導(dǎo)語(yǔ)：關(guān)于小排量發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)分析一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀(guān)點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢(xún)客服老師，歡迎參考。

摘要：文章以本田CBR600發(fā)動(dòng)機(jī)為例，在GT-Power下建立進(jìn)氣系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)及排氣系統(tǒng)模型并組裝為一套完整的模型。在增設(shè)了進(jìn)氣道限流閥后，對(duì)進(jìn)氣道長(zhǎng)度和穩(wěn)壓腔分別進(jìn)行長(zhǎng)度和容積的調(diào)整，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩進(jìn)行模擬計(jì)算，通過(guò)對(duì)輸出結(jié)果的分析和對(duì)比，找到一個(gè)最合適的進(jìn)氣道長(zhǎng)度和穩(wěn)壓腔容積。

關(guān)鍵詞：進(jìn)氣系統(tǒng)；GT-Power；穩(wěn)壓腔容積；進(jìn)氣道長(zhǎng)度

一套最適合的進(jìn)氣系統(tǒng)不僅能夠?yàn)橘愜?chē)提供更強(qiáng)大的動(dòng)力，還能夠給駕駛者更靈活的反應(yīng)。本文將針對(duì)小排量發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣道長(zhǎng)度和穩(wěn)壓腔容積進(jìn)行對(duì)比分析，找到一套最合適的進(jìn)氣系統(tǒng)。

1發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)

發(fā)動(dòng)機(jī)具體參數(shù)可參考本田CBR600RR-F5發(fā)動(dòng)機(jī)使用手冊(cè)。重要幾何參數(shù)如下：直列四缸汽油機(jī)，排量0.6L，缸徑和行程分別為67.0mm和42.5mm，壓縮比為12:1，單汽缸四氣門(mén)，進(jìn)氣門(mén)直徑為28mm，排氣門(mén)直徑為24mm。其他參數(shù)參考使用手冊(cè)。

2模型搭建

本文所使用軟件為GT-Power，模型搭建過(guò)程中，整個(gè)動(dòng)力模型被分為三個(gè)部分：進(jìn)氣模型，氣缸曲軸（燃燒）模型和排氣模型。每個(gè)模型建立后，分別進(jìn)行錯(cuò)誤檢查，再整體搭建成為動(dòng)力模型。其中進(jìn)氣部分是本文分析重點(diǎn)。2.1進(jìn)氣管路和排氣管路模型建立由于進(jìn)排氣系統(tǒng)主要由管路構(gòu)成，所以在GT-Power中，進(jìn)排氣系統(tǒng)都會(huì)離散簡(jiǎn)化成為圓管，彎管和接頭三種數(shù)字化模塊，各個(gè)模塊之間通過(guò)虛擬的線(xiàn)連接到一起，從而構(gòu)成完整的系統(tǒng)。其中，進(jìn)氣管路相對(duì)復(fù)雜，所被簡(jiǎn)化成18根圓管和25個(gè)接頭，而排氣管路結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，被簡(jiǎn)化成為10根2.2氣缸曲軸（燃燒）模型缸體幾何參數(shù)參考發(fā)動(dòng)機(jī)使用手冊(cè)建立，燃燒模型參考相關(guān)文獻(xiàn)選擇韋伯燃燒模型，而傳熱模型則選擇的是Woschni傳熱模型，建立模型如圖1所示。2.3整體動(dòng)力模型裝配最后將進(jìn)排氣模型和氣缸曲軸（燃燒）模型進(jìn)行整合，得到最終的動(dòng)力模型。

