進氣系統(tǒng)設(shè)計計算報告

密級：編號:進氣系統(tǒng)設(shè)計計算報告項目名稱：力帆新型三廂轎車設(shè)計開發(fā)項目編號：ETF_TJKJ090_LFCAR編制：日期：校對：日期：審核：日期：批準(zhǔn)：日期：上海同濟同捷科技股份有限公司目錄1進氣系統(tǒng)概述………………21.1系統(tǒng)總體設(shè)計原則…………21.2系統(tǒng)的工作原理及組成……22進氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的確定及設(shè)計計算……………22.1進氣系統(tǒng)設(shè)計流程…………22.2進氣系統(tǒng)流量的確定………32.3擬選定空氣濾清器的允許阻力計算及設(shè)計原則…………42.4濾清效率要求………………72.5空濾器濾芯面積確定及濾紙選用…………82.6進氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的確定………92.7進氣系統(tǒng)管路阻力估算……103結(jié)論…………124參考資料及文獻……………12進氣系統(tǒng)概述1．1系統(tǒng)總體設(shè)計原則在國內(nèi)外同擋次同類型轎車的進氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)深入比較分析的基礎(chǔ)上進行設(shè)計和選型，系統(tǒng)設(shè)計滿足發(fā)動機獲得高的充量系數(shù),盡可能低地降低發(fā)動機的功率損失.此外為了適當(dāng)降低發(fā)動機的進氣噪聲,在管路中布置諧振腔.1．2系統(tǒng)的基本組成進氣系統(tǒng)一般由空氣濾清器入口管,空氣濾清器,空氣濾清器出口連接管,節(jié)氣門體,怠速控制閥閥體等組成.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的確定及設(shè)計計算2．1進氣系統(tǒng)流量的確定LF7160選用的發(fā)動機為寶馬Tritec1.6L型電噴發(fā)動機，發(fā)動機對進氣系統(tǒng)流量的要求取決于發(fā)動機本身的因素,即發(fā)動機的排量和發(fā)動機的工況要求,不同的工況有不同的流量要求.在進氣系統(tǒng)流量滿足的情況下,發(fā)動機實際充入的空氣取決于自身的因素，首先，初步確定發(fā)動機最大功率工況點進氣流量。式中:——發(fā)動機排量；——最大功率點轉(zhuǎn)速；——充量系數(shù)；——汽缸數(shù)效率；——沖程數(shù)，四沖程取2，二沖程取1上式中Tritec1.6L發(fā)動機參數(shù)==60000.951(四缸取1)將參數(shù)代入得：即每小時的系統(tǒng)流量為：270m3/h2．2擬選定空氣濾清器的允許阻力計算及設(shè)計原則設(shè)計過程主要考慮發(fā)動機在要求流量下所允許的空氣濾清器的阻力損失，因安裝空氣濾清器后發(fā)動機外特性曲線會有變化，恒轉(zhuǎn)速及恒定的節(jié)氣門開度下功率會有輕微下降，一般按發(fā)動機額定功率損失進行粗算，如下圖為寶馬Tritec1.6L型發(fā)動機的外特性曲線：85kW149Nm85kW149Nm由上圖可知發(fā)動機最大功率為為85KW，對應(yīng)轉(zhuǎn)速為6000,設(shè)計過程初步考慮發(fā)動機轉(zhuǎn)速為6000時允許空氣濾清器壓力損失為，對發(fā)動機安裝空氣濾清器前后狀態(tài)有：a)首先,未裝空氣濾清器前,分析管路從節(jié)氣門（進氣歧管）到氣閥處相關(guān)空氣流動參數(shù)：1）管路從節(jié)氣門（進氣歧管）到氣閥處有:式中：——換氣過程下止點時缸內(nèi)壓力，（設(shè)=）；——近似為大氣壓力，；——為新鮮空氣流入進氣歧管的初速度，；——進氣管入口處的空氣密度，,式中??