发动机进气量计算

发动机理论进气量a)自然吸气式，四冲程发动机进气量：CFM= CID ×RPM ÷1728 ÷2 ×0.85其中：CFM=发动机进气量（英制单位：立方英寸每分钟）CID=发动机排气量（英制单位：立方英寸）RPM=发动机每分钟最大转速1728=立方英寸至立方英尺的换算因素2=四冲程发动机每两转吸气一次。

二冲程则不必乘以20.85=发动机的容积效率举例：5.73公升排气量，四冲程，化油器式发动机，最大转速2000RPM.首先将公升换算成CID=5.73×61.02=350 CFM=350 ×2000÷1728 ÷2 ×0.85=172.2CFM，b）电喷式发动机进气量：由于进气歧管设计的改变进，电喷式发动机的容积效率可增加至100%。

故CFM= CID ×RPM ÷1728 ÷2 ×100%C）涡轮增压式发动机进气量CFM= CID ×RPM ÷1728 ÷2 ×（1+增压比）说明：一般自然吸干式的空气压力接近大气压力。

配置涡轮增压器后，此进气压力增加至某一数值，进而增加发动机的进气量。

增压比=（增压值，表压）÷大气压力【注意：此处压力值必须为同一单位，不论为Bar，kpa 或英制的psi】。

首先换算成CID=13.4L ×61.02=817增压比=0.4Bar/1.0Bar=0.4CFM= 817 ×2000 ÷1728 ÷2 ×0.85×（1+0.4）=567 CFM空滤器额定空气体积流量计算公式Q=P*g*α*A/(1000*γ)Q---------额定空气体积流量,m3/h;P---------发动机额定功率,KW;g---------发动机额定功率时燃油消耗率,g/KW.h(约235 g/KW.h) α-------额定功率时过量空气系数(增压发动机取2.0);A-------燃烧1kg燃油所需的理论空气量,kg/kg(柴油为14.3kg/kg); γ-------空气密度,kg/ m3,标准状态下的空气密度为1.2005 kg/ m3。

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/sGa=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/sＧａ＝ ·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0.75a2—扫气系数，四缸以上取1A — 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 ×60/1000/2V —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。

发动机进气设计进气部分认识：Plenum:稳压箱Cylinder Runner:进气歧管我们主要研究方向是稳压箱体积和进气歧管长度，进气总管的长度与布置有关。

总的来说稳压箱体积影响着扭矩和功率还有发动机响应，进气歧管长度影响着平均有效压力，当然对扭矩和功率是有直接影响的。

1稳压箱体积选择：由于缺乏实验装置，只好借鉴国外的实验。

这个实验是在进气总管和进气歧管一定的情况下（进气总管长度符合动态效应），改变稳压箱体积，通过一系列测试来探究不同稳压箱体积下发动机的表现。

（F4I发动机）扭矩与功率这附图是稳压箱体积1.2L时与6.0L时发动机的扭矩曲线，可以看到在7000之前，较小的稳压箱有比较小的一个扭矩优势，但是超过7000转之后，较大的稳压箱可以保证扭矩持续输出。

图中可以明显看到较大的稳压箱的引擎扭矩远大于小稳压箱。

由于赛车的加速与扭矩有着直接关系并且FSAE比赛对车速要求不高对加速要求很高，所以要在扭矩提升上下很大功夫才行。

作图时最大功率的对比。

稳压箱压力左边这幅图则是稳压箱压力与凸轮轴角度变化的关系图，其中TC是上止点，BC是下止点。

IVO/IVC分别指气门开启与关闭。

可以看出较大的稳压箱在进气时可以提供很好的稳定压力，而小的稳压箱在上止点与下止点时压力波动很大。

有可能是因为稳压箱体积太小会影响到每个进气歧管的动态效应，歧管里不同时段的compression wave 受到了削弱，这可以从下图的2.4L的稳压箱的充气效率急剧下降看出。

