进气温度和压力对汽油发动机的性能影响分析(附件)
随着时代的进步与科学技术的发展，人类的生活水平逐渐提高，汽车作为一种便捷的交通方式，也早已变成人类生活中不可或缺的一部分。发动机作为汽车的重要组成部分，成为了工程师们的重点研究对象。而发动机进气系统作为发动机运行的伊始点，更是获得了研发者们的重点关注。本文将以发动机进气温度和压力作为仿真变量，研究其对汽油发动机性能的影响。 文章使用GT-power软件，基于单缸汽油发动机模型，通过改变发动机的进气温度及进气压力参数，对其进行相关仿真分析，分析进气温度和压力对汽油发动机性能的影响。仿真结果表明过高或过低的进气压力和温度，在某些时候可以提高一台发动机某方面性能，发动机进气温度的增加，发动机的动力性和燃油经济性会有所降低，对于此仿真用发动机，当进气温度为300k-320k之间时，排放性会比较好；发动机进气压力越大，发动机的动力性和燃油经济性相应会有所提高也会越强，对于此仿真用单缸汽油机，当进气压力值大体为1.2bar时，排放性会比较好。但为保证发动机性能的均衡及稳定，发动机都需要合理的进气温度和压力，就本次研究的单缸汽油发动机来说，进气温度为300k、进气压力为1.2bar时，发动机的综合性能最好。关键词 进气温度和压力，GT-power，单缸汽油机，性能影响
目录
1 绪论 1
1.1本课题研究目的及意义 1
1.2进气温度和压力对汽油发动机性能影响的研究现状 1
1.3本课题研究内容与方法 3
2 基于GTPower软件汽油机模型进气系统模块的介绍 4
2.1 GTpower软件简介 4
2.2进气系统模块 5
3 进气温度和压力对汽油发动机的性能影响分析 8
3.1 进气温度对发动机性能的影响 8
3.1.1对动力性的影响 8
3.1.2对发动机燃油经济性的影响 11
3.1.3对排放性能的影响 11
3.2 进气压力对发动机性能的影响 14
3.2.1对动力性的影响 14
3.2.2对燃油经济性的影响 16
3.2.3对排放性能的影响 17
结论 19
致 谢 21
参考文献 22< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
br /> 1 绪论
1.1 本课题研究目的及意义
自百年以前，汽车诞生以来，越来越多的新兴技术应用于汽车之上，时至今日，汽车已成为人类生活中不可或缺的一部分，人类的生活因为有汽车的存在而更加便捷。发动机作为汽车最为核心的部分，成为汽车工程师们的重点研究对象，由于汽车进气系统在发动机的组成中占着尤为重要的左右，因此对其研究亦获得了越来越多工程师的重视。设计良好的进气系统能够有效得提高发动机的进气效率及进气的质量，从而可以有效的提高发动机的性能。
进气系统中有两个重要参数，即进气温度和压力，本文将主要对其进行研究。进气温度和压力对汽油发动机的性能影响巨大，以其对汽车排放性的影响举例，随着汽车排放标准的日益严格，各大汽车公司及研发人员都在绞尽脑汁地改善汽车的排放，期以达到相关法律标准，国内国五标准早已实施，国六标准也即将来临。而针对汽车所进行的行驶污染物排放（RDE）试验的试验环境条件要求为7到35 ℃[1]。因此，不同的进气温度势必影响相关测试的结果。这就要求汽车制造企业尤其是汽车发动机制造企业在产品开发和标定过程中必须考虑更周全、更细致，以解决不同温度环境下的排放达标问题。发动机的进气量决定了缸内燃烧的优良与否，继而也关系着其排放及其他性能。而进气温度主要影响的便是汽油机的进气量，另外目前比较主流的汽油机也基本是使用涡轮增压或机械增压等增压方式来改变汽油机的进气压力以此影响汽油机的进气量，因此光就排放性能而言，对发动机进气温度和压力的研究就尤为必要[2]。而对于其他方面，例如对燃油经济性、发动机的动力性等，进气温度和压力也一样起着重要的作用，该课题的研究为进气系统的研究提供一种新的思路与途径，因此其对实际的生产应用有着一定的实际意义。
1.2 进气温度和压力对汽油发动机性能影响的研究现状
汽车进气系统是现代汽车发动机的重要组成部分，它的作用是尽可能均匀地且尽可能多地输送可燃混合气或清洁的空气进入气缸中，以满足发动机的工作需求。 进气系统的构成大体有以下部分：进气压力传感器、空气滤清器、空气流量计、节气阀体、附加空气阀、怠速控制阀、谐振腔、动力腔、进气歧管等部分[3]。当发动机工作的时候，其进气的多少是由车辆驾驶人员通过对油门踩动的行程进行控制，油门的行程决定了节气门的开度大小，如此发动机工作时进气多少变得到控制。空气由谐振室、导流管流入空气滤清器，再经由空气流量计、进气管流入与各缸体相连的进气支管，再进入气缸。