3方案設(shè)計(jì)與分析

3.1方案設(shè)計(jì)。穩(wěn)壓腔的作用是，讓氣流在通過(guò)其腔內(nèi)時(shí)形成更穩(wěn)定的流場(chǎng)和壓力場(chǎng)，讓進(jìn)入各個(gè)氣缸的空氣量更多，且更平均。如果穩(wěn)壓腔容積設(shè)置的過(guò)小，則會(huì)導(dǎo)致進(jìn)氣流在腔內(nèi)流動(dòng)和停留時(shí)間過(guò)短，無(wú)法形成穩(wěn)定的流場(chǎng)和壓力場(chǎng)，不能產(chǎn)生明顯的進(jìn)氣諧振效果；而如果將穩(wěn)壓腔容積設(shè)置的過(guò)大，雖然其內(nèi)部流場(chǎng)和壓力場(chǎng)更加穩(wěn)定平均，但會(huì)產(chǎn)生油門(mén)響應(yīng)遲滯的問(wèn)題。參考相關(guān)文獻(xiàn)知，設(shè)定穩(wěn)壓腔容積為發(fā)動(dòng)機(jī)排量3~8倍為最佳。參考之前相關(guān)本田CBR600發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)分析的文章知，最佳穩(wěn)壓腔容積為3L，最佳進(jìn)氣道長(zhǎng)度為280mm，本文所研究為新一代本田CBR600，較上一代變化不大，故對(duì)比方案可參考之前的方案。設(shè)定穩(wěn)壓腔容積為2.5L、3L、3.5L；由于空間安排的限定，最大進(jìn)氣道長(zhǎng)度為295mm，所以這里設(shè)定進(jìn)氣道長(zhǎng)度為260mm、270mm、280mm、290mm。得到對(duì)比分析方案如下，在三種不同穩(wěn)壓腔體積下進(jìn)行四種不同進(jìn)氣道長(zhǎng)度的模擬計(jì)算，選出最佳進(jìn)氣道長(zhǎng)度，然后對(duì)三種方案進(jìn)行對(duì)比分析，選擇一套最適合本案的穩(wěn)壓腔體積。在分析過(guò)程中，考慮到賽車(chē)全力加速時(shí)最常用的轉(zhuǎn)速是9000rpm~12000rpm，所以著重分析此轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)性能曲線(xiàn)。3.2三種穩(wěn)壓腔體積下進(jìn)氣管道長(zhǎng)度分析結(jié)果。在三種穩(wěn)壓腔容積下，對(duì)不同進(jìn)氣道長(zhǎng)度，發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩進(jìn)行模擬，輸出結(jié)果如圖2所示。從三個(gè)扭矩圖可以同時(shí)看出，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在7500rpm以下時(shí)，不同進(jìn)氣道長(zhǎng)度下扭矩相差不多；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升到7500rpm到9000rpm之間時(shí)，進(jìn)氣道長(zhǎng)度越大，扭矩?cái)?shù)值越大，進(jìn)氣道長(zhǎng)度為260mm和270mm的扭矩明顯比其他兩個(gè)數(shù)值（280mm和290mm）要低，但是后兩者之間的扭矩十分接近；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速繼續(xù)攀升到9000rpm到12000rpm之間時(shí)，較長(zhǎng)的進(jìn)氣道長(zhǎng)度反而會(huì)限制甚至明顯減低了發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩，這是由于在高轉(zhuǎn)速的工況下，進(jìn)氣道越長(zhǎng)，進(jìn)氣阻力越大，所以會(huì)降低進(jìn)氣量，使發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩降低，例如進(jìn)氣道最長(zhǎng)的290mm設(shè)置，扭矩是降低最明顯的，而且是最小的。其他長(zhǎng)度設(shè)定下的扭矩在高轉(zhuǎn)速下雖然也有所降低，但是降低幅度不明顯，且三者的扭矩也是比較接近并明顯高于長(zhǎng)度為290mm的設(shè)定。同時(shí)考慮到賽車(chē)在全力加速過(guò)程中使用最多的轉(zhuǎn)速范圍為9000rpm到12000rpm，所以選擇280mm為最合理的進(jìn)氣道長(zhǎng)度。3.3最后總方案確定。通過(guò)上述分析對(duì)比可知，在不同穩(wěn)壓腔容積下，進(jìn)氣道長(zhǎng)度為280mm的設(shè)定都是最佳選擇，此時(shí)可將不同穩(wěn)壓腔容積下，進(jìn)氣道長(zhǎng)度為280mm時(shí)的扭矩整合到一起進(jìn)行分析比較，找到最適合的穩(wěn)壓腔容積。對(duì)比數(shù)據(jù)如下圖所示：從扭矩圖可以看出，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在7500rpm以下時(shí)，不同穩(wěn)壓腔容積下扭矩相差不多；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升到7500rpm到9000rpm之間時(shí)，穩(wěn)壓腔容積越大，扭矩?cái)?shù)值越大，但是三者之間的扭矩差值不明顯；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速繼續(xù)攀升到9000rpm到12000rpm之間時(shí)，容積為3.5L的扭矩降低的最明顯且變成最小值，容積為3L的扭矩降低的最不明顯且變成最了最大值，考慮到賽車(chē)在全力加速過(guò)程中使用最多的轉(zhuǎn)速范圍為9000rpm到12000rpm，所以選擇3L為最合理的穩(wěn)壓腔容積。通過(guò)上述分析對(duì)比，得到最合理穩(wěn)壓腔容積為3L，最合理進(jìn)氣道長(zhǎng)度為280mm，與上一動(dòng)機(jī)一樣。

4結(jié)論

通過(guò)對(duì)不同穩(wěn)壓腔容積下，不同進(jìn)氣道長(zhǎng)度分別進(jìn)行扭矩模擬計(jì)算和對(duì)比分析，找一套最適合本田CBR600的進(jìn)氣系統(tǒng)。通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比，并考慮實(shí)際駕駛中對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的使用范圍可知，當(dāng)穩(wěn)壓腔容積為3L且進(jìn)氣道長(zhǎng)度為280mm時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的扭矩是最佳的。同時(shí)通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，兩動(dòng)機(jī)雖然在原機(jī)數(shù)據(jù)上有所不同，但是在加裝限流閥后，所表現(xiàn)出的扭矩基本相同，且可以繼續(xù)使用上一代的穩(wěn)壓腔和進(jìn)氣道設(shè)定。

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作者:關(guān)亮亮 曾令輝 韓松朋 王本善  單位:遼寧工業(yè)大學(xué)