进气管道结构对单缸发动机动力性能的影响

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1、中国机械工程第卷增刊年月进气管道结构对单缸发动机动力性能的影响‘,’’,余国核阎祥安许洪军刘书亮冯淑杰,,天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津,,天津滨海职业学院天津,摘要对发动机的进气过程进行了理论分析并对进气管过和请振器的结构参数进行了理,论计算单杠摩托车汽油机的试脸结果表明在某一转速范围内合理设计进气管道和请振器,可,的结构以有效利用进气惯性和请振来提高摩托车发动机在该工况下的动力性能并且在这,。个转速下有一最佳管长与之对应,,关锐词摩托车发动机进气管谐振动力性能中圈分类号文章编号一一一目一‘二‘’

2、,,‘雌卜,,,,,一,,,叮,引言理论分析并对管长和谐振腔的结构参数进行了,提高发动机的动力性是内嫩机工作者一直追理论计算和试验研究得出了一些有价值的结论求的目标之一。进气流动对发动机气缸的充气效发动机进气流动分析,率有很重要的影响并直接影响发动机的动力性。,发动机的进气过程对发动机气缸的充气效率能同样大小的气缸容积在相同的进气状态下,,,有很大的影响充气效率越高发动机翰出的功率若能吸人更多的新鲜空气则可以容许喷人更多。,,越大当发动机工作时空气柱从进气道口流经的燃料在同样的嫩烧条件下就可以获得更多的,,

3、。,进气门然后进人气缸每当进气门开启气缸内有用功因此合理设计进气管道来提高气缸,,压力下降就会产生负压力波该压力波以音速穿的充气效率对提高发动机的动力性能具有重要的,意沐。越空气柱从进气门背后传递到进气管端部敞开。,的大气口压力波脉冲一进人大气就产生膨胀发动机的进气过程是一个复杂的脉动和谐振口,,,即进气管人处空气密度突然减小空气压力下过程该过程和进气管道结构有直接关系随着进,,,,降周围的空气立即急速流动充满空气稀化区气管长度的增加以及管径的减小进气阻力增大。,,,,域结果由于空气惯性产生了反射正压力波充

4、系数的峰值向低速一侧移动即进气管道过该口处,,压力波反射到进气道人如果反射时间合长充气效率降低川因此国内外学者对进气管,适反射波将在进气阶段后期把空气压人气缸,道结构的研究予以高度重视传统上主要通过改,。当压力波再次到达进气门背部时压力波又朝外善换气过程来提高充量系数以减少换气损失近。,部反射传递于是正压力波和负压力波在进气几年在研究可变进气技术来提高充气效率方面取,管人口和进气门之向连续地前后反射振幅逐渐,得了很大的进展主要通过调整气门和采用控制,。衰减直到进气门关闭为了充分利用压力波脉〔,一目。阀来实现

5、可变进气,,冲必须做到压力波脉冲传递的适时性第一个正本文就进气管道结构对进气流动的影响进行压力波最大振幅值要在进气阶段结束时到达下止,。收稿期一一点这样才最有利于提高充气效率·进气管道结构对单缸发动机动力性能的影响余国核阎祥安许洪军等—余压力波的频率与进气次数的比值。,和谐振的管道结构参数计算川,,,关系图中表示进气门打开表示进气门,。。,在进气行程中活塞的抽吸作用使缸内压力关闭当为或时正压力波与进气过,,,,很快降低在进气管的气门端将产生负压形成负程重合当为和时负压力波与进气过程。口。阴。压力波在管内传播

6、此负压力波在开端被反射重合本实验在计算管道长度时选二,,而形成正压力波在时间后返回气门端当大〔一,,畏于进气时间时则对进气过程不会产生直接影、,,,一响如图所示当时负压力波与正压力堪,。波将互相重合如图所示正负压力波的重合入与压力波的频率及每秒进气次数,四冲程了又机为相关,二者之比即为谐振次数,,炳八’了火丫一粼、一云入,‘。、式中叭为进气系统的团有绷率为音速二斌了为、绝,热指数为理想气体常数为绝对沮度为发动机转曰曰、速为等效管长第个周期第个周期由式和式可得谐振关系为圈进气压力波的次橄与谐振冠,,在计算过程

7、中假设进气管道的直径是均匀不由图可看出最佳谐振条件为即,。,变的发动机的工作容积已知通过以上计算式和进气期间仅波动一次此时第一个正压力波最大振幅值在进气阶段结束时到达下止点。通过式发动机的转速可以计算出进气管道中气体流动的,,速度和管道的长度管道半径通过原机测量即可只要确定了谐振次数就可以计算一定转。。得到速下最佳进气管的长度,,进气门关闭后管内仍然残留有压力波动此谐振器的结构设计波动将逐渐衰减。但如果正压力波与下一循环的,,为了充分刊用谐振在进气管与进气门交接进气过程产生谐振就能使进气终了时的压力升。,。

8、处合理安装清振器高图因而充气效率可以提高图所示是残是有必要的。谐振器峨结构示意图如图所止叫,声示它由谐振腔和连,‘接管组成谐振腔的一,口容积为连接管的‘‘时压力波的反射波直径为大小为进气管直径的,。圈瀚撅公结构示愈圈长度为,由于谐振器连接管的直径相对管长很小而,进气脉冲合成波且连接管传热性较差可以认为气体在谐振器和,,时正负压力波的重合连接管里的流动为绝热流动因此可用一维波动方程式来描述连接管内的压力变化“成‘新