（动力机械及工程专业论文）中速船用柴油机的仿真及低nox排放优化设计.pdf

大连理工大学硕士学位论文 摘要 本文对某中速船用柴油机的性能进行研究，利用a v lb o o s t 对柴油机工作过程进行 模拟计算，并对模拟结果进行了分析。研究内容主要包括： ( 1 ) 根据柴油机工作过程计算的规律，建立了该柴油机的工作过程模型。利用该 模型对柴油机推进特性进行了模拟计算，并与相应工况的试验数据进行对 比，结果表明，模拟数据与试验数据做到较好的吻合，从而验证了该机工作 过程模型的正确性。 ( 2 ) 模拟了安装可实现靴型喷射的调压孔式喷油泵的柴油机模型。通过同原机对 比，可知采用喷油规律b o o t l 可以获得比原机更好的经济性，而b o o t 2 规律 可以有效降低n 0 x 排放。 。 ( 3 ) 对喷油正时分析其对性能的影响，结果表明：采用推迟喷油正时的手段，可 在油耗升高小于3 的条件下，显著改善b o o t l 的n o x 排放。接着通过分析 推迟喷油正时对柴油机油耗及n o x 的t r a d e - o f f 关系，结合优化模型，选取 了三种规律下的最佳喷油正时。 ( 4 ) 建立利用进排气管压力波动效应的外部e g r 系统。通过分析主要参数如背 压阀开度，e g r 阀开度及e g r 温度，可知调节背压阀可以获得高e g r 率， 从而显著降低n o x ，如果在此基础上降低e g r 温度，使得n 0 x 迸一步降低； 同时由于进气温度降低，有效降低了由于e g r 引起的动力性和经济性损失， 为今后e g r 系统的设计指明了方向。 关键词：柴油机；靴型喷射；喷油正时；n 0 x ；e g r 中速船用柴油机的仿真及低n 0 x 排放优化设计 s i m u l a t i o na n do p t i m i z a t i o nf o rl o wn o xe m i s s i o ni nam e d i u ms p e e d m a r i n ed i e s e le n g i n e a b s t r a c t t h i sp a p e ri sa b o u tas t u d yo nt h ep e r f o r m a n c eo fam e d i u ms p e e dm a r i n ed i e s e l e n g i n e t h es i m u l a t i o no fd i e s e lw o r k i n gp r o c e s si so p e r a t e da n da n a l y z e dw i t ha v l b o o s t t h i st h e s i sm a i n l yc o n t a i n s ： ( 1 ) a c c o r d i n gt ot h ep h y s i c a lp r i n c i p l eo fw o r k i n gp r o c e s si nt h ed i e s e le n g i n e ，a n u m e r i c a lm o d e li sb u i l t1 l p b a s e do nt h i sm o d e lt h ep r o p u l s i o nc h a r a c t e r i s t i ci s s i m u l a t e da n dc o m p a r e dw i t ht h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t s t h er e s u l t ss h o wt h a t ，t h e c a l c u l a t i o nc a nb ei nw e l la c c o r dw i t he x p e r i m e n t a lr e s u l t s ，a n dt h u st h ev a l i d i t yo f t h i sm o d e li sc o n f i r m e d ( 2 ) t h e nt h ea u t h o rs i m u l a t e st h ed i e s e le n g i n ew i t hap r e s s u r e m o d u l a t i n g - h o l ef u e l p u m p ，w h i c hi s a v a i l a b l et or e a l i z eb o o t - t y p ei n j e c t i o nr a t e i ti sf o u n dt h a t ， c o m p a r e dw i t ho r i 