早期汽车的进气系统结构较为简单，即直接改变汽车节气门的开度来控制进入气缸的空气流量。随着时代的进步，现有的汽车进气系统早已今非昔比，越来越多的新兴技术被应用于其中，如今，发动机进气系统的形式基本为可变进气系统，可变进气系统大致又被细分为其他几种形式，例如可变气门正时、电子可变正时、电子可变气门升程等等。 各大汽车厂商对其应用方式也是不尽相同，例如：奥迪C5A6的2.4L 2.8LV6发动机采用谐波增压进气系统(AC1S)，通过气流在管道内运动时产生的惯性力，以此导致管道内气体的压力变大是谐波增压进气系统的主要特点[4]。丰日汽车公司研发并使用V VTi系统，此技术特点是通过改变凸轮轴旋转的度数进一步来改变发动机不同工作状况下的进、排气门的开闭和开闭时间长短。本田采用了iVTEC(分段式气门升程调节系统)，可变气门升程的主要优点在于能够在发动机的不同转速下自动调节预与之对应的气门升程。宝马采用的则是的Valvetronic技术，此技术性能表现要比本田的iVTEC和奥迪的AVS更加优秀，这套系统的特点在于发动机的进气多少的调节全部通过无级可变进气门升程来实现。
对于进气温度和进气压力而言，对于这两者定义比较多，普遍意义上认为的进气温度是指进入气缸前混合气体的温度，而进气压力是指进入气缸前进气歧管内气体的压力。随着发动机运行时间及工况的变化，这两个数值是不断变化的，然而进气温度及压力的过高和过低，对于发动机的运行都是有害的，而且，为了适应不同的工作情况，对于进气温度和压力的需求，也是不一样的，因此为了更好地控制这两个重要参数，人们在进气系统中加入了许多电子元件，其中最为常见的就是进气温度传感器和进气压力传感器。
进气温度传感器简称”ATS“，其主体是一个负温度系数的热敏电阻[5]。当进气温度提升时，电阻的阻值会变小；相反，当其降低时，电阻的阻值又会变大，伴随着传感器中电阻值的变化，电路中的电压也因此发生变化，继而显示出相应的电压信号，此信号又引导着控制单元完成自主操作。在车辆发动机未达其工作温度时，进气温度传感器的电信号和发动机中水温传感器的信号大体一样，在达到其正常工作温度后，传感器的信号电压将会是水温传感器的2到3倍。当进气温度高于或低于需要值，进气系统则会通过循环冷却液来对加热或降温进气歧管，以达成对进气温度的控制。
进气压力传感器用于感应发动机进气压力。它主要工作原理是利用真空管与进气歧管进行相关连接，随着发动机工况的变化，进气歧管里面的真空度会有所变动，同进气温度传感器工作原理类似，感应器中的电阻阻值会因此改变，电路中的电压也会发生变化，车辆中央电脑便会根据情况进行相应参数改变[6]。现在常见的车用进气压力传感器的种类很多，根据其信号产生的原理可分为压电式传感器、电容式传感器、差动变压器式及表面弹性波式传感器等。
目录
1 绪论 1
1.1本课题研究目的及意义 1
1.2进气温度和压力对汽油发动机性能影响的研究现状 1
1.3本课题研究内容与方法 3
2 基于GTPower软件汽油机模型进气系统模块的介绍 4
2.1 GTpower软件简介 4
2.2进气系统模块 5
3 进气温度和压力对汽油发动机的性能影响分析 8
3.1 进气温度对发动机性能的影响 8
3.1.1对动力性的影响 8
3.1.2对发动机燃油经济性的影响 11
3.1.3对排放性能的影响 11
3.2 进气压力对发动机性能的影响 14
3.2.1对动力性的影响 14
3.2.2对燃油经济性的影响 16
3.2.3对排放性能的影响 17
结论 19
致 谢 21
参考文献 22< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
br /> 1 绪论
1.1 本课题研究目的及意义
自百年以前，汽车诞生以来，越来越多的新兴技术应用于汽车之上，时至今日，汽车已成为人类生活中不可或缺的一部分，人类的生活因为有汽车的存在而更加便捷。发动机作为汽车最为核心的部分，成为汽车工程师们的重点研究对象，由于汽车进气系统在发动机的组成中占着尤为重要的左右，因此对其研究亦获得了越来越多工程师的重视。设计良好的进气系统能够有效得提高发动机的进气效率及进气的质量，从而可以有效的提高发动机的性能。
