可变进气管对汽油机流动特性与性能影响的数值仿真-研究

《可变进气管对汽油机流动特性与性能影响的数值仿真-研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得鑫注盘茎或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：杏傍R签字日期：wp，年7月年日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解叁壅盘鲎有关保留、使用学位论文的规定。特授权叁壅盘鲎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意

2、学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：杏日问签字日期：2口of年7月辱日一名：刎嘭签字日期：2口口f年7月4日第一章绪论1．1本课题研究背景内燃机从问世到现在已经有一百多年的历史了，它在推动人类社会进步方面起到了巨大作用。直到现在，它仍然是热效率最高的热力发动机，广泛应用于国民经济的各个领域和国防部门，它所发出的功率占全世界所有动力装置总功率的90％⋯，绝大部分汽车也是采用内燃机作为动力源。尽管人类试图用新的动力取代内燃机，但是直到今天也没有找到一种可以真正取代内燃机的动力源。可以预测，在今后相当

3、长的时期内，内燃机因其特有的优点仍将处于不可替代的地位【21。随着对发动机性能要求的提高，对进气系统的设计要求也进一步提高。现在的发动机越来越多地运行在偏离指定转速的中低速范围内，此时传统的进气系统与发动机的工作过程不协调，这将导致发动机性能指标降低，甚至某些运行工况恶化。因此，需要设计出一种能适合较宽转速范围的进气系统，可变进气系统应运而生。可变长度的进气歧管使发动机在高速和低速工况都能利用气体波动效应提高充气效率，降低排放指标。但在化油器式汽油发动机中，由于燃料与空气在进气管道内进行预混合，进气管道的结构将直接影响混合气的形成，特别是在变工况时，燃油将出现滞后

4、现象，为了减轻这种不利影响，只能尽量缩短进气管路，不可能充分考虑气体波动效应。而采用电控燃油喷射的现代汽油机则不存在这种限制，其进气管可变长度设计可充分利用进气动态效应，使发动机能在不同转速下提高充气效率，改善发动机全面性能。可变截面的进气歧管是针对发动机对气体运动和流通系数的不同要求而产生的。发动机本身在不同转速条件下对涡流运动和流通系数的要求各有侧重，低速要求高涡流比，高速要求大流通系数。其中，发动机进气充量的涡流运动是影响发动机性能的重要因素，它能够提高燃烧速率，改善发动机的性能，同时又是实现发动机稀薄燃烧的重要途径之一【3_”。进气管可变截面技术能够保证发

5、动机在高速工况下具有较高的流通性能，在低速工况下缸内气体具有较强的涡流运动，从而改善发动机的排放特性和燃油经济性。目前，电子计算机己广泛应用于发动机的设计、开发、生产的各个阶段。由于发动机工作过程循环模拟和CFD流体动力学数值仿真对于设计和研究具有重要指导作用，因此近三十年来，发动机数值仿真方法一直是内燃机行业的一项重要第一章绪论设计课题，并己获得很大成功。发动机数值仿真方法不仅能够为发动机的部分设计问题、性能预测问题提供有力的分析工具和手段，大大减少试验量，缩短设计周期，降低设计成本，而且还能为人们提供许多很难或目前无法测量的性能参数。由此，设计人员能够更全面的

6、评估一台发动机性能的优劣，找出该机尚可改进的方向，并通过计算对比多种方案，将优化结果予以试验验证。在电喷汽油机广泛使用的今天，本文利用数值仿真方法对实际发动机进行模拟分析，研究了电喷汽油机进气管可变系统对流动特性和性能的影响。本文对汽油发动机设计，特别是进气系统设计具有一定的理论意义和实际意义。1．2汽油机可变进气技术的研究现状1．2．1可变进气长度技术的研究现状为了充分利用进气管内的压力波动，提高低速时的充气效率，提出了增加进气歧管长度的方法。螺旋式进气管路的采用，使有限的空间内进气歧管尽可能的长，以满足谐振的要求，获得较大的低速转矩和较好的排放指标。但对于固定

7、参数的进气系统，存在着高低速的矛盾：如果进气管过长，则影响高速时功率的获得；如果过短，则低速时性能未得到改进。因此要找到一种符合上述要求的进气系统，必须依靠可调节装置[6-”。汽油机缸内直喷技术的广泛应用，促进了进气管长度可变系统的发展和应用。可变进气长度，即按发动机工况改变进气系统的几何长度，从而改变其谐振特性。而该技术的关键就在于设计合理的长度可变的进气管结构，以保证其具有相当大的调谐范围，同时外形尺寸可以接受，可靠性好。近十年来，对可变进气长度的研究日趋增多，目前己经有许多可调进气系统方案，其调谐方法、执行机构动作原理和可控参数变化特性各不相同，最突出的有日

8、本马自达、