内燃机气道稳流试验评价方法

内燃机进气道稳流特性测定方法诠释
于洪;于瑞涛
【期刊名称】《内燃机与动力装置》
【年(卷),期】2009(000)006
【摘要】本文对内燃机进气道稳流特性测定方法的理论依据、假设条件无因次参数、公式演绎、试验程序等问题进行了详细地说明.
【总页数】6页(P9-14)
【作者】于洪;于瑞涛
【作者单位】中国重型汽车集团有限公司,山东,济南,250002;中国重型汽车集团有限公司,山东,济南,250002
【正文语种】中文
【中图分类】TK407
【相关文献】
1.四气门汽油机进气道流动特性的稳流试验研究 [J], 王健;刘德新;刘书亮;许振忠;胡华
2.进气道稳流试验装置内三维流动特性的数值分析 [J], 杨玟;吴承雄
3.双进气道柴油机丝线法可视化稳流测试及缸内气流运动特性分析 [J], 张韦; 赵罗锋; 陈朝辉; 蒋倩昱; 邹超
4.用正交法稳流试验分析结构因素对螺旋进气道特性的影响 [J], 程庆澜
5.进气道稳流试验装置内三维流动特性的数值模拟 [J], 陈石;邵涌;白慧星
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内燃机实验实验指导书南昌大学机电工程学院动力工程系发动机实验室2014.05目录附: 发动机台架试验安全操作规范实验一发动机机械效率的测定实验二柴油机负荷特性实验实验三发动机气道稳态流动性能实验实验四柴油机燃油喷射过程实验实验五汽油机排放性能实验实验六柴油机排放性能实验实验七发动机噪声（振动）测定实验八发动机电控系统实验实验一 发动机机械效率的测定一 试验目的：1、了解发动机试验台架的组成，掌握发动机扭矩、功率、转速及油耗等基本发动机性能参数的测量方法。

熟悉电涡流测功器、油耗转速测量仪、发动机数控试验台等仪器的原理和使用方法。

熟悉FST2E 发动机数控系统的使用方法和用户程序的编制方法。

2、采用油耗线法测定发动机机械效率ηm ，并由此计算出发动机的机械损失功率。

目的在于了解发动机的机械磨擦损失随曲轴转速与负荷的变化规律，以便评定发动机的结构完善程度与调整装配质量；还可以借以推算发动机的指示功率，也可用于评定发动机工作均匀性。

二、试验仪器及设备：2105B 型柴油机 南昌凯马柴油机有限公司CW100-3000/10000电涡流测功机 迈凯（洛阳）机电有限公司FCM-D 油耗转速测量仪 上海内燃机研究所FST2E 发动机数控试验台 迈凯（洛阳）机电有限公司三、实验基本原理：本实验采用油耗线法测定2105B 型直喷非增压柴油机的机械效率ηm 。

实验基本原理为：发动机在某一具体工况下指示热效率为： 136003600()i e m A A u A uP P P B H B H η⨯⨯+==发动机同一转速下空转时指示热效率为：假设发动机该工况下和空转时的指示热效率相同（即ηA =η0），则有：故，该转速的发动机机械损失功率可通过下式计算得到：则，该转速下的有效功率为Pe 时机械效率ηm 为：em e mP P P η=+另：由于通过油耗法测得发动机机械效率是基于同一转速下不同负荷时发动机指示热效率相等的假设基础上的，但实际情况是在同一转速下不同负荷时发动机的指示热效率是不同的（特别是在点燃式预混燃烧模式发动机上相差更大）。

