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进气系统的计算

1、进气系统的作用

w向发动机提供清洁、干燥、温度适当的空气进行燃烧以最大限度地降低发动机磨损并保持最佳的发动机性能。

w在用户接受的合理保养间隔内有效地过滤灰尘并保持进气阻力在规定的限值内。

w灰尘是内燃发动机部件磨损的基本原因,而大多数灰尘是通过进气系统进入发动机的。

w水会损坏 / 阻塞空气滤清器,并且可能使发动机和进气系统发生腐蚀。

w进气温度高意味着进入发动机的空气密度下降,这将导致排烟增加、功率下降、向冷却系统散热量增加、发动机温度升高。.  

w进气温度过低会导致柴油无法被压燃,发火滞后,燃烧不正常---这又可引起冒黑烟、爆震、运转不稳(特别是怠速时)和柴油稀释机油。

2进气系统计算

(1) 非增压发动机计算

选择空气滤清器关键参数是要求能够满足流量要求,在满足流量要求情况下阻力尽量低,以改善发动机性能。对于四冲程自然吸气式发动机,空气流量由下式计算:

Ga=ηv.Vh.n.ρa/120        kg/s

Ga=ηv.Vh.n.60/2000            m3/h

式中:ηv为发动机充气效率,对于自然吸气式柴油机可取0.9,对于汽油机可取0.85;n为发动机标定转速(r/minvh为发动机排量(m3);ρa为空气密度(kg/ m3)。

CA4113发动机所需空滤器进气量就可以根据这个公式计算如下:

Ga=ηv.Vh.n.ρa/120=0.9·0.005014·2800·1.293=0.136   kg/s

而对于增压发动机空气流量计算比较复杂,可按下面介绍的柴油机增压参数估算的方法进行计算。

2)增压柴油机进气量的估算:

w经验公式法(一):

德国KKK公司增压柴油机进气量G?·Ne/3600       Kg/s

?·Ne/1.293      m3/h

式中:Ne为发动机功率(kw)

       ?为经验参数,KKK公司对车用柴油机推荐值为6.2~6.8.该公式的计算精度较高,误差基本都在10%以内.

  CY4102BZQCA4113ZYC4110ZQ.发动机所需空滤器进气量计算如下:

CY4102BZQ

?·Ne/3600=6.·88/36001.67Kg/s=465L/m3

w经验公式法(二):

Q发动机所需进气量

V发动机排量

n发动机转速

a1充气系数,柴油机取0.85,汽油机取0.75

a2扫气系数,四缸以上取1

A— 增压系数,低增压取1.3,中增压取1.6,高增压取2.2

w经验公式法():

Qe= n (转) × V ×60/1000/2

V发动机排量

n发动机转速

以上经验公式计算的为发动机的最大进气量。 但是在实际使用中,我们选择空滤器的额定流量一般按发动机在标定工况下实测的流量的1.15~1..3倍来选取,没有发动机实际进气流量的,可按以上公式估算发动机的进气流量。在附表中,提供了玉柴的发动机进气流量大家供参考

3进气系统注意事项

1)对空滤器的要求

w轻型和中型车用发动机应采用带安全滤芯的双级空气滤清器;主滤芯和安全滤芯应选用干式纸质滤芯;在额定流量下,原始阻力不大于2.45 kPa(参考数值),总成原始滤清效率不低于99.5%,空气滤清器容灰能力应不小于6.4 g/L·s

w空滤器必须带有排尘装置,排尘口的安装位置应尽可能远离发动机表面和迎风面。

(2)进气管路

w进气管路的安装应考虑在适当的位置增加固定支架,以免因其自重或相应的运动使进气岐管或增压器承受各种应力。

w在空滤器到发动机之间必须使用一段胶管,以抵消发动机和底盘之间的相对位移,该软管应有足够的刚度,以防止负压造成吸扁、破损和局部狭小,或由于振动而变形;该软管还应能在-40~120℃下长期使用,有足够的耐老化能力。

w外界空气到增压器的最大温升不大于15 ℃。

w从空滤器到发动机进口之间应采用金属成形管或硬塑料成形管;从空滤器出口管径到发动机进口管径要逐渐过渡,并尽量避免方向的急剧改变;管路应尽可能避免焊接,如果不得不焊接时,应防止假焊、脱焊出现缝隙,并应彻底清除焊渣;硬管与橡胶连接位置不允许用钢板搭接焊接成管,应用无缝钢管制作并且管口部位有凸缘,保证橡胶管与硬管为过盈配合连接;管路内腔应光滑、清洁,不允许残留任何杂物;管路连接应密封可靠,不许有短路现象;硬管管口应有凸缘,插入橡胶管的长度确保在50 mm左右,并使用平板带式卡箍紧固胶管;此段管路的固定方式要十分可靠,不得因振动而导致各管接头松脱,使未经过滤的空气直接进入增压器和发动机,引起增压器的损坏和发动机的非正常磨损。

w测试评价新车进气系统进气阻力值,在发动机标定状态下,达到规定的≤5 kPa的要求。

4、空气中冷系统

w在额定流量下中冷器的压力降应不超过12.8 kPa(参考值),为满足使用要求,中冷器的额定流量一般按发动机标定工况下进气量的1.1倍来确定。

w中冷器应有足够的散热面积和迎风面积,以保证发动机在标定工况下出口温度不高于规定值:在最终选定的风扇流量、冷风压降的情况下,车辆行驶的全负荷工况,中冷器的出口温度相对于环境温度的温升,对于载货汽车和前置客车不应大于25 ℃;对于后置客车不应大于30 ℃,设计完成后要经试验验证。

w中冷系统的管路布置应简洁,固定牢靠,并尽量减少方向的改变,方向改变处应使用金属管,不得使用橡胶管;中冷系统管路安装应不会因其自重或相应的运动使进气岐管和增压器承受各种应力;中冷系统的管路应采用金属管连接,对管件的要求同进气管路;管口之间的联接必须采用耐热耐压橡胶管,应能耐高温250 ℃和高压400 kPa以上,推荐采用夹布硅胶或硅胶编织管;刚性管口之间的间隙推荐20 mm~1/2管径;金属管插入橡胶管的长度确保在40 mm以上,并使用平板带式卡箍紧固胶管。绝对不允许管路中存在任何漏气现象,否则发动机无法发出正常功率,影响加速性和最高车速都达不到设计要求。

w中冷器和联接管路的清洁度对柴油机至关重要,整个中冷系统所有零部件所含杂质的总和不得超过90 mg,且杂质颗粒最大不得超过1.6 μm

w增压器压气机出口连接管建议设计成一直的管件,圆锥形扩压角为   7°max,以得到最好的性能,长度取决于装配位置,或者直到联接管出口处直径相当于压气机出口面积的2倍。

l w为防止吸气受阻,管路不得走尖锐的曲线或弯曲,管中心的最小曲率半径≥管径的1.5倍。

1. 中冷器风速的计算可根据风扇的转速计算,见冷却系的计算;

2. 有时可估计计算:

重型车:6-8m/s,  

轿车: 10-15m/s

轻型车:8-10m/s

后置车:6m/s

3. 经验公式,估算中冷器大小:0.07-0.075平方米/马力(发动机功率),此数据只能作为参考,

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