缸内直喷汽油机进气道优化设计研究①

式中, c(α)为实际活塞速度; c m 为活塞平均速度; Tm 为平均滚 流比;ωFK为相对于气缸轴向速度旋转的角速度;ωMot为发动机角 速度; 为曲轴转角。
m
1
1



0
c 1 d 2 c m
3
(2)
型出现偏差。 而图4的流量系数计算结果和试验吻合较好,基本没 有偏差。 同时,应用式(1)和式(2)计算出了计算和试验的平均滚流比和 平均流量系数,结果如表1所示。 表1的结果表明,平均滚流比计算
科技资讯
2016 NO.36 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION
工 业 技 术
DOI:10.16661/ki.1672-3791.2016.36.098
缸内直喷汽油机进气道优化设计研究 ①
陈泓 林思聪 张宗澜 李钰怀 张双 (广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院 广东广州 511434) 摘 要:针对一款缸内直喷汽油机的原始进气道,应用计算流体力学软件Converge建立了三维稳态流动计算模型,在对模型进 行试验标定后,对结构优化设计后的新进气道进行了仿真计算。 研究结果表明,所建立的三维稳态计算模型能够较为准确的模 拟计算进气道的滚流比和流量系数;新优化设计的进气道能够在不明显改变流量系数的前提下,较大幅度提升滚流比。 最终获 得了提升气道滚流比的优化设计结果。 关键词:缸内直喷汽油机 进气道 中图分类号:TK411 优化设计 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2016)12(c)-0098-03
Research on the Optimization of Intake Port for Gasoline Direct Injection
Chen Hong Lin Sicong Zhang Zonglan Li Yuhuai Zhang Shuang (GAC Automotive Engineering Institute, Guangzhou Guangdong, 511434, China)
工 业 技 术
2016 NO.36 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION
科技资讯
图4 进气道流量系数计算与试验结果对比 图2 不同气门升程下的进气道性能计算 表1 平均滚流比与流量系数计算与试验结果 计算结果 平均滚流比 Tm 平均流量系数(μσ)m 2.361 0.307 试验结果 2.440 0.299
图3 进气道滚流比计算与试验结果对比 保持一定流量系数的同时,尽可能提高滚流比。 进气。
Tm 1
图5 示。
进气道结构优化设计



0
FK c d Mot cm
2
(1)
图3和图4给出了进气道三维稳态性能计算结果与试验结果的 对比。 从图3可以看出,所计算的滚流比趋势与试验结果吻合较 好,气门升程大于3 mm时,计算结果与试验结果吻合更好,这主 要是由于气门升程小于3 mm时,流动不稳定性的增加导致计算模
Abstract: By means of CFD (computed fluid dynamics) software converge, three dimensional steady state fow calculation model of an intake port has been established for the gasoline direct injection engine. On the basis of calibration of the established model, performance of intake port was recalculated for the optimized intake port. The results indicate that the established three dimensional steady state model can simulate the tumble ratio and flow coefficient accurately. Without changing the flow coefficient remarkably, the optimized intake port can strengthen the tumble ratio sinificantly. Finally, the good result of increasing the tumble ratio is achieved. Key Words：Gasoline Direct Injection Engine; Intake port; Optimizing design
随着油耗法规的日益严格和环境保护压力的日益严峻,探索 和开发更加节能减排的发动机一直是发动机技术领域内的热点课 题。 缸内燃油直接高压喷射汽油机因具有良好的动力性、 经济性以
及瞬态响应特性,正逐渐成为现代汽油机发展的主流技术[1,2]。 进气道结构对缸内直喷汽油机的性能有重要影响,直接决定 着燃烧改善的潜力。 滚流比和流量系数是评价进气道的两个关键 参数。 在不明显影响进气道流量系数的前提下,提升进气道的滚 流比对改善缸内直喷发动机燃烧具有重要意义[3,4]。 因此,该文采 用气道试验和CAE技术相结合的方法,对一款缸内直喷汽油机的 进气道结构进行了优化设计研究,以获取气道结构对滚流比和流 量系数影响的变化关系,为进气道的设计提供技术参考。
1
进气道滚流比和流量系数计算方法
进气道滚流比和流量系数是评价气道性能的两个基本参数,
图1
计算模型
二者之间存在矛盾的折中关系。 缸内直喷汽油机进气道设计需要
①基金项目:广东省科技厅省部产学研结合基金资助项目(项目编号:2013B090400002)。
98
科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION