9F燃机进气加热系统研究
【摘要】燃气轮机的进气加热系统（IBH）通常是冬季作为防止压气机进口结冰用的，但是在带有DLN2.0+燃料喷嘴的9F燃气轮机中，它还有扩大DLN2.0+燃烧室预混燃烧工作范围和限制压比超限的作用。由于GE燃机普遍具有10%的通流余量，有了IBH，使得9F机组的压气机喘振余量达12%。在实际运行中，IBH会影响燃机的功率和热效率；另外，当IBH故障时还可能影响机组的安全运行。因此，本文对IBH的运行进行探讨，为9F机组的进一步优化运行提供参考。
【关键词】燃气轮机;进气加热;经济性;安全性
1.9FA机组进气加热系统简介
9FA机组的进气加热系统通过将少量压气机排气抽出，回送到压气机进口，实现对压气机进气加热。
抽气加热控制阀由具有电流、气动压力转换的气动执行机构驱动。气源来自机组的仪用空气系统。当控制系统输出不同的电流时，经I/P（电流/压力）转换后，控制阀在不同的气压作用下开度不同。它是将压气机排气温度信号CTD作为进口抽气加热空气流温度，再测量V A20-1控制阀进口温度和压力降。利用MK VI软件编程的，并用于V A20-1进口抽气加热控制阀的ANSI/ISA标准控制阀流量方程式，并根据制造厂提供的阀曲线与行程特性，制订通过进口抽气加热系统的质量流量。精心设计阀门型线，可以确保压气机抽气流量是进口可转导叶IGV开度的单值函数，呈线性关系。根据GE资料，IBH在IGV开至63°关；IGV 关至约58.5°开。在IGV的角度增加的过程中，进气抽气加热控制阀在进口可转导叶IGV开度大于42°时，且转速大于95%时打开，到63°时关闭。在IGV的角度减少的过程中，当IGV的角度为58.5°时，打开进气抽气加热控制阀，当转速小于95%时关闭。抽气的流量最大可以控制到5%的压气机进气的质量流量。正常运行中，气动控制阀有3个控制基准，一个是压气机进口防冰控制基准；一个是预混燃烧方式扩展基准；一个是压气机运行保护基准。在这3个基准中取最大值，送给控制阀，作为控制阀位置命令CSRIHOUT。
2.9FA机组进气加热系统经济性分析
IBH进气加热控制阀在机组启动时转速达95%以上开启，关闭时的功率约为265 MW，在停机时进气加热控制阀开启的功率约为270 MW，它的关闭是在95%转速以下关闭（环境温度约为30℃）。无论是机组的启动或停机，进气抽气加热IBH的关闭或开启都是在较高的负荷下进行，这对机组效率会有负面影响。因为IBH对机组的安全性确实有很大作用，它起作用时，燃机压气机的效率会下降，压气机约占整个机组耗能的2/3。所以，它直接影响到机组运行的经济性。而且，在电网中，燃机作为调峰机组又不可能长期带基本负荷运行，一般低负荷运行，9F机组出力设定为280 MW（江苏、浙江电网确定的9F单轴联合循环机组正常
应用GT-POWER进行发动机进气系统噪声仿真 Noise Simulation of Engine Intake System by GT-POWER 张小燕 （长安汽车工程研究院 重庆 401120） 摘要：本文以进气系统的设计为例，介绍了用GT-POWER计算进气系统的模拟过程和进气系统的设计方法和过程，验证了几种主要的消声结构对进气系统噪声的影响，说明了GT-POWER 软件在进气系统开发中发挥的主要作用。 关键词： 进气系统 设计 噪声 GT-POWER Abstract：the paper introduced the intake system simulation and design by GT-POWER, verified the effect of some anechoic structure and showed the main function of GT-POWER in intake system development. Key words： Intake system design noise GT-POWER 1、前言 发动机的进气系统的主要功能除了为发动机提供充足的，干净的空气外，还要有很好的降噪作用。进气系统是汽车最主要的噪声源之一，进气口的噪声是影响整车通过噪声的一项重要的因素，所以进气系统的降噪设计也是非常重要的。进气系统的噪声降低与进气系统的压力损失两者之间是一对矛盾。如果进气管道截面积越大，空气流通就越顺畅，压力损失越小，发动机功率就越大，但同时进气口噪声也就越高。在设计中就必须平衡这对矛盾。本文研究项目是在发动机现有的进气系统基础上进行设计改进，将发动机进气口的噪声控制在目标值之内。 本文应用发动机热力学计算分析软件GT-POWER建立发动机热力学和声学分析模型，计算出发动机进气口的噪声总压值。通过不断的增加消声结构，逐步降低进气口的噪声，直到满足控制目标。 2、进气系统消声设计步骤 1)首先不采用任何消声措施，只用一根管道与发动机相连接，分析进气口噪声变化， 将结果与目标噪声比较，得到所需要的消声曲线。 2）设计空气滤清器。根据安装空间设计空气滤清器本体。空气滤清器容积应该尽可能的大，这样传递损失大而且覆盖的频带宽。
