基于滚流比的某汽油发动机进气道优化设计和研究
基于WAVE模型的某车用汽油机进气系统优化设计
基于WAVE模型的某车用汽油机进气系统优化设计汽油机的进气系统是其能效和排放的关键之一。
优化进气系统设计可以提高内燃机性能和燃油经济性。
本文将采用WAVE模型来进行某车用汽油机进气系统的优化设计。
1. WAVE模型简介WAVE模型（Wave Action in the Vehicular Environment）是一种模拟汽车内部流动的计算模型。
它考虑了气体流动的各种因素，包括压力波、惯性波、熵波等。
该模型模拟汽车内部流动的过程非常精确，可以用于设计各种汽车部件。
2.现状分析某车用汽油机的进气系统由进气管、空气滤清器、节气门组成，进气流程受到中空气室、气门和活塞等参数的影响。
该汽油机进气系统存在以下问题：（1）进气管长度不足，进口处存在阻力，影响进气量。
（2）空气滤清器设计不合理，阻力大。
（3）节气门开度过大或过小，影响进气流量。
（4）气门大小和活塞面积不匹配，导致气门开度不够，影响进气效率。
（5）进气死区存在过大，新鲜空气无法快速充斥缸内。
3. 优化设计（1）加长进气管长度，适当开口角度。
通过WAVE模型仿真，探究不同长度、开口角度对进气量的影响。
选择合适的进气管设计，并考虑加入可拆卸式某种材质的进气喉，使其方便拆卸和清洁。
（2）优化空气滤清器。
加大空气滤清器的面积，采用更为优质的滤芯材料，以减小阻力，提高进气量; 另外也提高车内的氛围，避免因为尘埃等杂质影响驾驶人员的健康。
（3）通过WAVE模型仿真，确定最佳节气门开度。
合理安排节气门开度（不同转速下）和曲线的匹配，控制空燃比，提高燃油燃烧效率。
（4）增大气门直径和会腔直径，使其与作用面积更加匹配。
在确保燃油经济性的条件下，提高进气效率。
此外，还应采用排气管和进气死区的协同设计，消除死区和反复冲击现象，达到更好的进气效果。
4. 结论本文采用WAVE模型对某车用汽油机进气系统进行优化设计，得出了以下结论：（1）进气管长度和开口角度对进气系统性能有显著影响，可以通过进气喉的更换或不同角度的设计来加以改善。
进气道滚流比对发动机充气模型精度影响的试验研究
残余废气系数以及燃烧过程[6-8]。 在发动机开发过程中的样机缸盖小批量生产阶
ratio conditions is compared. The results show that the tumble ratio has a significant effect on the intake state of the engine.
For the same ECU calibration data, the change of tumble ratio will lead to obvious deviation of charge model accuracy.
1 充气模型的基本理论
1.1 充气模型 充量系数ηV，即充气效率，是内燃机每循环实际
进入气缸的新鲜充量 m1与以进气环境状态充满气缸
汽 车 文 摘 57
车文摘
工作容积的理论充量 msh之比[9]。如公式 1 所示。
ηV
=
m1 m sh
（1）
发动机管理系统中相对充气量的概念与充气效
率略有不同，是每循环实际条件下进入气缸的新鲜空
Key words: Turbocharged gasoline engine, Charge model accuracy, Inlet port, Tumble ratio
0 前言
随着全球能源需求的日益增长和环境的不断恶 化，各国相继推出了更严格的乘用车排放法规和油耗 法规。汽油缸内直喷（Gasoline Direct Injection, GDI） 技术能够精确的控制燃油喷射量，从而实现精确的空 燃比控制，燃油经济性比进气道喷射汽油机更好 ， [1,2] 而且能够减少冷启动排放。高压缩比、高充气量燃烧 系统能优化燃烧过程，提高动力性和燃油经济性，也 是当今汽油机主流技术[3]。
402_某汽油机进气道优化分析_吉利汽车_丁树勇等
某汽油机进气道优化分析丁树勇1，刘建斌2，马冠钦3（1,2,3浙江吉利动力总成有限公司，浙江省慈溪市杭州湾新区滨海二路818号）[摘要] 本文以某自然吸气汽油机进气道为研究对象，以尽量不降低流量系数，提高滚流比为原则，应用A VL FIRE软件对进气道进行了三维数值模拟优化分析，通过气道稳态试验台对两个进气道样件进行了验证，并取得较好的一致性。
