发动机可变进气系统流动特性模拟分析与试验研究

对一1.25L单缸4气门发动机进行可变进气的改进设计,以便优化发动机的中小负荷性能.以初步设计的进气道模型为基础,建立了评价进气道稳流特性的计算模型,对不同进气模式在不同的气门升程下的进气道和缸内流场进行了模拟计算,得出了进气道内的气流分布、流量系数、涡流比和滚流比等参数,并与气道稳流试验数据进行了对比分析.     

某商用车发动机进气系统流场分析与优化改进

本课题对某商用车发动机进气系统进行流场分析与优化改进。在发动机进气系统设计中,以其进气道几何模型为基础,借鉴相关机型的气道稳流试验数据,运用计算流体动力学理论(CFD)和有关数值计算方法,对4种不同气门升程下的进气道缸内流场特性进行了计算分析。建立了评价进气道稳流特性的有关计算模型,给出了其进气流量、进气道内气流分布、不同气门升程下缸内流场特性、流量系数和涡流比等参数,为进气道性能优化、评价和再设计提供了方法和依据。并对进气系统模型进行优化,再次进行流场分析后进气系统流量系数得到提高,大幅提高了发动机进气系统的进气效率。     

柴油机可变涡流进气流动的数值模拟研究

为1台2.0L的4气门柴油机设计了可变涡流进气系统,利用三维CFD软件AVL-Fire分别对柴油机的3种气道型式的气体流动进行了数值模拟计算,得出了不同型式进气道的流通特性和涡流特性。提出了两种涡流控制阀方案,在切向和螺旋进气道分别设置旋转阀片进行调节,可以改变涡流比,并经比较研究选出了较优方案。研究结果表明,螺旋进气道在大气门升程下的流通能力优于切向进气道,但小气门升程下切向进气道流通能力较好,且产生涡流能力较强;双进气道由于气流的干涉会导致进气能量的损失,但涡流扭矩有所增加;涡流控制阀能在一定范围内改变进气涡流比,且设置在螺旋气道侧的方案具有更好的变涡流效果,能够保证较好的流通性和较大的涡流比变化范围,满足发动机不同工况对流通性和涡流强度的要求。     

柴油机螺旋进气道稳流试验与CFD计算的对比分析

对某柴油机螺旋进气道进行传统的气道稳流试验,得到了涡流比和流量系数。在与试验条件对等的边界条件下,应用仿真软件FIRE建立了气道的三维仿真模型,对不同气门升程下进气道内的流场进行了CFD计算;对比试验与计算的结果,两者吻合良好。结果表明,仿真计算省时,成本低,便于方案对比,可以获得气道内的流场分布规律;在柴油机螺旋进气道设计开发与性能评价中具有实用价值。     

某型汽油机进气道流动数值分析

为了得到某型汽油机进气道的流量系数和滚流比,验证模拟计算与试验测量的准确度,文章利用AVL-FIRE软件对某汽油机进气道的气流运动进行CFD分析,并将模拟计算值与试验测量值进行比较。通过模拟计算,得到了各模拟工况下的流量系数和滚流比。结果表明:该汽油机最大气门升程时进气道的流量系数在0.6左右。进气道内部形成了较明显的滚流。模拟计算可以较好地预测试验测量结果,可以用来指导进气道设计。     

机械式CVVL气门驱动机构的开发

基于某型汽油机开发了一种机械式连续可变气门升程(CVVL)机构.实验结果表明,该机构可实现气门升程在0.35～8.93mm之间连续调节,对应气门开启持续期104～250℃A,且机构运动稳定性好,没有气门升程曲线失真现象,机械损失优于原机气门驱动系统.     

CA6102型汽油机气缸内进气旋流特性研究

通过发动机工况模拟试验,分析了CA6102型汽油机进气道形状和气门升程等因素对气缸内进气旋流特性的影响,为改善该机各缸燃烧的均匀性创造了条件。     

无凸轮轴电液配气机构性能试验

基于1105单缸柴油机,开发了无凸轮轴电液配气机构.介绍了该机构的工作原理并进行了机构性能台架试验;探索了无凸轮轴电液配气机构的气门升程、气门启闭速度和落座冲击的影响因素.试验表明,该系统对气门正时、气门开启持续期和气门升程等参数可以实时控制,达到了设计要求.指出了该机构目前存在的不足及拟采取的措施.     

气道稳流试验的变压差试验分析

用变压差试验方法测量了6108发动机缸盖进气道的流动特性。试验全过程不需要随时调节模拟气缸内的压差为恒定值。确定气门最大升程时模拟气缸内的初始压差后，就可采集试验中的流量和涡流转速等参数。随着气门升程变小，模拟缸内的压差自由增大。试验结果与恒压差试验相同，同样可以得到Ricardo和FEV计算方法的平均流量系数和涡流比。测量精度符合要求，操作程序简单可靠，易于实现气道稳流试验的全自动化。     

两段式可变升程技术对发动机性能影响研究

研究了两段式可变气门升程技术的基本原理、应用现状,建立GT-Power发动机仿真模型进行性能模拟,分析大、小气门升程下发动机泵气损失、燃烧改善及其与EGR配合使用等对于发动机燃油经济性的影响,并对连续式气门升程技术的工程应用提出了展望.     