一、填空题 1.根据控制节气门方式的不同，巡航控制系统可分为_______________和_________________两种。 2.电子油门控制系统主要由____________ 、_______________、 _____________伺服电动机和______________组成。 3.汽车网络系统英文简写是____________。 4.如果把四尾气分析仪的传感器装在催化器下游，分析仪上________和_________的读数不受三元催化转换器的影响。 5.排气温度传感器用来检测__________________；用以判断_________________________。 6.占空比控制电磁阀型怠速控制阀的结构主要由___________、 _________ 、_______ _________等组成。 7.真空电磁阀用英文字母表示为 _________；谐波增压控制系统用英文字母表示为_______________。 8.为使发动机工作时进气更充分，应随转速的提高应适当_________进气门的提前开启角。 9.VTEC配气机构与普通配气机构相比，在结构上的主要区别是： _______________________________________________________。 10.在闭环控制过程中，当实际的空燃比小于理论空燃比时，氧传感器向ECU输入的电压信号一般为_____________。 11.丰田凌志LS400轿车氧传感器加热线圈在20℃时阻值应为_________________。 12.巡航控制系统用英文字母表示为___________，又称_________________。 13.巡航控制系统主要由__________、 ___________、 ________、 _________、 ________等组成。 14.驾驶员通过操纵开关给ECU输入巡航控制命令，主要用于______________________。 15.巡航控制系统常见故障主要是：______________、 ___________、 _____________ 、_________________等。 16.在开环控制EGR系统中，发动机工作时，ECU给EGR电磁阀通电停止废气再循环的工况有：______________、 _____________、 _______________。 17.随发动机转速和负荷减小，EGR阀开度将__________。 18.三元催化转换器的功能是_____________________________________________。 19.影响TWC转换效率的最大因素有__________________、 __________________。 20.动力增压是利用________________________________________________工作。 21.当ECU检测到的进气压力高于_________时，废气涡轮增压停止工作。 22.汽车排放污染主要来源于_______________________。 23.柴油机的主要排放污染物是_______ 、 ________ 和 ___________。 24.发动机排出的NO X量主要与____________________________有关。 25.开环控制EGR系统主要由______________和_______________等组成。 26.发电机控制系统的功能是____________________________。 27.冷却风扇控制系统发生故障时，主要应对__________、 _____________、 ____________及继电器电路进行检查。 28.点火开关接通的瞬间，故障指示灯正常现象应该是__________的。 29.当凸轮轴位置传感器发生故障时，将造成发动机_____________________。 30.ECU必须有合适的____________才能控制发动机管理系统。 31.ECU电源电路就是由______________________________。 32.给发动机控制模块反馈信号的传感器主要有___________ 、_____________。 33.在三元催化转换器前后各装一个氧传感器的目的是_____________________________。 34.三元催化剂是____________________的混合物。 35.正常情况下转换器出气口应该至少比进气口温度高_______________。 36.废气再循环的主要目的是__________________________。 37.减少氮氧化合物的最好方法就是降低_______________。 38.废气在循环会使混合气的着火性能和发动机输出功率________。 39.在诊断EGR系统之前，发动机的温度必须处于________________。 40.目前所用的二次空气供给方法有________________ 、______________两种。
