CN105335589A - 一种对置二冲程柴油机进气口流量系数计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种对置二冲程柴油机进气口流量系数计算方法，基于对置二冲程柴油机进气口稳流试验所测得质量流量与气体压力，通过利用数学方法进行对置二冲程柴油机进气口理论流速与理论流量计算，得出对置二冲程柴油机进气每个升程流量系数，并采用选取的对置二冲程柴油机进气升程与实际曲轴转角的关系计算对置二冲程柴油机进气口综合流量系数。本发明可以实现对置二冲程柴油机进气口流量无量纲化，排除了不同的试验环境、缸内压力因素对对置二冲程柴油机进气过程的影响，解决对置二冲程柴油机不同结构进气口以及不同型号对置二冲程柴油机进气口流量无量纲整体对比问题，为对置二冲程柴油机进气口设计提供支持。

Description

一种对置二冲程柴油机进气口流量系数计算方法

技术领域

本发明属于柴油机气道性能评价技术领域，尤其是涉及一种对置二冲程柴油机进气口流量系数计算方法。

背景技术

因对置二冲程柴油机具备轻量化、紧凑、成本低、续航能力强等特点，目前在飞机上得到广泛应用，对对置二冲程柴油机研发与设计提出新的要求，而换气过程作为整个对置二冲程柴油机工作过程中非常重要的环节，换气的好坏影响着发动机的整个燃烧过程，而对置二冲程柴油机进气口直接影响整个换气过程。

现有技术中，对对置二冲程柴油机进气口的评价一直停留在流量的范围内，而在进行对置二冲程柴油机进气口优化设计过程中因不同试验环境、压力等因素影响无法进行进气口在相同条件下的对比，因此需要一种计算方法对进气口的流量进行无量化，排除试验环境、缸内压力因素影响。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种对置二冲程柴油机进气口流量系数计算方法，以解决对置二冲程柴油机不同结构进气口以及不同型号对置二冲程柴油机进气口流量无量纲对比问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种对置二冲程柴油机进气口流量系数计算方法，包括以下步骤：

步骤1：进行对置二冲程柴油机进气升程选取；

步骤2：进行对置二冲程柴油机进气口稳流试验，得出进气口每个升程实际质量流量m_实、进气口压力p、进气口密度ρ、大气压力p₀；

步骤3：计算对置二冲程柴油机进气口流速v；

步骤4：计算对置二冲程柴油机进气口最小环带面积A；

步骤5：计算进气口每个升程理论质量流量m_理；

步骤6：计算进气口每个升程流量系数φ_k；

步骤7：确定实际曲轴转角所对应的流量系数；

步骤8：计算对置二冲程柴油机进气口综合流量系数φ_综。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

本发明排除了进气口在不同的试验环境、缸内压力因素对对置二冲程柴油机进气过程的影响，实现对置二冲程柴油机进气口流量无量纲化，用于对置二冲程柴油机不同结构进气口以及不同型号对置二冲程柴油机进气口流量无量纲化对比，为对置二冲程柴油机进气口优化设计提供支持，并且本计算方法计算起来比较简单，非常容易掌握。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述对置二冲程柴油机进气口流量系数计算方法的流程图；

图2为本发明实施例所述对置二冲程柴油机的升程示意图；

图3是本发明实施例所述对置二冲程柴油机进气口的截面积示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明实施例中，对一个对置二冲程柴油机进气口流量系数进行计算，如图1所示，包括如下步骤：

步骤1：进气升程选取，如图2所示，A为进气口刚刚全关状态，B为进气口刚刚全开状态，C为活塞底平面，活塞底平面C由A运动到B，每间隔1mm为1个升程，当活塞底平面C运动到A时为0升程，当活塞底平面C运动到B时为最大升程。

