【正文】 諧振強(qiáng)度都有直接影響。從進(jìn)氣支管管徑D=30mm60mm，標(biāo)定工況下的容積效率隨進(jìn)氣管長(zhǎng)的變化趨勢(shì)基本是一致的，隨著管長(zhǎng)的增加容積效率也是增加的，且管徑越大，相同管長(zhǎng)下的容積效率越大。進(jìn)氣總管直徑對(duì)容積效率的影響進(jìn)氣總管的管徑影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的總進(jìn)氣量，決定著發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣能力。在擴(kuò)張管道內(nèi)，由于管道橫截面面積增大，氣體流動(dòng)速度減小，流動(dòng)壓力有所增加，加大了進(jìn)氣管內(nèi)與氣門處之間的壓差，從而提高了空氣的進(jìn)氣量，改善了換氣質(zhì)量。3．漸縮管道流動(dòng)在漸縮管道內(nèi)，由于管道橫截面面積減小，充量流速增大，流速分布曲線形狀變得比較均勻?？梢姡Ｐ虯、B和C的容積效率與原機(jī)差不多。綜合考慮，四缸機(jī)采用分組進(jìn)氣雖然進(jìn)氣均勻性是最好的，但不利于進(jìn)氣管路設(shè)計(jì)的緊湊性，在結(jié)構(gòu)布置上帶來了困難。2．3．2進(jìn)氣歧管出口流量及均勻性比較分析各缸進(jìn)氣的不均勻性直接影響著各缸空氣與燃油的混合，從而影響燃燒過程的組織，使各缸的燃燒過程產(chǎn)生差異。2．3進(jìn)氣管路布置形式對(duì)進(jìn)氣流動(dòng)特性的影響柴油機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式在一定程度上決定了氣體的進(jìn)氣流動(dòng)狀態(tài)，從而影響著柴油機(jī)混合氣的形成質(zhì)量及燃燒品質(zhì)。這種進(jìn)氣管內(nèi)的氣體壓力波動(dòng)，直接作用于進(jìn)氣過程，對(duì)柴油機(jī)性能具有重要影響。第二章 進(jìn)氣管截面形狀對(duì)容積效率的影響2．1概述增壓柴油機(jī)進(jìn)氣流動(dòng)特性研究及管路優(yōu)化目前發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程及性能模擬程序常采用的是數(shù)學(xué)優(yōu)化方法，它具有較高的精度，很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。以上分析也驗(yàn)證了在增壓比小于2．5時(shí)，采用脈沖系統(tǒng)對(duì)于捧氣能量的利用是比較有利的。所以，具有較大的廢氣能量利用能力。如果氣缸數(shù)不是3的倍數(shù)，就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)氣缸用一根排氣支管或兩個(gè)氣缸用一根排氣支管的情況，這樣渦輪與該排氣支管相連的一段就會(huì)在發(fā)動(dòng)機(jī)一個(gè)循環(huán)的某些時(shí)間段得不到排氣能量，影響增壓系統(tǒng)的效率。1．1．2排氣系統(tǒng)主要由排氣歧管、捧氣總管以及渦輪出口到外界環(huán)境之間的排氣管。1)建立增壓柴油機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)氣體動(dòng)力學(xué)仿真模型；2)完成進(jìn)氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對(duì)進(jìn)氣系統(tǒng)氣體動(dòng)力學(xué)性能的影響分析；3)提供增壓器、中冷器以及進(jìn)氣管的優(yōu)化匹配方案；第一章 增壓中冷柴油機(jī)的物理模型1．1氣缸主要由氣缸蓋、氣缸套、活塞頂?shù)缺诿鏄?gòu)成的空問。本課題的研究對(duì)象是某型四缸柴油機(jī)。上海交通大學(xué)是國(guó)內(nèi)較早開展進(jìn)排氣系統(tǒng)流動(dòng)特性的研究的高校，在80年代建立了廣義的一維非定常流動(dòng)計(jì)算模型，模型除了考慮了管截面的變化、管壁摩擦、傳熱及非等以外還考慮了三通邊界部分的流動(dòng)計(jì)算，經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證計(jì)算得到的管內(nèi)壓力波形與實(shí)測(cè)相近。M．A．Ceviz做過進(jìn)氣系統(tǒng)穩(wěn)壓腔容積對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能、循環(huán)變動(dòng)以及排放規(guī)律的影響研究。然而，由于柴油機(jī)尤其是增壓柴油機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的非穩(wěn)態(tài)的流體動(dòng)態(tài)過程，流體的狀態(tài)參數(shù)和流速不僅是位移的函數(shù)，而且是時(shí)間的函數(shù)，牽扯到流體力學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)及熱力學(xué)等方面的知識(shí)，到目前為止還無法精確計(jì)算出來。