关键词：进气道；CFD；滚流比主要软件：A VL FIRE;Optimization Analysis of Intake Port for A Spark-ignited EngineShuyong Ding1, Jianbin Liu2 ,Guanqin Ma31,2,3 ZHEJIANG GEELY POWERTRAIN CO., LTD & 818. Second Binhai Road, Hangzhou Bay New Zone, Cixi, Zhejiang[Abstract] Target on the intake port of a naturally aspirated spark-ignited engine, with the principle of increasing tumble ratio while keeping discharge coefficient from decreasing, a 3D CFD simulation analysis for optimizing intake port has been carried out with the software A VL FIRE. Two intake port samples have been validated on the steady test bench and achieved good identical.Keywords: Intake Port; CFD; Tumble RatioSoftware: AVL FIRE1. 前言随着排放法规的日趋严格和世界性的能源短缺，当前汽车发动机技术的研究主要集中在提高能源利用效率和控制排放两个方面。
毕业论文基于GT-Power汽油机进排气系统优化研究
毕业论文基于GT-Power汽油机进排气系统优化研究上海工程技术大学毕业设计(论文) 基于GT-Power汽油机进排气系统优化研究目录摘要 (1)ABSTRACT (2)1 绪论 .................................................................3 1.1 研究的背景 ......................................................... 3 1.2 发动机研究现状 ..................................................... 4 1.3 本文研究内容与方法 . (4)发动机仿真软件介绍与应用 (5)22.1 发动机仿真软件研究模式 (5)6 2.2 计算机仿真技术的应用和优点 .........................................2.3 发动机常用仿真软件 (6)ATLAB/SIMULINK (7)2.3.1 M2.3.2 RicardoWAVE ..................................................... 7 2.3.3 AVL-BOOST ...................................................... 8 2.3.4 GT-Power ......................................................... 8 3 基于GT-Power发动机仿真模型建立 ...................................... 9 3.1 建立GT-Power模型 .. (9)3.1.1 发动机进排气管模型 ..............................................10 3.1.2 空气滤清器模型 .................................................. 11 3.1.3 喷油器模型 ...................................................... 12 3.1.4 气缸模型 ........................................................ 12 3.1.5 曲轴箱模型 (12)3.2 发动机模型验证 .................................................... 13 4 进气系统优化 ........................................................ 14 4.1进气管长度优化 .. (14)1上海工程技术大学毕业设计(论文) 基于GT-Power汽油机进排气系统优化研究4.2 进气管直径优化 .................................................... 17 4.3 压缩比优化 ........................................................ 19 4.4 谐振腔容积优化 .................................................... 22 5 排气系统优化 .. (24)5.1排气管1段直径优化 .................................................25 5.2排气管2段直径优化 (28)5.3 排气管3段直径优化 ................................................ 