目录 摘要 ................................................. I ABSTRACT ............................................. I I 目录 ............................................... I II 第一章绪论 . (1) 1.1课题研究的背景及意义 (1) 1.2国内国外研究现状 (1) 1.2.1空滤噪声研究情况 (1) 1.2.2增压中冷系统噪声研究现状 (2) 1.3本课题来源及拟完成的主要工作 (3) 第二章噪声控制方法及对消声元件的研究 (5) 2.1进气系统基本理论 (5) 2.1.1系统概述 (5) 2.1.2进气噪声的形成及理论基础 (6) 2.2 1/4波长管的设计 (7) 2.2.1 1/4波长管的长度研究 (8) 2.2.2 1/4波长管的直径研究 (8) 2.2.3 1/4波长管的管子弯曲角度研究 (9) 2.3 谐振腔的设计 (9) 2.3.1对谐振腔容积的研究 (10) 2.3.2对谐振腔连接管的研究 (10) 2.3.3 对进气主管直径的研究 (11) 2.3.4对连接管弯曲角度的研究 (11) 2.4高频消声器的设计 (12) 2.5空气滤清器本身及内插管的消声特性 (13) 2.6本章小结 (15) 第三章仿真建模及数值计算分析研究 (17) 3.1 空气滤清器系统噪声仿真 (17) 3.1.1 建立仿真模型确定边界 (17) 3.1.2仿真结果 (18) 3.1.3 GT-Power声学性能仿真 (19) 3.2 空气流动阻力及模态频率的分析 (21) 3.2.1 压力仿真分析模型及条件 (21) 3.2.2 模态仿真分析 (23) 3.3 空气滤清器的NVH控制目标 (24)
某发动机排气系统尾管噪声优化 许亚峰周维刘兴利刘兵王瑞麟 华晨汽车工程研究院动力总成综合技术处，沈阳，110104 [摘要]：本文首先确定排气噪声的来源，针对特定的问题制定相应的优化方法，并应用GT-power软件对不同方案进行仿真分析，选取最优方案并在实车上进行验证，试验结果表明优化方法解决了噪声问题。[关键词]：排气系统；噪声；GT-power； Tailpipe noise optimization of engine exhaust system Yangfeng Xu,Wei Zhou,Xingli Liu,Bing Liu, Ruilin Wang Brilliance Auto R&D Center Powertrain Integrated Technology Section [Abstract]: This article determine the source of exhaust noise. Develop appropriate optimization methods for specific problems. Simulation analysis of different schemes by GT-power software. Select the best solution and verity it in the real vehicle. The experimental results show that the optimization method can solve the noise problem. [Keywords]: exhaust system; noise; GT-power; 引言 发动机排气系统的主要功能除了能顺利的将废气排出，还要有很好的降噪作用。排气系统是汽车最主要的噪声源之一，不但要满足顾客对汽车舒适性的要求也要面对日益严苛的国家法规。所以排气系统降噪设计非常重要。本文研究的项目是对某排气系统噪声问题原因的调查，从而制定适当的设计方法，最终开发出满足要求的排气系统。 应用发动机热力学计算分析软件GT-power建立发动机热力学和声学分析模型，计算出不同消声方案的排气口噪声总声压值及阶次噪声值。通过不断的改进消声结构，针对性的消除某些峰值噪声，直到满足控制目标。 1排气噪声源 1.1排气尾管噪声源 尾口噪声是一种脉动噪声。声音是以平面波在管道中传播，当达到尾管时，由于声阻抗不匹配一部分波会透过管道继续传播，而另一部分声波则被反射回去，形成反射波。 尾口噪声由两部分噪声组成：空气噪声和气流摩擦噪声。稳定的气流在尾管处发出空气噪声，而不稳定的气流则产生摩擦噪声。在尾管噪声中，这两种噪声所占成分取决于气流流量的大小和速度。流量小和速度低时，空气噪声占主要成分；而流量大和速度快时，摩擦噪声占主要成分[1]。 1.2问题原因分析
柴油机的进排气系统结构设计 1进气系统设计 1.1进气系统的组成及其作用进气系统主要空气滤清器和进气支管组成。 1.2空气滤清器设计 1.2.1作用燃油燃烧的时候需要消耗大量的空气，以一般的柴油机为例，每消耗一升柴油大概要消耗6000-10000L空气。这么多的空气， 里面的杂质诸如灰尘等肯定会很多，如果不把这些杂质清除，一定会 加速气缸的部件的磨损，缩短整个发动机的寿命。有实验表明，如果 不加装滤清器，发动机的寿命大概缩短三分之二，所以空气滤清器是 很重要的。为了保证柴油机气缸的寿命，我们决定采纳干式滤清器。 1.2.2进气导流管的设计在现在的这个柴油机车上，为了增强进气效果，能够利用发动机的谐振，这需要空气滤清器的进气导管有交大的 容积，来增强发动的谐振，提升进气效能，但进气导管又不能做的太粗，否则在里面流动的新奇空气的流速太低，反而不利于进气，为了 使效果最佳，本次设计的柴油机的导流管应该做的又细又长。 1.2.3进气支管的设计进气支管对于柴油机或者气道燃油喷射式发动 机来说，进气支管必须把新奇的空气分配到各个气缸的进气道里面来，而且是均匀的分配，从这个要求考虑，进气支管必须是等长的，而且 为了保证空气具有较高的流速，进气支管的内壁的应该尽可能的光滑，以便提升进气水平。一般进气道使用合金铸铁制造，但车辆轻量化是 汽车的重点进展方向之一，为了配合这种趋势，近来也采纳铝合金制 造的进气支管，这种进气支管具有质量轻，导热性能优良的特点，随 着科技的进步也有采纳复合材料的进气支管，而且应用越来越广。这 种进气支管，内壁光滑，质量很轻，关键是其无需特别加工，其内壁 就特别光滑，这点十分重要，所以有增大应用的趋势。