酉n a le n g i n e t h em o d e lw i t has t r a t e g yb o o t lo fi n j e c t i o nr a t ec 趾 o b t a i nb e t t e re c o n o m ya n dt h eo n ew i t has t r a t e g yb o o t 2c a l lr e c e i v eal o w e rn o x e m i s s i o n ( 3 ) n e x t ，t h et h e s i sa n a l y z e st h e e f f e c t so ft h ei n j e c t i o nt i m i n go i lt h ee n g i n e p e r f o r m a n c e t h e s e r e s u l t si n d i c a t et h a t ，u s i n gs t r a t e g yb o o t l ，r e t a r d i n gt h e 画e c t i o nt i m i n gm a k e sar e m a r k a b l ei m p r o v e m e n to fn o xe m i s s i o na sw e l la sal e s s t h a n3 p e r c e n ti n c r e a s ei nt h ef u e lc o n s u m p t i o n a n dt h eo p t i m a li n j e c t i o nt i m i n g s u n d e rt h r e es t r a t e g i e so fm j e c t i o na r ec h o s e na c c o r d i n gt oo p t i m i z a t i o nm o d e la n dt h e a n a l y s e so f t r a d e - o f fr e l a t i o n s h i pb e t w e e nf u e lc o n s u m p t i o na n dn o x ( 4 ) am o d e lo fa l le x t e r n a le g rs y s t e mi sb u i l tu pb a s e d o nt h ef l u c t u a t i o ne f f e c t so f p r e s s u r el y i n gi nt h ei n t a k ea n de x h a u s tp i p e s a f t e ra n a l y z i n gt h em a i np a r a m e t e r si n i i 大连理工大学硕士学位论文 t h ee g r s y s t e ms u c ha so p e n i n go f b a c kp r e s s u r ev a l v e ，o p e n i n go fe g rv a l v ea n d e g rt e m p e r a t u r e ，t h ec o n c l u s i o nc o u l db es u m m a r i z e da sf o l l o w s ：a d j u s t i n gt h e o p e n i n go f b a c kp r e s s u r ev a l v ec a l lr e a l i z eah i i g he g rr a t i oa n de v e n t u a l l yan o t a b l e d e c r e a s eo fn o x u n d e rt h es a i l l eo p e n i n go fb a c kp r e s s u r ev a l v e ，a st h ee g r t e m p e r a t u r ed r o p s ，n o xd e c r e a s e sa n dm e a n w h i l e ，i n t a k et e m p e r a t u r ed e c r e a s e s ， l i e n c e ，i m p r o v e m e n to fe n g i n ep o w e ro u t p u ta n df u e le c o n o m yr l ea t t a i n e d t h e s e a n a l y s e sp r o v i d eaq u a l i t a t i v eg u i d ef o rd e