31 5.4 排气管4段直径优化 ................................................ 33 5.5 排气管2段长度优化 (35)5.6 排气管4段长度优化 ................................................ 37 5.7 优化结果汇总 (41)6 结论 (42)参考文献 ..............................................................442上海工程技术大学毕业设计(论文) 基于GT-Power汽油机进排气系统优化研究3上海工程技术大学毕业设计(论文) 基于GT-Power汽油机进排气系统优化研究摘要随着时代的发展，石油资源越来越匮乏，环境污染越来越严重，节能减排势在必行。
进气道对缸内直喷增压汽油机性能的影响研究_滚流比
进气道对缸内直喷增压汽油机性能的影响研究_滚流比引言近年来，随着全球能源危机和环保问题的日益严峻，改善燃油经济性，降低CO和尾气排放成为内燃机行业面临的重大挑战。
汽油缸内直喷能够更准确地控制燃油喷射和混合气形成，因而能提高发动机燃油经济性和动力性，减少冷启动排放，且具有更良好的瞬态响应性能。
另外，利用增压可以提高进气密度，增加进气量，从而更大幅度地提高动力性。
在欧洲和日本，通过引进汽油缸内直喷、增压、减小排量等技术，整车燃油经济性比传统非增压、气道喷射汽油机可提高15%到20%，已经很接近柴油机水平，排放已达到欧5，并且可实现欧6。
因此，汽油机采用缸内直喷与涡轮增压相结合技术成为满足较低CO排放法规的重要技术之一。
而且，随着更为严格CO排放法规的出台，各大公司有往小排量缸内直喷增压汽油机的开发趋势。
尽管GDI汽油机优点众多，但在开发过程也有许多问题有待进一步解决，比如要避免汽油喷射湿壁现象造成的机油释稀，分层充气燃烧后处理，增压均匀混合爆震等问题。
目前，利用CFD分析成为GDI燃烧系统的前期开发重要手段之一。
本文首先对某款排量为2.0L的缸内直喷增压汽油机的两种高、低滚流比气道进行了稳态CFD分析，然后针对这两种不同滚流比气道进行了缸内油气混合瞬态CFD分析。
最后在发动机性能试验台架上进行了验证。
1进气道稳态CFD分析进气道稳态CFD分析几何模型一般包括进气道、进气门、进气门座、燃烧室顶部、2.5倍缸径的模拟缸套和进口稳压腔。
进气道三维稳态模拟分析流动控制方程有连续性方程，动量守恒方程，能量守恒方程和气体状态方程。
湍流模型采用高雷诺数模型；离散方程组的压力和速度耦合采用SIMPLE算法；空间网格采用中心差分格式；固定壁面边界采用绝热无滑移，壁温300K；在近壁区，为了避免在近壁区使用过细的计算网格，减少计算时间，采用壁面函数对边界层进行处理。
与气道稳态试验台类似，进出口采用定压差方法，压差设定为7.84kPa。
试析某汽油发动机进气道的优化仿真
试析某汽油发动机进气道的优化仿真牛彩云;陈浩平;叶燕帅【摘要】发动机是汽车车辆的重要组成部分,其主要功能是为汽车运行提供足够动力.但是在汽车使用过程中,发动机进气道噪音问题还时常存在,并且一直是一个难以解决的问题,所以就需要对发动机进气道进行优化改造,在保证发动机性能的基础上降低噪音污染.针对发动机进气道的优化仿真进行分析,对发动机进气道进行深入研究,希望为发动机进气系统性能优化提供帮助.【期刊名称】《现代制造技术与装备》【年(卷),期】2018(000)012【总页数】2页(P145-146)【关键词】发动机;进气道;优化仿真【作者】牛彩云;陈浩平;叶燕帅【作者单位】广西科技大学,柳州 545006;广西科技大学,柳州 545006;广西科技大学,柳州 545006【正文语种】中文发动机进气系统是车辆产生噪声的主要原因，但进气道产生噪声的原因很复杂，包含了很多影响因素，管口噪声就是非常重要噪音组成部分。
目前，发动机进气系统仿真优化主要集中在一维声学方面，并不能将消声原件模型实现参数化。
另外因为进气系统消声元件声学模型没有实现参数化，导致进气系统声学性能试验设计以及近似模型与优化等都不能有效进行，这对进气系统开发周期产生了严重影响，所以需要进一步对仿真模型进行探索和研究，实现发动机优化仿真，对发动机进气系统声学性能进行改善，保证其能够更好地达到车内外噪声标准。
1 发动机进气道声学理论发动机进气系统主要由管道与消声元件组成，在对进气系统的声学性能进行设计中，需要对频率范围进行考虑，如果声波波长要远远大于管道直径以及消声元件整体尺寸，则认为声波在该进气系统内是一种平面波形式进行传播的。
因此，一般使用管道声学对进气系统声波传播特性进行分析，而管道声学是一种研究声波于管道内进行一维声学的传播[1]。
2 发动机进气噪音的产生机理发动机的进排气门在使用中会产生周期性的开闭，导致进气管道内空气压力和密度产生相应起伏变化，从而发出空气动力噪音，即进气噪音。
高滚流比进气道在增压汽油机上的应用
高滚流比进气道在增压汽油机上的应用王志国;曹权佐;曹亮;施玉春;于荣枫【摘要】进气道结构是决定缸内滚流强度的主要因素，在传统进气道的基础上，设计了一款适合增压机型的高滚流进气道。