四气门柴油机进气道稳流试验研究及数值模拟廖礼平;姜水生【摘要】对四气门柴油机的单螺旋、单切向、组合气道进行了气道稳流试验，测量出流量系数和涡流比。

保持与气道稳流试验相同的边界条件以及气道评价方法，通过CFD软件FIRE对上述3种气道进行三维稳态数值模拟，计算2～10 mm各气门升程下的流量系数和涡流比。

将稳流模拟所得结果与气道稳流试验所得结果比较，两者吻合良好，偏差都在5％范围内，验证了数值模拟计算的可行性。

对缸内气流的速度场、湍动能等值线场进行了分析，得出3种气道的涡流流动特征，组合气道的两气流发生干涉，导致该处有一定的流量损失，同时在干涉区存在倒流现象。

%This paper have done steady flow test of single helical , tangent and double ports in a 4-valve diesel engine for measuring the flow coefficient and swirl ratio .The 3 D numerical simulation of the steady flow in the previous three ports under the condition of steady testing by means of software FIRE of CFD , which calculate the flow coefficient and swirl ra-tio in 2-10 mm valve lift .It shows that the results of steady-state simulation are in good agreement with its test results , and the deviations are within 5%, when the results of simulation compared with test results , which verify the feasibility of the numerical simulation .After analysing in-cylinder flow velocity field and turbulent kinetic energy contour field , the re-sults point that come the swirl flow characteristics of the three ports In double ports , there is a certain loss of flow in the interference of the double gas flow , where exists backflow phenomenon .【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】5页(P224-228)【关键词】柴油机;稳态试验;流量系数;涡流比【作者】廖礼平;姜水生【作者单位】南昌大学机电工程学院，南昌 330031;南昌大学机电工程学院，南昌 330031【正文语种】中文【中图分类】TK421+.3近几十年来，随着CAD技术的发展、数理模型以及求解方法的不断发展和完善，气道气体流动的数值模拟取得了长足的进步，经历了由二维到三维、几个部位系统到整个进气系统、稳态到瞬态的研究历程。

2009年第6期(总第114期) 内燃机与动力装置　Ｉ.Ｃ.Ｅ＆Ｐｏｗｅｒｐｌａｎｔ 2009年12月　【设计研究】内燃机进气道稳流特性测定方法诠释于　洪,于瑞涛(中国重型汽车集团有限公司,山东济南　250002) 摘要:本文对内燃机进气道稳流特性测定方法的理论依据、假设条件无因次参数、公式演绎、试验程序等问题进行了详细地说明。

关键词:进气道;稳流特性;测定方法中图分类号:ＴＫ407　文献标识码:Ａ　文章编号:1673-6397(2009)06-0009-06ＤｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎｏｆＭｅａｓｕｒｉｎｇＭｅｔｈｏｄｓｆｏｒＳｔａｔｉｏｎａｒｙＦｌｏｗＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｔＩｎｔａｋｅＰｏｒｔｏｆｔｈｅＩｎｔｅｒｎａｌＣｏｍｂｕｓｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅＹＵＨｏｎｇ,ＹＵＲｕｉ-ｔａｏ(ＣｈｉｎａＮａｔｉｏｎａｌＨｅａｒｙＤｕｔｙＴｒｕｃｋＧｒｏｕｐＣｏ.,Ｌｔｄ.,Ｊｉｎａｎ250002,Ｃｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅｐａｐｅｒｄｅｔａｉｌｅｄｄｅｓｃｒｉｐｅｓｔｈｅｔｈｅｏｒｔｉｃａｌｂａｓｉｃ,ａｓｓｕｍｅｄｔｅｒｍｓｄｉｍｅｎｓｉｏｎｉｅｓｓｃｏｅｆｆｉ-ｃｉｅｎｔｓ,ｄｅｒｉｖａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｆｏｒｍｕｌｅｓ,ｔａｓｔｐｒｏｃｅｄｕｒｅ,ｅｔｃ.ｏｆｔｈｅｍｅａｓｕｒｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒｓｔａｔｉｏｎａｒｙｆｌｏｗｐｒ-ｏｐａｒｔｉｅｓａｔｉｎｔａｋｅｐｏｒｔｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｅｎｇｉｎｅ.ＫｅｙＷｏｒｄｓ:ＩｎｔａｋｅＰｏｒｔ;ＳｔａｔｉｏｎａｒｙＦｌｏｗＰｏｒｐｅｒｔｉｅｓ;ＭｅａｓｕｒｉｎｇＭｅｔｈｏｄｓ作者简介:于洪(1969-),男,上海市人,工程师,主要从事汽车柴油机设计、制造工作。

由于进气道稳流特性测定方法简单易行,效果良好,多年来在内燃机研发、改进及质量控制工作中得到了广泛的应用。

为了进一步了解该方法(以奥地利ＡＶＬ公司方法为例)的内涵,更加娴熟运用,本文对其理论依据、假设条件、表征气道稳流特性的无因次参数、计算公式演绎、测定程序等问题作一较详细的说明。

科技成果——气道试验台变压差稳流测试技术所属领域内燃机测试及研究成果简介内燃机是应用范围最广的动力装置，消耗我国石油总量的60%，并且是城市大气主要污染源，内燃机节能减排是国家的重大需要。