柴油机螺旋进气道三维数值模拟及其结构优化

以计算流体力学(CFD)技术理论为基础,利用三维数值模拟软件AVL-Fire分析新型6160船用柴油机螺旋进气道,得到缸内的流量系数、涡流比以及流场特性云图.通过三维建模软件CATIA将原气道不足之处改进优化,对改进后的螺旋进气道进行稳态和瞬态模拟分析与评价,结果表明:优化后的螺旋气道进气性能提高15%左右,涡流产生能力提高20%左右.     

柴油机组合进气道布置位置优化研究

针对某型柴油机切向/螺旋组合进气道进气系统进行了稳态流场的数值模拟,分析了组合气道的流动特性,为进气道位置优化提供了依据;在不改变原机气道形状的基础上,通过稳流试验确定了最终进气道位置的优化方案,证实了流动数值模拟在气道优化中的指导作用。     

进气道螺旋段关键结构参数多目标优化设计

采用气道稳流试验、CFD稳态模拟,结合多目标优化设计手段,研究YN柴油机单螺旋进气道螺旋段的最小截面积、蜗壳内半径、蜗壳外半径和螺旋室高度4个关键结构参数对气道流动特性的影响。结果表明:通过回归分析获得的近似数学模型,可实现气道结构参数与气道性能的正向定量研究;通过对原机气道螺旋段结构参数的多目标优化,可实现在流量系数小幅降低(0~3.98%)的条件下,涡流比的明显提高(9.3%~14.34%)。     

4气门柴油机进气道布置及气体流动CFD模拟

不同的发动机气道组合对进气流量和进气涡流有重要的影响。研究了YZ4102 4气门柴油机螺旋气道和切向气道的布置方案,并对气道—气门—气缸系统中的气体流动进行了三维数值模拟,得到了螺旋进气道单开和两进气道全开状态下气道内部详细的速度场和湍动能等信息,为气道结构优化提供了理论依据。     

柴油机精确实体模型的结构化网格建立与应用

利用逆向工程获得4B26柴油机的螺旋进气道,通过三维造型软件,建立该柴油机进气道—气门—气缸的精确实体模型。应用多块结构化网格的划分思想,借助ICEM—CFD软件,完成4B26柴油机整机的结构化六面体网格划分,建立了基于KIVA—3V程序的柴油机瞬态仿真模型。计算结果表明,所建网格能够满足KIVA—3V的计算要求,瞬态模型计算的缸内压力与试验值吻合较好,实现了KIVA—3V程序在复杂计算区域上的应用,拓展了程序的使用范围。     

螺旋气门的结构优化及对无节气门汽油机燃烧性能的影响

由于进气方式的改变,气道喷射式无节气门汽油机中小负荷时泵气损失显著降低,但燃烧性能却明显恶化.为改善其燃烧性能,本文中设计了一种在进气过程中能产生较强进气涡流的螺旋气门,并使用仿真软件STAR-CCM+对螺旋气门的主要结构参数进行了优化.在稳流气道试验台上测量其进气涡流比和流量系数,证明该螺旋气门在开启升程较小时能产生...     

柴油机进气流动的数值模拟

利用CFD软件对载重车用4气门6缸直喷水冷柴油机进气系统进行三维气体流动数值模拟计算,模拟结果给出了气道及气缸内三维流场的分布。从流场切面图可看出,切向气道和螺旋气道的气流之间存在着相互作用,这种作用有利于形成较大的进气湍流;在进气结束时,发现除了涡流以外还存在纵向的涡,在随后的压缩行程中,这些涡在高速转动的同时能量不断耗散,并将能量传递给周围流场,诱导出一个反方向的纵涡;最后给出了TKE(湍流动能)随曲轴转角的变化图。     

高热效率混合动力自然吸气汽油机提高进气道流通能力方法研究

开发了一款用于混合动力的2.0L直列四缸自然吸气(NA)汽油机,采用高速燃烧技术实现更高的动力性和热效率。对于采用EGR技术的自然吸气汽油机来说,如何平衡更多进气充量的同时尽可能提高缸内湍流强度成为实现快速燃烧的关键因素。为了提高进气流通能力,借助CFD模拟仿真技术,针对进气道流通截面面积变化、气道关键结构尺寸控制、缸盖燃烧室结构等影响流通能力的因素进行规律性研究和优化设计。研究结果显示通过优化气道截面面积、气道气流走向及缸盖燃烧室结构可显著提高进气道流通能力,同时也实现了更高的滚流强度。