；——進氣閥處空氣密度，；式中取——為新鮮空氣流經(jīng)氣閥處的流速，；——進氣系統(tǒng)阻力損失,2）按發(fā)動機轉(zhuǎn)速為6000，分別確定， =式中：——為進氣閥平均有效流通截面積，；——活塞的平均速度，；——為活塞面積，；——發(fā)動機轉(zhuǎn)速，因?qū)汃RTritec1.6L型發(fā)動機缸徑和行程分別為：77，85.8又=式中：——每一行程所用時間，——發(fā)動機行程，=16.5又進氣門行程（LiftIntake）為：8.75mm排氣門行程（ExhaustIntake）為：8.00mm進氣門直徑（HeadDiameter-Intake）為：32mm排氣門直徑（HeadDiameter—Exhaust）為：25mm進氣閥平均有效流通截面積：得3）確定新鮮空氣流入進氣歧管的初速度：進氣歧管參數(shù)及外形如下圖：各支管路近似長：管路進口面積：管路出口面積：拐彎處近似半徑：總管進口半徑近似：b)其次,安裝空氣濾清器后,設(shè)發(fā)動機轉(zhuǎn)速為6000,功率損失按進行計算，管路參數(shù)不變,有——為新鮮空氣流入空濾器的初速度，；聯(lián)立安裝空氣濾清器前后狀態(tài)方程:得：=（近似值）同時，考慮到實際情況及計算中功率損失比較小，最大功率工況點流量下空氣濾清器阻力要求小于-即可。因此，設(shè)計過程中主要考慮空氣濾清器的額定空氣流量滿足發(fā)動機額定工況轉(zhuǎn)速時的進氣量，此外，在安裝空間允許的情況下，為了增大儲塵能力和延長保養(yǎng)周期，適當(dāng)采用大過濾面積和大流量的空氣濾清器。2．3濾清效率要求因空氣濾清器的主要目的是為發(fā)動機提供干凈新鮮的空氣，因此空氣濾清器的濾清效率高低直接影晌到發(fā)動機的壽命的長短。濾清效率：濾清效率表示空濾器濾除灰塵雜質(zhì)的能力，用下式確定：η＝（a-b）/a×100％式中：a－進入空濾器的灰塵，g；b－透過空濾器的灰塵，g。一般來說，轎車的空氣濾清器的原始濾清效率都大于98.5％因此，本車的空氣濾清器的原始濾清效率應(yīng)大于99％2.4空濾器濾芯面積的確定及濾紙選用首先，空濾器濾芯面積的大小直接影晌到空氣濾清器濾清壽命的長短。其次，濾芯濾紙質(zhì)量的好壞直接影晌到空氣濾清器的濾清效率高低，一般來說，無紡布型濾芯好于一般紙質(zhì)濾芯。力帆三廂轎車空濾器濾芯面積選用原則：在參照參考樣車基礎(chǔ)上進行選擇，在選用好的濾芯材料的基礎(chǔ)上可適當(dāng)減小濾芯面積，力帆兩廂轎車空濾器選用無紡布型濾芯，濾芯面積（A）如下：A初定：=60,濾芯折數(shù)n=190mm,濾芯寬度b=40mm，濾芯高度h空濾器按以上結(jié)構(gòu)參數(shù)及空間布置形式進行設(shè)計2．5進氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的確定首先，參考樣車也是選用寶馬Tritec1.6L型電噴發(fā)動機，其進氣系統(tǒng)主要由空氣濾清器，引氣管，空氣濾清器與發(fā)動機連接波紋管組成，濾芯平放，其中引氣管和空氣濾清器分別帶有諧振腔，外形如下所示：顯然，LF7160轎車發(fā)動機排量與參考樣車發(fā)動機排量和型式相同，且參考樣車在進氣噪聲和進氣阻力等各方面性能都比較好，因此LF7160轎車進氣系統(tǒng)擬采用相同空氣濾清器結(jié)構(gòu)，諧振腔的設(shè)計和布置在此基礎(chǔ)上進行優(yōu)化和匹配，如下圖所示為力帆7160轎車空濾器外形：總之，LF7160轎車空濾器結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)特征參數(shù)基本與參考車型相近，引氣管與連接管及諧振腔重新進行了設(shè)計和優(yōu)化。2．4進氣管路阻力估算氣體在管路的流動可近似的看成流體的一元定常流動，不考慮系統(tǒng)中慣性效應(yīng)和波動效應(yīng)等小擾動流動，管路阻力基于額定工況進行計算首先，系統(tǒng)相關(guān)管路的初步描述：1．空濾器前段進氣管與空濾器口連接口口徑：管路進口面積：管路總長：（直段分別為，，）兩拐彎處半徑：2．空濾器的后段進氣管（數(shù)模外形）與空濾器口連口口徑：管路總長：（直段分別為，，）兩拐彎處半徑：，系統(tǒng)計算按額定工況（6000）確定空濾器前段和后段氣體平均流速，（不考慮安裝空濾器）設(shè)氣體流經(jīng)空濾器前段進氣管進口流速為，壓力損失為；流經(jīng)空濾器的后段進氣管出口流速為，壓力損失為其中：彎管按逐漸縮管按得：=（Kpa）（Kpa）總之，按上述方案