小型強(qiáng)化汽油機(jī)進(jìn)氣及燃燒過程優(yōu)化研究.pdf

1、為了滿足日益嚴(yán)格的油耗排放法規(guī)，發(fā)動(dòng)機(jī)的強(qiáng)化程度不斷提高，導(dǎo)致了缸內(nèi)熱負(fù)荷加大，進(jìn)一步增大了爆震的趨勢，因此對發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)的性能提出了更高的要求。本文在國內(nèi)某企業(yè)1.3TGDI汽油機(jī)概念設(shè)計(jì)平臺(tái)的基礎(chǔ)上，正向設(shè)計(jì)開發(fā)一臺(tái)滿足國五排放法規(guī)的小型強(qiáng)化三缸1.0TMPI汽油機(jī)。基于該發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)的開發(fā)，采用正向工程的研究方法，重點(diǎn)對進(jìn)氣道、燃燒室結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)研究。通過CFD仿真計(jì)算分析，實(shí)現(xiàn)了新一代汽油機(jī)燃燒系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，節(jié)約了開

2、發(fā)成本，縮短了開發(fā)周期。本文主要研究內(nèi)容如下：
　　首先，在原機(jī)進(jìn)氣道基礎(chǔ)上，采用CFD仿真分析的手段，優(yōu)化設(shè)計(jì)了新的進(jìn)氣道方案。通過增大原機(jī)進(jìn)氣道短邊轉(zhuǎn)角曲率半徑，提高分叉位置及進(jìn)氣道等截面設(shè)計(jì)最終得到進(jìn)氣道優(yōu)化方案，并進(jìn)行芯盒制作及氣道芯盒試驗(yàn)。數(shù)據(jù)顯示，優(yōu)化方案平均流量系數(shù)比基礎(chǔ)方案提高了10.50％，平均滾流比為1.658，滿足預(yù)期開發(fā)目標(biāo)。
　　其次，對基礎(chǔ)方案燃燒系統(tǒng)進(jìn)行三維瞬態(tài)模擬，基礎(chǔ)方案燃燒系統(tǒng)由基礎(chǔ)方案進(jìn)

3、氣道和原機(jī)燃燒室組成。結(jié)果表明，基礎(chǔ)方案燃燒系統(tǒng)缸內(nèi)形成強(qiáng)烈的滾流運(yùn)動(dòng)，缸內(nèi)瞬態(tài)滾流比峰值為2.75，缸內(nèi)平均湍動(dòng)能峰值為247.13 m2/s2，火花塞球形區(qū)域內(nèi)平均湍動(dòng)能峰值為311.91m2/s2?；鹧婷?zhèn)鞑パ杆?，但湍?dòng)能中心嚴(yán)重偏向進(jìn)氣，導(dǎo)致燃燒偏向進(jìn)氣，增大了發(fā)動(dòng)機(jī)爆震的傾向。
　　再次，通過修改進(jìn)排氣閥 masking的深度和位置，取消燃燒室中的 GDI噴油器搭子，對燃燒室進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。進(jìn)氣道優(yōu)化方案分別與5種燃燒室方

4、案共同組成了燃燒系統(tǒng)的5種優(yōu)化方案。三維瞬態(tài)模擬結(jié)果表明，優(yōu)化方案5缸內(nèi)瞬態(tài)滾流比高于其它優(yōu)化方案，缸內(nèi)瞬態(tài)滾流比峰值為2.09，缸內(nèi)平均湍動(dòng)能峰值為189.29 m2/s2，火花塞球形區(qū)域內(nèi)平均湍動(dòng)能峰值為302.85 m2/s2。湍動(dòng)能中心居中，火焰?zhèn)鞑パ杆偾揖鶆?，燃燒質(zhì)量好。因此，優(yōu)化方案5選為最終燃燒系統(tǒng)優(yōu)化方案，并進(jìn)行樣機(jī)的試制。
　　最后，將燃燒系統(tǒng)基礎(chǔ)方案和優(yōu)化方案應(yīng)用于樣機(jī)的試制及試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，優(yōu)化方案樣機(jī)的