進氣系統
關注創建者：Albin 創建時間：2016-01-11
進氣系統的視頻教程
優化軟件modeFRONTIER優化氣道流程介紹
基于modeFRONTIER的發動機流動相關優化解決方案（免費） 【已結束】 直播時間：2020-03-10 19:30 發動機的動力性、經濟性和排放特性與發動機進排氣流通特性、燃油噴霧特性以及空氣和燃油的混合過程等直接相關，因此在設計發動機時必須在考慮這些流動特性和燃燒特性的基礎上對缸內表面（氣道/燃燒室）、進氣系統、排氣系統、水套等部件幾何進行相應的優化。
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進氣系統的實例教程
背景描述
主動進氣格柵（AGS）通過電機主動控制進氣格柵的進氣角度，影響著空氣流動性和進氣量等參數。利用主動進氣格柵（百葉窗式葉片），來控制經過格柵對冷卻系統和發動機艙降溫的氣流，不僅可以優化汽車空氣動力性能，而且當車輛在冷車狀態下啟動時，進氣格柵主動關閉系統還能控制葉片長時間地保持關閉狀態，使得發動機更快達到合適的運行溫度，從而幫助汽車降低油耗。
2. 技術難點
電動進氣格柵的控制策略集成在發動機控制器（EMC）內，EMC按照控制策略，在獲取發動機冷卻液溫度、空調系統壓力、車速、環境溫度、冷卻風扇狀態等物理參數后，結合發動機最佳工作溫度、空調高效工作系統壓力等目標參數，計算出進氣格柵的目標開度。整個控制系統非常復雜。如何根據進氣格柵對整車各個系統的影響，在滿足冷卻系統需求的情況下，盡量減小進氣格柵的開度是一大難點。
3. 案例介紹
該案例是國外某汽車整車廠商主動進氣格柵案例。其工作原理是通過對發動機溫度的監控結果，控制一部分進氣格柵的開閉。當發動機溫度不高時，通過關閉部分格柵來降低車輛的風阻系數，以便最終達到節省油耗的目的。下圖為使用Flowmaster建立的汽車熱管理模型。
通過Flowmaster仿真計算獲得了兩種工況下（紫線—暖風未開工況；紅線—暖風開啟工況）格柵的開啟以及循環情況。通過下圖可以看到：1）暖風未開工況下，格柵關閉600s左右后開始打開，然后循環開閉。2）暖風開啟工況下，格柵關閉2600s左右后打開，然后循環開啟。因此，通過仿真可以預測不同工況下格柵的開閉情況，進而對冷卻模塊進行優化。
4. 總結
汽車冷卻系統的設計一般都是在考慮最大冷卻需求的情況下進行的，在汽車行駛的大部分工況下，冷卻系統都有富足的冷卻能力。
展開 這主要是因為進氣系統是汽車正常應用過程中非常關鍵的組成。一般情況下，較為常見的問題有因為進氣通道在雜質以及污垢的影響下，導致通道被堵或者是可用通道面積減少，這都會對于混合可燃氣體的穩定性造成影響，導致其出現明顯下降，車門驅動器無法嚴格按照要求開展相關工作，很可能會導致汽車發動機怠速抖動。特別是會對于氣嘴冷車怠速造成較為嚴重的不利影響。除此之外，在對于怠速空氣執行元件進行應用的過程中，其受到破壞，無法對于單元格進行控制，很可能會導致速率傳感器的準確性下降，也會引發汽車發動機怠速抖動[4]。
第三，從點火系統的角度來進行分析。在對于發動機進行啟動時，因為點火傳感器無法正常應用，進氣管的壓力下降，無法順利的進行排氣，進氣不合理，這會出現失火、缺火等較為嚴重的問題，導致發動機無法正常應用，從而出現發動機怠速抖動這一情況。
