基于虛擬設(shè)計(jì)的車用四氣門汽油機(jī)工作過(guò)程研究.pdf

1、發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程虛擬設(shè)計(jì)方法正成為現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的重要方向，由于內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性以及分析計(jì)算條件的限制，早期的研究多采用試驗(yàn)的方法進(jìn)行。本文以虛擬設(shè)計(jì)的方法對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程進(jìn)行深入研究，分析結(jié)構(gòu)及流場(chǎng)參數(shù)對(duì)嫉燒的影響，得到了能夠指導(dǎo)設(shè)計(jì)的結(jié)論。研究以作者所在的天津內(nèi)燃機(jī)研究所為江淮汽車股份有限公司開(kāi)發(fā)的2.4L和2.2L兩款車用四氣門汽油機(jī)作為目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行，首先對(duì)2.4L自然吸氣汽油機(jī)進(jìn)行虛擬設(shè)計(jì)及試驗(yàn)驗(yàn)證，然后將經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的虛擬設(shè)計(jì)方

2、法進(jìn)一步應(yīng)用于2.2L增壓中冷汽油機(jī)上。論文主要包括以下幾章內(nèi)容: 第一章，緒論。概述論文研究的市場(chǎng)背景和技術(shù)背景，分析虛擬技術(shù)在內(nèi)燃機(jī)工作過(guò)程研究中應(yīng)用的必要性和可行性；給出本論文研究的意義、內(nèi)容和安排。第二章，基于虛擬技術(shù)的內(nèi)燃機(jī)工作過(guò)程研究方法。介紹虛擬樣機(jī)的概念、內(nèi)涵和構(gòu)成，給出流場(chǎng)及燃燒模擬的基本理論，并介紹本文虛擬設(shè)計(jì)的仿真平臺(tái)和仿真研究流程，給出參考樣機(jī)的基本參數(shù)和設(shè)計(jì)目標(biāo)值，分析影響性能的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)，提出虛擬設(shè)

3、計(jì)的基本研究方案。 第三章，氣道及缸內(nèi)流場(chǎng)的靜態(tài)模擬及氣道穩(wěn)流試驗(yàn)研究。對(duì)2.4L汽油機(jī)氣道及缸內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行靜態(tài)數(shù)值模擬分析與氣道穩(wěn)流試驗(yàn)研究，比較兩種氣道的滾流強(qiáng)度和流量系數(shù)，初步確定氣道的最佳方案，并通過(guò)模擬與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析驗(yàn)證所選用的揣流模型的正確性。 第四章，氣道及缸內(nèi)流場(chǎng)的三維動(dòng)態(tài)模擬研究。針對(duì)動(dòng)態(tài)模擬的技術(shù)難點(diǎn)，應(yīng)用基于模板的動(dòng)網(wǎng)格生成技術(shù)，進(jìn)一步對(duì)2.4L汽油機(jī)缸內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行三維動(dòng)態(tài)模擬，揭示四氣門車用汽油機(jī)

4、在實(shí)際工作狀態(tài)下缸內(nèi)流場(chǎng)的孕育形成與發(fā)展演變的特殊規(guī)律；對(duì)不同方案的模擬結(jié)果進(jìn)行相對(duì)比較，研究發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)缸內(nèi)流場(chǎng)的影響。 第五章，燃燒過(guò)程的三維動(dòng)態(tài)模擬研究。對(duì)2.4L汽油機(jī)各設(shè)計(jì)方案在實(shí)際工作狀況下的燃燒過(guò)程進(jìn)行模擬，預(yù)測(cè)各組分在缸內(nèi)的分布、不同曲軸轉(zhuǎn)角下的溫度、壓力、湍動(dòng)能、NOx排放量等參數(shù)，并求出示功圖，根據(jù)汽油機(jī)燃燒理論，分析燃燒模擬結(jié)果，確定用于樣機(jī)試制的最優(yōu)化方案。 第六章，樣機(jī)試制及整機(jī)試驗(yàn)研究。按

5、照虛擬設(shè)計(jì)過(guò)程中確定的最佳方案對(duì)2.4L汽油機(jī)進(jìn)行樣機(jī)試制，確定發(fā)動(dòng)機(jī)控制策略，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)標(biāo)定。對(duì)樣機(jī)進(jìn)行示功圖測(cè)試，并與模擬結(jié)果相比較，驗(yàn)證仿真結(jié)果的正確性。對(duì)樣機(jī)進(jìn)行詳細(xì)的整機(jī)性能和排放試驗(yàn)，包括磨合試驗(yàn)、外特性試驗(yàn)、負(fù)荷特性試驗(yàn)、萬(wàn)有特性試驗(yàn)、活塞漏氣量、機(jī)油耗測(cè)試及配車排放等試驗(yàn)，充分驗(yàn)證本目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)在經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性、制造及排放指標(biāo)等方面的水平。 第七章，將經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證的虛擬設(shè)計(jì)方法應(yīng)用到在2.4L汽油機(jī)基礎(chǔ)上進(jìn)行