发动机进气量计算
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.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。
空滤设计基本方法及计算
粗滤效率 Prefilter efficiency ：99.8% 在沙漠环境下 In the desert environment ： 寿命 Life time ：35h or 1000km
空气滤清器设计的基本原理和计算方法 The basic principle and calculation method of the air cleaner design
不同形式的粗滤器与细滤器组合，形成多级式空气滤清器。
离心式空气滤清器是指带有粗滤装置的空气滤清器 影响发动机缸套、活塞、活塞环等机件磨损的最危险的粉尘粒径约20um
空气滤清器设计的基本原理和计算方法 The basic principle and calculation method of the air cleaner design
滤芯上的滤材具有最大的面积Fmax。 2. 当0.34 ≤ d/D ≤ 0.66时：
滤芯上的滤材面积F≥90%Fmax。
表一
d/D 0.1 0.2 0.3 0.34 0.4 0.5 0.6 0.66 0.7 0.8 0.9
Fmax % 36 64 84 90 96 100 96 90 84 64 36
Bao yadong
七.滤材的选用:
滤材的选用应满足滤芯的基本要求,在内燃机进气系统中空气滤芯常用的滤材有: 1.以有机合成纤维为主体的无纺布； 2.以玻璃纤维为主体的玻璃纤维滤布； 3.以木浆纤维为主体的滤纸；
离心式空气滤芯的滤材，一般选用以木浆纤维为主体的滤纸或覆膜滤纸。 瓦楞滤纸是最常见用在工程机械车的滤芯上，其优点是在同等的过滤面积下， 增大的表面过滤面积有利于提高滤芯的容尘量，既提高滤芯的寿命。
Bao yadong
一.空气滤清器的工作过滤原理和结构:
发动机进气量计算方式
2冲程
4冲程
发动机进气量=转速x排气量x容积效率/1728
发动机进气量=转速x排气量x容积效率/3456
空气容积效率选择
空气容积效率选择
柴油发动机
Blower-scavenged
=
柴油发动机
自然吸气
=
涡轮增压
=
涡轮增压=涡轮增压源自冷=涡轮增压中冷=
汽油发动机
转速2500以下
=
汽油发动机
另外一种计算方式：适用于柴油非增压发动机
发动机进气量(m3/h)=排量x转速
此公式中排量单位：L
注：所有有关发动机的计算方式只能大约估计一个数值，而非绝对数值。
转速2500以下
=
转速2500-3000之间
=
转速2500-3000之间
=
转速3000-4000之间
=
转速3000-4000之间
=
发动机进气量(立方英寸/每分钟)=转速x排气量x容积效率/1728
发动机进气量(m3/h)=(转速x排气量x容积效率/1728)
注：上述公式中发动机进气量CFM为英制单位，每分钟立方英尺，CMM为公制单位，每分钟立方米，1CFM=；排气量单位为：立方英寸，1升=立方英寸。
发动机进气量计算方式
1.85
汽油发动机
转速2500以下
=
0.85
汽油发动机
转速2500以下
=
0.80
转速2500-3000之间
=
0.80
转速2500-3000之间
=
0.75
转速3000-4000之间
=
0.75
转速3000-4000之间
=
0.70
发动机进气量(立方英寸/每分钟)=转速x排气量x容积效率/1728
发动机进气量(m3/h)=(转速x排气量x容积效率/1728)x0.0283x60
注：上述公式中发动机进气量CFM为英制单位，每分钟立方英尺，CMM为公制单位，每分钟立方米，1CFM=0.0283CMM；排气量单位为：立方英寸，1升=61.02立方英寸。
另外一种计算方式：适用于柴油非增压发动机
发动机进气量(m3/h)=1.08x排量x转速x0.03
此公式中排量单位：L
注：所有有关发动机的计算方式只能大约估计一个数值，而非绝对数值。
发动机进气量计算公式
2冲程
4冲程
发动机进气量=转速x排气量x容积效率/172
空气容积效率选择
空气容积效率选择
柴油发动机
Blower-scavenged
=
1.40
柴油发动机
自然吸气
=
0.85
涡轮增压
=
1.90
涡轮增压
=
1.60
涡轮增压内冷
=
2.10
涡轮增压中冷
进气系统的计算
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。
发动机计算解析
2
1
1
p II pI
pII pI
(2.5.3)
下标 I—节流位置前；II—节流位置后m A AAA 2pI I
进气： pI p2 , pII p 排气： pI p, pII p3
m E E AE 2 pI I m A A AA 2 pI I
加入为正，取出为负
二、气阀几何流动截面积A
m
/ o CA
直喷式中速柴油机 0.5~2.0 50~120
一般确定 dQB 有下列 3 种方法：
d
1．分析示功图
利用现有的实测示功图进行数值分析，求出 dQB ，
d
作为已知数据，接近燃烧过程 缺点：要求有母机型，往往缺少试验数据
2．建立燃烧模型
从实际燃烧的物理化学过程出发，考虑 （1）燃油喷雾模型（贯穿、破碎、蒸发、卷吸） （2）化学反应机理 （3）湍流模型 缺点：计算费用较高
本节主要介绍常用的韦伯燃烧曲线
一、韦伯代用放热规律
韦伯函数是在均匀混合情况下从反应动力力学推出的半经验公式
其一般形式为：
X 1 exp( aY m1 ) (2.6.3)
dX a(m 1)Y m exp(aY m1) dY
(2.6.4)
式中：Y —无因次时间函数 Y VB VB
VE VB
一、流量方程
理论流量 m th 按一维等熵流的流量公式计算，而实际流量 m 等于
理论流量乘以流量系数
m m th A 2 pI I (2.5.2) 式中：A—垂直于来流方向的几何流动截面； —流量系数；
A —有效流通截面； —流动函数
对于内燃机进气门处的流动均为亚音速流动（第 36 页公式 2.5.3）
由图 2.5.2、图 2.5.3 可以看出
发动机进气设计
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。
进气系统设计要点
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。