进排气数学模型在车辆发动机载荷谱及其应用中的重要性

工质经进排气门流入、流出气缸的过程视为准维流动，即当计算步长足够小时，认为一个步长内的流动过程是稳定流动过程。进排气门的喉口相当于一个流通面积随时间变化的孔板，通过进气门处的气体流动按照一维等熵绝热过程处理，考虑流量系数并按准稳定流动计算：

式中，——质量流率，kg/s；

Aeff——有效流动面积，m2；

R——气体常数；

pol——上流的临界压力，kPa；

Tol——上流的临界温度，K；

ψ——流函数。

气体在进气门处的流动均为亚声速流动；而通过排气门的流动，根据排气门前后工质的压差，可分为排气初期的超临界流动与其后的亚临界流动。

气体自压力p1、温度T1流经节流截面后，其状态变成压力p2、温度T2，设p1＞p2，在超临界排气期，，因此：

在亚临界排气期，，因此：(www.xing528.com)

式中，K——气体的绝热指数。

当气门的结构参数确定后，进、排气门的流通面积随着凸轮升程的变化而变化，因此在计算时需输入柴油机的凸轮升程随曲轴变化的数据。

实际的有效流动面积Aeff由试验测得的流量系数CD计算：

式中，CD——气门的流量系数；

dVi——气门座圈直径。

发动机的实际流量和理论流量是有一定差异的，把实际流量与理论流量的差异归结到流量系数μ中，μ值主要取决于气门升程，其函数表达式如下：

式中，hv（φ）——气门升程。

不同发动机的流量系数CD差别很大，通常μ值由试验确定。用实物（或模型）的静吹风试验测得瞬时μ值，以此实测的μ值作为已知数据进行计算。试验表明，流量系数CD实际上与压比无关，因此可以将气门升程（或升程与气门直径的比值）作为参变量来描绘流量系数。