发动机进气系统噪声的优化 （文章来源：盖世汽车社区） 图1 进气口噪声 进气噪声是考察汽车NVH性能的重要内容之一，利用CAE技术优化进气系统噪声的过程，在该过程中，利用Sysnoise软件精确地模拟进气系统的声场特性，可为优化设计提供改进思路，不仅能加快开发过程，而且能节约开发成本。 现在NVH（噪声、振动与舒适性）性能已经成为评价汽车品质的一个重要指标。各大整车厂都致力于通过提高汽车的NVH性能来提升其品牌价值与市场竞争力。同时，随着人们对噪声污染的不断重视，针对汽车噪声的法规也愈加严格。进气噪声作为汽车的一个重要噪声源也得到了足够的重视。而传统的设计手段已不能针对市场需求，快速反应，设计出满足要求的进气系统。运用现代的CAE技术开发进气系统势在必行。 本文阐述了一款自吸发动机进气系统噪声的优化过程。在该过程中运用CAE技术，分析了整个进气系统（包括进气歧管在内）的声场特性，发现了原进气系统在降噪方面的缺陷。通过计算分析，合理设计、布置消声单元，弥补了原进气系统在降噪方面的不足。 图2 直管进气口处的噪声
进气系统噪声源及降噪措施 1. 进气系统噪声源 发动机的进气系统是一个非常复杂的噪声源，包含各种类型的噪声，每种噪声产生的机理各不相同。因此，对进气系统噪声进行优化首先要明确各个噪声源产生的原因，并确定各个噪声源的贡献量，再有针对性地解决噪声问题。 进气系统噪声从总体上可以分为空气噪声和结构噪声两大类。空气噪声包括脉动噪声和流体噪声。脉动噪声由进气门的周期性开、闭而产生的压力起伏变化而形成，这部分噪声主要影响进气系统低频噪声特性。另外，在进气管空气柱的固有频率与周期性脉动噪声的主要频率一致时，会产生空气柱的共鸣声。此外，由于进气口和前侧板之间可能形成一个共鸣腔，因此也可能产生额外的共鸣噪声。流体噪声是气流以高速流经进气门流通截面，形成涡流，产生的高频噪声。由于进气门流通截面是不断变化的，因此这种噪声具有一定宽度的频率分布，主要频率成分在1 000Hz以上。此外，在节气门体处有时也会产生涡流噪声。 图3 进气系统的传递损失 进气系统结构辐射噪声，是由塑料壳体较小的刚度特性造成的。在内部压力波的激励下，壳体产生振动，外表面推动空气产生波动，从而辐射出噪声。这里所说的内部压力波实际上就是壳体内部的声波。 2. 发动机进气系统的降噪措施 流体噪声和结构噪声处理的方法相对比较单一，而且往往不是进气系统的主要噪声。这里主要探讨低频噪声的降噪措施。 （1）合理设计空气滤清器。根据安装空间设计空气滤清器本体。空气滤清器容积应该尽可能大，这样传递损失大且覆盖的频带宽。空滤器的进气管和出气管有时会插入到空滤器中，插入的长度对传递损失有影响，不同的插入长度都能够提高空滤器的传递损失，但插入管会带来较大的功率损失，其功率损失比减小管道截面积带来的损失还要大。
(一) 进气系统 空气是燃烧最重要的成分之一。空气是通过进气系统进入发动机汽缸的，与燃油混合。点火后，燃油在空气中燃烧后释放出化学能量，化学能量转变成热能，然后再转变成机械能量。机械能量推动曲柄连杆机构做工，然后推动汽车前进。进入汽缸的空气越多，燃烧的效率就越高。提高进气量的途径有两个，一是减小进气阻力，二是减小排气系统的背压。 1。进气系统的结构： 图1为一个进气系统的示意图。进气系统可以分成两部分：发动机进气多支管系统和空气进入系统。多支管系统包括进气分管和进气总管。空气进入系统包括进气控制阀，怠速进气通道，柔性连接管，干净空气管，四分之一波长管，空气过滤器，空气过滤网，赫尔姆兹消音器，进气管等等。 8 1---进气分管，2---进气总管，3---进气控制阀，4---怠速进气通道，5---柔性连接管，6---干净空气管，7---四分之一波长管，8---空气过滤器，9---空气过滤网，10---赫尔姆兹消音器，11---进气管 图1 一个进气系统的示意图。 2。工作原理 空气从进气管口进来，流入到空气滤清器，空气中的灰尘和杂质被过滤网滤掉。干净的空气流入到干净空气管。进气导管上安装著一个或者两个空气质量流传感器(MAFS)，传感器控制进入汽缸的空气量。这个传感器是由发动机电子控制系统来控制，发动机电子控制系统将利用质量空气流传感器的信号来调节空气与燃油的比例，使其达到最佳。空气控制伐控制著进入汽缸的空气流量，从而控制著发动机输出功率大小。当阀门全关闭的时候，怠速控制阀工作，来调节发动机的怠速。 3。进气系统功能： 进气系统有下面几个功能： 1)。调节空气与燃油流量的比值。控制进气量的多少，使得进入发动机汽缸的空气量最佳。调节泄露空气使其再利用，使凸轮轴泄露的气体再进入进气系统。 2)。保护外界杂质和不需要的成分对发动机的损坏。空气过滤器阻止外界杂质进入汽缸，从而防止发动机磨损，这样可以提高发动机的可靠性。排气进口的设计还要保证水和雪不能进入进气系统。 3。测量进气量。在不同的工况下，空气与燃油的比例是不一样的。在干净空气管道上安置著一个空气控制筏。这个控制筏与发动机的电子控制系统(EEC)连接，这样就控制喷入汽缸的燃油量，使进入到发动机的空气量最佳，空气分配合理。
