某增压汽油发动机气道和燃烧室优化设计开发

发布时间：2017-09-02 05:18

  本文关键词：某增压汽油发动机气道和燃烧室优化设计开发

  更多相关文章： 汽油发动机 燃烧室 气道 滚流比 缸内气体流动

【摘要】：燃烧过程作为发动机工作循环中的重要部分,对发动机的动力性、经济性以及排放起到决定性的作用,因而提高发动机燃烧效率、优化燃烧过程是开发高性能和低油耗发动机的关键因素,燃烧系统设计的优劣直接影响发动机充气效率、缸内混合气流动、燃烧速率等。本文借助某企业自主开发的一款1.8T增压汽油发动机平台,对发动机气道结构以及燃烧室形状进行正向优化设计开发,通过数值模拟计算与试验分析相结合的方法,将不同的气道和燃烧室结构对气道流通性能、缸内气体流动、缸内燃烧等的影响进行了研究和分析。首先选择了适用于数值模拟计算用的湍流模型、燃烧模型、缸内传热模型等,给出控制方程离散化方法以及求解方法并明确了计算中各类边界条件的确定方法;然后使用CSI公司CONVERGE软件对构建的不同滚流比方案的气道建立了三维CFD数值计算模型,计算了不同气道的流量系数和滚流比,并通过气道稳流试验台进行试验,将仿真结果与试验结果进行对比验证;接着研究了不同压缩比和不同活塞顶部燃烧室形状对增压汽油机工作过程的影响,选择了适用于本项目开发的1.8T增压汽油发动机的燃烧室方案,并通过发动机台架试验对仿真分析结果进行验证,最终达到发动机开发目标。主要研究结论有:气道喉口结构是影响气道滚流比的重要参数,适当改变喉口直径和结构,可以提高气道滚流比;压缩比适当增大可以提高发动机燃烧速率,但压缩比过度提高会增大发动机爆震趋势,导致发动机工作恶化,性能降低;凹坑和平顶两种活塞燃烧室结构对缸内气流组织有较大的影响,凹坑活塞燃烧速率要比平顶的快;最终选择压缩比10.0的凹坑活塞燃烧室方案;通过最终性能开发,满足工程开发目标。
【关键词】：汽油发动机 燃烧室 气道 滚流比 缸内气体流动
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U464.171
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 本文研究背景及意义9-10
• 1.2 气道结构对缸内燃烧过程的影响及国内外研究现状10-12
• 1.3 燃烧室形状对缸内燃烧过程的影响及国内外研究现状12-14
• 1.4 本文主要研究内容14-15
• 1.5 本章小结15-16
• 第二章 CFD数值计算模型的建立16-28
• 2.1 流动控制基本方程16-18
• 2.1.1 质量守恒方程16-17
• 2.1.2 动量守恒方程17
• 2.1.3 能量守恒方程17
• 2.1.4 气体状态方程17-18
• 2.2 仿真计算模型的选择18-23
• 2.2.1 湍流模型的选择18-20
• 2.2.2 湍流燃烧模型的选择20-21
• 2.2.3 缸内传热模型的选择21-23
• 2.3 控制方程求解方法23
• 2.3.1 微分控制方程的离散化方法23
• 2.3.2 线性方程组的求解23
• 2.4 计算边界条件的设置23-24
• 2.5 CONVERGE软件介绍24-27
• 2.6 本章小结27-28
• 第三章 汽油机气道方案的确定28-39
• 3.1 仿真分析28-33
• 3.1.1 评价指标的确定29
• 3.1.2 计算模型以及边界条件的确定29-30
• 3.1.3 计算结果分析30-33
• 3.2 气道试验验证33-38
• 3.2.1 气道稳流试验台架结构和原理33
• 3.2.2 气道试验评价方法33-36
• 3.2.3 气道试验步骤36-37
• 3.2.4 试验结果与分析37-38
• 3.3 本章总结38-39
• 第四章 汽油机燃烧室形状方案的确定39-53
• 4.1 数值模拟计算39-52
• 4.1.1 CFD模型建立39-40
• 4.1.2 边界条件设置40-42
• 4.1.3 仿真结果及分析42-52
• 4.2 本章总结52-53
• 第五章 试验验证53-61
• 5.1 试验过程53-57
• 5.1.1 主要试验设备和仪器53-55
• 5.1.2 试验边界条件控制55-56
• 5.1.3 试验方案和过程56-57
• 5.2 试验结果及分析57-60
• 5.2.1 试验结果57-59
• 5.2.2 试验结果与仿真对比分析59-60
• 5.3 本章小结60-61
• 全文总结和展望61-63
• 全文总结61
• 工作展望61-63
• 参考文献63-66
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果66-67
• 致谢67-68
• 附件68

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本文编号：776602