氣道相關(guān)知識課件

氣道形狀參數(shù)、流動性能試驗評價及生產(chǎn)一致性的研究與開發(fā)氣道形狀參數(shù)試驗研究及開發(fā)項目0學習目的不懂的要懂一些懂一些的要更懂更懂的要系統(tǒng)

最后，統(tǒng)一對氣道的認識，落實到具體的生產(chǎn)、開發(fā)中。形成一個氣道生產(chǎn)、開發(fā)團隊。1內(nèi)部挖潛學習：以培訓為紐帶，系統(tǒng)自己的氣道知識討論：以自己工作為出發(fā)點，談自己經(jīng)驗和體會結(jié)論：共同努力，制定適合玉柴實際的氣道生產(chǎn)、開發(fā)程序與標準

請進來外部請真正氣道專家，統(tǒng)一對外，有針對性聽，有針對性問，達到講座的目的走出去

到外面培訓，如天大、AVL等，到時學有所成，成為開發(fā)、生產(chǎn)歐4、甚至歐5發(fā)動機不可或缺的力量學習思路2油動力性混合氣燃燒經(jīng)濟性氣排放特性

內(nèi)燃機缸內(nèi)氣體流動是影響內(nèi)燃機燃燒性能的決定性因素，直接決定其動力、經(jīng)濟及排放特性。缸內(nèi)空氣運動重要性4渦流擠壓流：活塞接近上止點時，空氣被擠入活塞頭部的燃燒室內(nèi)湍流：壁面生成旋渦拉伸火焰

直噴柴油機缸內(nèi)空氣運動型式5螺旋進氣道直噴柴油機燃燒系統(tǒng)的關(guān)鍵部件對直噴柴油機的功率輸出，燃油經(jīng)濟性，排煙以及排放等都有巨大影響，因為它影響著空氣和燃油的混合過程和燃燒過程。6直噴柴油機對螺旋進氣道的要求渦流比一定：與燃燒系統(tǒng)、燃燒室、噴油達到匹配：實現(xiàn)高功率、低煙度、低油耗流量系數(shù)足夠高：保證有足夠高的充量7形狀復雜;氣道表面和尺寸不能機械加工需精心設計開發(fā)一個成功的螺旋進氣道需要大量的試驗研究工作和豐富的經(jīng)驗咨詢國外研究機構(gòu)須化重金螺旋進氣道的特點9燃燒室中燃油束分布形式11螺旋進氣道的關(guān)鍵形狀喉口凸臺陡坡段緩坡段氣道入口螺旋部分呈蝸牛殼形狀

ba敏感區(qū)c13氣道形狀參數(shù)對氣道性能的影響之一

喉口截面大小是影響氣道參數(shù)的關(guān)鍵：氣道截面縮小，流速提高，切向流速變大，渦流比將提高蝸殼形狀有一個最佳值氣道入口的位置、凸臺（螺旋室）的高低對渦流比有較為明顯的影響（詳細見后）14提高渦流比：修氣道芯子有效（減小喉口面積）降低渦流比：修陰模有效（增大喉口面積）

喉口區(qū)域是最敏感區(qū)域（約離凸臺10mm）凸臺低，離底平面近，坡度變小，切向速度變大，渦流比將變高凸臺高，離底平面遠，渦流比將變低

凸臺高低也是氣道性能最敏感參數(shù)之一氣道形狀參數(shù)對氣道性能的影響之二15氣道形狀參數(shù)對氣道性能的影響之三變坡度，提高或降低切向能力，從而提高或降低渦流比螺旋室變大可以提高渦流比通道口對流動不敏感其它區(qū)域，如當前在氣缸蓋修磨的區(qū)域，提高或降低渦流比時總的原則是改變氣流流動截面和流動方向（角度）16如將105擴缸至108，噴孔數(shù)從4變?yōu)?：由于缸徑加大，流量要求加大；噴孔數(shù)變多，渦流比要小。最簡單直接的辦法是將喉口區(qū)面積加大，加寬2mm，流量得以加大，由于流速降低，渦流比變小