第四章汽油机辅助控制系统
教案（章节备课）
教案 容电阻，应为10～30Ω。 4）拆下怠速电磁阀，将蓄电池正极接至B1和B2端子，负极按顺序依次接通S1—S2—S3—S4端子时，随步进电动机的旋转，控制阀应向外伸出，如图；若负极按反方向接通S4—S3—S2—S1端子，则控制阀应向缩回。 步进电动机型怠速控制阀工作情况检查 a）接蓄电池正极 b）接蓄电池负极 3．控制阀控制的容 （1）起动初始位置的设定 关闭点火开关使发动机熄火后，ECU的M—REL端子向主继电器线圈供电延续约2～3s。在这段时间，蓄电池继续给ECU和步进电动机供电，ECU使怠速控制阀回到起动初始位置。 （2）起动控制 在起动期间，ECU根据冷却液温度的高低控制步进电动机，调节控制阀的开度，使之到起动后暖机控制的最佳位置，此位置随冷却液温度的升高而减小。 （3）暖机控制 在暖机过程中，ECU根据冷却液温度信号按存的控制特性控制怠速控制阀的开度，随温度上升，怠速控制阀开度渐渐减小。当冷却液温度达到70℃时，暖机控制过程结束。 （4）怠速稳定控制 当转速信号与确定的目标转速进行比较有一定差值时（一般为20r/min），ECU将通过步进电动机控制怠速控制阀，调节怠速空气供给量，使发动机的实际转速与目标转速相同。 （5）怠速预测控制 在发动机负荷发生变化时，为了避免怠速转速波动或熄火，ECU会根据各负荷设备开关信号，通过步进电动机提前调节怠速控制阀的开度。 （6）电器负荷增多时的怠速控制 如电器负荷增大到一定程度时，蓄电池电压会降低，为了保证电控系统正常的供电电压，ECU根据蓄电池电压调节怠速控制阀的开度，提高发动机怠速转速，以提高发动机的输出功率。 （7）学习控制 由于磨损原因导致怠速控制阀性能发生变化，怠速控制阀的位置相同时，实际的怠速转速与设定的目标转速略有不同，ECU利用反馈控制使怠速转速回归到目标转速的同时，还可将步进电动机转过的步数存储在ROM中，以便在此后的怠速控制过程中使用。 四、旋转电磁阀型怠速控制阀
密级： 编号: 进气系统设计计算报告 项目名称：力帆新型三厢轿车设计开发 项目编号： ETF_TJKJ090_LFCAR 编 1 2 2.3 拟选定空气滤清器的允许阻力计算及设计原则 (4) 2.4 滤清效率要求 (7) 2.5 空滤器滤芯面积确定及滤纸选用 (8) 2.6 进气系统结构的确定 (9) 2.7 进气系统管路阻力估算 (10)
3 结论 (12) 4 参考资料及文献 (12) 1进气系统概述 1．1 系统总体设计原则 在国内外同挡次同类型轿车的进气系统结构深入比较分析的基础上进行 . , 2 , 。 n——最大功率点转速min /r； η——充量系数； 1 η——汽缸数效率； 2 τ——冲程数，四冲程取2，二冲程取1 上式中Tritec1.6L发动机参数
V =3101598-X 3m n =6000min /r 1η=0.95 2η=1(四缸取1) 将参数代入得： min /r , 0s P ，1）管路从节气门（进气歧管）到气阀处有: 式中： a P ——换气过程下止点时缸内压力，Pa （设a P =KPa 1.0）； s P ——近似为大气压力，Pa X 5101； s w ——为新鲜空气流入进气歧管的初速度，s m /； s ρ——进气管入口处的空气密度，3/m kg ,式中取3/29.1m kg ；
a ρ——进气阀处空气密度，3/m kg ；式中取3/29.1m kg a w ——为新鲜空气流经气阀处的流速，s m /； s h ——进气系统阻力损失, Pa 2）按发动机转速为6000min /r ，分别确定a w ，1s w ∴ a w =s p m F F C / 2 mm 又∴又排气门直径（Head Diameter —Exhaust ）为： 25 mm ∴进气阀平均有效流通截面积s F ： 得 s m w a /110= 3）确定新鲜空气流入进气歧管的初速度s w ： 进气歧管参数及外形如下图：
柴油机空气系统 概述 如前所述，柴油机空气系统包括扫气系统和排气系统以及一个辅助的鼓风系统。
柴油机的扫气空气由一个或一组增压器供给。增压器位于发动机排气侧，也可位于发动机后端。通过一个空气滤器，增压器的压气机吸入机舱内的空气，而压气机是由柴油机排出的废气驱动的涡轮机来驱动的。 压气机吸入的空气经增压压缩后由空气管进入到空冷器进行冷却。带有膨胀接头的空气管包有隔热绝缘层。 空气经空冷器冷却后，进入到滴水分离器，将此时空气中的水分以冷凝形式分离掉。然后，空气通过安装在扫气空气集管底部（或空冷器内）的阀体进入扫气空气集管。阀体上安装有一组单向阀板，阀式单向阀由增压空气打开。 当柴油机活塞往下运行低于扫气口时，扫气集管内的空气经气缸上的扫气口流入气缸。这样就完成了整个的扫气过程。 当排气阀开启时，废气被压入一个公用的排气集管，然后废气以均匀稳定的压力驱动增压器的废气蜗轮并进入到增压器后的排烟总管。排气阀组件与排气集管间、排气集关于增压器间、增压器与排烟总管间均有膨胀接头连接。 辅助鼓风系统主要应用于启动和低负荷运行时对扫气进行补充，以改善