s i g no f ar e a le g r s y s t e mi nf u t u r e k e yw o r d s ：o i e s e le n g i n e ；b o o t - t y p ei n j e c t i o n ；i n j e c t i o nt i m i n g ；n o x ；e g r 大连理工大学学位论文独创性声明 作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究 工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外， 本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请 学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献 均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 学位论文题目： 里董壁堕! 鉴壁翌! 塑坠亟丝叠塑垒! 兰! 叁! j 作者签名： 互鱼2 丝日期：竺翌年尘j 缅 大连理工大学硕士学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定，在校攻读学位期间 论文工作的知识产权属于大连理工大学，允许论文被查阅和借阅。学校有 权保留论文并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，可以将 本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印、或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 学位论文题目： 作者签名： 导师签名： 大连理工大学硕士学位论文 1引言 1 1 研究背景 当今世界环境保护已成为新的热点。据报道全球燃料消耗量柴油和汽油分别为l 亿 万吨和4 千万吨，目前全世界正在使用中的柴油机数已超过1 3 0 0 万台。为此，柴油机废 气排放物对大气造成的危害也和汽油机等动力机械一样引起了人们的高度重视。 船舶对内河沿岸、港口和海洋的大气环境污染主要出自于船用柴油机的废气排放， 排放废气中含有烟尘、v o c s 、s o x 、n o x 等，其中以n o x 的排放最为突出。n o x ( 氮氧化物) 具有腐蚀性和生理刺激作用，可造成较大的危害，如降低远方物体的亮度反差，腐蚀棉 花、尼龙等织物，危害植物生长，破坏染料并使其褪色，引起人的急性呼吸道疾病等， 还是产生光化学烟雾的主要因素之一。 根据英国l l o y d sr e g i s t e ro fs h i p p i n g 的统计资料，2 0 世纪末世界商船队拥有 船舶数量8 万余艘，每年消耗燃料油超过l 亿吨，按当时的柴油机技术水平推算，大型 柴油机n o x 的排放率约为2 0 9 k w h ，则每年约有1 0 0 0 万吨n o x 的排放大气，在一些 航运发达国家，如丹麦、挪威等，总的大气污染中，n o x 的排放约有1 7 4 0 出自于船 用柴油机u 1 。 截止2 0 0 0 年，中国内河船舶运输企业有4 0 0 0 多家，拥有船舶2 2 万余艘，2 0 0 0 多 万载重吨，其中不包括挂桨机小型船舶2 0 多万艘，内河中型机动船约l 万艘，因船型 陈旧和使用劣质燃油，每年排放大气的n o x 加上s o x 不少于1 0 0 万吨。 1 2im o 限制n o x 排放的m a r p o l 公约附则v i 船用柴油机每年排放n o x 的总量是惊人的，对大气环境的污染当然严重，早已引起 人们的关注。 1 9 9 0 年9 月，i m o ( 国际海事组织) 在“防止船舶的空气污染及燃油品质”文件中提 出了船舶污染排放控制指标。1 9 9 5 年9 月，i m o 第3 7 次海洋环境保护委员会会议提出 新增“m a r p o l7 3 7 8 公约”附则v i ，附则v i 适用于所有除游艇和渔船以外，总吨位大 于5 0 0 吨的货轮。整个附则分为两章共计1 9 条，并有4 个附录。i m o 防止船舶大气污 染的目标是，将船舶n o x 排放量削减至现有水平的7 0 和5 0 。 1 9 9 7 年i m o 第3 9 次海洋环境保护委员会会议通过“m a r p o l7 3 7 8 公约附则v i ， 即“防止船舶造成大气污染规则”，还通过“船用柴油发动机氮氧化物释放控制技术规 则”。 中速船用柴油机的仿真及低n 0 x 排放优化设计 自2 0 0 0 年开始i m 0 便实施了严格的n 0 x 排放标准。