原因可能是因为小稳压箱里的膨胀波比大稳压箱要大，所以互相影响很大，导致充气效率下降。

Transient Response瞬时响应这里用到了一个方法就是60ms throttle transient 大概就是油门瞬间开启吧。

这幅图是平均有效压力（平均有效压力越大引擎做工能力越强）与cycle就是冲程的关系。

可以看到6.0L的平均有效压力在6个冲程之后才达到平均水平。

最小的稳压箱有最好的响应，其他体积则差不多。

12技术纵横轻型汽车技术2019(6)进气系统设计要点刘后明周伟国(南京依维柯汽车有限公司)摘要：本文介绍了汽车进气系统的作用、组成，列举了不同空气滤清器的特点，并通过一些设计计算方法的介绍，描述了进气系统的开发过程和设计要点。

关键词：进气系统设计要点空气滤清器1引言汽车发动机大多为内燃机，内燃机将燃料的化学能通过燃烧转化为机械能来驱动汽车行驶，工作时需消耗大量空气，进气系统就承担着给发动机提供所需空气的任务。

空气中含有的灰尘是发动机部件非正常磨损的主要原因，而大多数灰尘是通过进气系统进入发动机的，进气系统中的空气滤清器就是尽可能的过滤掉灰尘和水气。

进气系统设计的好坏直接影响发动机的性能和可靠性,从而影响整车的性能和可靠性。

2进气系统设计要点2.1进气系统的作用进气系统的功能是为发动机提供清洁、干燥、温度适当、充足的空气，最大限度地发挥发动机的性能和降低灰尘对发动机造成的磨损。

2.2进气系统的组成进气系统主要部件为空气滤清器和连接管路等，其设计质量直接影响着发动机的性能和可靠性。

图1为某越野商务车的进气系统结构示意图。

2.3进气系统设计评价进气系统的好坏主要是看进气量和进气图1进气系统结构示意图1-空气滤清器；10-空滤支架;20-谐振腔；50-空滤至增压器连接管;65-压力指示器；100-卡箍.阻力能否达到发动机的要求。

进气系统设计的任务主要是空气滤清器选型与开发、连接管路与进气口的设计。

我们以某配置F1C柴油机的商用车的进气系统的开发为例来介绍其设计过程。

2.3.1空气滤清器选型、设计2.3.1.1空气滤清器的功能空气滤清器的主要功能是过滤发动机进气中轻型汽车技术2019（6）技术纵横13的灰尘和水气，进而保护发动机，提高发动机使用寿命。

2.3.1.2空气滤清器的结构空气滤清器由滤芯和壳体等零件组成。

滤芯一般采用可更换和可清理结构。

空气滤清器按外形结构分有圆形结构（如图2所示）和方形结构（也叫平板空滤，如图3所示），圆形空滤因阻力小、滤芯面积大而被广泛采用,方形空滤空间利用率好,维修保养方便,在商务车开发中也有采用。

轻卡发动机进气系统的设计一、进气系统概述1，发动机进气系统：1）进气系统的功用发动机进气系统关系到发动机动力性、经济性、进气噪声、柴油机的烟度等性能。

●为发动机提供足量的空气，以保证发动机功率的正常发挥；（进气阻力增加6Kpa，功率下降3%左右）。

●有足够的滤清效率及过滤精度，滤除空气中的硬质灰尘颗粒，降低灰尘对发动机的磨损；●对进气产生一定的抑制作用，降低进气噪音。

2）进气系统布置要求空气滤清器作为发动机进气系统的一部分，在系统布置时，必须从整个进气系统考虑以下几点：1）空气滤清器进口处的温度，不应过高，不应超出环境温度的15℃(较高要求为不超过8℃)，进气温度过高会降低发动机充气系数。