燃烧技术是内燃机的核心技术，包含“油”和“气”两大要素，气道作为内燃机的“咽喉”，是控制“气”的关键，良好的气道性能是实现内燃机节能减排的前提。

长期以来，气道开发和生产质量在线控制始终是世界难题。

由于气道性能的优劣直接影响着内燃机的动力性、经济性以及其他特性，气道的测试十分重要。

欧美传统气道测试采用定压差方法，测试中需反复调节气道压差至定值，单次测试超过15分钟，而内燃机生产节拍约为5分钟/台，因此仅能用于实验室研发，根本无法满足生产线在线检测的效率要求。

本发明使气道测试效率提高5倍以上，攻克了气道生产质量在线控制的世界难题，应用于玉柴、潍柴等企业多条生产线，高排放标准内燃机合格率大幅提升。

技术原理内燃机气道及缸内流动属于复杂壁面条件下的剪切湍流，同时伴随有活塞、气门等周期性运动边界，整体流动特性直接受近壁流动影响。

研究发现，随着外流场雷诺数的增大，达到充分发展湍流，近壁雷诺应力增大，动量交换加剧，粘性底层厚度明显变薄，壁面阻力系数趋于恒定，流量系数、涡流/滚流强度等无量纲参数不再随雷诺数发生变化。

研究进一步发现，进气过程中若对应最低气门升程的雷诺数达到其临界值，则在相同条件下随着气门升程的增大，气流将始终保持充分发展湍流状态，即后续气门升程下雷诺数将始终高于相应气门升程的临界值。

基于以上发现，提出了变压差气道测试方法：测试过程以气流达到充分发展湍流状态为控制条件，即保证雷诺数始终高于临界值，仅需设定最低气门升程的气道压差，从而免去了后续过程中压差的反复调节。

技术水平2012年，气道试验台变压差稳流测试技术通过中国机械工业联合会组织的专家鉴定，以郭孔辉院士为主任的鉴定委员会一致认为“该项目取得了重大的理论突破和技术创新，拥有多项自主知识产权，综合性能达到国际同类产品的领先水平，具有重大的综合效益，应用前景广泛”。

）。

1010图1粗糙度测量规格示意图2.1.2进排气道歧管喉口与燃烧室的相对位置以气道歧管喉口与燃烧室过渡区域进行分割，歧管侧由砂芯成型，而燃烧室侧由金属模成型，两者之间的相对位置对稳流试验结果尤为重要。

在铸造过程中，气道砂芯由于受到铝液填充过程的冲击，其位置会相对燃烧室模块在一定范围内浮动。

以各燃烧室中心为基准，评价燃烧室内歧管喉口端面圆心之间的相对位置，即为歧管喉口与燃径向方向，位置度应控制在应与原型机设计趋势保持一致。

当局部区域不能做到一致时，其偏移方向也应偏向设计中值。

进排气道管口与毛坯基准点相对位置毛坯基准点，指的是汽缸盖GA （gasket ）面上三个基准点，是后续加工中定位使用的基准原点；道管口，指的是进气侧IN （inlet ）面4管口与排气侧面4管口（或单孔、或上下双孔），管口区域的几何中心位置。

由于铸造工艺原因，汽缸盖气道均由砂芯成2.1.4燃烧室的内壁轮廓及高度汽缸盖燃烧室内壁，分为部分加工以及全加工两种，当燃烧室内壁铸造精度、位置度难以达到设计的尺寸要求，或对内壁有其他特别要求时，采用全加工成型；否则一般情况下，仅对气门、火花塞、喷油嘴孔进行加工处理，其他内壁区域保持铸造状态。

当燃烧室内壁为铸态时，内壁铸造成型部分的轮廓度（图5），应控制在±0.3mm 以内，实际最佳状态为±0.1mm 。

将燃烧室的内壁视为一个整体曲面，其整体基准点与汽缸体毛坯基准点的相对位置，即为燃烧室的高度。

当燃而实现其曲面整体的高度调节。

同时，考虑铸造时燃烧室的喷涂工艺失误，在衡量单个燃烧室高度的点位时，止单点失效，可设置副测量点：火花塞加工中心座面（度衡量点），以及喷油嘴（仅限缸内直喷结构）加工中心座（副高度测量点）。

高度要求通常控制在±0.3mm 。

各个燃烧室的高度趋势，同样应与原型机设计趋势保持一致；2.2汽缸盖加工的尺寸2.2.1GA 面加工成型后相对毛坯基准面的高度差汽缸盖毛坯在加工初道工序时，是通过定位GA 面三点高度进行装夹，从而确定加工的高度方向原点。