气道相关知识课件

气道形状参数、流动性能试验评价及生产一致性的研究与开发气道形状参数试验研究及开发项目0学习目的不懂的要懂一些懂一些的要更懂更懂的要系统

最后，统一对气道的认识，落实到具体的生产、开发中。形成一个气道生产、开发团队。1内部挖潜学习：以培训为纽带，系统自己的气道知识讨论：以自己工作为出发点，谈自己经验和体会结论：共同努力，制定适合玉柴实际的气道生产、开发程序与标准

请进来外部请真正气道专家，统一对外，有针对性听，有针对性问，达到讲座的目的走出去

到外面培训，如天大、AVL等，到时学有所成，成为开发、生产欧4、甚至欧5发动机不可或缺的力量学习思路2油动力性混合气燃烧经济性气排放特性

内燃机缸内气体流动是影响内燃机燃烧性能的决定性因素，直接决定其动力、经济及排放特性。缸内空气运动重要性4涡流挤压流：活塞接近上止点时，空气被挤入活塞头部的燃烧室内湍流：壁面生成旋涡拉伸火焰

直喷柴油机缸内空气运动型式5螺旋进气道直喷柴油机燃烧系统的关键部件对直喷柴油机的功率输出，燃油经济性，排烟以及排放等都有巨大影响，因为它影响着空气和燃油的混合过程和燃烧过程。6直喷柴油机对螺旋进气道的要求涡流比一定：与燃烧系统、燃烧室、喷油达到匹配：实现高功率、低烟度、低油耗流量系数足够高：保证有足够高的充量7形状复杂;气道表面和尺寸不能机械加工需精心设计开发一个成功的螺旋进气道需要大量的试验研究工作和丰富的经验咨询国外研究机构须化重金螺旋进气道的特点9燃烧室中燃油束分布形式11螺旋进气道的关键形状喉口凸台陡坡段缓坡段气道入口螺旋部分呈蜗牛壳形状

ba敏感区c13气道形状参数对气道性能的影响之一

喉口截面大小是影响气道参数的关键：气道截面缩小，流速提高，切向流速变大，涡流比将提高蜗壳形状有一个最佳值气道入口的位置、凸台（螺旋室）的高低对涡流比有较为明显的影响（详细见后）14提高涡流比：修气道芯子有效（减小喉口面积）降低涡流比：修阴模有效（增大喉口面积）

喉口区域是最敏感区域（约离凸台10mm）凸台低，离底平面近，坡度变小，切向速度变大，涡流比将变高凸台高，离底平面远，涡流比将变低

凸台高低也是气道性能最敏感参数之一气道形状参数对气道性能的影响之二15气道形状参数对气道性能的影响之三变坡度，提高或降低切向能力，从而提高或降低涡流比螺旋室变大可以提高涡流比通道口对流动不敏感其它区域，如当前在气缸盖修磨的区域，提高或降低涡流比时总的原则是改变气流流动截面和流动方向（角度）16如将105扩缸至108，喷孔数从4变为5：由于缸径加大，流量要求加大；喷孔数变多，涡流比要小。最简单直接的办法是将喉口区面积加大，加宽2mm，流量得以加大，由于流速降低，涡流比变小

气道形状参数对气道性能的影响之四17气道稳流试验必要性用稳态流动试验法检测、试验内燃机的进、排气道的流量系数、涡流比、等流动特性参数是国内外广泛采用并行之有效的方法；不同燃烧室及燃油系统对涡流比有不同的匹配要求，涡流比过高过低都将使燃烧恶化、排放变差。

19稳流气道试验台原理简单，结果可靠，能迅速给出结果，广泛用于直接指导生产国外著名发动机咨询公司如英国Ricardo、奥地利AVL、德国FEV及美国SwRI等都有自己的方法，以进行气道性能的评价气道稳流试验优越性20

使用中的柴油机气道稳流试验台

22气道试验中应注意几大问题定位密封位移压差

流量流量系数扭矩涡流强度23控制质量质量部检测配件厂来的气缸盖质量（缸盖厂）主机厂批量检测，稳定性气缸盖气道流动性能的在线检测开发新产品新机型研发新燃烧系统控制工艺例如铸造、机加工过程造成的倾斜、偏心误差气道稳流试验台在柴油机中的应用25英国Ricardo气道稳流评价方法流量系数Cf为不同气门升程下气流通过进气道的能力CF=Q/(nAV0)式中:Q--通过进气道的空气量;A–进气阀座内孔的面积；n--进气阀的数目；V0–速度头,

P–进气道前后压差。26无量纲涡流强度NR—不同气门升程下的涡流强度;NR=RB/V0R是叶片转速,B是气缸直径;可以推导出来：式中:1和2分别为气门开启和关闭时的曲轴角度;S是活塞行程;D是进气阀座内径.因而可以推导出来,英国Ricardo气道稳流评价方法27