氣道形狀參數(shù)對氣道性能的影響之四17氣道穩(wěn)流試驗必要性用穩(wěn)態(tài)流動試驗法檢測、試驗內(nèi)燃機的進、排氣道的流量系數(shù)、渦流比、等流動特性參數(shù)是國內(nèi)外廣泛采用并行之有效的方法；不同燃燒室及燃油系統(tǒng)對渦流比有不同的匹配要求，渦流比過高過低都將使燃燒惡化、排放變差。

19穩(wěn)流氣道試驗臺原理簡單，結(jié)果可靠，能迅速給出結(jié)果，廣泛用于直接指導生產(chǎn)國外著名發(fā)動機咨詢公司如英國Ricardo、奧地利AVL、德國FEV及美國SwRI等都有自己的方法，以進行氣道性能的評價氣道穩(wěn)流試驗優(yōu)越性20

使用中的柴油機氣道穩(wěn)流試驗臺

22氣道試驗中應注意幾大問題定位密封位移壓差

流量流量系數(shù)扭矩渦流強度23控制質(zhì)量質(zhì)量部檢測配件廠來的氣缸蓋質(zhì)量（缸蓋廠）主機廠批量檢測，穩(wěn)定性氣缸蓋氣道流動性能的在線檢測開發(fā)新產(chǎn)品新機型研發(fā)新燃燒系統(tǒng)控制工藝例如鑄造、機加工過程造成的傾斜、偏心誤差氣道穩(wěn)流試驗臺在柴油機中的應用25英國Ricardo氣道穩(wěn)流評價方法流量系數(shù)Cf為不同氣門升程下氣流通過進氣道的能力CF=Q/(nAV0)式中:Q--通過進氣道的空氣量;A–進氣閥座內(nèi)孔的面積；n--進氣閥的數(shù)目；V0–速度頭,

P–進氣道前后壓差。26無量綱渦流強度NR—不同氣門升程下的渦流強度;NR=RB/V0R是葉片轉(zhuǎn)速,B是氣缸直徑;可以推導出來：式中:1和2分別為氣門開啟和關(guān)閉時的曲軸角度;S是活塞行程;D是進氣閥座內(nèi)徑.因而可以推導出來,英國Ricardo氣道穩(wěn)流評價方法27

Cu/Ca為渦流強度：

是氣缸中葉片轉(zhuǎn)動的切向速度與軸向速度的比值。Cu=2NSRFL式中:NS–葉片轉(zhuǎn)速[r/s],RFL–葉片轉(zhuǎn)動中心的半徑RFL=0.73B/2Ca=Q/AKFEV用90%最大進氣門升程所對應的K和Cu/Ca分別代表氣道的平均流量系數(shù)和平均渦流比德國FEV氣道穩(wěn)流評價方法29單個氣門升程下流量系數(shù)與Ricardo相同單個氣門升程下AVL定義各氣門升程下都有渦流比Nt=(ntVs)/(30Q)

式中：nt在某一氣門升程下葉片風速儀轉(zhuǎn)速r/min

Vs發(fā)動機單缸排量Q在某一氣門升程下氣體體積流量m3/sAVL氣道穩(wěn)流評價方法30AVL氣道穩(wěn)流評價方法見AVL所給的報告或天大報告31Ricardo方法在測量系數(shù)上側(cè)重于評價氣道本身性能的優(yōu)劣；

FEV方法側(cè)重反映氣道與缸徑的匹配；AVL方法在渦流強度的評價上考慮了活塞運動對渦流強度的影響；SwRI方法與Ricardo方法相類似，但考慮進氣的曲軸轉(zhuǎn)角不同，只考慮從上止點到進氣門關(guān)的區(qū)域。四種氣道穩(wěn)流評價方法之比較32各種方法主要考慮條件不一樣根據(jù)配氣相位、凸輪型線等測量了氣道在不同氣門升程下的無量綱流量系數(shù)和渦流強度，這是各種方法的基礎最后算出平均流量系數(shù)和渦流比。

