进气系统的计算
进排气系统及冷却系统计算
计算公式单位P发动机额定功率kWg发动机额定功率时的燃油消耗率g/kW.hα额定功率时的过量空气系数 1.2-2A燃烧1kg燃油所学的理论空气量kgγ空气密度（标准状态下）kg/m³Q额定空气体积流量m³/h 计算公式单位Q修正系数，Q=5-6，消声器级别越高，Q越大n发动机额定功率下的转速r/mini缸数τ冲程数Vst发动机排量LKt增压比V消声器理论所需容积L 计算公式单位n发动机额定功率下的转速r/minZv充量系数Vst发动机排量m³f冲程数Qi＝n×Zv×Vst/60/f Qi内燃机进气流量m³/sTs内燃机进气温度KTe内燃机排气温度或者涡轮增压器出口温度Kv消声器前插入管的气流速度m/s Qo=Q×Te/Ts Qo内燃机排气流量m³/s F=Qo/v=πd1²/4F流通面积㎡d1=sqrt(4F/π)d1消声器进气管直径m 计算公式单位V=πab×L V消声器理论所需容积LL消声器长度mma消声器长半轴mmb消声器短半轴mmm扩张比9~16 S=πab S筒体截面积mm²S0=πd1²/4S0排气管截面积mm²d1排气管内径mmL/D纵横比消声器规格(mm)L/D排气管规格(mm)消声器理论容积(L)进气系统计算参数排气系统计算(消声器容积确定）参数排气系统计算(消声器进气管径即排气管直径确定）参数排气系统计算(消声器及排气管尺寸确定）参数排气系统计算(实际消声器及排气管尺寸确定）。
卡车发动机进气系统设计
进气系设计规范根据发动机对进气量的需求计算空滤器的流量允许范围，并选择合适的空滤器增压机计算公式：Qe= n (转) × V 排 × 130%×60/1000/2(m3/h)CY4102BZLQ：Qe= n (转) × V 排 × 130%×60/1000/2=2800*3.856*1.3*0.006/2=421m3/h（1109010Z11QZ-caS进气流量为600m3/h）非增压机计算公式：Qe= n (转) × V 排 × 80%×60/1000/2(m3/h)JM495:Qe= n (转) × V 排 × 80%×60/1000/2=4800*2.693*0.8*0.006/2=310m3/h (1109010Z412进气流量为430m3/h)（考虑到管路中，进气阻力产生的压力降，故选择空滤器时，将空滤器流量设为发动机进气需求量的1.3倍左右）2、中冷器的选择：根据发动机对进气量的需求计算出中冷器所需的降温能力（或所需面积），根据其降温能力（或所需面积）选择适当的中冷器 。
（附1109020N3QZ-uh0的选择、计算过程）3、空滤器位置的确定及出气口方向的选择：根据总布置要求选择空滤器的位置，并决定是否加用支架，然后根据空滤器与发动机的相对位置选择适当的出气口方向。
4、管路设计要求：根据空滤器与增压器之间的相对位置以及增压器与中冷器、中冷器出气管与发动机进气管的相对位置设计管路，同时，必须考虑到气流的顺畅性及其他分组是否会与进气管路干涉。
管路设计时，一般选择“软管--钢管--软管”的设计方案，尽量选用软管过弯，必要时可用钢管过弯，但钢管不得多于一处弯角。
钢管与软管之间采用过盈配合，钢管的外径应该大于软管的内径1～2mm，以避免软管脱落；同样，在变径处，尽量选择软管，因为采用钢管变径，必须拼焊，这样会降低钢管的强度以及钢管的外观。
进气系统设计计算说明书