此时的燃烧。辅助鼓风机运行时，同样从增压器空气滤器周围吸取机舱内的新鲜空气，通过空冷器、汽水分离器，然后通过另外一组蝶阀（或单向阀）到达扫气集管内，而此时，原扫气系统中的单向阀由于前后压差而处于关闭状态，直到由于压气机送来的空气压力大于鼓风机送风压力时才打开，而此时鼓风机停止工作。对于增压器布置于输出端的机型，一般由两种布置，一种是鼓风机直接安装在空冷器体上，另一种是鼓风机安装于扫气集管下，其 气体供应路线基本与上述相同，只不过风机单向阀（蝶阀）布置位置有些区别。如上图所示为鼓风机安装于扫气集管下的机型，红箭头所指处单向阀是正常扫气时所用，而在辅助鼓风机运行时是关闭的。而风机直接布置于空冷器体上的机型，其单向阀与正常扫气单向阀并列布置于空冷器体内。 柴油机空气系统主要包含排气集管、扫气集管、增压器、空冷器体、辅助鼓风机及空冷器、汽水分离器、膨胀接头、单向阀、蝶阀附件等。
进气系统的噪声及其调音 一 汽车噪声的特征 在汽车行业，在涉及噪声与振动时，常采用一个词NVH ，即是噪声（Noise ），振动（Vibration ）和不舒适（Hardness ）三个英文单词的简写。人的耳朵是一个非线性结构，对不同噪声的听觉不一样。噪声与振动能让乘客直接感受到一部车是否舒服。对此，汽车公司投入大量人力物力来减少噪声与振动。 对于一部车的噪声指标，政府对其的法规只有一项——通过噪声标准（pass-by noise ）。即汽车整体通过时产生的噪声，包括进气系统的噪声等其他一系列在汽车通过时产生的噪声，在欧洲，通过噪声为74dB ，美国为78dB 。随后汽车制造商会将不同的噪声要求分配到不同的汽车部件上，比如这次的a1774_AFS GP50项目，根据泛亚要求，进气噪声与发动机转速的关系如图，即要求进气系统的噪声在以下转速下不超过此直线的范围。 汽车噪声有两个特点。一是与发动机的转速和汽车行使速度有关，二是不同的噪声振源有不同的频率范围。下图表示汽车噪声与行使速度的关系： ，轮胎与路面的摩擦是主要噪声，而在高速时，车身与空气之间的摩擦是主要的噪声。 图表示噪声源与频率的关系： 动 低速时，发动机是主要噪声源，中速时间汽车速度 下频率
低频时，发动机是主要噪声源，中频时变速箱和风激励噪声占主导成分，高频时考虑的是说话的声音是否清晰，即所谓品质问题。 压缩质点振速和声功率等。其中声压和频率是两个主要参数，声压，瞬时声压对时间声压与位置和时间有关，下图表示某固定时间而在不同地点的声压情况： 图表示某固定地点而不同时间的声压情况： 出来的上噪声的概念是纯主观上的定义，但是大部分噪声是人们共识的，如汽车的交 二 声学的基本概念 当物体振动时，会引起周围空气振动，空气具有质量和弹性，是可以压缩的。空气被后会扩张后又被压缩，由于这种不断扰动，空气就产生一定压力，从而产生了声波。 描述声音的参数有声压，频率，也是测量的主要对象。 声压是指当地声压与大气压之差。声场中某一瞬时的声压称为瞬时取均方根值称为有效声压，一般声学仪器测得的往往是有效声压。 下声源的强弱用声功率（W ）来表。单位时间内，通过垂直于声波的传播方向的单位面积的声能称为声强（I ），单位为W/m 2。声强的大小与离开声源的距离有关，因为声源是从一点向四周辐射，声源单位时间内辐射声能是一定的，离开声源越远辐射声波的面积越大，通过单位面积的声能就越小。 上述的声音都与人的反应有关。声音的频率范围非常广，而人的听力范围是从20~20 000Hz 。实际
进气系统的计算 1、进气系统的作用 ?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。 ?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。 ?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。 ?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。?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。. ?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.V h.n.ρa/120 kg/s Ga=ηv.V h.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/min）；v h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.V h.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： ?经验公式法（一）： 德国ＫＫＫ公司增压柴油机进气量Ｇａ＝ ·Ｎe/3600 Kg/s Ｇａ＝ ·Ｎe/1.293 m 3 /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． CY4102BZQ 、CA4113Z 、YC4110ZQ.发动机所需空滤器进气量计算如下： CY4102BZQ ： Ｇａ＝ ·Ｎe/3600＝６.８·８８/3600＝１．６７Kg/s ＝４６５L/m 3 ?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 ?经验公式法（三）： 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）（h V Q /m A a a n 03.03 21????=
