发动机进排气道稳态流动试验测试与分析

《发动机进排气道稳态流动试验测试与分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、80#宜吕，2010年8月2010年APC学术年会论文集APC2010-40发动机进排气道稳态流动试验测试与分析敖艳平，刘国庆，刘和义，赵辉，江涛(奇瑞汽车股份有限公司发动机工程研究院，芜湖241009)摘要：气道稳流试验台架是发动机进排气道设计开发过程中被广泛采用的重要研究工具。目前，国内外有许多用于发动机进排气道稳流测试技术的方法或设备，本文主要是基于AVLTippelmann气道稳流试验台架的经验积累上阐述和讨论气道试验中的一些重要细节。通过对不同发动机气道的试验数据对比，建立并确定了气道稳态流动试验的压力差及试验标准。关键

2、词：气道：稳流试验：发动机：Tippelmann0前言气道稳流试验台架已被广泛用于发动机的设计开发过程中【3’4J，主要通过气道稳流试验台测得发动机气道流量系数、涡流／滚流比等流动特性参数来评估发动机气道、燃烧室设计。目前国内外已有多种高效实用的气道稳流试验设备和相应评价体系，但是各试验设备和评价方法差异较大，没有统一的标准，不同台架测试结果无法进行简单对比，因此建立相关气道试验数据库对于气道开发与分析显得至关重要，本文研究的主要目的是为建立或完善发动机进排气道稳流试验数据库和相关试验规范提供一些必要的信息。本文主要工作是基于AV

3、LTippelmann稳流试验台架的气道测试与分析，文中首先介绍了台架相关工作原理，气道流量系数及涡流比、滚流比等计算方法；其次分析试验过程中气道入口圆角、缸盖是否装配火花塞、试验压力差、流体压缩性、缸盖或芯盒安装定位偏差等对试验结果的影响。1流量系数、涡流比、滚流比为了对不同形状和尺寸发动机气道的流动特性进行对比分析，一般采用无量纲流量系数评价不同气门升程下气道的阻力特性或流通能力，用无量纲涡流强度或滚流强度评价不同气门升程下进气在缸内形成的涡流或滚流强度，各研究机构因测试方法和相关定义均略有不同，形成了各自独立的评价体系，目前

4、广泛应用的主要有Ricardo、FEV、AVL以及SwRI评价体系【3’4】。本文仅介绍AVL相关定义及计算方法。1．1流量系数定义流量系数是指通过气道稳流试验台架测试所得的质最流量与同条件下通过相同截面计算所得的理论质量流量之比：∥仃=—mac—tual(1)mthPD式中：m。tuff为稳流试验实测质量流量，kg／s；mtheo为理论计算质量流量，kg／s。mm。=P·A，(2)式中：P气缸内气体密度，[kg／m3】；Av气门座圈内截面面积Ilvalv。d。m'4，m2；△p进出口压力差，Pa。平均流量系数为：．强Gm2(3)

5、式中：c(a)实际转速，m／s；a曲轴转角。AVL定义平均流量系数时，假定发动机进气过程仅从上止点(TDC)开始到下止点(BDC)宜目．20lo年s月赦艳平等：发动机进排气避穗寿流自试女测试与分析20&结束的I800帆轴转角内．并在此段区问进行积分平均所得。2涡流比、滚流比发动机在进气过程中，气门如同圆形钝体，使得流经气门口的气体成环状射流。园气门相对于气缸轴线的偏置．该射流具有的动量对气缸中心产生动量矩，使吸^气流在缸壁的作用下形成缸内气体的强烈旋转运动．即缸内进气涡流，进气产生的动量矩M随进气过程曲轴转角变化，即随气门升程变化

6、。AVL无量纲涡流强度M为：Ⅳ：!：些：!：￡(4)’m～式中：M绕气缸轴线的动量矩，Nm：S发动机冲程．Ill。AVL涡流比为：月，：!k(!蝗)：da(5”j‘o式中：C。活塞平均速度．m／s。进气滚流N。与进气涡流N：类似．所不同的是进气涡蟊；【描述的是绕气缸轴线旋转的动量矩，而进气滚流描述的是绕气缸纵轴x及横轴Y旋转的动量矩．即：r——t—■Ⅳ，：!：』竺!孥：生(6)m一。式中：M。绕气缸纵轴x的动毋矩．Nm：M，绕气缸横轴Y的动量矩．Nm。AVL滚流比为：‰=÷pr(警灿㈣AVL定义涡流比及滚流比时，也是假定发动机进气

7、过程仅从上Jt点(TDC)开始到F止点(BDC)结束的180。曲轴转角内．并在此段区间进行积分平均所得。2^vLTippelmann气道台架工作原理AVLTippelmann气道台架是用于测量发动机进捧气道流通特性的试验设备。该气道台桨既可利用吸气模式(suckingmode)测量发动机进气遭的流通特性，如图l所示是该台架吸气模式时工作原理及气体的流动方向示意图。回时也能利用吹气模式(blowingmodel)测量发动机排气道的流通特性．如图2所示为台架吹气模式时工作原理及气体的流动方向示意圈。试验过程中．气缸内的压力厦环境压力、

8、涡流或滚流角动量、气门升程、空气流量和气缸内气体温度等信号都通过信号采集器同步输八计算机．并通过相应软件宴时处理。闺2台桨畋气#式工作原ⅡⅡ气流￡向示孽图如图3扣)、(坼、(c)所示，该气道台架通过三种测量装置可分别涮量气道的流量系数、涡流、滚流，