DK4进气系统设计计算书DK4进气系统由于整车布置需要，整体布置在机舱内右侧，由于现有车型进气系统都是布置在车体左侧，因此，相对现有车型，进气系统设计变动较大。
1. 进气系统的构成和布置1.1空滤器总成的布置空滤器的布置在原车型的机舱右侧（原装电瓶处）。
1.1.1 空滤器的型式空滤器采用塑料壳体，本体和上盖壳体上下分开型式，进气口在本体，向车体右侧，出气口在上盖，出气口带法兰与空气流量计通过两个螺栓联接，法兰口粘接有橡胶密封圈保证与流量计接触端面密封。
1.1.2滤芯的结构型式滤芯采用折叠的无纺布通过注塑框架固定平板式结构，橡胶密封圈保证与空滤器壳体密封面密封。
1.1.3空滤器总成的安装方式空滤器总成采用三点固定方式，两点利用现有的孔位，固定金属安装支架，另一点借用动力转向罐支架。
1.2 进气导管的构成和布置进气导管由进气隔热板进气导管与谐振器导管口构成1.2.1 进气导管的结构进气导管由进气隔热板和进气导管构成，隔热板一方面起隔热作用，同时起固定进气管的作用。
进气口从右侧翼子板引导进气，另一歧管连接谐振器管口。
1.2.2 进气导管布置位置进气导管通过进气导管的隔热板卡装在引擎盖右侧内支撑板的长方孔内。
1.2.3 进气导管的基本尺寸进气导管进气口大气侧，管口内径为：80mm1.2.4 进气导管安装方式进气导管通过进气导管的隔热板卡装在引擎盖右侧内支撑板的长方孔内，另一端卡装在空滤器本体。
1.3 谐振器的结构和布置谐振器的型式采用亥姆霍兹(Helmholtz)共振腔，1.3.1 谐振器的布置位置谐振器布置在翼子板右侧内，1.3.2 谐振器的基本尺寸谐振器管口内径为：40mm，连接管的长度为：35mm1.3.3 谐振器的安装方式谐振器通过两个金属支架，固定在引擎盖右侧，利用现有侧孔位，通过螺母固定。
1.4 进气胶管的结构和布置进气胶管根据与空滤器联接的流量计的位置和发动机进气口位置设计布置1.4.1 进气胶管的结构进气胶管中部设计三个波纹，胶管外侧面布置纵横交叉加强筋，加强筋间距22～28mm，容易吸塌的部位，加强筋的高度为5mm，其他部位加强筋高度为4mm。
发动机与各主要附件系统匹配设计说明
发动机及各主要附件系统匹配设计一、发动机:1、发动机分类及工作原理：发动机是汽车的动力源。
它是将某一形式的能量转变为机械能的机器。
按燃烧种类分类可分为汽油机、柴油机、燃气机及代用燃料机等。
按工作冲程分为四冲程发动机和二冲程发动机。
按工作原理和构造可分为点燃式内燃机、压燃式内燃机、混合式内燃机、转子发动机、燃气轮机、外燃机及电动机等。
也可按缸数、燃烧室型式等分类。
柴油机是内燃机的一种，是把柴油和空气混合后直接输入机器内部燃烧而产生热能，然后再转变为机械能。
它具有热效率高、体积小、便于移动、起动性能好等优点而得到广泛应用。
车用内燃机，根据其将热能转变为机械能的主要构件的形式，可分为活塞式内燃机和燃气轮机两大类。
活塞式内燃机按活塞运动方式分为往复活塞式和旋转活塞式两种，往复活塞式应用最广泛。
在发动机内每一次将热能转化为机械能，都必须经过空气吸入、压缩和输入燃料，使之着火燃烧而膨胀做功，然后将生成的废气排出这样一系列连续过程，称为发动机的一个工作循环。
对于活塞往复式发动机，可以根据每一工作循环所需活塞行程数来分类。
凡活塞往复四个单程完成一个工作循环的称为四冲程发动机，活塞往复两个单程即完成一个工作循环的称为二冲程发动机。