2 0 0 8 年l o 月i m 0 最新修正的 m a r p o l 公约附则v i ，根据柴油机最大工作转速，对n 0 x 的排放提出了三个阶段的限制 要求，见表1 - 1 和图1 - 1 。 表1l v l a r y o l 附则的n o x 排放法规【2 】 阶段日期 n o x 排放，g k w h n p ：，则气体自p ，、t i 流经节流截面f 后，其状态变成p 。、r ：。 超临界排气期鲁( 南尸时 一：( 南产后 治3 。， 亚懈排气期p l ( 南p 、王，=( 2 - 3 1 ) 式中，p ：一下流的静压，k p a ； k 一气体的等熵指数。 因此，计算流量时，除p 、t 等热力参数外，还要确定气门几何截面积及流量系数。 2 。7 增压器计算 对于一个平稳的发动机运行状态，增压器的性能由能量守恒或热力学第一定律来决 定。压气机的平均消耗功率必须与涡轮机的平均提供功率相等。 = 弓( 2 - 3 2 ) 压气机的消耗功率取决于压气机的流量质量以及进出压气机气体的焓差。而后者受 到压比，进气温度，压气机的等熵效率的影响： 只= ( 吃一a ) ( 2 3 3 ) 其中： 只压气机的消耗功率； 大连理工大学硕士学位论文 巩压气机的流量质量； 鬼压气机的排气焓值； 氏压气机进气焓值。 = 扣印【印等- l 】( 2 - 3 4 ) 其中： 仇。压气机的等熵效率； c 。服气机进排气的平均定压比热； 正压气机的进气温度； 盟增压比。 霰 涡轮机的提供功率由涡轮机的流量质量以及进出涡轮机气体的焓差决定。而且，按 照惯例，把涡轮增愿器盼瓠i 械损失都放在涡轮桃这边来考虑： 弓= 脚兀( 魄一红) ( 2 3 5 ) 其中： 辟涡轮功率； 鹃涡轮流量质量； 氏涡轮进气焓值； 垃涡轮排气烩值； 村增压器机械效率。 m 嘞节转学竿】( 2 - 3 6 ) 其中： j 等熵涡轮效率； c ，涡轮机进排气的平均定压比热； 夏涡轮进气温度； 丝涡轮机膨胀比。 马 增压器於总效率定义为： 中速船用柴油机的仿真及低n o x 排放优化设计 r r c = j 。仉，仉工( 2 3 7 ) 2 8 发动机性能参数计算 软件用下列公式计算发动机主要性能参数： 1 平均指示压力巳 只，= 土n d 2 - s ( 2 3 8 ) 式中：形每循环的指示功 2 指示扭矩z 互：与量( 2 3 9 ) 刀。k e y c l e 式中：循环参数，对2 冲程来说，= 2 ；对4 冲程来说，= 4 。 3 指示比扭矩瓦 瓦2 哥 一4 0 ) 4 指示功率只 只= 2 匕屹! i ( 2 4 1 ) 式中：n 转速，r r n i n ：f 种程数；i 气缸数。 5 指示比功率忍 兄2 哥q 一4 2 ) 6 排气冲程时的平均指示压力岛。 = 古r 川矿( 2 4 3 ) 7 吸气冲程时的平均指示压力匕妇 = 吉e 川y ( 2 - 4 4 ) 8 指示油耗五 大连理工大学硕士学位论文 反：旦1 0 3 ( 2 4 5 ) 0 9 、指示效率 ，7 。：3 6 x l 0 3 p i ( 2 4 6 ) 巩。1 开f o z 一4 6 ， 式中：协燃料的低热值，单位为k j k g 。 1 0 充气效率仉 耽：上土互墨- a ( 2 4 7 ) 轳可考。云。百屹。4 式中：诈一残余废气系数；几何压缩比；z 进气管内的气体温度，单位 为k ；一环境温度，单位为k ：b 进气管内的气体压力，单位为k p a ；环 境压力，单位为k p a 。 1 1 扫气系数以 赡：上( 2 4 8 ) f l b 十m f 式中：留在气缸内新鲜空气充量的质量，单位为k g ； 吁喊余废气质量，单位为k g 。 1 2 摩擦平均有效压力 p ：( 2 一 r o m 2 3 0 万r p 一 lz 一4 9 ) 式中：己机械损失功率，单位为k w 。 1 3 平均有效压力 p 。= p m i p 。( 2 5 0 ) 1 4 机械效率 1 5 有效油耗色 = 垃= 2 l ( 2 - 5 1 ) p m lp 。+ p 。 玩：生( 2 5 2 ) r i m 1 6 气缸中壁面平均传热系数邑 中速船用柴油机的仿真及低n 0 x 排放优化设计 玩=土(伊)却(253)cd 2 一。上却心一 式中：q ( 伊) 随曲轴转角变化的壁面传热系数，单位为k j ( , 1 , 2 k ) ； c 卜循环周期，c a 。 1 7 气缸中通过传热的有效平均气体温度乏，万 乏，万= 七乏( 9 ) 吼( 驴) d 缈( 2 5 4 ) c d a 。c d 软件利用上述公式计算出发动机的性能参数，通过调用程序，得到发动机性能指标， 就可以对整台发动机的性能进行分析、比较。 2 9 本章小结 本章对发动机性能数值模拟模型中的气缸和增压器等关键或普遍的元件进行了较详 细的分析。 