Cu/Ca为涡流强度：

是气缸中叶片转动的切向速度与轴向速度的比值。Cu=2NSRFL式中:NS–叶片转速[r/s],RFL–叶片转动中心的半径RFL=0.73B/2Ca=Q/AKFEV用90%最大进气门升程所对应的K和Cu/Ca分别代表气道的平均流量系数和平均涡流比德国FEV气道稳流评价方法29单个气门升程下流量系数与Ricardo相同单个气门升程下AVL定义各气门升程下都有涡流比Nt=(ntVs)/(30Q)

式中：nt在某一气门升程下叶片风速仪转速r/min

Vs发动机单缸排量Q在某一气门升程下气体体积流量m3/sAVL气道稳流评价方法30AVL气道稳流评价方法见AVL所给的报告或天大报告31Ricardo方法在测量系数上侧重于评价气道本身性能的优劣；

FEV方法侧重反映气道与缸径的匹配；AVL方法在涡流强度的评价上考虑了活塞运动对涡流强度的影响；SwRI方法与Ricardo方法相类似，但考虑进气的曲轴转角不同，只考虑从上止点到进气门关的区域。四种气道稳流评价方法之比较32各种方法主要考虑条件不一样根据配气相位、凸轮型线等测量了气道在不同气门升程下的无量纲流量系数和涡流强度，这是各种方法的基础最后算出平均流量系数和涡流比。

参见软件中测量与计算过程四种气道稳流评价方法之比较33第三部分气道流动性能生产一致性分析研究34直喷柴油机螺旋进气道制造偏差对其流动特性影响刘书亮教授与沈捷总工、陈金源厂长等研究成果351.标准气道

螺旋部分通道,入口端2.倾斜13.偏心4.倾斜2

气道产生的形状偏差型式36沙芯制作和铸造过程：倾斜,胀大机械加工：偏心，倾斜气道产生的形状偏差原因37

用一些机构来模拟不同的偏差在稳流试验台上检测气道的流动性能证实这些误差和偏差是如何影响气道的流动特性的这些误差和偏差能影响气道的流动特性到何种程度寻求改进产品制造精度的方法，确保获得良好的发动机性能本研究之目的38入口端左右斜率1:50出口端定位孔气道入口端出口端12345678图1倾斜进气道39123456789101112定位孔出口端入口端左右图2偏心进气道方位P.1

P.10P.7P.440图3胀大气道示意图气道芯盒上半部分气道分型面，充填不同厚度纸张气道芯盒下半部分41图4缸盖气道位置尺寸示意图42图6标准气道性能曲线大气门小气门气门升程（mm）大气门小气门气门升程（mm）43评价方法RicardoFEV参数CFmRSKCu/Ca大气门0.341.7770.08461.907小气门0.3231.8140.07611.963

44倾斜方位倾斜方位图7倾斜气道性能曲线标准气道标准气道45无量纲涡流强度，Nr测得涡流强度切向分量螺旋分量气缸和气门中心连线与基准线之间的夹角转动气缸的试验结果气缸绕气门转动，自基准线开始46偏心方位图8偏心气道性能曲线偏心方位偏心方位标准气道标准气道47图9胀大气道性能曲线胀大缝隙厚度（mm）胀大缝隙厚度（mm）标准气道标准气道48图10兼有倾斜和胀大的气道性能曲线倾斜方位倾斜方位标准气道标准气道49标准气道偏心方位胀1mm胀2mm图11兼有偏心和胀大的气道性能曲线标准气道偏心方位胀1mm胀2mm50“a”—气道位置;“b”—胀大尺寸气缸盖进气道51表2缸盖气道形状位置尺寸及试验结果气缸盖编号进气道编号气道入口(a)气道入口截面高度，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标准气道27500.3231.8140.07611.96352制造工艺过程中出现的误差对螺旋气道性能的影响

气道倾斜对气道涡流比影响较大，气道进口处抬高使涡流比减小，进口处降低涡流比增大。气道纵向胀大使得无论是流量系数还是涡流比都将降低。但如果胀大控制在0.8mm以内，降低幅度不明显。当胀大超过1mm时，气道性能明显下降，在生产过程中应避免。53气道向其入口处偏心，将造成气道涡流比明显降低，在机加工时应避免。在气道既倾斜又胀大的情况下，流量系数及涡流强度曲线变化趋势与倾斜气道相一致，但由于胀大的影响，曲线整体下移。气道既偏心又胀大的情况下，流量系数与涡流强度曲线变化趋势与偏心气道一致，同样由于胀大的影响，曲线整体下移。制造工艺过程中出现的误差对螺旋气道性能的