2）进气口应避免吸入雨雪及发动机排出的废气。

3）进气口应避开机舱的负压区，集灰区，甩泥区。

卡车空滤进口应尽量升高，放在驾驶室顶部，以降低吸入空气的含尘浓度，空气灰尘浓度与地面距离高度三次方成反比。

4）空气滤清器至发动机进气口之间的管子应减少接口数量，接口卡箍沿管壁360º密封。

5）空气滤清器装在车辆上，容易让人接近，便于保养，外壳上在醒目的位置贴上明确的保养说明。

2，空气滤清器在发动机进气系统中，空气滤清器（以下简称空滤器）是其中最主要的部件。

空滤器的作用主要是保护发动机，使它不被空气中的灰尘磨损，以提高发动机的经济性和动力性，并可延长汽车的大修里程。

统计显示，机动车和工程机械发动机的早期磨损，70%与空气滤清器有关，空气滤清器的滤清效率对发动机的磨损和寿命起着决定性的作用。

1）空滤器的分类：根据使用条件，空气滤清器主要有以下类型：（1）干式（2）湿式（3）油浴式（4）离心式（5）组合式根据滤清级数可分为(1)单级(2)双级(3)多级结合国内路况一般较差的情况，为保证高效的过滤，延长空滤器的保养周期和使用寿命，国内轻卡空滤器一般采用干式双级过滤（粗滤器+细滤器）。

有的生产厂家参照日本轻卡使用单级空滤器，本人认为其设计未充分考虑国内实际路况，长期使用会对发动机产生不良影响。

发动机进气量(立方米/小时)=0.03*汽缸总容积（升）*转速（转/分）*充气系数（自然进气0.8，增压取1）发动机进气量(升/分)=汽缸总容积（升）*转速（转/分）/2*充气系数（自然进气0.8，增压取1）柴油机供油量按比油耗，大约180~200克/马力*小时计算汽油机供油量按比油耗，大约200~220克/马力*小时计算关于排气管与涡轮机间加水套，我是直接将管路的温度降低算的，水套冷却我不会做，所以结果可能不准。

温度降到423k，功率、扭矩没什么变化，排气流速、涡轮效率等没什么变化关于增加排气阻力，6000rpm时阻力增加1.9kpa(1)在热管总长度一定的情况下，随着蒸发侧长度增加，总的传热系数减小，但传热面积增加，在蒸发侧长度大约为100~时，换热量达到极大值;(2)采用小外径热管可以增强传热，提高换热器的紧凑性;(3)在一定范围内，翅片厚度对换热量和压力降的影响不大，翅片厚度应尽量选取较小值，从机械强度、制造工艺以及腐蚀和侵蚀等方面考虑选择翅片厚度为0.5111111;（4)翅片间距对换热量和压力降的影响比较大，翅片间距越小，换热量越大，压力降也越大。

因此，翅片间距应综合考虑取中等值的范围。

通过合理的选择这四个参数可以达到增加传热系数、减小流动阻力，进而达到减小换热器总体尺寸、提高换热器紧凑性的目的。

铜硬焊散热器具有铝散热器不可替代的优点，如:①铜硬钎焊技术使用极薄的铜合金材料，可以减少用材，降低重量和成本。

管料采用铜带经激光焊接而成，厚度仅有0.085mm;带料采用导热性能好、强度高的铜合金，璧厚仅有0.025一0.O3mm。

②铜硬钎焊工艺采用无铅低温焊接，不需要使用焊剂。

工艺中不会产生废水、毒气等有害物质，改善了工作环境，减少了污染。

③铜硬钎焊散热器比锡焊铜/黄铜散热器有更高的抗腐蚀能力，并且与铝散热器相比更有竞争力:铝散热器更倾向于局部腐蚀形式，而对于铜硬钎焊散热器腐蚀形式通常是均等的，不会产生局部腐蚀。

(完整)发动机理论进气量发动机理论进气量a)自然吸气式，四冲程发动机进气量:CFM= CID × RPM ÷ 1728 ÷ 2 × 0.85其中：CFM=发动机进气量（英制单位：立方英寸每分钟）CID=发动机排气量（英制单位：立方英寸)RPM=发动机每分钟最大转速1728=立方英寸至立方英尺的换算因素2=四冲程发动机每两转吸气一次.二冲程则不必乘以20.85=发动机的容积效率举例：5.73公升排气量，四冲程，化油器式发动机，最大转速2000RPM.首先将公升换算成CID=5。