%Intake port structure is the main factor of the in-cylinder tumble strength, based on the normal intake port models, a high tumble ratio intake port is designed for a turbocharged gasoline engine.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2016(000)010【总页数】4页(P102-104,118)【关键词】高滚流;增压;进气道【作者】王志国;曹权佐;曹亮;施玉春;于荣枫【作者单位】哈尔滨东安汽车发动机制造有限公司技术中心，黑龙江哈尔滨150060;哈尔滨东安汽车发动机制造有限公司技术中心，黑龙江哈尔滨 150060;哈尔滨东安汽车发动机制造有限公司技术中心，黑龙江哈尔滨 150060;哈尔滨东安汽车发动机制造有限公司技术中心，黑龙江哈尔滨 150060;哈尔滨东安汽车发动机制造有限公司技术中心，黑龙江哈尔滨 150060【正文语种】中文【中图分类】U463.810.16638 /ki.1671-7988.2016.10.033CLC NO.: U463.8 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)10-102-04 滚流是一种其旋转轴垂直于气缸轴线的缸内大尺度空气运动形式，在压缩行程后期转变为湍流。
滚流对缸内的油气混合及湍动能有着积极的影响，滚流越强，点火时刻的缸内湍动能越强，燃烧速度就越快。
进气道结构是决定缸内滚流强度的主要因素，可以把能使缸内形成滚流的进气道称为滚流进气道。
汽油机PIV稳态进气试验及滚流比计算
汽油机PIV稳态进气试验及滚流比计算朱忠攀;林瑞;杜爱民;朱沛沛;袁峥正【摘要】针对某3缸汽油机,搭建了粒子图像测速(PIV)可视化试验测试系统,并进行缸内流场测量.研究了通过不同流场切面进行滚流比计算的试验方法,并进行了试验与仿真结果的对比.研究结果表明:基于2D3C PIV试验测得的缸内横切面速度场与AVL FIRE软件仿真数据具有较好的一致性,试验与仿真计算的流量系数与滚流比随气门升程的变化趋势吻合,误差在合理范围内.通过2D2C PIV可以测得缸内不同切面的速度场来表征缸内三维的流场变化,其中气门轴对称切面很好地表征了滚流的运动状态,此外,通过一系列PIV测量得出的等间距轴向切面与旋转轴向切面可以拟合横切面的速度场,其速度分布与梯度变化趋势与2D3C测得的速度场相同,但测得滚流比计算值偏小.【期刊名称】《内燃机工程》【年(卷),期】2017(038)004【总页数】7页(P121-127)【关键词】内燃机;汽油机;PIV试验;进气;滚流比【作者】朱忠攀;林瑞;杜爱民;朱沛沛;袁峥正【作者单位】同济大学汽车学院,上海 201804;同济大学汽车学院,上海 201804;同济大学汽车学院,上海 201804;同济大学汽车学院,上海 201804;同济大学汽车学院,上海 201804【正文语种】中文【中图分类】TK417汽油机进气道设计的流动特性参数指标主要有流量系数和滚流(涡流)强度等。
相关研究表明：流量系数是表征充气量的重要指标，而滚流比则对气流运动、混合气形成及燃烧排放具有重要影响，高滚流比可以提高燃烧速率，改善燃烧稳定性与经济性，气道设计一般需要在获得足够流量系数的前提下尽量加大滚流强度[1-2]。
因此，流量系数、滚流比日益成为汽油机气道设计的重要性能衡量指标。
目前，国内外广泛采用稳态流动试验法检测试验发动机气缸盖进、排气道的宏观流动特性参数，但针对滚流比的计算评价方法尚未取得统一，常见的方法包括Ricardo评价方法、FEV评价方法、AVL评价方法及SwRI评价方法等[3]，由于试验设备、试验条件、计算方法等影响，其滚流比计算结果差异较为明显，且上述试验方法无法从微观角度展开流场测量分析。
某型汽油机进气道流动数值分析
一．
一 一Ｉ
ｏ． ４
型
ｒ —
ｌ ／ ＿
Ｏ２ － ０１ ・
，
丑
ｆ ｆ
避
０
４
６
８
１ ０
１ ２
气门升程 ／ ｍ ｍ
流 量 系 数 计 算 值 与试 验 值 对 比 图
４ ６ ８ １ ０ １ ２
４ 结 论
１随着 气 门 升程 的增 加 ， ） 进气 道 的流 量 系数 逐 渐 增 加 ， 大值 为 ０６ 最 ．； ２ 随着 气 门 升程 的增 加 ， ） 进气 道 的滚 流 比逐 渐 增 加， 最大值 为 ０４ ， 气缸 内形 成 了较 明显 的滚 流 ； ． 在 ５ ３模 拟计 算可 以较 准确 地模 拟试 验 测量 的结 果 。 ）
参 考 文 献
［］李言． １ 汽油机进 气道 流动数值模拟研究［ ］吉林 ： Ｄ． 吉林大学 ，０ ７ ２０ ． ［］李 云清 ， ２ 刘宾 ， 王会 霞．基于 ＡＶ — Ｉ Ｅ的汽油机缸 内滚流 的模拟计 Ｌ ＦＲ 算【】 Ｊ．柴油机设计与制造 ，０ ７ ３ ： １— ２ ． ２ ０ （ ） １８ １ １