第四，其他類型故障。較為常見的其他類型故障是直接故障，會對于發動機產生較為嚴重的威脅，怠速抖動較為激烈。一般情況下，是因為汽車發動機汽缸受到了非常嚴重的磨損，汽缸襯墊被破壞，無法正常工作等。此外，其他電路故障大部分都可以被劃分為間接故障。通常是指在對于進氣系統、燃油系統等系統的電源電路或者是控制電路進行應用的過程中，接觸并不靈敏，一般會出現瞬間無法供油或者是無法正常點火等情況，導致汽缸無法正常進行燃燒，對于各個汽缸的功率造成較為嚴重影響。除此之外，配氣結構出現故障，比如說沒有嚴格的按照要求對于正時皮帶進行安裝，導致其安裝存在問題配氣相位并不準確等，都會導致發動機怠速抖動問題出現[5]。
3 發動機怠速抖動故障診斷與排除措施
3.1 對于汽車發動機進行診斷
如果汽車出現怠速抖動，要在第一時間對于發動機進氣系統開展檢查，分析其中是否出現漏氣情況，并對于不同線路以及高壓火花進行檢測。
展開 6.CVVT：（連續可變的氣門正時系統）
韓國的汽車工業一向不以技術先進聞名 ，所以所用技術也多是借鑒了德 、日等國的經驗，而CVVT正是在VVT-i和i-VTEC的基礎上研發而來 。以現代汽車的CVVT引擎為例，它能根據發動機的實際工況隨時控制氣門的開閉 ，使燃料燃燒更充分 ，從而達到提升動力 、降低油耗的目的。但是CVVT不會控制氣門的升程 ，也就是說這種引擎只是改變了吸 、排氣的時間 。
7.VVT : (連續可變氣門正時發動機)
該系統通過配備的控制及執行系統，對發動機凸輪的相位進行調節，從而使得氣門開啟、關閉的時間隨發動機轉速的變化而變化，以提高充氣效率，增加發動機功率。
8.VVT-i：（智能可變配氣正時系統）
VVT-i是豐田獨有的發動機技術 ，已十分成熟 ，近年國產的豐田轎車 ，包括新款的威馳等大都裝配了VVT-i系統。與本田汽車的VTEC原理相似 ，該系統的最大特點是可根據發動機的狀態控制進氣凸輪軸 ，通過調整凸輪軸轉角對配氣時機進行優化，以獲得最佳的配氣正時 ，從而在所有速度范圍內提高扭矩 ，并能改善燃油經濟性 ，從而有效提高了汽車性能 。
9.雙VVT--i : (雙智能可變氣門正時發動機)
雙VVT-i指的是分別控制發動機的進氣系統和排氣系統。在急加速時，控制進氣的VVT-i會提前進氣時間，并提高氣門的升程，而控制排氣的VVT-i會推遲排氣時間，此效果如同一個較小的渦輪增壓器，能有效地提升發動機動力。同時，由于進氣量的的加大，也使得汽油的燃燒更加完全，實現低排放的目的。
展開 ⑷ 排氣沖程（exhaust stroke)
排氣沖程時，排氣門開啟，進氣門仍然關閉，活塞從下止點向上止點運動，曲軸轉動180°。排氣門開啟時，燃燒后的廢氣一方面在汽缸內外壓差作用下向缸外排出，另一方面通過活塞的排擠作用向缸外排氣。由于排氣系統的阻力作用，排氣終點r 點的壓力稍高于大氣壓力，即pr=（1.05～1.20）p0。排氣終點溫度Tr=900～1100K。活塞運動到上止點時，燃燒室中仍留有一定容積的廢氣無法排出，這部分廢氣叫殘余廢氣。
四沖程柴油機
二. 四沖程柴油機工作原理
四沖程柴油機和汽油機一樣，每個工作循環也是由進氣沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣沖程組成。由于柴油機以柴油作燃料，與汽油相比，柴油自燃溫度低、黏度大不易蒸發，因而柴油機采用壓縮終點壓燃著火，也叫壓燃式點火，其工作過程及系統結構與汽油機有所不同.