根据柴油油发动机的燃料燃烧放热特性、传热特性和气体交换特性，分析采用了发 动机性能数值模拟中气缸的物理模型和数学模型。主要模型包括：缸内能量守恒方程； 缸内a v lm c c 燃烧放热模型；缸内w o s c h n i l 9 9 0 传热模型；气体交换模型。 大连理工大学硕士学位论文 3 柴油机工作过程模拟计算模型的建立 3 1柴油机的主要设计参数 该柴油机主要设计参数见表3 1 。 表3 1 柴油机技术参数 型式直列六缸、增压中冷，- 直喷 式，四气门 缸径冲程( n u n ) 4 0 0 x 4 6 0 压缩比 1 1 4 额定功率( k w )3 3 0 0 额定转速( r p m ) 5 2 0 喷油嘴 9 0 6 8 x1 4 0 。 喷油正时( o c ab 1 i ) c ) 1 2 排气系统 一 m p c 3 2 模型的建立 3 2 1 建模的步骤 ( 1 ) 对所研究的4 1 0 0 q b z l 型柴油机进行分析和测量，收集数据和资料。 ( 2 ) 将实际的复杂的柴油机分解成若干个容易处理的子系统，并运用a v lb o o s t 所 提供的模块建立相应的物理模型。 ( 3 ) 根据工程热力学，传热学等方面的知识，将简化的物理模型进行定量的数学描 述，将收集的数据及资料输入到相应的模块中去，即建立数学模型。 ( 4 ) 利用己建立的初步模型，进行模拟计算，求出该模型所包含的全部物理参量， 并与实际的测量值进行对比，进一步修改模型以贴近实验结果。 中速船用柴油机的仿真厦低n o z 排放优化设计 322 柴油机工作过程模型 根据该柴油机的结构参数，建立了模拟计算模型，如图3 - 1 所示 图3 - 1 该柴油机计算模型 图中，s b i ，s b 2 为系统边界t c i 为废气涡轮增压器：c o l 为中间冷却器；c l i 为空气谴清器； p l i 为稳压箱：c l ，c 2 ，c 3 ，c a 。c 5 c 6 为气缸；肝l ，肝2 ，肿3 ，帆，岍5 旰6 肝7 为测量点； 1 ，2 3 6 为管段；r l ，r 2 r 1 2 为压力限制条件，用于两个管道的连接rj 1 j 2 j 6 为用于 连接三个管道的连接点。 33 模型参数的设置 3 3i 边界条件的设置 管道末端的流动是由管中的压力波、临界压力咀及管道末端的有效流通面积决定。 流动方向由管道末端的压力决定：如果管道末端的压力超过临界压力则气体流出管道； 如果管道末端的压力低于临界压力，则气体流入管道。管道末端的流动状态由以下的节 流时维稳态方程计算得到“1 ： j2 ”“j i i脉尝心爿 3 - 1 ) 式中m _ 比质量流率，单位为k g s “流量系数； p 一节流孔板下游的静压力，单位为k p a ： 风，瓦节流孔板上游的临界压力和温度，单位为k p a ，k ； k 一比热比。 鹾 酬 _厂。署 r 矿豢l 大连理工大学硕士学位论文 如果实际的压比低于临界状态的压比，盟：f 去1 m ( 其中，以为临界状态时的 风 五十l 压力) ，且不存在超音速流动，则质量流动独立于实际的压比，质量流率为： m = p p o 压( 南r 后c s 2 ，丽飞而j 、| f 西峭吃 对于柴油机来说，系统边界主要设定压力，温度，。流量系数和空燃比a f 等参数。 温度和压力是柴油机工作时的温度和压力。对于进气系统的边界，a f 为无穷大：对于 排气系统的边界，a f 根据经验设定。进气管边界的流量系数主要由进气管末端到安装 位置的距离和末端喇叭口的特性决定。 流量系数的选取可参照表3 - 2 ，在标定点之间的值由线性插值获得。 表中，相对内径：r d h 为迸气管过渡圆半径与进气管直径的比值。相对边距l d h 为管道末端到安装位置的距离与进气管直径的比值。在节流孔处没有几何阻力的情况 下，排气管边界的流量系数推荐值为1 。 表3 - 2 流量系数嘲 相对 相对入口半径 边缘 显巨离 o o娃1 22 0 o o8 1 58 5 59 1 09 5 0 9 8 5 o 0 2 57 7 08 4 09 1 0钙09 8 5 0 0 7 57 5 08 3 09 1 09 9 8 5 o 2 0瑚8 2 59 1 09 5 09 8 5 o 5 07 1 08 2 09 1 09 5 09 8 5 3 3 2 管道的阻力损失及摩擦系数 在管道有压力损失的地方考虑阻力损失，几何损失主要在管道截面有几何阻力( 如 蝶阀、节流孔板等) 或在某处有分流时产生。流量系数为在临界压力和相同的压比的情 况下，实际的质量流量与无损失时的质量流量的比值。对于渐扩管的流量系数软件的推 荐值为1 0 ；对于渐缩管( 如图3 - 2 所示) 的流量系数主要由横截面的面积比( d d ) 2 ，和 小管径的相对内径比r d 决定。 