（女 日期 ：０１— ３ １ ｑ稿 ２ ２ ０ — ９）
气 门升 程 ／ ｍ ａ ｒ
滚流 比 一 门 升 程 曲线 气
３ 试 验 验证
３１ 试 验装 置 ．
图 １ 示 出 ＡＶ ０ Ｌ气道稳 流试 验 台布置 图。 风机 吸 鼓 气， 大气 中 的空气 由进气道 流人 ， 经模 拟缸 套 、 压箱 及 稳 孔 板 流量 计等 排 出到大 气 中 。气 道 阻力 由 Ｕ形压 力 计 测 量 ； 气 流量 用孔 板 流量 计测 量 ； 转 的气 流推 动 风 空 旋 速计 旋转 ， 其转数 由计数 器测 量 ， 风量 由调节 阀来控 制 。
汽油机进气道及缸内气体流动试验研究与数值模拟
汽油机进气道及缸内气体流动试验研究与数值模拟
曹礼军;方华;李康;李伟
【期刊名称】《汽车技术》
【年(卷),期】2008(000)008
【摘要】利用中国第一汽车集团公司技术中心自行研制开发的滚流试验台,采用AVL气道流通特性评价法则测量了某汽油机进气道的滚流比和流量系数.应用计算流体力学仿真软件STAR-CD,采用有限容积法对该汽油机进气过程进行了数值模拟计算.模拟结果与试验结果吻合较好,因此在模拟分析的基础上提出了改进措施.模拟结果表明,加装合适的副气道可达到提高滚流强度而不损失流量系数的目的.
【总页数】5页(P47-51)
【作者】曹礼军;方华;李康;李伟
【作者单位】中国第一汽车集团公司技术中心;吉林大学;中国第一汽车集团公司技术中心;中国第一汽车集团公司技术中心
【正文语种】中文
【中图分类】U464.171
【相关文献】
1.缸内直喷汽油机进气道流动特性的数值模拟 [J], 陈泓;张双;张宗澜
2.4气门汽油机进气道及缸内气流运动的三维数值模拟研究 [J], 刘伟;张力
3.可变气门升程下汽油机缸内气体流动特性的研究 [J], 王天友;刘大明;张学恩;张东明;刘书亮;赵华
4.某汽油机进气道数值模拟及试验研究 [J], 张超;姚炜;王军;常耀红
5.157FMI汽油机进气道喷射改缸内直喷燃烧特性研究 [J], 伏军;张爱国;孙振鹏因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
401_增压汽油机进气道优化设计_上汽通用五菱_梁源飞
增压汽油机进气道优化设计梁源飞，杨如枝（上汽通用五菱汽车股份有限公司技术中心，柳州市，545000）[摘要] 本文应用三维数值模拟的方法，针对某款增压汽油机低速油耗偏高，燃烧不稳定，爆震明显的现象进行优化设计；进气道稳态模拟表明：发动机进气道的滚流比偏低，是导致低速燃烧性能不好的主要原因。
通过优化进气道几何结构，在保持流量系数合理的基础上，提高了进气道的滚流比；发动机缸内瞬态燃烧模拟表明：优化进气道结构后，缸内湍动能有较大幅度提高，中低速燃烧性能有了较大改善。
关键字:汽油机；进气道；CFD；优化设计主要软件：AVL FIREOptimization Design of the Intake Port for TurbochargerGasoline EngineLiang Yuanfei，Yang Ruzhi，Xia Zhihao，Wei shanjingSAIC GM Wuling Automobile Co., Ltd. TDC, Liuzhou 545000[Abstract] This paper used three-dimensional numerical simulation method to study the phenomenon, at low engine speed, the engine fuel consumption was high, the combustion instability increased, and the SPI was obvious. And the intake port steady simulation showed that the low tumble ratio of the engine intake port was the main reason for poor combustion performance at low engine speed. The geometry of intake port was modified to keep the coefficient ratio reasonable and increase the tumble ratio. The transient combustion simulation showed that, after increasing the tumble ratio, the turbulent kinetic energy increased substantially, the engine combustion performance greatly improved at low-middle engine speed.Keywords: Gasoline Engine; Intake Port; CFD; OptimizationSoftware: AVL FIRE前言当今发动机燃烧发展进程与进气道设计紧密相关，尤其是当前最主要的汽油机降低油耗措施-----小型化增压直喷技术，进气道设计是该技术路线的核心之一，进气道设计决定了进气充量运动，充量运动对湍流强度、混合气形成质量、残余废气分布及容积效率都有重要影响，最终影响燃烧效率及排放性能[1]。