⑴ 進氣沖程
進入汽缸的工質是純空氣。由于柴油機進氣系統阻力較小，進氣終點壓力pa= (0.85～0.95）p0，比汽油機高。進氣終點溫度Ta=300～340K，比汽油機低。
⑵ 壓縮沖程
由于壓縮的工質是純空氣，因此柴油機的壓縮比比汽油機高（一般為ε=16～22）。壓縮終點的壓力為3 000～5 000kPa，壓縮終點的溫度為750～1 000K，大大超過柴油的自燃溫度（約520K）。
⑶ 做功沖程
當壓縮沖程接近終了時，在高壓油泵作用下，將柴油以10MPa左右的高壓通過噴油器噴入汽缸燃燒室中，在很短的時間內與空氣混合后立即自行發火燃燒。汽缸內氣體的壓力急速上升，最高達5 000～9 000kPa，最高溫度達1 800～2 000K。由于柴油機是靠壓縮自行著火燃燒，故稱柴油機為壓燃式發動機。
⑷ 排氣沖程
柴油機的排氣與汽油機基本相同，只是排氣溫度比汽油機低。一般Tr=700～900K。
展開 應用實例：
豐田86碳纖維傳動軸僅5.53kg，減重50%
蘭博基尼第六元素概念車使用碳纖維活塞連桿取代鋼制連接件，重量減輕40%-50%6 碳纖維在進氣系統中的應用
碳纖維復合材料作為汽車進氣系統材料，一方面可減輕重量，達到輕量化的效果；另一方面，碳纖維材料易加工成各種曲面形狀，且表面較為光滑，可有效提高進氣效率。
應用實例：
福特FalconXR6 Sprint轎車采用100%碳纖維制造的進氣系統。碳纖維進氣管重235克，而塑料進氣管則為438克。
寶馬E82 135i 配備的碳纖維高流量進氣系統，使用高規格制程的雙面碳纖維風箱與管路，可有效隔絕熱源，提供了更穩定的冷空氣來源，提升燃燒效率，釋放高轉速馬力。
車用碳纖維產業發展現狀
1國外車用碳纖維發展概況
國外在碳纖維復合材料方面的發展已初具規模，形成了碳纖維供應商+復合材料供應商+零部件供應商+主機廠的聯盟式產業化布局。最具代表性的就是寶馬公司：寶馬公司是首家將碳纖維復合材料大規模應用于汽車制造的廠商，不僅在新能源汽車i8與i3上采用碳纖維車身還為高性能M車型設計了眾多內外飾的零部件，而碳纖維材質的傳動軸、輪轂、方向盤等功能性零部件也正在應用或者即將應用與旗下眾多車型。此外，豐田、本田、日產和福特等廠家也已經將碳纖維復合材料應用于旗下高性能汽車。而奧迪，奔馳等其他廠家廠商也相繼發布了CFRP概念車，將逐步應用于具體車型。 下表為國外主機廠與碳纖維供應商的合作現狀：
2國內車用碳纖維發展概況
國內在車用碳纖維方面開發較遲，還未形成產業規模，但在新技術的開發和產業應用方面也在不斷進步：
中科院寧波材料技術與工程研究所、化學研究所等單位聯合研制出連續碳纖維復合材料快速熱壓成型成套裝備，及連續碳纖維復合材料汽車部件的自動化設備。效率達到56件/天。
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在汽車進氣系統中，連接空氣濾清器與渦輪增壓器的管道由于長期處于高溫高壓的環境，因此對材料的耐熱性能有很高的要求。傳統來說，這一制件采用的是熱固性氯丁橡膠，或者硬質吹塑級PA6來制備。熱固性橡膠存在生產效率底下，制件脫模困難，制件生產能耗較大等固有缺陷，而硬質PA6管道與發動機部件間是硬鏈接狀態，對振動的抑制較差，不利于整車的噪音控制。因而這一零件逐漸采用TPEE3D吹塑成型來制備。
檢查進氣系統管接頭、真空軟管等處有無漏氣。