中速船用柴油机的仿真及低n o x 排放优化设计 d d 图3 - 2 渐缩管的直径变化示意图【2 7 】 软件对渐缩管的流量系数的推荐值如表3 - 3 所示别。 表3 - 3 渐缩管的流量系数m 3 相对内径面积比( d d ) 2 ( r d )o oo 4o 7o 91 0 o oo 8 1 50 8 6 50 9 1 50 9 6 01 o o 0 20 8 5 50 8 9 50 。9 3 50 9 7 01 0 0 0 60 9 1 00 9 3 5o 9 6 00 9 8 01 0 o 1 20 9 5 50 9 7 0o 9 8 00 9 9 01 o o ，2 00 9 8 5o 9 9 00 9 9 5o 9 9 81 0 管道壁面摩擦系数取决于管道表面粗糙度，管道直径和管内流动的雷诺数。对于充 分发展湍流，表3 4 给出了摩擦系数的标准值： 表3 _ 4 管道摩擦系数2 订 材料管道直径【m m 】 粗糙度) 【m m 】 3 08 01 0 01 塑料c o 0 0 1 5 ) o 0 1 1o 、0 1o 0 1o 0 1 新钢o 0 5 ) o 0 2 3o 0 1 9o 0 1 70 0 1 6 旧钢( o - 1 7 ) o0 3 2o 0 2 7o 0 2 3o a 2 1 铸铁( r a i n o 2 5 ) o 0 3 7o ，0 2 9o 0 2 6o q 2 3 铸铁( m a x o 5 o 0 4 4o 0 3 7o 0 3 1 o ，0 2 8 3 3 3 气缸参数的选取 气缸的参数设置包括缸径、冲程、连杆长度、活塞偏心距、点火顺序及有关燃烧特 性、热传递、扫气过程和气门气道等方面的参数，同时，在缸内过程计算也要标定初 始条件。 大连理工大学硕士学位论文 3 3 3 1 燃烧放热模型参数设定 在本模型中，采用了a v lm c c 燃烧放热模型，需要输入喷油系统结构及物理参数如 喷孔数目，喷孔直径，流量系数( 取为0 5 ) ，喷油压力及喷油规律。 另外，还需输入燃烧相关参数。其中，燃烧常数对放热规律曲线影响最大，燃烧常 数越大，燃烧速度越快；预混合燃烧参数以控制放热率以及n o x 的生成；考虑了湍流的 影响，湍流常数控制着动能能量密度的影响，而耗散常数控制着动能的分布；此外，还 有滞燃期修正系数、n o x 生成参数和e g r 影响参数。 a v lm c c 模型的参数主要通过试验的示功图进行标定，以标况为例( 见图3 - 3 ) ， 模拟值与试验值吻合很好。 1 8 0 1 6 0 1 4 0 1 2 0 c 薹1 0 0 表 幽8 0 着6 0 4 0 2 0 o 3 箱o笛o3 7 0册03 9 04 0 0 曲轴转角 c a i 图3 3 标况模拟与试验的示功图对比 3 3 3 2 传热模型参数设定 本模型采用w o s c h n i1 9 9 0 传热模型。对于循环模拟计一算，工质与气缸之间的换热 过程不仅影响气缸内部过程的进行，而且也影响受热零件的热负荷和散热冷却介质的热 量，为此必须研究燃气侧的换热系数及内表面温度。对传热系数的计算，采用式( 2 1 1 ) 。 气缸周壁的传热面积由活塞项面积、气缸盖底面积及缸套的表面积组成。本模型的活塞 顶表面积按气缸截面积的1 2 倍计算，气缸盖底面积等于气缸截面积，活塞在上止点时 的表面积为活塞到缸盖的距离与气缸表面积的乘积。 中速船用柴油机的仿真及低n 0 x 排放优化设计 3 3 3 3 气门参数设定 在系统边界( 进、排气门) 处工质质量的流动取决于气门前后的压力比值的大小。对 于气体流入气缸来说，压比为气缸内的压力与气道的临界压力的比值( 压比 1 ) 。但是，当进气压力 低于缸内压力或排气背压高于缸内压力时，就出现进气或排气倒流闭。 为避免由多向流引起的压力损失，需要标定气道的流量系数。试验测定流量系数要 在稳流试验台上进行，以确定的压比，测定气门在不同升程下气门处的气体流动情况。 试验表明，流量系数实际上与压比无关，因此，可以用气门升程( 或升程与气门直径的 比值) 作为参变量来描绘流量系数。随着气门升程的增加，流量系数的值降低在气门升 程较小时，其值可能大于1 ，这是由于在较小的气门升程时，流动能很好的贴合气道壁 面，甚至可能达到扩压的作用；在气门升程较大时其值下降，可由流动的超脱( 或断流) 来解释。若与气缸相连的管道的截面积不同，气道的流量系数也有所不同，则需要确定 比例系数f 。，用以得到有效的流通面积。通常，流量系数与气门内阀座的面积有关。 ( 1 ) 气门的几何流通截面积 当气门的结构参数确定之后，进排气门的流通截面积随着凸轮的升程的变化而变 化，故计算时把预先算好的柴油机的凸轮升程曲线输入，用插值法计算各曲轴转角下的 凸轮升程。 实际的有效流通面积由测得的流量系数, u o - 计算： ，2 _ 彳。= 兰l 兰 (3-3po 33 )