步骤2：进行进气口的稳流试验，得出进气口每个升程的实际质量流量m_实、进气口压力p、进气口密度ρ、大气压力p₀。

步骤3：根据步骤2得到的每个升程的实际质量流量m_实、进气口压力p、进气口密度ρ、大气压力p₀计算进气口流速，公式为进气口流速

$v=\sqrt{\frac{2(p_0-p)}{\mathrm{\ρ}}}.$

步骤4：计算进气口最小环带面积A＝ΣA_z，其中A_z为每个进气口内部流通面积，见图3；

步骤5：将步骤3中进气口流速v与步骤4中进气口最小环带面积A代入公式m_理＝ρvA，得到进气口每个升程理论质量流量m_理。

步骤6：将步骤5)中得到的理论质量流量m_理与步骤2)中测得的进气口每个升程实际质量流量m_实代入公式得到进气口每个升程流量系数φ_k，k为正整数代表每个升程序号。

步骤7：确定实际曲轴转角所对应的流量系数，即活塞在进气口开启与关闭范围内运动时，每个升程都对应着实际发动机的曲轴转角，因此步骤6)中所得的每个升程流量系数φ_i就是相应曲轴转角的流量系数，再利用线性差分方法每隔一度计算曲轴转角所对应的流量系数φ_i，i代表每个曲轴转角度数。

步骤8：计算对置二冲程柴油机进气口综合流量系数φ_综，通过将步骤7所得的进气口开启与关闭范围内每个曲轴转角所对应的流量系数φ_i代入公式得到对置二冲程柴油机进气口综合流量系数φ_综，公式中α、β分别表示进气口开启与关闭时的曲轴转角，x表示曲轴转角变量，φ_x表示曲轴转角变量与流量系数之间的函数，φ_i表示第i度曲轴转角所对应的流量系数，φ_i+1表示第i+1度曲轴转角所对应的流量系数。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种对置二冲程柴油机进气口流量系数计算方法，其特征在于包括如下步骤：

1)进行对置二冲程柴油机进气升程的选取；

2)进行进气口的稳流试验，得出进气口每个升程实际质量流量m_实、进气口压力p、进气口密度ρ、大气压力p₀；

3)根据步骤2)得到的结果按照如下公式计算进气口流速v， $v=\sqrt{\frac{2(p_0-p)}{\mathrm{\ρ}}};$

4)计算对置二冲程柴油机进气口最小环带面积A；

5)根据步骤3)中得到的进气口流速v和步骤4)中得到的进气口最小环带面积A，计算进气口每个升程的理论质量流量m_理；

6)将步骤5)中得到的m_理与步骤2)中测得的进气口每个升程实际质量流量m_实代入公式得到进气口每个升程流量系数φ_k，k为正整数代表每个升程序号；

7)确定实际曲轴转角所对应的流量系数，即活塞在进气口开启与关闭范围内运动时，每个升程都对应着实际发动机的曲轴转角，因此步骤6)中所得的每个升程流量系数φ_i就是相应曲轴转角的流量系数，再利用线性差分方法每隔一度计算曲轴转角所对应的流量系数φ_i，i代表每个曲轴转角度数；

8)通过将步骤7)所得的进气口开启与关闭范围内每个曲轴转角所对应的流量系数φ_i代入公式公式中α、β分别表示进气口开启与关闭时的曲轴转角，x表示曲轴转角变量，φ_x表示曲轴转角变量与流量系数之间的函数，φ_i表示第i度曲轴转角所对应的流量系数，φ_i+1表示第i+1度曲轴转角所对应的流量系数，得到对置二冲程柴油机进气口综合流量系数φ_综。

2.根据权利要求1所述的对置二冲程柴油机进气口流量系数计算方法，其特征在于：所述步骤4)中进气口最小环带面积A＝ΣA_i，其中A_i为每个进气口内部流通面积。

3.根据权利要求1或2所述的对置二冲程柴油机进气口流量系数计算方法，其特征在于：在步骤5)中将进气口流速v与进气口最小环带面积A代入公式m_理＝ρvA，得到进气口每个升程理论质量流量m_理。