73×61。

02=350 CFM=350 ×2000÷ 1728 ÷ 2 × 0。

85=172。

2CFM，b）电喷式发动机进气量：由于进气歧管设计的改变进，电喷式发动机的容积效率可增加至100%。

故 CFM= CID × RPM ÷ 1728 ÷ 2 ×100％C）涡轮增压式发动机进气量 CFM= CID × RPM ÷ 1728 ÷ 2 ×（1+增压比）说明:一般自然吸干式的空气压力接近大气压力。

配置涡轮增压器后，此进气压力增加至某一数值,进而增加发动机的进气量。

增压比=（增压值,表压)÷大气压力【注意:此处压力值必须为同一单位，不论为Bar，kpa或英制的psi】。

首先换算成CID=13.4L ×61。

02=817增压比=0。

4Bar/1。

0Bar=0。

4CFM= 817 × 2000 ÷ 1728 ÷ 2 ×0.85×（1+0.4）=567 CFM空滤器额定空气体积流量计算公式Q=P*g＊α＊A/（1000＊γ）Q-----————额定空气体积流量,m3/h;P——-———-——发动机额定功率,KW；g--—--——--发动机额定功率时燃油消耗率，g/KW.h（约235 g/KW。

进气口位置：进气系统的设计须满足以下条件：●避免机舱内热空气吸入●避免雨滴和雾气直接吸入●避免排气灰尘吸入●从空滤器至涡轮增压器入口之间的进气管必须由耐蚀材料制成●进气系统使用的分离式接头(如罩与空滤器外壳的接头)必须位于空滤器上部●进气系统必须能够进行定期维护，且进行维护时不需要打开空滤器和涡轮增压器之间进气系统的任何部件●尽可能低的系统阻力，以保证最大限度的利用柴油机功率●进气系统部件之间的接头和其它接合处，比如与空压机的接头，必须保持有效密封，避免灰尘或其它污染物进入过滤空气中。

进气口尺寸应设计得足够大，且没有锐弯和面积改变，为减小阻力，还应有平滑的转换导管来与进气管相连。

发动机舱应充分通风，来发散出这些热量。

为保护热敏元件，发动机连续运转时机舱内的最高温度不允许超过（推荐）空滤器的选择及布置：一、根据发动机厂家推荐在2200rpm是所需空气流量为1500m3/h，结合以下计算：1发动机性能参数：发动机型号：L340额定功率Ne(kW)：2505额定转速n(r/min)：2200:排量Vh(L)：8.9（C系统8.3）空滤器流量VG（m3/h）的确定⑴增压后发动机所需的空气流量V（m3/h）的确定V=Vh×n/2×60/1000=8.9×2200/2×60/1000=587.4（m3/h）⑵发动机所需理想状态空气量Vo（m3/h）的确定（汽车设计理论）Vo=ε×(ToT)0.75×V×ηvo×ψs式中：Vo-发动机所需理想状态空气量（m3/h）大气环境温度（k）取313（273+40）；T-增压中冷后气体温度（k）取333（273+60）（要求不高于环境温度的20）；ηvo-充气效率取0.87（推荐）；ψs-扫气效率取1.05ε-增压比2.18Vo=2.18×（313333）0.75×587.4×0.87×1.05=1116.67（m3/h）⑶空压机流量Vk（m3/h）的确定（推荐为320L/min）bVk=Vkh×nk×601000式中：Vkh-空压机公称排量（L）；nk-空压机的转速（r/min）;Vk=0.229×1400×601000=19.2（m3/h）⑷空滤器流量VG的确定（空滤器流量上述设计的储备流量）VG=1.066×（Vo+Vk）=1.066×（1116.67+19.2）=1212（m3/h）L考虑到以后布置功率加大380马力发动机结合两者得出按照发动机厂家的推荐空滤器流量≥1500 m3/h5二、流通面积的确定在确定了空滤器容积大小的同时，还应校核一下系统中所允许的气流流速。