某汽油机进气歧管的优化设计
10.16638/ki.1671-7988.2018.13.031某汽油机进气歧管的优化设计周波，雷蕾，王强，陈庚，赵真真（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽合肥230601）摘要：文章基于A VL-BOOST软件，搭建了某汽油机热力学仿真模型，通过模型的标定，标定结果与试验数据吻合良好，证明了计算模型的准确性。
在标定模型的基础上，采用DoE优化分析法，对进气歧管结构进行优化，使外特性下额定工况净功率提升了4kW，同时其他转速的动力性保持不变，这为进气歧管的设计提供了指导。
关键词：汽油机；进气歧管；优化设计中图分类号：U462.1 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2018)13-94-02Optimized Design of Intake Manifold for a Gasoline EngineZhou Bo, Lei Lei, Wang Qiang, Chen Geng, Zhao Zhenzhen（Anhui Jianghuai Automobile Group Co., Ltd., Anhui Hefei 230601）Abstract:Base on A VL-BOOST software in the article, the thermodynamics simulation model of a gasoline engine was established. By calibrating this model, the calculated results had a good agreement with test data, which verified the accuracy of calculated model. On the basis of the calculated model, the structure of intake manifold was optimized by DoE analysis technique. Net power of rated condition was improved 4kW, and the dynamic propertys of others were maintained. This analysis had a good guidance for the intake manifold.Keywords: Gasoline engine; Intake manifold; Optimized designCLC NO.: U462.1 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2018)13-94-02前言内燃机充量系数是衡量发动机性能的重要指标，而对于自然吸气发动机，提高充量系数方式主要有：降低进排气系统流动阻力、采用可变配气系统技术、合理利用进气谐振、减少对进气充量的加热。
浅谈节能赛车发动机进气道优化方法
用 avl 评价方法。 流量系数：在发动机进气道数值模拟计算中，无量纲流
量系数 Cf 表示通过气道的实际流量与理论流量之比。
量流量
，将出口边界作为实际质量流量 mactual，理论质
式中：
为进气门座圈面积；dv 为进气门座圈直
径；n=1 为进气门数；ρ 为缸内气体密度；∆p 为气道进出口
压差；
为平均密度；ρ0 为缸外大气密度。
S=R+L-Rcosα-Lcosβ=R(1-cosα)+L(1-cosβ)
需要的是对人民与社会经济的负责。承办的两个重点单位是 全国的各大高校与相关企业，最直接的培育对象是需要具备 扎实基本功，了解互联网内容，并具有一定创新意识与能力 的新一代青年才俊。使学生的理论知识与能力更加贴近社会 的实际，这不仅仅是对学生的肯定，更是对企业和社会的负责。
硅 胶 倒 模、3D 扫 描、UG 逆 向 建模。
进气道 - 气门 - 气缸。 2 控制方程
利用 Fluent 对发动机进气道与 缸内气体流场包括：气体质量、动量、 能量守恒及状态方程。本身发动机 图 1 进气道三维模型 进气过程为可压缩三维非定常流并 伴随有摩擦与发热现象。为了简化分析过程，我们采用时均
方程加湍流模型 k-ε 方程的方法。 2.1 质量守恒方程
2.2 动量守恒方程
2.3 能量守恒方程