第三章消音元件声学分析 第一节声学元件的分类 进气系统和排气系统可以看成是由一些管道和声学原件(或者叫消音元件)组成的系统。消音元件包括扩张消音器、赫尔姆兹消音器、四分之一波长管等。在进气系统中，扩张消音器同时也是空气过滤器。这些元件将使得一些频率的声波通过，同时也阻止了另一些频率的声波传递，这样就起到了消音的效果。这节将介绍这些消音元件的声学特性。 消音器分为被动消音器、主动消音器和半主动消音器。在被动消音器里，声能或者被反射或者被吸收，从而达到消音目的。在主动消音器内，安装了一套电子控制系统并产生一个与声源声波幅值相等而相位相反的次声波，这样两个波相互抵消从而达到消音效果。而在半主动消音器内则是安装一套被动控制装置，当空气流动状况改变时，消音器的消音效果由气流来调节。在汽车进排气系统中，绝大多数是被动消音器。半主动消音器有些应用，如排气系统中的双模态消音器。主动消音器由於成本太高，在进排气系统中用得很少。本节只介绍被动消音器的声学性能。主动与半主动消音器将在第二十五章“汽车主动与半主动噪声与振动控制”中介绍。 被动消音器又可以分为抗性消音器和阻性消音器。抗性消音器主要包括扩张消音器和旁支管消音器，如赫尔姆兹消音器、四分之一波长管。抗性消音器的原理是声波经过消音器时，声阻抗发生变化，一部分声能被反射回声源，这样传递声能减少。抗性消音器对降低单频，特别是低频噪声特别有效，传递损失很大。在高温和不干净的空气流中，使用抗性消音器比较理想。阻性消音器是在内部安装了一些吸声材料，当声波通过消音器时，一部分声能被吸收，从而达到消音效果。在进气系统中，基本上只使用抗性消音器。在排气系统中也主要使用抗性消音器，有的汽车也采用阻性消音器。而这些阻性消音器也往往是与抗性消音器做成一体而成为混合消音器。 第二节消音元件的设计要求 消音元件的首要目的是消除噪声，因此要满足声学要求。气体在进排气系统中运动，又必须满足空气流动的要求。另外还有材料、安装空间等方面的要求。下面较详细地列出了这些要求： 第一，声学要求。消音元件的目的就是减少声能的传递。前一节已经详细地介绍了消音元件的评价指标，如传递损失、噪声降低量和插入损失。在评价单个消音元件的消音效果时，通常用传递损失，因为传递损失只与自身结构有关而与声源和出声口的声学特性没有关系。 第二，空气流动要求。空气流过消音元件时，会受到阻力，这样消音元件中的流体压力会上升。如果消音元件两边的压力差太大，气流流通的阻力会增加。这样带来两个坏处，一是能量损耗增加，二是在气体流速过高的时候，摩擦引起的噪声会很大。在开发一部汽车时，进气系统和排气系统的功率损失都会被限定在一定范围内。如果这两个系统的能量损失太大，那么发动机的功率就会大幅度下降。 第三，机械和材料方面的要求。气流和温度等因素对材料性能是一个考验。比如排气系统中温度很高，材料在这样的高温气体环境中很容易腐蚀。又比如，管道和消音元件都是薄板
排气噪声测试试验规范 1 范围 本标准适用于汽车排气噪声测试试验规范； 本标准主要适用于排气噪声测试试验； 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB 18697-2002（声学汽车车内噪声测量方法） 3 术语和定义 3.1 排气系统 排气系统一般是指从发动机排气多支管到排气尾管各个部件的组合。具体包括：Y型管、催化器、柔性管、前置消声器、后置消声器、中间连接管、尾管、挂钩、挂钩隔振器等部件组成。 3.2 排气系统噪声源 排气系统噪声源主要包括空气噪声、冲击噪声、辐射噪声和气流摩擦噪声。 4 试验目地 通过对排气噪声测试，使得排气系统的噪声对车内的贡献小。 5 要求 5.1 测试车辆要求为正常状态车，测试时关闭门窗 5.2 排气管内部不能有焊渣，管体焊接处及法兰连接处不能漏气，否则影响测试结果 5.3 噪声要求：通过排气噪声测试，使得排气噪声不低于标杆车型的排气噪声 6 试验条件 6.1 为便于分析及对比，排气系统样件至少为2套 6.2 测试环境要求选择在背景噪声小于45dB，周围风速小于5m/s的场地进行，场地长至少2Km，试验车左 右离最近的声障碍物距离应大于10m。试验车定置测试时尾管后方空间离最近的声障碍物距离应大于30m 6.3 测试设备要求具有FFT分析功能的数据采取系统，至少有六个采集通道，自由场响应传声器，需满足 IEC651一类标准，灵敏度最少为40Mv/Pa，同时，要求具有KMT转速计，笔记本电脑：装有测试数据采取系统处理软件 7 试验方法 7.1 测试准备 7.1.1 试验前应通知相关试验人员，在确定的时间段申请所需要的车辆或其它测试必须资源，并安装检验各资源状态是否良好，适合试验。 7.1.2 对于需要进行供电的设备，需要保证电源电量充足。 7.1.3 数据采集系统相关软件参数设置好，确保软件和相关设备运转正常。 7.1.4 试验车辆为生产或开发阶段最新状态的车辆，发动机、底盘、门窗、制动等状态良好，无异常噪声，测试样件若是新加工，需经过50～100公里的磨合。 7.1.5 暖车数分钟，直至车辆油温和水温达到生产厂家的要求。
