柴油機進氣系統(tǒng)集成設計若干基礎問題研究.pdf

1、隨著汽車工業(yè)的爆炸性發(fā)展和環(huán)境惡化，“節(jié)能減排”已經(jīng)成為國家“十二五規(guī)劃”中一項基本國策。對于傳統(tǒng)發(fā)動機來說，提升燃燒性能是減少各項損耗、回收廢棄能量的關鍵技術，相對于汽油機，柴油機是節(jié)能產(chǎn)品。而進氣系統(tǒng)是影響柴油機經(jīng)濟性、動力性與排放性能的主要因素。近年來進氣系統(tǒng)仍然是研究的熱點，但是基于歷史和供求關系等原因始終存在一個普遍的問題，即針對進氣系統(tǒng)的研究往往是單獨和零散的，沒有從系統(tǒng)級角度進行整體開發(fā)、匹配研究和集成設計，可以認為，目前

2、進氣系統(tǒng)的開發(fā)設計流程仍不完善。
　　作為一種探索性的研究，本文以某型號柴油機作為研究對象，遵循系統(tǒng)級分析的原則，對其進氣系統(tǒng)的流動性能、匹配特性以及對整機性能的影響，進行了試驗測試與仿真分析。本文主要的研究內(nèi)容有以下幾個方面：
　　柴油機進氣管理試驗平臺開發(fā)搭建了進氣系統(tǒng)綜合流動性能檢測試驗平臺，可以實現(xiàn)相關零部件單獨性能檢測和系統(tǒng)流動性能校核，以此作為進氣系統(tǒng)匹配試驗和基礎數(shù)據(jù)庫建立的基礎。
　　柴油機進氣系統(tǒng)評價

3、方法研究對目前進氣系統(tǒng)的性能評價方法進行了對比和分析，研究了目前主流的三種定壓差評價方法彼此之間的區(qū)別、聯(lián)系和局限性，在此基礎上通過相似原理和能量守恒定律，推導出了通用的評價方法，為后續(xù)的進氣系統(tǒng)分析提供了評價標準。
　　柴油機進氣系統(tǒng)試驗研究通過對試驗系統(tǒng)的標定試驗，確定了合理的試驗方法，在此基礎上對研究對象進行了流動性能試驗與結(jié)果分析，以期探索進氣系統(tǒng)的匹配流動特性以及各零部件對系統(tǒng)流動性能的影響。
　　柴油機進氣系統(tǒng)仿

4、真分析建立進氣系統(tǒng)性能仿真分析平臺，力圖從系統(tǒng)級角度解釋試驗現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，通過將仿真結(jié)果與系統(tǒng)流動性能試驗結(jié)果及缸內(nèi)流場可視化試驗結(jié)果的對比分析，驗證了采用仿真分析方法預測進氣系統(tǒng)性能的可行性。
　　柴油機進氣系統(tǒng)對整機效能影響的分析通過與整機性能試驗結(jié)果的標定，驗證了建立的一維整機數(shù)值仿真模型的準確性，在此基礎上利用數(shù)值仿真的方法，探索分析了進氣系統(tǒng)性能與整機性能之間聯(lián)系，有助于建立完整的進氣系統(tǒng)設計流程，并基于系統(tǒng)系統(tǒng)設計思

5、想，確定了關鍵零部件的設計參數(shù)的取值方法。
　　通過上述研究工作，本文取得了以下主要結(jié)論：
　　(1)由于壓強系數(shù)對渦壓數(shù)的減弱效果，渦壓數(shù)無法全面衡量進氣系統(tǒng)流動性能，采用渦壓數(shù)和渦流比可以作為通用的進氣系統(tǒng)評價參數(shù)，為消除獨立變量氣門升程影響，應采用加權平均的方法；
　　(2)渦壓數(shù)明顯受進氣零部件的流阻特性影響，渦流比和渦壓數(shù)的變化步調(diào)一致，進氣系統(tǒng)的流通特性主要受到進氣歧管編號的影響；
　　(3)采用S型

6、傳遞激勵函數(shù)與RPROP反向誤差傳遞算法的MLP神經(jīng)網(wǎng)絡方法可以預測進氣系統(tǒng)的性能，提高進氣系統(tǒng)分析效率，平均絕對誤差小于3％；
　　(4)選用合適的多孔介質(zhì)參數(shù)，仿真計算結(jié)果與試驗誤差小于5％，進氣系統(tǒng)仿真分析在小氣門升程下偏差較大，隨氣門升程增加偏差較小，采用加權平均方法計算結(jié)果與試驗結(jié)果偏差小于5％，是否加裝氣缸蓋對進氣均勻性結(jié)果影響不大，進氣均勻性為2.74％；
　　(5)采用合適的參數(shù)建立一維數(shù)值仿真模型分析整機性

7、能，與試驗結(jié)果相比，在各工況下計算得到的功率、扭矩等性能參數(shù)誤差均小于5％；
　　(6)采用基于零維燃燒模型的一維整機數(shù)值模擬方法時，無法校核渦流比變化對整機性能影響，而可以用進氣渦壓數(shù)反映流動損失對整機性能影響很大，對優(yōu)化設計和系統(tǒng)集成設計十分重要。
　　(7)采用系統(tǒng)集成設計的方法分析結(jié)果表明，星形空氣濾清器的濾紙夾角應處于3～4°；
　　本文采用試驗測試結(jié)合數(shù)值仿真分析的方法，研究了一款柴油機的進氣系統(tǒng)的流通性能