2.4 选用 k-ε 湍流方程 对于模型有很高的计算精度，能达到预期效果。
3 边界条件设定 采用固定壁面边界，假定为绝热的，无滑移，边界层采
用标准壁面函数，壁面温度边界设为定温 293.15K。选择初 始化模式为有势场。进出口边界取压力差 3kPa，即进口为标 准大气压，总压设为 100kPa；出口取静压 97kPa。气道内气 体的流动是三维可压缩黏性流动，气流成分取标准空气。压 力为பைடு நூலகம்98kPa，密度为 31.164 81kg/m，我们选择中心差分法 对流动方程进行离散求解。 4 进气速度计算
丰田发动机进气道的优化
丰田发动机进气道的优化【摘要】在四冲程汽油发动机机中，进气涡流及滚流对发动机燃料的燃烧具有较大的影响，从而影响着发动机的动力性、经济性和排放性能等。
本文以丰田8A发动机作为研究对象，对其进气道的形状进行优化，使获得较好的进气涡流及滚流强度，改善发动机性能。
【关键词】汽油发动机；涡流；滚流；进气道；优化一、前言内燃机缸内空气运动对混合气的形成和燃烧过程有着决定性作用。
合适的缸内空气运动可以加快燃油与空气的混合速率，提高火焰传播速率，促进燃烧过程中空气与未燃燃料的混合，降低燃烧循环变动，从而影响发动机的动力性、经济型、燃烧噪声和有害气体的排放等。
而在四冲程多气门汽油发动机机中，进气涡流和滚流对汽油与空气的混合以及燃烧效果影响更为明显。
本文以丰田8A发动机为例，通过对进气道形状进行优化设计，较大的提升了进气涡流和滚流的空气流量系数，从而使发动机动力性能、燃油经济型和有害气体的排放均得到一定的改善。
二、涡流及滚流的基本概念1、涡流的基本概念在进气过程中，绕气缸轴线有组织的气流运动，称为进气涡流。
其大小由进气道形状和发动机转速决定。
在进行行程结束时，在某一半径范围内，缸内气流旋流速度呈缸体流分布，即随着半径增加，切线速度将增加；当超过这一半径，速度呈势流分布，即随着半径的增加，切线速度将减小（可以认为是缸壁摩擦造成的）；当活塞接近于上止点时，刚体流体明显增强，势流运动明显减弱，可以认为此时燃烧室凹坑内的旋流运动为刚体流。
进气涡流在压缩行程将逐渐衰减（因气流内摩擦、气流与缸壁摩擦），一般在压缩行程终了时，约有1/4～1/3的初始动量矩被损失掉。
在汽油机上，进气涡流主要用于增加火焰传播速率，实现快速燃烧，从而改善燃料燃烧利用率，提高爆发压力。
所以，为了增加进气冲量，对进气道的要求是在尽可能小的阻力下获得足够的涡流强度。
为使不同形状和尺寸气道的流动特性具有对比性，采用无量纲流量系数评价不同气门升程下气道的阻力特性或流通能力，用无量纲涡流数评价不同气门行程下气道形成涡流的能力。
基于AVL-Fire的某1.5L发动机进气道优化设计
《装备制造技术》2021年第2期基于AVL_Fire的某1.5L发动机进气道优化设计孔小豪(柳州五菱柳机动力有限公司，广西柳州545005 )摘要:设计合理的进气道有利于燃烧，从而对发动机的动力性和经济性起决定性作用，选择现有的一款1.5L发动机进 气道，应用C A D模型、AVL-Fire软件进行C FD数值仿真分析，结合气道试验台实验数据校核仿真模型。
以现有进气道 的试验数据，综合考虑滚流比、流量系数，基于C A D对现有进气道进行优化设计，并用AVL-Fire软件对优化设计后的模型进行C F D分析。
根据C F D仿真结果，优化后的模型在大气门升程滚流比有所提高，从而达到优化发动机经济性的目的。
关键词•.计算流体动力学（C F D);汽油机进气道；滚流比；流量系数中图分类号：U464 文献标识码：A 文章编号：1672-545X( 2021 >02-0067-04〇引言随着国家环保政策的日益严苛，逐年提高对汽车燃油消耗量限制的要求。
在汽油机的设计和开发过程中，必须要考虑追求动力性的同时，经济性也是重要的设计指标。
汽油机缸内气体的流动状态对燃烧有至关重要的影响，从而关系到该款汽油机的经济性和动力性水平，而汽油机进气道的形状则很大程度决定缸内气体的流动状态叭因而，提高动力性、经济性的关键是合理设计汽油机进气道。
本文中，以五菱柳机某款1.5L发动机为研究对象，基于原机型的进气道进行CFD仿真，并针对仿真结果，对该进气道进行优化设计，得出的仿真结果与 原设计分析对比。
1进气道流动特性的评价方法在发动机进气道的CFD计算中，气道的评价标 准得到广泛应用且认可的有如下几个:AVL、FEV、RICARDO、SwRI评价方法，本文采用的是A V L评价 方法。
无量纲的流量系数£>评价各气门生成下气道 流通性的好坏，无量纲的滚流比评价各气门生成下 气道形成滚流(图1)的能力。
图1滚流示意图1.1流星系数在发动机气道CFD计算中，流量系数定义为通 过气道中某一截面实际通过气体的流量与计算得出 气体的流量的比值[21。
发动机滚流比分析与研究
发动机滚流比分析与研究随着汽车行业的发展，发动机已经成为整个汽车系统的“心脏”，发动机的性能直接影响着汽车的性能，而其中一个重要的参数就是发动机滚流比。
本文将从滚流比的定义、影响因素以及研究现状入手，对发动机滚流比进行分析与研究。
