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1、年午邵阳高专学报1997年第l0卷第1期非增压柴油机充量系数的影响因素分析杨建．华悉)T{<4幺
2、弓摘要从机接的基现枣发，众多髟．冉索的量敛分析式，详细分析了各园索的影响程度与相互关系．关键词苎墨兰韭墨=!!分类号TK423．5主要符号口——声速，m／sR——通用气体常数，R一8．314J／(rao!·K)c——活塞平均速度，rn／s；S——活塞行程，m；——定压比热，kJ／(raol·K)‘——进气状态下的气体温度，KI——定容比热．kJ／(mol·K){△丁——辅外温升，℃；c．——活塞运动瞬时速度，m／s
3、{△丁——进气温升，℃I——气门直径，m；V。——进气终点气缸容积，m；D——气缸直径，m
4、V——压缩终点气缸容积，m；——气仃开启截面积；m；V-——气缸工作容积，m——气门开启频率；V，——残余废气窖积，m；h——气门升程，mlz——进气马赫数I——比热比e——压缩比；￡——进气管长度，m{——有效压缩比{——柴油机转速，r／mira巩——充量系数{——进气终点压力，MP．
5、0——气门锥有，。；P——残余废气压力，MPa
6、——流量系数；P——排气背压，MPa；p——密度，kg／m；A——进气状态下的气体压力
7、，MI9——曲轴转有，℃A——进气稳压箱的气体压力，MPaI毋。——进气门迟闭角，Y)A；P——进气过程气缸工质的平均压力MPa——脉动调谐比．P。——大气压力，MPaI收稿日期】996一ll一20411提高柴油机充量系数仉的重要性巩是指每一工作循环进入气缸的实际充量与在进气状态下能充满气缸工作容积的理论充量之值．巩值愈大．柴油机的换气质量愈好．从而为其完全燃烧、提高动力性与经济性，降低捧气污染，减轻热负荷与可靠工作打下了坚实的基础(图I)E”．随着柴油机不断地向高速化发展，换气时间大大缩短，气流速度明显增大，
8、产生气流速度所需的压力差及其流动损失都随之增大．导致巩降低，巳成为柴油机进一步强化的主要障碍．因此，只有深入认识换气过程的本质，透衡分析影响％的各种因素及其影响程度和相互关系，找田1490豢油机垃进进气道，提到提高％的有效措藏，才能实现柴油机的高速化与高性高仉斗，r．R，r的影响能．⋯改进前一改进后2充量系数仉的分析式若进气门在上止点前r点提前打开．下止点后n点迟后关闭．则新鲜充量吸收了进气管壁而与气缸周壁传给的热量Q-_，其内能从Ur变化到U．，同时对外作功．根据能量守恒定律有+Q=+(1)为了简便，假设新鲜
9、充量与残余废气瞬时混合，是比热与分子量相同的理想气体．其U—C,T．P=t,,-／8314丁l并忽略充量的动能变化与燃烧室扫气作甩．则U．=P．VlJ．=mV．C．／8314‘一P-^巩c．△丁=mV,r／,KC．·△丁／(8314T,)而每循环实际进入气缸内的充量在进气始点(进气状态下)所具有的内能r／．U．与残余废气所具有的内能p,V，之和，即U_=8314r-"-8314c充量所作的功等于充量对活塞所作的功Id’，减去气体压力对充量所作的功户r1，^将上述代入式(1)，并应用8314／(mc．)=一1，=
10、C，／C．，—=y／(￡一1)．=。／(c一1)及命户一Id’，／，整理后得到巩的分析式为=南c砾c一宝，+·cz，，对于理想进气过程，△丁=0，E-=￡，【V—p'V，==户=户对于非增压柴油机，，／P．=1，则理想进气过程的充量系数=1对于增压柴油机，／<1，>1．应用柴油机曲柄连杆机构运动学可导出有效压缩比‘与连杆比和进气门迟闭角％的关系．即￡f—E-；[1+COS~,+{(1一cos2~，)]+1(3)42若以1jl，．．，分别表示进气门处的气漉速度、气门开启的流通截面积与流量系数，应用连续性方程p,W
11、．=C,F．有’“)-其中活塞瞬时速度C，一Rw(sin~+0．5Asin2，气门瞬时开启截面积；~hcosS(a,+hsin8·cosS)，R为曲柄半径，尹为曲辅转角，h为气门升程，为气门直径．日为气门锥角．则进气马赫敷z为z=警4一口·L4／￡，J(5)对于亚临界流动，声速口=(詹)I而超临界漉动．口一(2KRT,)／a一(x+1)“．进一步分析，可以看出平均进气马赫敷Z一还包古了气门开启频率与进气管中气柱振动频率a／4L之比，进气管长度L与活塞行程s之比值对的影响．应用活塞平均速度c．一／30，=z2ol
12、,于式(5)，并将其分子分母乘以L有(6)综上所述，可列出影响诸因素的一般函关系式：，(，L=，矗，，，，，％，．，△，．，，c，h，丢)(7)3影响因素分析3．1进气马赫数z图2示出了四冲程菲增压柴油机仉与z的变化关系．图中直线=1为理想进气过程的充量系数I曲线是在的基础上，只计及进气损失l户d'，<户．y-的充量系数；是在的基础上，再计及进气终点压力降pa1．,<户，‘所引起的损失
