zhangmingminga 发表于 2007-7-27 08:04

对汽车进气排气系统及CVR应用的评述

本帖最后由 wdhd 于 2016-5-18 09:34 编辑

  对汽车进气排气系统及CVR应用的评述
  程大酉博士 2006年3月31日
  汽车的改进
  汽车生产是一种利润极低,产量很高而又有国际竞争的一个行业。
  为了改进汽车排放,每加仑油耗的里程数,发动机单位重量的马力,安全性,低费用等因素,以实现降低成本,其改进措施应寻求简化机器的方法,以达到最好的性能。
  德国人常常用复杂的办法达到这一目的,因此其产品价格高昂,十分复杂而可靠性又差。二次大战期间,战场上最好的坦克是虎牌坦克,它具有最好的性能,速度和其他方面的改进,但需要很复杂的零部件和维修。所以一旦在战场上出故障后,士兵不得不抛弃这些坦克,而不是像美国坦克那样,经过修理继续使用。另一方面从每缸两个阀门改为每缸四个阀门,可以认为是进排气系统最好的改进。
  杜邦公司对进气管的最新进展是用炭素纤维为宝马汽车制造进气管,它既经济又耐用。
  汽车发动机最需要的是低速时的扭矩。汽车以加速度来评价,即在几秒钟内达到某一个速度。由于事实上汽车发动机在低转速时不具有高的扭矩,为满足这个扭矩要求,唯一的办法就是采用很大的发动机。据NASA的风洞实验研究,一辆大型的雪佛莱轿车在65英里/小时时只需要8马力。然而为满足顾客要求的加速度,要采用最大的250马力发动机。柴油机具有好得多的低速扭矩。例如同样车型的奔驰,它只要65马力就具有280马力汽油机的性能。从另一方面说,汽油发动机更受欢迎,因为同样数量的原油可以生产的汽油远多于柴油。
  汽车进气管设计是很复杂的。进入空气是波动的形式,它取决于进气管到汽缸的长度和气阀从开启到关闭的时间,这就取决于发动机的转速。一个可称为“调谐管道”,其含义是气波冲向进气阀,需要和阀门的开启合拍一致,才能加快把空气吸入到气缸。这一过程取决于频率,也就是取决于发动机的转速。
  基于前面论述,通常单个气缸进气管的“运动体(空气团)”的体积等于气缸的排量,进气管的长度是调到最常用的转速的时候。
  在一个管乐器中,如长笛等,空气的振荡频率可以通过开关不同的共振腔来调谐。通用汽车公司曾尝试用大容积的共振腔去调整进气管,但这个调整非常依赖于频率。需要一个很大的阻尼器,如车轮的吸振器,但只能在一个方向有阻力。在这种气流中使用CRV,其特性是可以在一个方向减小阻力,而在相反方向增加阻力。
  CRV的特性
  CRV是用NASA的风洞进行研究开发,建立了一个新的概念,迄今为止没有在任何机械刊物和书籍发表过。在古典力学中有一个科目叫保角映射,它可绘出在变化的几何流道中流体的流线。数学上用到的是复变函数。
  三维保角映射的延伸,用向量分析方法,让流线通过一个三维曲线通道,使截面上全部流线束流经相同的距离,根据曲线导管的几何形状,决定CVR的旋转角度。
  旋转叶片是不容易设计的,可以用它使流体旋转一个要求的角度,这个角度不依赖于流体的速度。必须确定一组旋转叶片的曲线,使其不依赖于流体速度的特性成为可能。
  一当旋转叶片的几何设计确定下来,它的大量生产是比较便宜的。这是一个最好的解决途径,也就是低成本下获得高性能。
  本文回顾
  汽车的进排气是非常复杂的问题。为避免汽车税,不牺牲输出马力情况下减小气缸尺寸,最重要的是控制排放。这就要求每个气缸都要调整到最好的空气—燃料比。不幸的是当今的汽油喷射系统采用的是主进气管平均空气流量,而不是单个气缸的空气流量。因此为每个单气缸的“运动体”采用CVR,用以平衡进入单个气缸的气流是重要的。这就是在SAE论文中总结的内容。这个“运动体”定义为经进气支管进到单缸的气流。
  空气/燃料比是调整到气缸的最高空气流量。当喷射相同的平均燃料到各气缸时,进气少的汽缸燃烧富裕的燃料,产生不完全的燃烧,形成为污染物。这也造成MPH的低效率。
  最有效的方法是在涡轮增压器上采用CRV。这可增加进入气缸的空气流量,减少发动机的体积和重量。现在涡轮增压器的汽车效率不高,是由于增压器的管路安排不良所致。用CVR将会使涡轮增压器的弯曲吸入管路如同直线管路一样。这将提高涡轮增压器的效率和寿命,降低价格和便于维修。
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无水1324 发表于 2007-7-27 16:14

这个东西不错,有点兴趣。就是我们在考虑进气管的气流的时候,一般怎么样的气流速度和波动频率比较好?

无水1324 发表于 2007-7-27 16:25

还有增压器,增加进口空气的体积,这个由什么定量的计算没有?

shwwd 发表于 2007-8-21 13:29

不好意思,想问一下文中的“CVR”、“CRV”是什么意思啊?

chuxuezhe 发表于 2007-8-21 15:53

这个东东不错,希望大家可以共同谈谈

zhangmingminga 发表于 2007-8-24 15:44

CRv回复

此技术,在几年前作过全套测试,希望能在中国推广,大家能介绍一下,哪家公司适合吗?

zhangmingminga 发表于 2007-8-24 15:45

CRv回复

此技术,在几年前作过全套测试,希望能在中国推广,大家能介绍一下,哪家公司适合吗?

同行人士 发表于 2007-9-5 15:28

是CVR? 还是CRV?
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