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K157发动机进气系统单向阀的研究

邓志勇  
【摘要】: K157FMI发动机是一种高速摩托车用发动机,该发动机在高速大工况下的性能优良,但在中低速小工况下的燃油经济性不理想,面对2009年1月1日实施的燃油税和日益严格的排放法规,阻止该发动机进气反喷,降低其燃油消耗率是十分必要的。 本文介绍了一种控制发动机进气反喷的单向阀,该单向阀安装在化油器与发动机气缸体之间,利用其单向导通的原理,使中低转速下进入气缸内的混合气不能倒流,阻止发动机进气反喷,从而能有效地降低燃油消耗率,提高K157FMI发动机的燃油经济性。 首先,根据发动机示意图和P-V示功图分析了发动机进气过程中单向阀簧片的工作过程和工作原理;根据工程热力学和流体力学的相关理论,建立了簧片的流动微分方程式和运动微分方程式,分析了簧片的运动规律,同时运用matlab求解出所设计簧片的理论固有频率。 其次,根据薄板理论,运用有限元软件ANSYS对单向阀簧片进行模态分析和谐响应分析,从而得到模型中簧片的固有频率以及簧片在受气流冲击载荷后的响应值,并结合簧片运动规律的理论分析,为单向阀的簧片的形状和限位板高度等的设计提供参考和依据。 再次,建立并调试功率综合实验台,以K157发动机为研究对象,通过外特性和负荷特性实验,将加阀后发动机的功率、转矩和燃油消耗率与原机作对比,验证单向阀的理论可行性。 最后,基于流体动力学,对单向阀的结构进行优化和改进设计,减小了单向阀在发动机进气时引起的流动阻力损失,并通过对比各种改进单向阀结构的方案,确定了合理的单向阀结构。


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