进气系统中有两个重要参数，即进气温度和压力，本文将主要对其进行研究。进气温度和压力对汽油发动机的性能影响巨大，以其对汽车排放性的影响举例，随着汽车排放标准的日益严格，各大汽车公司及研发人员都在绞尽脑汁地改善汽车的排放，期以达到相关法律标准，国内国五标准早已实施，国六标准也即将来临。而针对汽车所进行的行驶污染物排放（RDE）试验的试验环境条件要求为7到35 ℃[1]。因此，不同的进气温度势必影响相关测试的结果。这就要求汽车制造企业尤其是汽车发动机制造企业在产品开发和标定过程中必须考虑更周全、更细致，以解决不同温度环境下的排放达标问题。发动机的进气量决定了缸内燃烧的优良与否，继而也关系着其排放及其他性能。而进气温度主要影响的便是汽油机的进气量，另外目前比较主流的汽油机也基本是使用涡轮增压或机械增压等增压方式来改变汽油机的进气压力以此影响汽油机的进气量，因此光就排放性能而言，对发动机进气温度和压力的研究就尤为必要[2]。而对于其他方面，例如对燃油经济性、发动机的动力性等，进气温度和压力也一样起着重要的作用，该课题的研究为进气系统的研究提供一种新的思路与途径，因此其对实际的生产应用有着一定的实际意义。
1.2 进气温度和压力对汽油发动机性能影响的研究现状
汽车进气系统是现代汽车发动机的重要组成部分，它的作用是尽可能均匀地且尽可能多地输送可燃混合气或清洁的空气进入气缸中，以满足发动机的工作需求。 进气系统的构成大体有以下部分：进气压力传感器、空气滤清器、空气流量计、节气阀体、附加空气阀、怠速控制阀、谐振腔、动力腔、进气歧管等部分[3]。当发动机工作的时候，其进气的多少是由车辆驾驶人员通过对油门踩动的行程进行控制，油门的行程决定了节气门的开度大小，如此发动机工作时进气多少变得到控制。空气由谐振室、导流管流入空气滤清器，再经由空气流量计、进气管流入与各缸体相连的进气支管，再进入气缸。
早期汽车的进气系统结构较为简单，即直接改变汽车节气门的开度来控制进入气缸的空气流量。随着时代的进步，现有的汽车进气系统早已今非昔比，越来越多的新兴技术被应用于其中，如今，发动机进气系统的形式基本为可变进气系统，可变进气系统大致又被细分为其他几种形式，例如可变气门正时、电子可变正时、电子可变气门升程等等。 各大汽车厂商对其应用方式也是不尽相同，例如：奥迪C5A6的2.4L 2.8LV6发动机采用谐波增压进气系统(AC1S)，通过气流在管道内运动时产生的惯性力，以此导致管道内气体的压力变大是谐波增压进气系统的主要特点[4]。丰日汽车公司研发并使用V VTi系统，此技术特点是通过改变凸轮轴旋转的度数进一步来改变发动机不同工作状况下的进、排气门的开闭和开闭时间长短。本田采用了iVTEC(分段式气门升程调节系统)，可变气门升程的主要优点在于能够在发动机的不同转速下自动调节预与之对应的气门升程。宝马采用的则是的Valvetronic技术，此技术性能表现要比本田的iVTEC和奥迪的AVS更加优秀，这套系统的特点在于发动机的进气多少的调节全部通过无级可变进气门升程来实现。
对于进气温度和进气压力而言，对于这两者定义比较多，普遍意义上认为的进气温度是指进入气缸前混合气体的温度，而进气压力是指进入气缸前进气歧管内气体的压力。随着发动机运行时间及工况的变化，这两个数值是不断变化的，然而进气温度及压力的过高和过低，对于发动机的运行都是有害的，而且，为了适应不同的工作情况，对于进气温度和压力的需求，也是不一样的，因此为了更好地控制这两个重要参数，人们在进气系统中加入了许多电子元件，其中最为常见的就是进气温度传感器和进气压力传感器。
进气温度传感器简称”ATS“，其主体是一个负温度系数的热敏电阻[5]。当进气温度提升时，电阻的阻值会变小；相反，当其降低时，电阻的阻值又会变大，伴随着传感器中电阻值的变化，电路中的电压也因此发生变化，继而显示出相应的电压信号，此信号又引导着控制单元完成自主操作。在车辆发动机未达其工作温度时，进气温度传感器的电信号和发动机中水温传感器的信号大体一样，在达到其正常工作温度后，传感器的信号电压将会是水温传感器的2到3倍。当进气温度高于或低于需要值，进气系统则会通过循环冷却液来对加热或降温进气歧管，以达成对进气温度的控制。
进气压力传感器用于感应发动机进气压力。它主要工作原理是利用真空管与进气歧管进行相关连接，随着发动机工况的变化，进气歧管里面的真空度会有所变动，同进气温度传感器工作原理类似，感应器中的电阻阻值会因此改变，电路中的电压也会发生变化，车辆中央电脑便会根据情况进行相应参数改变[6]。现在常见的车用进气压力传感器的种类很多，根据其信号产生的原理可分为压电式传感器、电容式传感器、差动变压器式及表面弹性波式传感器等。
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