汽油机进气歧管副谐振腔设计开发研究.pdf

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1、第2期2015年4月内燃机InternalCombustionEnginesNo．2Apr．2015汽油机进气歧管副谐振腔设计开发研究孙韶华，刘杰，王荣吉(泛亚汽车技术中心有限公司，上海201201)摘要：对某一1．5L排量4缸汽油进气歧管进行设计改进，增加副谐振腔设计改善扭矩凹坑。试验结果表明，赫姆霍兹谐振腔能有效解决扭矩凹坑，进气门开启持续期和空滤管对扭矩凹坑对应的发动机转速影响明显，进气门的正时相位角不会影响扭矩凹坑对应的发动机转速点；赫姆霍兹谐振腔的应用需要与空滤系统和凸轮型线设计一同考虑，才能发挥所需要的效果。关键词：副谐振腔；谐振；赫姆霍兹谐振腔中图分类号：TK413文献标识

2、码：B文章编号：1000—6494(2015)02—0042—04DesignandDevelopmentofGasolineIntakeManifoldTorqueResonatorSUNShaohua,LIUJie，WANGRongji(Pan-AsianAutomobileTechnicalCenterCo．，Ltd．，Shanghai201201，China)Abstract：Intakemanifoldofa1．5LfourcylindergasolineenginewasimprovedandHelmhohzresonatorwasdesignedtoimprovetorqu

3、etip．TheexperimentdatarevealthatHelmhohzresonatorcanbeusedtoresolvethetorquedipissue．Moreover，intakecamdurationandairductdesignimpactthetorquedipcorrespondingenginespeed，butthecamphasewillnotimpactthisdipspeed．Helmholtzresonatorshouldbeconsideredwithairductandcamdurationdesigntomoreproperlyworkin

4、gasintended．Keywords：torqueresonator；resonation；Helmholtzresonator0前言良好的进气系统设计能够提高汽油机的充气效率，同样大小的气缸容积，在相同的进气状态下若能吸人更多的新鲜空气，可以喷人更多的燃料，在同样的燃烧条件下便可以产生更多的有用功。汽油机进气过程是一个复杂的脉动和谐振过程，此过程与进气系统的管道长度、直径等有着直接关系。4缸汽油发动机中，由于进气管系统和进气歧管的谐振作用，极易在发动机扭矩外特性出现“凹坑”，对驾驶性产生一定的负面影响。利用声学原理，在歧管上设计一个副谐振腔(赫姆霍兹谐振腔)，进行局部转速下的补气，

5、可以有效地解决扭矩上的“凹坑”效应。目前已经进入市场的本田“飞度”1．5L和PAS雪铁龙爱丽舍1．6L发动机均有类似的应用。我们拟以一款4缸1．5L气道喷射的发动机为研究对象，通过增加副谐振腔来提高作者简介：孙韶华(1982一)，女，山东烟台人，研究生，主要研究方向为汽油机性能开发研究。收稿日期：2014—12—01发动机低速扭矩，研究影响凹坑的因素，以此确定副谐振腔参数，改善发动机低速扭矩“凹坑”。1谐振腔的设计和验证1．1谐振腔的工作原理和结构概念赫姆霍兹谐振腔是常用的旁支型消音元件的一种，见图1。赫姆霍兹谐振腔由一个消音容积和一根短管组成，短管与主管连接。其结构简单，被广泛应用于发

6、动机进气系统低频消声上。其消声机理是入射波在主管中运动，当到达消音容积时，一部分被反射回来，另一部分分成两个分路。一路进入容器里，推动容器内的空气运动，另一路继续在主管中传播，形成透射波，在管道交界处声阻抗发生变化，从而达到消音目的。其单一频率主要取决于容积矿、管长三和连接管截面积彳，其谐振的频率厶为：肛去跞式中，C为当地声速，m／s；A为连接管截面积，m2；L为连接管长，m。第2期孙韶华，等：汽油机进气歧管副谐振腔设计开发研究·43·图1赫姆霍兹谐振腔口图2带副谐振腔的歧管不意图进气歧管上副谐振腔的设计概念见图2，利用一个连接管将歧管稳压腔与另一腔体连接。在进气歧管设计中需要考虑产品设

7、计工艺性要求，布置空间限制，以及成本和性能的目标要求。通过适当结构设计，不增加歧管焊接片数设计副谐振腔，实现最佳性价比。如图3所示，利用进气道和稳压腔中间区域封闭形成一个腔体即副谐振腔，通过一个小管插入连接到歧管的稳压腔。副谐振腔容积则取决于实际歧管在发动机上的边界约束，通过调整连接管直径和长度来调节谐振频率，满足实际的性能需要。，一吲3歧倚结陶小匹㈠1．2确定副谐振频率固定进气和排气正时相位角，发动机的扭矩外特性见图4，发动机转速