目前我厂产品所用发动机多为四冲程多缸柴油机。
2、柴油机的优缺点与汽油机比较，柴油机因压缩比高，燃油消耗率平均比汽油机低30%左右，且柴油价格相对较低，所以燃油经济性好。
柴油机的主要优点是热效率高、油耗低、可靠性高、耐久性好。
一般载质量7t 以上的货车大都用柴油机。
柴油机的缺点是转速较汽油机低，工作粗暴，噪声大，质量大，制造和维修费用高。
3、发动机选用：目前发动机以选用为主。
各发动机主管在会同整车总布置人员满足整车性能和布置要求的前提下与发动机厂确定技术状态。
不同的车型对匹配发动机的特性要求有一定差异，应在理论计算的基础上通过试验验证发动机是否满足要求，对不能满足使用要求的应通过发动机性能的优化和整车传动系速比的匹配使发动机与整车得到最优化匹配，在满足动力性要求的前提下取得较好的燃油经济性。
参考资料 - 发动机进排气系统及其设计
以涡扇发动机排气系统为例：
⚫ 内外涵两股排气：低温的外涵空气流和高温的内涵燃气流。
⚫ 排气方式： 混合排气：常用在低涵道比发动机上，长外涵，两股气流
由内部混合器充分混合后排出。有利于降低噪音。 分开排气：用于高涵道比发动机上，短外涵，两股气流排
出后于大气中混合。 见下图：
发动机排气系统分类：
发动机排气系统
乘波飞行理论：对于一个尖楔体，以高速飞机上常见 的尖劈翼型为例，当它超音速飞行时，必然在机翼下方产 生一道从前缘开始的斜激波，气流在经过斜激波后会形成 一个压力均匀的高压区，且此翼下高压区不受翼上低压区 的影响（而常规机翼由于绕翼型环流的存在翼上下搞低压 区相沟通），因此将会产生很高的升力，整个飞行器好像 乘在激波上，乘波飞行由此得名。
由于“启动”问题的限制，即使进气道前的脱体激波 移动至喉部下游稳定位置，阻碍了其实际的运用。
◆ 外压式进气道
由外罩和中心体组成，如下图2-2所示，利用中心体 产生的一道或多道斜激波再加上唇口处一道正激波使超音 速气流变为亚音速气流而减速增压。
结构简单，工作稳定性好，飞行马赫数在2.5以下的飞 机多采用此类型进气道。
➢ 将涡轮排出的燃气以一定的速度和要求的方向排入大气， 产生推力。
➢ 对涡喷发动机，涡轮后排气流产生全部推力；对涡扇发动 机，风扇排气产生主要推力，涡轮排气产生部分推力；对 涡桨发动机，排气流产生的推力更少，主要是靠螺旋桨产 生拉力。
➢ 从涡轮出来的排气流，因有高速旋流，为了降低摩檫损失， 通常将排气锥和外壁之间的通道设计为扩散的，气流流速 降低、压力升高。涡轮后部支板对气流进入喷管之前整流， 避免旋涡损失。
◼ 内部流动损失
➢ 粘性摩擦损失
由于进气道内壁面与气流之间的摩擦力所引起的，因 此内壁面应做得尽可能的光滑, 以减小摩擦损失。
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。
APU进气系统流体计算方法研究
０ 引 言
（４）汁箅 『匿域的分块 ．．由于含 ＡＰＵ进气系统的网格划分比较复杂
ＦＬＵＥＮＴ软件 包 的 网格 生成程 序 Ｇａｍｂｉｔ赡以 接 生成 单块 网格 ．
ＡＰＵ进 气系统 功能是将 飞机 外界气流导人 ＡＰＵ乐气机 中．提供 闳此 需 要采 ＪＨ多 块 网格 、
ＡＰＵ进 气系统气动性能研究 ．获得 ＡＰＵ进 气系统 ＣＦＤ计算 的建模方 件是极其重要 的。在 ＡＰｔ／进气系统研究中的边界 条件设置 中．通常会
