对空滤器进气阻力试验中有关问题的研究

1、1. 额定空气流量的确定在发动机的进气系统中，其额定进气流量是可以通过发动机的台架试验测得的，这是发动机最确切的额定流量。用这种最确切的额定流量测定与之相匹配的空滤器的进气阻力，是该空滤器最准确的进气阻力，但是在进行各种空滤器性能试验之前一般是不可能知道这样确切的额定流量，只能通过经验公式来计算。1.1 自然吸气发动机进气额定体积流量的计算四冲程自然吸气发动机额定空气流量的计算是基于发动机理论最大流量，再按它的充气系数和脉冲系数加以修正而成，其计算公式如下： （3）式中：额定空气体积流量，m3/h；发动机额定转速，r/min；发动机总排量，L；脉冲系数，与发动机气缸数有关，单缸机为3、两缸机为

2、2、4缸机以上的发动机为1。充气系数，柴油机取0.85，汽油机一般取0.75；自然吸气汽油机充气系数与汽油机的转速有很大的关系，根据SAE J726-1993的推荐：为0.80，发动机的转速2500 r/min；为0.75，发动机转速在25003500 r/min；为0.70，发动机转速3500 r/min；按这样分档计算出来的额定流量计算值必然更加确切。或：n>3000rpm,N=2500+0.2(n-3000)1.2 增压发动机额定体积流量的计算由于增压发动机的工况各不相同，要想获得增压发动机确切的额定流量就更加不容易。越是不容易，算法也就更多。现介绍几种。1 按四冲程自然吸气发动机

3、的额定体积流量的计算方法计算基于四冲程自然吸气发动机的额定体积流量的计算公式，改变充气系数来计算增压发动机的进气额定体积流量。SAE J 726-1993的推荐公式就是将式（1）中的充气系数作如下改动：对增压发动机，将充气系数改为1.6 。对增压中冷发动机，将充气系数改为1.85 。实践证明，用这个方法计算出来的增压发动机的额定体积流量值，与实际工况相差很大。1 将与发动机匹配增压器的增压比引入计算公式即： （4）式中：增压发动机的额定空气体积流量，m3/h；增压比，低增压取1.3；中增压取1.6；高增压取2.5；增压比是指增压后的气体压力与增压前的气体压力之比，即。一般认为，为低增压；为中增

4、压；。为高增压。1 根据发动机进气密度进行计算： （5）式中：增压发动机的额定空气体积流量，m3/h；进入发动机的空气密度，kg/m3；进入发动机的空气压力，Pa；气体常数。对空气287， N·m/kg·k发动机进气温度（K）（增压发动机为增压器出口温度，增压中冷发动机为中冷后的温度）发动机排量，L；空气密度，kg/m3；过量扫气系数，气阀重叠角为0°30°曲轴转角时，0.9；气阀重叠角为50°70°曲轴转角时，1.0；气阀重叠角为100°140°曲轴转角时，1.1；1 根据发动机增压比、增压器出气温度、发动机进气

5、温度等进行计算即： （6）式中：增压系数； 增压发动机的额定空气体积流量，m3/h；发动机额定转速，r/min；发动机总排量，L；充气系数，柴油机取0.85；扫气系数，增压发动机机取1；增压比；增压器进口温度，K；发动机进气温度，K。1.根据发动机功率和燃油消耗率进行计算： （7）5.7)*P式中：增压发动机的额定空气体积流量，m3/h；增压发动机的额定功率，kW；增压发动机额定功率时的燃油消耗率，g/kW·h，（约235 g/kW·h）；增压发动机额定功率时的过量空气系数，（增压发动机取2.0，增压中冷发动机取2.1）；燃烧1kg燃油所需理论空气量（柴油为/kg）；*-空

6、燃比，取2428；空气密度，kg/m3。1由增压发动机在额定工况下直接测取的增压器的进气质量流量可用下式转换成额定空气体积流量： （8）式中：额定空气体积流量，m3/h；发动机额定工况下测定的增压器的进气质量流量，kg/s；空气密度，kg/m3。127 根据发动机功率进行计算Deutz:Q=5。7*P 增压Q=5。82*P 增压（欧II）Q=6。9*P 增压中冷（欧II）式中：额定空气体积流量，m3/h； P-柴油机输出功率 KW 单位功率的空气流量 m3/h*KWMann:Q=4.2*P-汽油机Q=4.8*P-非增压柴油机Q=5.4*P-低增压柴油机Q=5.7*P-中增压柴油机 根据过量空气

7、系数进行计算Q=60*n*/(1000)式中：额定空气体积流量，m3/h；发动机额定转速，r/min；增压发动机额定功率时的过量空气系数，（增压发动机取2.0，增压中冷发动机取2.1）；-行程系数（二冲程取2，四冲程取4）发动机总排量，L；充气系数(一般为0。85-0。98，增压后取1。1-1。3)1.3各种额定空气体积流量计算公式的实用性。式（3）是四冲程自然吸气发动机额定空气流量的经典计算公式，是基于发动机额定空气最大流量，再按它的充气系数和脉冲系数修正而成的。经过长期的反复运用证明，各种系数规定得与各实际情况已很接近。比如SAE J7261993，对不同转速的汽油发动机规定了3个充气系数

8、。规定得非常明确，使用者很易选择。增压发动机由于工况变化太大，因此就出现了很多计算公式，如式（4）、式（5）、式（6）、式（8）等。从理论上讲，这些计算公式都是比较准确的，但是对从事滤清器工作的技术人员来说很难知道与该滤清器匹配的发动机的各种参数，诸如：增压发动机的增压比，进入发动机的空气密度、压力、温度以及过量扫气系数等，更不知道增压器的进气质量流量。因此很难利用式（4）、式（5）、式（6）和式（8）对发动机的额定空气体积流量进行计算。到目前为止式（7）是计算增压发动机额定空气体积流量的最好方法。从事滤清器工作的技术人员要想知道与空滤器匹配的发动机的功率、是否增压、中冷并不困难。增压发动机额

9、定工况的燃油消耗率、过量空气系数等参数都可以了解得到，也可以估算得出来。按式（7）计算出来的增压发动机额定空气体积流量的误差一般比实际工况大5%10%，这倒是主机厂所希望的。1. 必须准确计算空滤器的额定体积流量。自然吸气发动机建议采用式（3）和SAE J726-1993推荐的充气系数值进行计算。增压发动机推荐采用根据发动机功率和燃油消耗率进行计算的式（7）。按式（7）计算出来的增压发动机额定空气体积流量比实际工况一般大510%。参改文献1、李国弘，增压（中冷）发动机进气量计算方法，滤清器技术与信息2005年第三期。2、林进修，100PS柴油机所需空气量计算，重庆汽车研究咨询资料，1996。3、QC/T