基于虛擬設(shè)計的車用四氣門汽油機工作過程研究.pdf

1、發(fā)動機工作過程虛擬設(shè)計方法正成為現(xiàn)代發(fā)動機設(shè)計的重要方向，由于內(nèi)燃機結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性以及分析計算條件的限制，早期的研究多采用試驗的方法進行。本文以虛擬設(shè)計的方法對發(fā)動機工作過程進行深入研究，分析結(jié)構(gòu)及流場參數(shù)對嫉燒的影響，得到了能夠指導(dǎo)設(shè)計的結(jié)論。研究以作者所在的天津內(nèi)燃機研究所為江淮汽車股份有限公司開發(fā)的2.4L和2.2L兩款車用四氣門汽油機作為目標(biāo)發(fā)動機進行，首先對2.4L自然吸氣汽油機進行虛擬設(shè)計及試驗驗證，然后將經(jīng)過驗證的虛擬設(shè)計方

2、法進一步應(yīng)用于2.2L增壓中冷汽油機上。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背景和技術(shù)背景，分析虛擬技術(shù)在內(nèi)燃機工作過程研究中應(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)燃機工作過程研究方法。介紹虛擬樣機的概念、內(nèi)涵和構(gòu)成，給出流場及燃燒模擬的基本理論，并介紹本文虛擬設(shè)計的仿真平臺和仿真研究流程，給出參考樣機的基本參數(shù)和設(shè)計目標(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、計的基本研究方案。 第三章，氣道及缸內(nèi)流場的靜態(tài)模擬及氣道穩(wěn)流試驗研究。對2.4L汽油機氣道及缸內(nèi)流場進行靜態(tài)數(shù)值模擬分析與氣道穩(wěn)流試驗研究，比較兩種氣道的滾流強度和流量系數(shù)，初步確定氣道的最佳方案，并通過模擬與試驗結(jié)果對比分析驗證所選用的揣流模型的正確性。 第四章，氣道及缸內(nèi)流場的三維動態(tài)模擬研究。針對動態(tài)模擬的技術(shù)難點，應(yīng)用基于模板的動網(wǎng)格生成技術(shù)，進一步對2.4L汽油機缸內(nèi)流場進行三維動態(tài)模擬，揭示四氣門車用汽油機

4、在實際工作狀態(tài)下缸內(nèi)流場的孕育形成與發(fā)展演變的特殊規(guī)律；對不同方案的模擬結(jié)果進行相對比較，研究發(fā)動機結(jié)構(gòu)參數(shù)對缸內(nèi)流場的影響。 第五章，燃燒過程的三維動態(tài)模擬研究。對2.4L汽油機各設(shè)計方案在實際工作狀況下的燃燒過程進行模擬，預(yù)測各組分在缸內(nèi)的分布、不同曲軸轉(zhuǎn)角下的溫度、壓力、湍動能、NOx排放量等參數(shù)，并求出示功圖，根據(jù)汽油機燃燒理論，分析燃燒模擬結(jié)果，確定用于樣機試制的最優(yōu)化方案。 第六章，樣機試制及整機試驗研究。按

5、照虛擬設(shè)計過程中確定的最佳方案對2.4L汽油機進行樣機試制，確定發(fā)動機控制策略，對發(fā)動機進行試驗標(biāo)定。對樣機進行示功圖測試，并與模擬結(jié)果相比較，驗證仿真結(jié)果的正確性。對樣機進行詳細的整機性能和排放試驗，包括磨合試驗、外特性試驗、負荷特性試驗、萬有特性試驗、活塞漏氣量、機油耗測試及配車排放等試驗，充分驗證本目標(biāo)發(fā)動機在經(jīng)濟性、動力性、制造及排放指標(biāo)等方面的水平。 第七章，將經(jīng)過試驗驗證的虛擬設(shè)計方法應(yīng)用到在2.4L汽油機基礎(chǔ)上進行