對置活塞式二沖程柴油機(jī)直流掃氣過程仿真分析及優(yōu)化.pdf

1、對置氣缸對置活塞(OPOC)二沖程柴油機(jī)是一種不同于傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)的往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)，具有整體結(jié)構(gòu)較簡單、總體重量輕、功率密度高、直流掃氣、自平衡性和動力單元模塊化等特點。換氣過程是內(nèi)燃機(jī)整個工作過程中尤為重要的環(huán)節(jié)，它的好壞直接影響發(fā)動機(jī)的性能，這是由于進(jìn)入并存留于氣缸內(nèi)的新鮮充量決定了柴油機(jī)每缸的最大功率的數(shù)值。本文通過對對置活塞式二沖程柴油機(jī)的換氣過程進(jìn)行一維和三維數(shù)值模擬分析，研究進(jìn)、排氣口結(jié)構(gòu)參數(shù)對進(jìn)排氣系統(tǒng)充量系數(shù)、給氣比和掃氣效率

2、的影響，揭示掃氣流場的發(fā)展變化，對配氣正時和掃氣口結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，以達(dá)到控制掃氣效率和掃氣質(zhì)量的目標(biāo)，為高性能OPOC發(fā)動機(jī)設(shè)計提供參考依據(jù)。具體研究內(nèi)容有：
　　1.基于對置活塞式二沖程柴油機(jī)的工作原理，根據(jù)缸內(nèi)過程仿真理論，利用AVL-BOOST軟件建立了該柴油機(jī)工作過程一維仿真模型。并與實驗數(shù)據(jù)對比，驗證模型的正確性。在此基礎(chǔ)上，利用所建立的模型，分析了對置活塞式二沖程柴油機(jī)的進(jìn)氣口高度、排氣口高度、進(jìn)氣口在氣缸套上的位置和排

3、氣口在氣缸套上的位置對不同轉(zhuǎn)速下柴油機(jī)動力性、經(jīng)濟(jì)性和換氣過程的評價指標(biāo)的影響，建立了正交表，最終確定了最佳參數(shù)值。按照最終確定的最佳參數(shù)，對該柴油機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，并對改進(jìn)后的柴油機(jī)和原機(jī)分別進(jìn)行仿真模擬計算。仿真結(jié)果顯示，改進(jìn)后的柴油機(jī)動力性、經(jīng)濟(jì)性和換氣效果得到了不同程度的改善。
　　2.通過分析對置活塞式二沖程柴油機(jī)直流掃氣過程，利用AVL-FIRE三維仿真軟件建立了該柴油機(jī)直流掃氣過程瞬態(tài)流動三維CFD仿真模型，對發(fā)動機(jī)的掃氣

4、效率、掃氣過程中空氣的流動及瞬態(tài)流場進(jìn)行了分析，并驗證了模型。對渦流排掃氣口的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)并分別進(jìn)行數(shù)值模擬計算，得出了方案1的設(shè)計最有利于清除廢氣。原機(jī)的渦流排掃氣口徑向傾斜角過小，使來自環(huán)形掃氣口的多股氣流在缸內(nèi)碰撞對射，在氣缸中心線附近形成短路氣流，在氣缸壁附近的廢氣不容易被掃除干凈，使掃氣效率降低，新舊氣體混合比較嚴(yán)重。方案2的渦流排掃氣口的徑向傾斜角過大，較多的空氣進(jìn)入氣缸時直接吹在氣缸壁上，缸內(nèi)氣流沿氣缸壁向左掃氣，增加了掃