发动机的换气过程谐振进气与可变进气管

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1、1、什么是进气管内的动态效应(谐振）？五、谐振进气与可变进气管在实际中，换气过程进排气管内的压力是波动的。这是由于管内气体具有相当的惯性和可压缩性，在活塞变速运动及进排气过程间歇且周期的作用，根据流体力学的规律，势必要在进排气管内引起一定的气体动力效应。目前对于内燃机进排气管道内气体动力效应的物理本质，大都认为这是压力波在管道内的传播、反射、相交的综合效果的体现。2、研究内燃机进排气管内动力效应的目的主要是利用进排气管内动力现象来改善内燃机的换气过程，提高内燃机气缸的充气效率Φc，从而提高内燃机的动力性能。由于小扰动所引起的气体质点本身的移动

2、速度叫伴随速度。不论是压缩波还是膨胀波，紧跟气波之后必有伴随而产生的气流速度，即伴随速度，这是气波的重要特性之一。对于压缩波(正压力波），伴随速度与气波传播的方向相同，因此压缩波通过后使该处的气体密度增加；对于膨胀波（负压力波），其伴随速度方向与气波传播方向相反，故膨胀波过后使该处的气体密度降低。伴随速度与气体密度变化3、压力波是如何反射和相交的？气波沿管道中传播到达边界时，在边界处发生波的反射，随后反射波又会同入射波相交，这就是波的反射和相交过程。a/反射和相交b/边界与反射性质如果把进气管看成一端封闭，另一端开放的管子，封闭端或开口端就是

3、边界。气波在封闭端的反射性质，可由封闭端气流速度恒等于零的边界条件确定。在开口端的反射性质，可由开口端保持恒定压力的边界确定。在封闭端驻波只有压力波动，空气质点不动，反射波与入射波有相同的性质，波幅大小相等，传播方向相反，称为正反射。在开口端，驻波的性质恰好相反，只有沿管子轴线方向的空气质点有速度波动，反射波的性质与入射波相反，波幅大小相等方向相反，则称为负反射。c/正反射与负反射在封闭端，如入射波为压缩波，因压缩波后必伴随有入射波方向的空气气流速度，而到达边界（封闭端）后应满足使气流速度为零的边界条件，故反射波也必须为强度相等的压缩波，才能

4、使气体质点同时获得在反射方向的加速运动，从而相互抵消以满足边界上质点速度为零的条件。4、如何利用压力波？如果压力波与进气门开闭配合好，使反向的压力波集中到要打开的进气门旁，在进气门打开时就会形成增压进气的效果。进气管内气体波动的固有频率与进气管的长度有密切关系，一般进气管长度长时，压力波波长大，可使发动机中低速区功率增大，进气管短时压力波波长短，可使发动机高速区功率大。虽然进气管加长进气阻力增大，充量系数会下降，但实际情况则相反，在不同管长所特有的转速下，充其量显著增加。波动效应阶段：进气门闭下一循环进气门开气门关闭压缩波膨胀波膨胀波（进气

5、门开）压力波动是周期性的。开口端闭口端闭口端：反射波与入射波性质相同开口端：反射波与入射波性质相反气流惯性首先了解波的反射现象压缩波tt1t＞t1t＜t1本次循环波动效应inertiaeffect波动衰减新脉冲前面循环波动效应pulsationeffect新合成波合成波反射波同入射波相交后的合成波即惯性增压即脉冲波动效应本次进气过程产生的正压力波，在返回时对充气过程直接产生的影响称为惯性效应。管内残余压力波对下一循环的进气过程产生的影响称为惯性波动效应。[1/s]波动效应阶段：进气门闭下一循环进气门开压缩波膨胀波膨胀波压缩波（进气门开）压力

6、波动是周期性的。求压力波动的固有频率f0：开口端闭口端LLLL设管长为L，则一个循环（压缩波）声波传播的距离为4L，设管内声速为α（m/s），每（周期）循环所用时间＝?4L/α（s）压力波动的固有频率f0=?α/4L当q=1，2，3…时，进气门开，则pa’…时，进气门开，则pa’转速为n的发动机吸气频率fn：fnfnf0对于惯性增压，要达到共振，即f0≈fn,f0=α/4L即n↑→L↓…时，进气门开，则pa’试验表明当q=1，2，3…时，进气门开，则pa’结论1、惯性效应（本循环），振幅大，衰减小。波动效应（两循环），振幅小，

7、衰减大。2、高速发动机，进气管短；低速发动机，进气管长。3、进气管直径流动阻力压力波强度进气管直径压力波振幅压力波强度4、多缸机上，进气管应分支，且等长。5、避免管道急转弯，则压力波振幅不会衰减太大。实例分析：波动效应的应用可随负载变化调节进气路程长短，来提高低速区的扭矩和高速区时保持最大功率。可变长度进气道转矩增加功率增加华南农业大学车辆工程系朱余清