3．1．2進(jìn)氣穩(wěn)壓腔容積對(duì)容積效率的影響 12167。2．2柴油機(jī)進(jìn)氣管流動(dòng)特性仿真研究 7167。1．1．1進(jìn)氣系統(tǒng) 4167。進(jìn)氣管參數(shù)主要包括進(jìn)氣總管管長(zhǎng)和管徑、穩(wěn)壓腔容積和進(jìn)氣歧管的管長(zhǎng)、管徑。高 等 教 育 自 學(xué) 考 試畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書汽車檢測(cè)與維修（獨(dú)立本科段）市 地： 鄭 州 準(zhǔn)考證號(hào)： 010410101596 姓 名： 董金龍 指導(dǎo)教師： 董明川 增壓柴油機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)應(yīng)用分析摘 要柴油機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和流動(dòng)性能的優(yōu)劣將直接影響柴油機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放特性。通過分析不同進(jìn)氣管參數(shù)對(duì)管內(nèi)壓力波動(dòng)、充氣效率的影響，總結(jié)出規(guī)律，并找出主要影響因素。1．1．2排氣系統(tǒng) 3167。2．3進(jìn)氣管路布置形式對(duì)進(jìn)氣流動(dòng)特性的影響 7167。3．2進(jìn)氣管主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì) 12167。為此，應(yīng)用工作過程仿真軟件，建立柴油機(jī)迸氣系統(tǒng)的一維仿真模型，利用該模型不僅可以進(jìn)行不同形狀進(jìn)氣管多種流型的流動(dòng)阻力(或壓力損失)的模擬研究，還可以對(duì)進(jìn)氣系統(tǒng)的非穩(wěn)態(tài)工況計(jì)算提供邊界條件，并通過了解系統(tǒng)內(nèi)氣體流動(dòng)的細(xì)致情況，探索進(jìn)氣系統(tǒng)各組成部件主要參數(shù)對(duì)流動(dòng)狀態(tài)的影響規(guī)律，從而對(duì)進(jìn)氣系統(tǒng)流動(dòng)特性進(jìn)行預(yù)測(cè)，在理論上提出改進(jìn)方向，進(jìn)行優(yōu)化組合，以提高充量、獲取適當(dāng)?shù)谋艢鉁u流。結(jié)果顯示：進(jìn)氣穩(wěn)壓腔容積對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能和排放影響顯著，在1700r／min～2600r／min范圍內(nèi)，增加進(jìn)氣穩(wěn)壓腔容積可以增大發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩，但同時(shí)也增加了發(fā)動(dòng)機(jī)的循環(huán)變動(dòng)掣羽。另外他們還以上海大眾某三缸機(jī)為對(duì)象，研究了長(zhǎng)支管型進(jìn)氣系統(tǒng)和短支管型進(jìn)氣系統(tǒng)的充氣特性，研究發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)支管型進(jìn)氣系統(tǒng)更適合本發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)而以進(jìn)氣諧振效應(yīng)和波動(dòng)效應(yīng)作為理論基礎(chǔ)，研究了進(jìn)氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)換氣性能的影響。該系列柴油機(jī)是當(dāng)今世界上先進(jìn)的水冷柴油機(jī)，功率范圍190．560kW，排放可達(dá)歐洲ⅡI標(biāo)準(zhǔn)。新鮮充量經(jīng)過進(jìn)氣系統(tǒng)流入氣缸，廢氣由氣缸流入排氣系統(tǒng)。排氣管的計(jì)算有兩種方法即容積法和特征線法。脈沖系統(tǒng)的渦輪是多進(jìn)口的，渦輪增壓器的效率低，而且捧氣管系的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，布置體積大，制造成本較高。至于渦輪的效率，雖然脈沖氣流對(duì)渦輪性能是有害的，但實(shí)際上只要在葉柵設(shè)計(jì)方面采用一定措施(如選用適當(dāng)?shù)姆磩?dòng)度)，那么渦輪效率仍能達(dá)到與恒壓系統(tǒng)中幾乎相等的水平，而且噴嘴環(huán)面積(即渦輪尺寸)在這兩種系統(tǒng)中幾乎相等，主要的問題是要使壓力波不影響氣缸的掃氣，而且若使波谷正好在氣門疊開時(shí)期，反而有促進(jìn)作用。