發(fā)動機進排氣道穩(wěn)態(tài)流動試驗測試與分析

《發(fā)動機進排氣道穩(wěn)態(tài)流動試驗測試與分析》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、80#宜呂，2010年8月2010年APC學術年會論文集APC2010-40發(fā)動機進排氣道穩(wěn)態(tài)流動試驗測試與分析敖艷平，劉國慶，劉和義，趙輝，江濤(奇瑞汽車股份有限公司發(fā)動機工程研究院，蕪湖241009)摘要：氣道穩(wěn)流試驗臺架是發(fā)動機進排氣道設計開發(fā)過程中被廣泛采用的重要研究工具。目前，國內外有許多用于發(fā)動機進排氣道穩(wěn)流測試技術的方法或設備，本文主要是基于AVLTippelmann氣道穩(wěn)流試驗臺架的經驗積累上闡述和討論氣道試驗中的一些重要細節(jié)。通過對不同發(fā)動機氣道的試驗數(shù)據(jù)對比，建立并確定了氣道穩(wěn)態(tài)流動試驗的壓力差及試驗標準。關鍵

2、詞：氣道：穩(wěn)流試驗：發(fā)動機：Tippelmann0前言氣道穩(wěn)流試驗臺架已被廣泛用于發(fā)動機的設計開發(fā)過程中【3’4J，主要通過氣道穩(wěn)流試驗臺測得發(fā)動機氣道流量系數(shù)、渦流／滾流比等流動特性參數(shù)來評估發(fā)動機氣道、燃燒室設計。目前國內外已有多種高效實用的氣道穩(wěn)流試驗設備和相應評價體系，但是各試驗設備和評價方法差異較大，沒有統(tǒng)一的標準，不同臺架測試結果無法進行簡單對比，因此建立相關氣道試驗數(shù)據(jù)庫對于氣道開發(fā)與分析顯得至關重要，本文研究的主要目的是為建立或完善發(fā)動機進排氣道穩(wěn)流試驗數(shù)據(jù)庫和相關試驗規(guī)范提供一些必要的信息。本文主要工作是基于AV

3、LTippelmann穩(wěn)流試驗臺架的氣道測試與分析，文中首先介紹了臺架相關工作原理，氣道流量系數(shù)及渦流比、滾流比等計算方法；其次分析試驗過程中氣道入口圓角、缸蓋是否裝配火花塞、試驗壓力差、流體壓縮性、缸蓋或芯盒安裝定位偏差等對試驗結果的影響。1流量系數(shù)、渦流比、滾流比為了對不同形狀和尺寸發(fā)動機氣道的流動特性進行對比分析，一般采用無量綱流量系數(shù)評價不同氣門升程下氣道的阻力特性或流通能力，用無量綱渦流強度或滾流強度評價不同氣門升程下進氣在缸內形成的渦流或滾流強度，各研究機構因測試方法和相關定義均略有不同，形成了各自獨立的評價體系，目前

4、廣泛應用的主要有Ricardo、FEV、AVL以及SwRI評價體系【3’4】。本文僅介紹AVL相關定義及計算方法。1．1流量系數(shù)定義流量系數(shù)是指通過氣道穩(wěn)流試驗臺架測試所得的質最流量與同條件下通過相同截面計算所得的理論質量流量之比：∥仃=—mac—tual(1)mthPD式中：m。tuff為穩(wěn)流試驗實測質量流量，kg／s；mtheo為理論計算質量流量，kg／s。mm。=P·A，(2)式中：P氣缸內氣體密度，[kg／m3】；Av氣門座圈內截面面積Ilvalv。d。m'4，m2；△p進出口壓力差，Pa。平均流量系數(shù)為：．強Gm2(3)

5、式中：c(a)實際轉速，m／s；a曲軸轉角。AVL定義平均流量系數(shù)時，假定發(fā)動機進氣過程僅從上止點(TDC)開始到下止點(BDC)宜目．20lo年s月赦艷平等：發(fā)動機進排氣避穗壽流自試女測試與分析20&結束的I800帆軸轉角內．并在此段區(qū)問進行積分平均所得。2渦流比、滾流比發(fā)動機在進氣過程中，氣門如同圓形鈍體，使得流經氣門口的氣體成環(huán)狀射流。園氣門相對于氣缸軸線的偏置．該射流具有的動量對氣缸中心產生動量矩，使吸^氣流在缸壁的作用下形成缸內氣體的強烈旋轉運動．即缸內進氣渦流，進氣產生的動量矩M隨進氣過程曲軸轉角變化，即隨氣門升程變化

6、。AVL無量綱渦流強度M為：Ⅳ：!：些：!：￡(4)’m～式中：M繞氣缸軸線的動量矩，Nm：S發(fā)動機沖程．Ill。AVL渦流比為：月，：!k(!蝗)：da(5”j‘o式中：C?；钊骄俣龋甿／s。進氣滾流N。與進氣渦流N：類似．所不同的是進氣渦蟊；【描述的是繞氣缸軸線旋轉的動量矩，而進氣滾流描述的是繞氣缸縱軸x及橫軸Y旋轉的動量矩．即：r——t—■Ⅳ，：!：』竺!孥：生(6)m一。式中：M。繞氣缸縱軸x的動毋矩．Nm：M，繞氣缸橫軸Y的動量矩．Nm。AVL滾流比為：‰=÷pr(警燦㈣AVL定義渦流比及滾流比時，也是假定發(fā)動機進氣

7、過程僅從上Jt點(TDC)開始到F止點(BDC)結束的180。曲軸轉角內．并在此段區(qū)間進行積分平均所得。2^vLTippelmann氣道臺架工作原理AVLTippelmann氣道臺架是用于測量發(fā)動機進捧氣道流通特性的試驗設備。該氣道臺槳既可利用吸氣模式(suckingmode)測量發(fā)動機進氣遭的流通特性，如圖l所示是該臺架吸氣模式時工作原理及氣體的流動方向示意圖?；貢r也能利用吹氣模式(blowingmodel)測量發(fā)動機排氣道的流通特性．如圖2所示為臺架吹氣模式時工作原理及氣體的流動方向示意圈。試驗過程中．氣缸內的壓力廈環(huán)境壓力、

8、渦流或滾流角動量、氣門升程、空氣流量和氣缸內氣體溫度等信號都通過信號采集器同步輸八計算機．并通過相應軟件宴時處理。閨2臺槳畋氣#式工作原ⅡⅡ氣流￡向示孽圖如圖3扣)、(坼、(c)所示，該氣道臺架通過三種測量裝置可分別涮量氣道的流量系數(shù)、渦流、滾流，