03第三讲 航空发动机——进气系统
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发动机的进气系统图解工具/原料管件拆装工具调试用电脑方法/步骤减小进气阻力进气系统阻力大小会影响进气流速,阻力越大流速越低,导致进气量减少,发动机动力减弱。
想要增加动力就需要减小进气阻力,那么阻力主要来自哪里呢?对于现代汽车,进气系统阻力主要来自空滤,进气管道,对此,我们可以更换高流量的空滤,或者甚至干脆不装空滤(豪车还是不建议这样做),并将原厂的工程塑料或铸铁进气道换为不锈钢或碳纤维材质的进气管道,不仅内壁光滑程度得到保障,更能起到降低进气温度,增大进入气缸中空气的密度,从而提高进气量。
增压涡轮增压相信大家都听说过,对于它粗暴的工作方式和明显的动力提升也有一定了解,常见的进气增压主要分为涡轮增压和机械增压,涡轮增压适合高速发动机,机械增压则适合大扭矩的低转速发动机。
无论哪种增压方式,都是强制将更多的气体压进气缸,配合适量的燃油进行做功,爆发出远超自然吸气功率值的强大动力,不过使用涡轮增压要留意低速的涡轮迟滞问题,一旦适应了低转速时的迟滞,涡轮会在高速时带给你愉悦的体验。
优化进气歧管长度现代多缸发动机进气系统都有一段进气总管连接空滤与稳压腔,再由进气歧管将空气输送至各个气缸,而进气歧管的长度和直径在这里也扮演了一个意想不到的重要角色。
很多人并不知道,发动机的进气过程是一个复杂的脉动和谐振过程,也就是说当进气门开启时,进气门口处的压力是波动的,波动的振幅和频率其实就是由进气歧管的直径和长度决定的。
所以如果能利用理论计算配合软件分析,就能得出适合一款发动机的最佳进气歧管长度和直径,使得当进气门开启时刚好气门口存在一个高压,将气体压入气缸。
汽车厂家并不是分析不出完美的歧管长度,只是有时为了总体空间的布置而做出了动力性上的牺牲,这就要靠我们自己找回来了。
配气正时系统优化现在多数中高端汽车的发动机都已经配备了或先进或稍落后些的可变配气正时系统,使得气门开启的时机和程度可以随发动机转速及工况自由变化,但仍有很多低端车型没有该功能。
进气系统的工作原理进气系统包含了空气滤清器、进气歧管、进汽门机构。
空气经空气滤清器过滤掉杂质后,流过空气流量计,经由进气道进入进气歧管,与喷油嘴喷出的汽油混合后形成适当比例的油气,由进汽门送入汽缸内点火燃烧,产生动力。
一、容积效率引擎运转时,每一循环所能获得的空气量多少,是决定引擎动力大小的基本因素,而引擎的进气能力乃是藉由引擎的『容积效率』及『充填效率』来衡量。
『容积效率』的定义是每一个进气行程中,汽缸所吸入的空气在大气压力下所占的体积和汽缸活塞行程容积的比值。
之所以要用在所吸入空气在大气压力下所占的体积为标准,是因为空气进入汽缸时,汽缸内的压力比外在的大气压力为低,而且压力值会有所变化,所以采用一大气压的状态下的体积作为共通的标准。
并且由於在进行吸气行程时,会遭受各种的进气阻力,加上汽缸内的高温作用,因此将吸入汽缸内的空气体积换算成一大气压下的状态时,一定小於汽缸的体积,也就是说自然吸气引擎的容积效率一定小於1。
进气阻力的降低、汽缸内压力的提高、温度降低、排气回压降低、进汽门面积加大都可提高引擎的容积效率,而引擎在高转速运转时则会降低容积效率。
二、充填效率由於空气的密度是因进气系统入口的大气状态(温度、压力)而有所不同,因此容积效率并不能表现实际上进入汽缸内空气的质量,於是我们必须靠"充填效率"来说明。
"充填效率"的定义是每一个进气行程中所吸入的空气质量与标准状态下(1大气压、20℃、密度:1.187Kg/cm2占有汽缸活塞行程容积的干燥空气质量的比值。
在大气压力高、温度低、密度高时,引擎的充填效率也将随之提高。
由此也可看出,容积效率所表现的是引擎构造及运转状态所造成引擎性能的差异,充填效率表现的则是运转当时大气状态所引起引擎性能的变化。
进气岐管与容积效率另一项影响容积效率的重要因素是进气歧管的长度,由此也引发了与容积效率有关的『脉动』及『惯性』两种效应。