參見軟件中測量與計算過程四種氣道穩(wěn)流評價方法之比較33第三部分氣道流動性能生產(chǎn)一致性分析研究34直噴柴油機螺旋進氣道制造偏差對其流動特性影響劉書亮教授與沈捷總工、陳金源廠長等研究成果351.標準氣道

螺旋部分通道,入口端2.傾斜13.偏心4.傾斜2

氣道產(chǎn)生的形狀偏差型式36沙芯制作和鑄造過程：傾斜,脹大機械加工：偏心，傾斜氣道產(chǎn)生的形狀偏差原因37

用一些機構(gòu)來模擬不同的偏差在穩(wěn)流試驗臺上檢測氣道的流動性能證實這些誤差和偏差是如何影響氣道的流動特性的這些誤差和偏差能影響氣道的流動特性到何種程度尋求改進產(chǎn)品制造精度的方法，確保獲得良好的發(fā)動機性能本研究之目的38入口端左右斜率1:50出口端定位孔氣道入口端出口端12345678圖1傾斜進氣道39123456789101112定位孔出口端入口端左右圖2偏心進氣道方位P.1

P.10P.7P.440圖3脹大氣道示意圖氣道芯盒上半部分氣道分型面，充填不同厚度紙張氣道芯盒下半部分41圖4缸蓋氣道位置尺寸示意圖42圖6標準氣道性能曲線大氣門小氣門氣門升程（mm）大氣門小氣門氣門升程（mm）43評價方法RicardoFEV參數(shù)CFmRSKCu/Ca大氣門0.341.7770.08461.907小氣門0.3231.8140.07611.963

44傾斜方位傾斜方位圖7傾斜氣道性能曲線標準氣道標準氣道45無量綱渦流強度，Nr測得渦流強度切向分量螺旋分量氣缸和氣門中心連線與基準線之間的夾角轉(zhuǎn)動氣缸的試驗結(jié)果氣缸繞氣門轉(zhuǎn)動，自基準線開始46偏心方位圖8偏心氣道性能曲線偏心方位偏心方位標準氣道標準氣道47圖9脹大氣道性能曲線脹大縫隙厚度（mm）脹大縫隙厚度（mm）標準氣道標準氣道48圖10兼有傾斜和脹大的氣道性能曲線傾斜方位傾斜方位標準氣道標準氣道49標準氣道偏心方位脹1mm脹2mm圖11兼有偏心和脹大的氣道性能曲線標準氣道偏心方位脹1mm脹2mm50“a”—氣道位置;“b”—脹大尺寸氣缸蓋進氣道51表2缸蓋氣道形狀位置尺寸及試驗結(jié)果氣缸蓋編號進氣道編號氣道入口(a)氣道入口截面高度，bRicardoFEVNo.No.a(mm)b(mm)CFmRSαKCu/Ca126.250.40.3171.9750.07572.21666006020122750.40.3251.7920.07572.223326.350.70.3261.9940.07592.305424.3500.3132.1910.07322.49577641524.750.20.3182.1600.07372.512624.2500.3212.2840.07432.714727.550.50.3171.7490.07401.985827.2500.3181.8100.07502.15392750.50.3121.7840.07312.126標準氣道27500.3231.8140.07611.96352制造工藝過程中出現(xiàn)的誤差對螺旋氣道性能的影響

氣道傾斜對氣道渦流比影響較大，氣道進口處抬高使渦流比減小，進口處降低渦流比增大。氣道縱向脹大使得無論是流量系數(shù)還是渦流比都將降低。但如果脹大控制在0.8mm以內(nèi)，降低幅度不明顯。當脹大超過1mm時，氣道性能明顯下降，在生產(chǎn)過程中應避免。53氣道向其入口處偏心，將造成氣道渦流比明顯降低，在機加工時應避免。在氣道既傾斜又脹大的情況下，流量系數(shù)及渦流強度曲線變化趨勢與傾斜氣道相一致，但由于脹大的影響，曲線整體下移。氣道既偏心又脹大的情況下，流量系數(shù)與渦流強度曲線變化趨勢與偏心氣道一致，同樣由于脹大的影響，曲線整體下移。制造工藝過程中出現(xiàn)的誤差對螺旋氣道性能的