加充量系数的实质就是利用其惯性效应来提高。
根据第三章对汽油机进气管中流动的研究,多缸机进气歧管并不是简单地从外界吸入稳定气流。
在进气过程中由于活塞的吸入作用在进气门入口处所形成的负压波,经气道、歧管、总管传至上游开口端,再反射回来。
歧管入口处压力波形态取决于总外接管及上游耦合部件中复杂的气流波动,故它不是自身负压波的简单反射,而是由自身负压波、上游各部件中气体反射波及来自各缸的负压波在此处叠加而成。
当进气门关闭之前若各波合成效果为正压波时,则有利于过后进气,使增加,若为负压波,则降低。
这也就是说合成波的相位应与配气相位的关闭时刻配合,而合成波相位主要取决于歧管长度,配气相位的关闭时刻则与转速有关,对于变速、变负荷的车用汽油机,这一动态效应的利用通常只能针对常用工况。
由于进气歧管相对较短,在歧管内所发生的压力振动只影响本次进气过程,而不会影响下一次进气过程,故进气歧管内的动力效应主要是惯性效应。
通过进气管长度的改变,在内燃机的整个转速范围内,希望能够获得较大的充量系数内燃机的输出扭矩上升。
1进气总管长度的影响
由于惯性效应只受进气支管的影响,因此进气总管的长度主要影响的是进气系统中的波动效应。
进气总管是各入射波与反射波的必经之道,因此其长度对谐振箱中压力波动的相位有重要的影响。
表1结构参数
进气管长<
mm)进气总管直径<
mm)进气支管长<
mm)谐振箱容积<
ml)
方案一320
方案二52045450468
方案三720
表2不同转速下的压力波波长
2000300040005000
压力波长<
m)6.84.533.42.72
表3.1发动机主要技术性能参数表
缸径D/mm
68.5
行程S/mm
72
压缩比
8.7:
1
点火顺序
1-3-2
曲柄长r/mm
36
连杆长l/mm
112
进气门直径d/mm
31.6
气门最大升程h/mm
5.153
排量v/mm
796
表1是改变进气总管后的进气系统结构参数表,在本次模拟中选取了320mm、520nun、720mm三种不同长度的进气总管。
对进气总管管长的选择上管长均要求低于一个压力波长,因为压力波在进气总管中以驻波的形式存在,若选择的管长超过了一个压力波波长,很有可能造成实验中同一实验点的重复进行,影响实验的可靠性。
表2是不同转速下的压力波长,可以看到本文所选择的进气总管长度均远远低于各转速下的压力波波长。
图3是3000/rmin时压力波在进气门前的压力波形,由于进气门前的压力波是惯性效应和波动效应的叠加,因此在该图上不易发现压力波变化的规律,由于进气总管的长度只影响进气系统的波动效应,因此本文测量了不同长度的进气总管的在谐振箱中压力波动,见图4。
从图4中可以看到随着管长的增加压力波的相位逐渐向后移动。
对于不同长度进气总管的充气效率,图中显示,在4500:
/rmin的转速下,随着管长的增加充气效率在降低,
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 系统 结构 参数 气性 影响 研究 报告