法 、ＣＦＤ分 析的基本方法以及对所得结果进 行分析 ．为深入开展 ＡＰＵ 设置 ４个不问类型的边界面 ：自由来流 的压力远场（ｐｒｅＳＳＵｒｅ—ｆａｒ－ｆ ｉｅＩｄ１、
进气系统的研究提 供理论基础
进 气道 … 口的压 力出 【ＪｆｐｒｅＳＳｕｒｅ—ｏｕ ｕｌｅｔ）、同体壁 面（ｗａｌ１）和 内部边 界
１．１ 计算 儿 何模 型 简化
ｆｉｎｔｅｒｉｏｒ｝．如 图 ２
在进 气系统的 分析 和设 计巾 ，进 气道形状 、进 气方式 、进气 口形
状 进气 口 飞机上的位置 ．对 ＡＰＵ进气 系统 以及飞机气动性能有最 为直接和重要 的作用 ，为了真实 反映这些要 素．采用的计算 几何模型
动布局产生影响 ．而流体计算方法是 ＡＰＵ进气 系统设计 的核心技术 ． ２ ＣＦＤ 求解 模 型
为 ＡＰＵ进 气系统 的改型 、优化设 计 、及 试验 提供理论指 导 ，因此 ＡＰＵ
进气系统的流体计算 方法研 究至关重要
２ 】 湍流 模 ’ 设 置
本 文对 ＡＰＵ进 气系统流体计算 方法的研 究结果进 行 了总结 ．主
ＡＰＵ进气 系统的流动 Ｔ况基本上是处于湍流流动状态下，、要反映
进气系统基本知识介绍
密封件
确保滤清器与发动机进气 管路之间的密封性，防止 未经过滤的空气进入发动 机。
维护与更换
定期检查
按照车辆使用说明书的要求，定期检 查空气滤清器的状况，确保其正常工 作。
清洁滤清器
更换滤清器
当滤清器损坏严重或已达到使用寿命时， 应及时更换新的滤清器。更换时需注意滤 清器的型号和规格与原车要求相符。
05
进气系统传感器
空气流量传感器
01
作用
测量进入发动机的空气流量，为ECU提供控制喷油量的主要依据。
02
类型
热线式、热膜式、卡门涡旋式等。
03
工作原理
热线式利用惠斯顿电桥原理，通过测量热线电阻变化来计算空气流量；
热膜式与热线式类似，但采用热膜作为测量元件；卡门涡旋式则利用流
体振荡原理来测量空气流量。
燃油压力调节器及燃油泵
燃油压力调节器
燃油压力调节器的作用是保持燃油系统的压力稳定，防止因压力过高或过低而影响发动机性能。它主要由膜片、 弹簧和调压阀等组成，通过膜片感受燃油压力变化并调节调压阀的开度，从而保持燃油系统压力恒定。
燃油泵
燃油泵的作用是将燃油从油箱中抽出并加压后送往喷油器。根据驱动方式不同，可分为机械式和电动式两种类型。 机械式燃油泵由发动机凸轮轴驱动，而电动式燃油泵则由电机驱动。现代汽车多采用电动式燃油泵，具有结构紧 凑、工作可靠、噪音小等优点。
在检查过程中，如发现滤清器表面有较多灰 尘或杂质，可使用压缩空气从内向外吹拂清 洁，注意不可使用水或其他液体清洗。
03
进气管路与节气门体
进气管路设计
进气管路布局
合理的进气管路布局可以 降低进气阻力，提高发动 机的充气效率。
管径与长度
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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⨯⨯⨯⨯=
的进气流量。
在附表中，提供了玉柴的发动机进气流量大家供参考。
3、进气系统注意事项
（1）对空滤器的要求
♦轻型和中型车用发动机应采用带安全滤芯的双级空气滤清器；主滤芯和安全滤芯应选用干式纸质滤芯；在额定流量下，原始阻力不大于2.45 kPa （参考数值），总成原始滤清效率不低于99.5%，空气滤清器容灰能力应不小于6.4 g/L·s。