探析汽车进气系统噪声控制与优化 进气系统噪声是汽车最主要的噪声源之一，对其进行控制和优化有着重要的意义。进气噪声是由于进气门周期性开闭产生压力起伏变化及进气过程中高速气流流经进气门通道时形成的。根据产生机理不同，进气噪声主要包含如下几种：周期性压力脉动噪声、涡流噪声、气缸的赫姆霍兹共振噪声和进气管的气柱共振噪声；空气滤清器和赫姆霍兹消声器的壁板非常薄，当高速气流通过时，容易被激励而引起辐射噪声。本文对汽车进气系统噪声控制与优化进行探讨分析。 标签：汽车；进气系统；噪声控制；优化 1、进气系统概述 1.1进气系统结构 一个完整的进气系统可以分为两部分：发动机进气管多支管系统和空气进入系统。本文主要研究空气进入系统，该系统包括空滤器进气管、空滤器出气管、空气滤清器、滤芯、谐振腔、1/4波长管等。 1.2进气系统噪声源 空气噪声包括脉动噪声和流体噪声。脉动噪声是由进气门的周期性开、闭而产生的压力起伏变化所形成的。这部分噪声主要影响进气系统低频噪声特性。另外如果进气管的空气柱的固有频率与周期性脉动噪声的主要频率一致时，会产生空气柱的共鸣声。此外由于进气口和前侧板之间可能形成一个共鸣腔，可能产生额外的共鸣噪声。流体噪声是气流以高速流经进气门流通截面，形成涡流，产生的高频噪声。 2、问题描述及频谱特征 某款在开发中的车型在急加速工况下3300r/min时驾驶员位置有噪声。为了重现该抱怨噪声，组织了5辆同样配置的车辆进行主观评价。评价结果表明，当转速从低到高经过3300r/min时内部噪声突然升高而后下降，同时伴有压迫耳膜的感觉，使人感觉非常不舒服。该异常噪声只在车辆加速工况下存在，和车辆档位及车速没有关系，急加速工况明显差于匀加速工况。5辆车主观评价结果一致，表明抱怨噪声是批量现象。根据抱怨噪声的特征，对车辆的内部噪声进行测试。测试工况为3档急加速，测点位于驾驶员左耳处。测试结果显示在3300r/min处内部噪声有一峰值，频谱分析表明该处峰值主要由发动机4阶噪声引起，频率为220Hz。 根据抱怨噪声的特征，结合主观评价，初步判定抱怨噪声来自进气系统。为了精确识别噪声源，对进气系统进行了解耦测试。结果显示进气系统解耦后的内部噪声在3300r/min处有明显改善，主观评价表明，解耦后抱怨噪声消除，由此
本科生毕业设计（论文） 发动机进气控制系统的发展 二级学院 : 物理学院 专 业 : 机电技术教育 （汽车技术) 年 级 : 2008级 学 号 ： 2008954203 作者姓名 ： 冯灼峰 指导教师 : 李 曼 助教 黄明鑫 高级工程师 ○ A 基础理论 ● B 应用研究 ○ C 调查报告 ○ D 其他
完成日期: ２012年５月15日 发动机进气控制系统的发展 专业名称:机电技术教育（汽车技术) 作者姓名：冯灼峰 指导教师：李曼助教/黄明鑫高级工程师论文答辩小组 组长：黄明鑫 成员：李明圣 蓝莹 李曼 论文成绩：
目录 引言 ........................................................................................................ 错误!未定义书签。1．汽车发动机进气控制系统历史及其发展过程.............................. 错误!未定义书签。 2.现今汽车发动机进气控制系统技术................................................. 错误!未定义书签。２.１可变气门正时系统?错误!未定义书签。 2.1.１丰田可变配气正时控制机构（ＶVT-Ｉ） ...................... 错误!未定义书签。 2．1.2 本田可变气门正时升程电子控制系统(ＶTEＣ) ............. 错误!未定义书签。 ２.1.3?宝马Valvｅｔrｏnic系统 .................................................. 错误!未定义书签。 2．1.4?奥迪的ＡVS可变气门升程系统....................................... 错误!未定义书签。2．２机械增压?错误!未定义书签。 ２．3涡轮增压?错误!未定义书签。 ２.3．1 双涡轮增压?错误!未定义书签。 2.3.2 单涡轮双涡管?错误!未定义书签。 2．3.3 可变截面涡轮 .................................................................... 错误!未定义书签。3．现今发动机进气控制系统特性分析以及今后发展趋势.............. 错误!未定义书签。３.1现今汽车发动机进气控制系统特性分析?错误!未定义书签。 ３.2发动机进气控制系统今后发展趋势?错误!未定义书签。 3.2.１气门升程与气门开启持续时间共同调整 ......................... 错误!未定义书签。 ３.２．2机械增压与涡轮增压相结合?错误!未定义书签。 ３．２.3 可变气门正时系统与增压系统在工作上的优化结合?错误!未定义书签。 4.结论?错误!未定义书签。 参考文献?错误!未定义书签。