4. 進行故障自診斷。如有故障碼，則按所顯示的故障碼查找故障原因。有條件可進一步讀取動態數據流，主要觀察發動機的負荷信號、怠速控制閥開度或控制步數、發動機進氣系統壓力信號、冷卻液溫度信號、各開關信號等。
5. 檢查冷卻液溫度傳感器。若拔掉冷卻液溫度傳感器線束插頭后，發動機怠速轉速恢復正常，則說明冷卻液溫度傳感器有故障，向電腦輸入過低的冷卻液信號。
Park 等將熱交換系統管路圍繞在電池組殼體外側，熱交換系統包含進氣口、出氣口、預定流動通道，通過風扇和熱電元件控制冷卻空氣進入熱交換系統的流動通道，從而將電池導出的潛熱散出。Mardall 等將熱交換器管道機械地和熱地耦合到電池組外殼基板的內表面，電池組外殼外表面上流動的冷卻空氣將熱交換系統中的熱分離。
區別于傳動燃油車，純電動車因缺少發動機進氣系統支管提供的真空，故必須配置一個獨立工作電動真空泵。該電動車真空泵為旋葉式結構[8]，葉片數5片，布置于左前機艙縱梁內側，采用一級隔振設計，隔振橡膠邵氏硬度為60HA，隔振效果較差。當連續踩制動踏板時，真空泵持續運行5-7秒，工作轉速約為4400rpm，主觀評價車內噪聲真空泵大較大。
5.節氣門開度控制功能：空氣子系統進氣端，空氣進入電堆的入口，可以為電堆提供燃料；并根據不同的工作狀態下，調節節氣門以保持適宜的流量和壓力；在系統停止工作關閉時，關閉閥門，與其他閥門保證電堆的密封性。
燃氣輪機發電機組采用集裝箱式包裝（如圖 1 所示），包括 OP16 燃氣輪機、燃料系統、發電機、控制系統、進氣口和通風系統。
CFD 模擬是 OPRA 設計過程中不可或缺的一部分。仿真用于分析和優化各個領域內的流動，包括燃燒、渦輪機械和氣體擴散分析。OPRA 一直在探索使用開源軟件包 OpenFOAM 來補充商業 CFD 軟件包。
表為不同空氣濾筒的不同保護對象和安裝部位
類別名稱區別保護對象具體應用場合及安裝位Ⅰ保護機器類的空氣濾筒內燃機、空氣壓縮機、汽輪機及其他類發動機的進氣系統機件保護汽車、各種戰車、各類船艦、鐵路機車、飛機、運載火箭等發動機的進氣口或進氣道Ⅱ創建潔凈房間的空氣濾筒潔凈室無塵，保證生產產品質量，煙霧廠房凈化后保證人體健康藥品、食品、電子產品的生產車問凈化；博物館、圖書館等館藏間凈化，手術室、健身房、生產廠房煙塵排放
3）進氣系統——包括進風導流總管、導流板、進風口的手動調節閥。 4）排氣系統——包括由排氣管道等組成的除塵器凈化氣體排放系統。
5）卸灰系統——螺旋輸送機與星型卸灰閥等組成了除塵器的卸灰系統。
6）平臺、欄桿、爬梯及手（氣）動閥門的檢修平臺。
2.2壓縮空氣系統：包括氣包噴吹裝置、氣缸離線閥裝置、壓縮空氣管道、減壓閥、壓力表、氣源三聯體等。
噴粉系統：包含氧化鈣粉倉、卸灰閥、高壓風機等 進氣系統：包含進風管道、進風手動調節閥。
排氣系統：包含排氣管道等組成的除塵器凈化氣體排放系統。
卸灰系統：裝置于除塵器灰斗上的倉壁振動器、手動插板閥等組成了除塵器的卸灰系統。 平臺、欄桿、爬梯及手(氣)動閥門的檢修平臺。
第一部分 車身NVH設計指南
第一章 車身阻尼系統設計
第二章 門洞系統設計指南
第三章 車身內飾件設計指南
第二部分 動力總成NVH設計指南
第五章 汽車懸置系統NVH設計指南
第六章 汽車排氣系統NVH設計指南
第七章 汽車進氣系統NVH設計指南
第三部分 底盤NVH設計指南
第八章 轉向系統NVH設計指南
第九章 傳動軸設計指南
第十章 離合器設計指南
