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1、车工程么刃年第卷第期。刃眠电喷汽油机进气歧管的设计许元默帅石金王建听清华大学,汽车安全与节能国家重点实验室摘要电喷汽油机的进气系统对整个发动机的动力性、经济性和排放特性有很大的影响,其中进气歧管的尺寸和结构形状是主要的影响因素,需要进行优化设士卜。文中用对电喷汽油机的进气歧管进,。整个设计过程表明,行优化设计并用试验对计算机模型进行验证所用优化方法是一种有效的和切实可行的发动机进气系统设计方法。叙词电喷发动机进气歧管,饰,凡沙只砂,而,】,血乡随着计算机技术和计算流体力学技术引言的飞速发展,人们可以对进气系统的内部流动特性进行详细的分
2、析,可以建立定量的优化设计目标和随着我国汽车排放法规的加严,电控进气道喷准则。在此基础上,结合计算机辅助设计手段和快射式汽油机取代传统的化油器式汽油机是一种必速成型技术,将产品设计和产品生产有机地结合起然。但电喷汽油机的进气系统,如进气歧管的尺来,可以减少设计中的盲目性,提高设计精度,缩短寸、形状等对进气阻力、进气均匀性以及充气效率设计周期,减少设计成本。等影响非常大,进而影响发动机的性能。不同使用利用发动机工作过程循环模拟软件要求的发动机必须要有相应的进气系统与之匹配。一确定了进气系统的布置和宏观因而进气歧管的设计已成为电喷汽油机的
3、一项关键结构参数。依据上述优化结构参数,利用三维技术之一。目前,国内的进气歧管设计大部分停留软件进行了进气歧管流动区域的造型。在,,在传统的经验设计上虽然设计中也运用了一些现模型基础上采用网格生成器生成了,,,一代设计手段如进气管的三维造型但都没有计算网格再利用软件盯对其流场进建立一种有效的优化设计准则,而且各个设计环节行了三维数值模拟,并用稳流气道试验台对计算结之间缺乏有机的联系。果进行了验证。原稿收到日期为侧年月日,修改稿收到日期为年月日。年第卷第期汽车工程··性。进气歧管优化设计方法进气歧管部件的造型将根据上述匹配计算与内部流场
4、计算的结果确定。经过上述进气歧管的优化设计包括进气歧管与发动机的【设计后,得到一个可直接加工的匹配、进气歧管内部流场的详细分析以及生成可直零件模型,利用快速原型制造、模具生成等方法进接进行加工的造型,以达到减少进气阻力、改行加工。最后到试验台进行试验验证,并进一步调进进气不均匀性的目的。图为进气歧管优化设计整模型,直到满足进气歧管的设计要求。过程的流程图。整个设计过程周期短,一般不超过一个月。成维模拟计算本低,大部分设计工作都是在计算机上进行。从一建立一维发动机模型一维三维模型、零件【模型到零件加工和试验验证都不是相互孤立的,各个步骤
5、之间有着密切的联模型验证口系。歧管宏观儿何特征的优化卜算应用实例建立三维歧管流场,对电喷发动机的进气歧管从一维和三模型维两个方面进行了优化设计,生成了相关的,。歧管流场三维流动分析模型并进行了加工和试验验证一维模拟计算满足模型的建立利用一建立了发动机工作过程计算模型。它主要由进气系统、快速成型及试验排气系统以及气缸组成。电喷发动机进气系统模型生成零件模型习口、、主要由空气滤清器喉口稳压谐振腔等模块组成。为了计算进气歧管长度对发动机性能的影响,建立模型时将进气歧管长度设定为可变参数。该模满足设计要求型综合考虑了各个影响进气歧管特性的因素
6、,包括口、对人流场有影响的空气滤清器喉口以及对歧管定型并生产液出口流场有影响的进气门开闭时刻、气缸压力、扫图进气歧管优化设一计过程气等。进气歧管与发动机的匹配一般采用一维数值模模型的验证为评价所建模型的计算精度,,。拟软件进行它可以综合考虑发动机各个部件对发和可靠性将模拟结果与试验结果进行对比在原动机性能的影响。首先根据已有发动机的参数及测化,油器进气系统改为多点喷射进气系统的基础上。。量数据建立一维工作过程模型再用发动机台架试按发动机外特性工况进行了试验验证。验对模型进行验证和完善最后利用、已获得验证的图为转矩功率和燃油消耗率的计算
7、结果与,、。模型对进气歧管的歧管长度歧管直径以及稳压试验结果的对比由图可以看出,计算结果与试·。腔容积等参数进行匹配优化设计验值误差不超过,大多数工况下都在以,。在确定歧管宏观结构参数之后三维软件下模拟结果与试验结果吻合良好,说明此模型可。可以从微观角度对其内部流场进行详细分析首先以用来对发动机进行参数优化计算。,、、根据已确定的宏观尺寸利用进气歧管长度的匹配优化计算进、排气管等三维造型软件进行流动区域的造型,再用存在动态效应。目前绝大多数电喷发动机进气系统、、一等网格生成器生成计算都利用此动态效应提高其充气效率。而进气歧管长。,、、
8、、网格最后用解算器如一度对进气管的动态效应影响很大。进气管的动态效。等软件对边界条件进行设定并解算反复应需从整个进气系统综合考虑,包括气缸、进气、、,修改流场模型直到满足最佳的流动阻力和流动均匀「进气歧管结构以及进气总管