這是因?yàn)楫?dāng)增壓比提高時(shí)，恒壓系統(tǒng)排氣管內(nèi)的壓力也相應(yīng)提高，增壓器、中冷器與柴油機(jī)的匹配研究排氣損失有所下降，且脈沖能量在排氣能量中所占的比重也隨著增壓比增加而減小，所以兩種系統(tǒng)對(duì)排氣能量的利用效果將隨增壓比的提高而逐漸接近。數(shù)學(xué)優(yōu)化方法通常包括兩部分內(nèi)容：一是優(yōu)化任務(wù)分析，將優(yōu)化任務(wù)轉(zhuǎn)化成一個(gè)最優(yōu)化問題，建立數(shù)學(xué)模型；二是選用恰當(dāng)?shù)淖顑?yōu)化方法，求解數(shù)學(xué)模型，尋求最優(yōu)解。分別為進(jìn)氣歧管和進(jìn)氣總管的壓力波動(dòng)情況。借助進(jìn)氣過程中的氣流運(yùn)動(dòng)，是提高空氣利用率、改善燃燒的有效途徑。因此，各缸進(jìn)氣的不均勻性是內(nèi)燃機(jī)工作者十分關(guān)心的課題。而改進(jìn)后的進(jìn)氣流動(dòng)模型A進(jìn)氣均勻性也得到了很大的提高，和模型B和C差不多，且平均質(zhì)量流量是最大的，所以模型A更適合于該增壓柴油機(jī)。相比而言模型A的容積效率略高。但大截面管道的進(jìn)口最大氣流速度比小截面管道出口最大流速要在了解氣體在不同形式進(jìn)氣管內(nèi)的流動(dòng)特性后，研究圓形截面管、漸縮管和擴(kuò)張管對(duì)氣體流動(dòng)特性的影響，通過容積效率來衡量進(jìn)氣性能的好壞。對(duì)通過優(yōu)化前的柴油機(jī)模型進(jìn)行進(jìn)氣管路流動(dòng)特性仿真研究，之后通過對(duì)進(jìn)氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式1．優(yōu)選出最佳的進(jìn)氣歧管流動(dòng)模型，即由中間向歧管迸氣，空氣通過迸氣總管后分兩路，分別進(jìn)入2歧管和4歧管。為其他進(jìn)氣結(jié)構(gòu)參數(shù)不變，在不同的進(jìn)氣總管管長(zhǎng)下，只改變進(jìn)氣總管的直徑時(shí)對(duì)容積效率的影響規(guī)律。選擇合適的歧管長(zhǎng)度來增加充量的實(shí)質(zhì)就是利用其慣性效應(yīng)來提高容積效率。 進(jìn)氣穩(wěn)壓腔容積對(duì)容積效率的影響。是以進(jìn)氣支管管徑和管長(zhǎng)為設(shè)計(jì)變量進(jìn)行的二變量尋優(yōu)的優(yōu)化結(jié)果。顯示經(jīng)過360步迭代，計(jì)算收斂。優(yōu)化后的兩個(gè)工況下的進(jìn)氣管路結(jié)構(gòu)參數(shù)存在著差別，由于該柴油機(jī)沒有采用可變進(jìn)氣系統(tǒng)，在實(shí)際選取參數(shù)的時(shí)候可以折中考慮。第四章、全文總結(jié)本文主要以國(guó)內(nèi)某型增壓柴油機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)為研究對(duì)象，通過對(duì)進(jìn)氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行調(diào)整和結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化研究。之后通過對(duì)增壓器和柴油機(jī)的匹配研究，給出了不同轉(zhuǎn)速全負(fù)荷狀態(tài)下的聯(lián)合運(yùn)行線和額定功率轉(zhuǎn)速時(shí)不同負(fù)荷下的聯(lián)合運(yùn)行線，同時(shí)研究了在這兩種狀態(tài)下柴油機(jī)的各項(xiàng)性能參數(shù)的變化規(guī)律。在論文寫作過程中，得到了許多教師和同學(xué)的指導(dǎo)和幫助，薛川老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的專業(yè)知識(shí)、崇高的職業(yè)品德、無私的奉獻(xiàn)精神令我很感動(dòng)，我從老師身上學(xué)到了做學(xué)問的態(tài)度、方法與知識(shí)，但更重要的是學(xué)到了做人的道理與做任何事情都應(yīng)有的認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。、結(jié)構(gòu)布置以及與相關(guān)系統(tǒng)的合理匹配方面進(jìn)行綜合分析，運(yùn)用GTPOWER仿真軟件全面建立增壓柴油機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)氣體動(dòng)力學(xué)仿真模型。3．2．3小結(jié)首先對(duì)優(yōu)化前的柴油機(jī)模型進(jìn)行進(jìn)氣管路流動(dòng)特性仿真研究，之后通過對(duì)進(jìn)氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化模擬得到：，即由中間向歧管迸氣，空氣通過迸氣總管后分兩路，分別進(jìn)入2歧管和4歧管。容