柴油機(jī)可變渦流進(jìn)氣系統(tǒng)流動特性的數(shù)值仿真研究.pdf

1、可變渦流進(jìn)氣技術(shù)是在發(fā)動機(jī)運(yùn)行過程中，通過可變的進(jìn)氣模式，對進(jìn)氣運(yùn)動進(jìn)行組織，使進(jìn)入缸內(nèi)的充量大小和渦流運(yùn)動能夠適合發(fā)動機(jī)不斷變化的運(yùn)行工況，從而起到改善發(fā)動機(jī)的性能的作用。本文以一臺2.0L四氣門直噴式柴油機(jī)為研究對象，進(jìn)行了可變渦流進(jìn)氣系統(tǒng)研究，使其在不同工況實(shí)現(xiàn)不同的進(jìn)氣模式，滿足各個(gè)工況下對渦流比的要求，從而改善發(fā)動機(jī)動力性和經(jīng)濟(jì)性，降低排放指標(biāo)。
　　 首先分析了進(jìn)氣系統(tǒng)中氣流運(yùn)動的流動阻力和能量損失以及進(jìn)氣渦流在促進(jìn)

2、油氣混合、改善發(fā)動機(jī)性能方面的作用，并對可變渦流進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)研究，提出了其設(shè)計(jì)要求、一般實(shí)現(xiàn)方法及具體設(shè)計(jì)方案，包括進(jìn)氣歧管鋁改塑設(shè)計(jì)和渦流控制閥的設(shè)計(jì)，并對進(jìn)氣歧管鋁改塑前后的發(fā)動機(jī)進(jìn)氣流量和動力性進(jìn)行對比，結(jié)果表明，進(jìn)氣流量和動力性有一定的提升。
　　 研究了CFD數(shù)值仿真方法在柴油機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，使用AVL-FIRE分別對柴油機(jī)的單螺旋進(jìn)氣道、單切向進(jìn)氣道和雙進(jìn)氣道型式的氣體運(yùn)動進(jìn)行了仿真，分析了不同型式進(jìn)氣

3、道的流通干涉特性、渦流特性、湍流特性，結(jié)果表明，雙進(jìn)氣道的氣流會產(chǎn)生干涉，造成少量流量損失，且不同型式氣道具有的不同的渦流特性，該差異性為可變渦流進(jìn)氣技術(shù)的實(shí)現(xiàn)提供了可能性。
　　 針對該四氣門柴油機(jī)，設(shè)計(jì)了可變渦流進(jìn)氣系統(tǒng)，并提出了兩種渦流控制閥方案，對兩種方案分別建立了進(jìn)氣歧管一可變渦流控制閥-進(jìn)氣道-進(jìn)氣門-氣缸系統(tǒng)的三維計(jì)算模型并進(jìn)行仿真，研究了不同方案的渦流控制閥對進(jìn)氣流通特性和渦流運(yùn)動的影響并選出了較優(yōu)方案。進(jìn)一步研

4、究了節(jié)流造成的流量分配對進(jìn)氣流動特性的影響。
　　 使用AVL-BOOST建立了該柴油機(jī)的一維整機(jī)模型并進(jìn)行仿真，比較了進(jìn)氣流量、扭矩和功率的實(shí)驗(yàn)和仿真結(jié)果，分析了柴油機(jī)可變渦流進(jìn)氣系統(tǒng)對發(fā)動機(jī)工作過程中不同轉(zhuǎn)速時(shí)進(jìn)氣流量特性和渦流特性的影響，為發(fā)動機(jī)控制方案的選擇提供了理論指導(dǎo)。
　　 本文采用CFD數(shù)值仿真的分析手段，對可變渦流進(jìn)氣系統(tǒng)的進(jìn)氣流通干涉特性、渦流特性以及流量分配對流動特性的影響等方面進(jìn)行了比較全面的分析