♦空滤器必须带有排尘装置，排尘口的安装位置应尽可能远离发动机表面和迎风面。
（2）进气管路
♦进气管路的安装应考虑在适当的位置增加固定支架，以免因其自重或相应的运动使进气岐管或增压器承受各种应力。
♦在空滤器到发动机之间必须使用一段胶管，以抵消发动机和底盘之间的相对位移，该软管应有足够的刚度，以防止负压造成吸扁、破损和局部狭小，或由于振动而变形；该软管还应能在-40℃~120℃下长期使用，有足够的耐老化能力。
♦外界空气到增压器的最大温升不大于15 ℃。
♦从空滤器到发动机进口之间应采用金属成形管或硬塑料成形管；从空滤器出口管径到发动机进口管径要逐渐过渡，并尽量避免方向的急剧改变；管路应尽可能避免焊接，如果不得不焊接时，应防止假焊、脱焊出现缝隙，并应彻底清除焊渣；硬管与橡胶连接位置不允许用钢板搭接焊接成管，应用无缝钢管制作并且管口部位有凸缘，保证橡胶管与硬管为过盈配合连接；管路内腔应光滑、清洁，不允许残留任何杂物；管路连接应密封可靠，不许有短路现象；硬管管口应有凸缘，插入橡胶管的长度确保在50 mm左右，并使用平板带式卡箍紧固胶管；此段管路的固定方式要十分可靠，不得因振动而导致各管接头松脱，使未经过滤的空气直接进入增压器和发动机，引起增压器的损坏和发动机的非正常磨损。
♦测试评价新车进气系统进气阻力值，在发动机标定状态下，达到规定
的≤5 kPa的要求。
4、空气中冷系统
♦在额定流量下中冷器的压力降应不超过12.8 kPa（参考值），为满足使用要求，中冷器的额定流量一般按发动机标定工况下进气量的1.1倍来确定。
♦中冷器应有足够的散热面积和迎风面积，以保证发动机在标定工况下出口温度不高于规定值：在最终选定的风扇流量、冷风压降的情况下，车辆行驶的全负荷工况，中冷器的出口温度相对于环境温度的温升，对于载货汽车和前置客车不应大于25 ℃；对于后置客车不应大于30 ℃，设计完成后要经试验验证。
♦中冷系统的管路布置应简洁，固定牢靠，并尽量减少方向的改变，方向改变处应使用金属管，不得使用橡胶管；中冷系统管路安装应不会因其自重或相应的运动使进气岐管和增压器承受各种应力；中冷系统的管路应采用金属管连接，对管件的要求同进气管路；管口之间的联接必须采用耐热耐压橡胶管，应能耐高温250 ℃和高压400 kPa以上，推荐采用夹布硅胶或硅胶编织管；刚性管口之间的间隙推荐20 mm~1/2管径；金属管插入橡胶管的长度确保在40 mm以上，并使用平板带式卡箍紧固胶管。
绝对不允许管路中存在任何漏气现象，否则发动机无法发出正常功率，影响加速性和最高车速都达不到设计要求。
♦中冷器和联接管路的清洁度对柴油机至关重要，整个中冷系统所有零部件所含杂质的总和不得超过90 mg，且杂质颗粒最大不得超过1.6 μm。
♦增压器压气机出口连接管建议设计成一直的管件，圆锥形扩压角为7°max，以得到最好的性能，长度取决于装配位置，或者直到联接管出口处直径相当于压气机出口面积的2倍。
为防止吸气受阻，管路不得走尖锐的曲线或弯曲，管中心的●♦
最小曲率半径≥管径的1.5倍。
1. 中冷器风速的计算可根据风扇的转速计算，见冷却系的计算；
2. 有时可估计计算：
重型车：6-8m/s,
轿车：10-15m/s
轻型车：8-10m/s
后置车：6m/s
3. 经验公式，估算中冷器大小：0.07-0.075平方米/马力（发动机功率），此数据只能作为参考，。