一、滚流比的定义滚流比，英文简称为SR，是指进气歧管的某一截面处申功效率与此截面处最小截面积之比。
即：SR = （指定的截面申功效率）/（最小截面积）二、影响因素1. 引擎排量排量大的发动机压缩比和进气阻力较大，滚流效应也会相应增大。
2. 汽缸数量汽缸数量和活塞节气门打开的角度大小直接关系到进气道的通道截面积，从而影响滚流比。
3. 活塞面积活塞面积大的发动机进气道的构造也通常较大，滚流效应不明显。
4. 进气歧管长度不同长度的进气歧管对滚流比的影响也是非常大的，通常来说，长度越长，滚流比越小。
三、研究现状发动机滚流比是发动机研究领域一个重要的参数，同时也受到广泛的研究。
许多研究成果表明，发动机滚流比和发动机性能之间存在着非常紧密的关系。
这不仅仅体现在整机性能上，还可以通过优化发动机中的辅助器件，如进气滤清器、进气道、进气歧管等来优化发动机性能，提高滚流比。
近年来，随着数值模拟技术的发展，越来越多的研究者采用数值模拟手段来研究发动机的滚流比。
使用数值模拟技术可以在一定程度上减少实验成本，并且可以对一些关键参数进行调整，以寻找最佳方案。
同时，一些研究者也在实际车辆上对发动机的滚流比进行了研究，并利用研究结果对车辆进行了调整，以达到更好的性能表现。
例如，在福特EcoBoost发动机的研究中，福特公司使用了变压器和优化的进气道来提高滚流比，从而降低了发动机的排放量，并提高了燃油经济性。
总之，发动机滚流比的研究虽然并不是直接涉及到发动机能否正常运行，但是它关系到了发动机性能的优化和提升，对于不断完善汽车工业，提高汽车性能有着非常重要的意义。
四、滚流比对发动机性能的影响发动机的性能可以通过调整滚流比达到优化的效果，主要表现在以下几方面：1. 提高燃烧效率较高的滚流比可以提高进气效率，增加混合气体积，提高压缩比和燃烧效率。
缸内直喷汽油机进气道优化设计研究
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。
Chen Hong Lin Sicong Zhang Zonglan Li Yuhuai Zhang Shuang (GAC Automotive Engineering Institute, Guangzhou Guangdong, 511434, China)
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
滚流测试装置对汽油机进气道稳流试验的影响
滚流测试装置对汽油机进气道稳流试验的影响张海蓉;张伟;王天友【摘要】The steady flow test of intake port was widely used for the measurement and evaluation of in‐cylinder tumble mo‐tion .However ,the different structures of tumble test device could acquire the different results due to the absence of test legis‐lation .For this kind of problem ,the effectof dummy cylinder on steady flow test results was researched .The results show that the structure of dummy cylinder edge can make the tumbleratio variation increase to 20% and the tumble ratio decreases by about 6% when the dummy cylinder lengthens by each cylinderdiameter .Besides ,the tumble ratio is inversely proportional to the outlet diameter and the phenomenon of step rise for tumble intensity disappears when the outlet diameter increases to 0 .857 B .%采用气道稳流试验对缸内滚流进行测试和评价是广为采用并行之有效的方法，但是由于没有统一的标准，滚流测试装置结构的差异对测试结果造成了较大影响，针对此问题，着重研究了不同结构的滚流模拟缸套对稳流试验结果的影响。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
发动机进气道的设计布置对其经济性有重要的 影响[1-3]. 进气道结构非常复杂，其关键部位的设计对 其流动影响很大，因此找到这些关键部位并进行一 定的改进是进气道优化设计的重要工作[4-6]. 传统的 进气道设计工作是在进气道试验台上反复试验，通 过经验得出数据，其时间周期长且具有一定的盲 目性[7].
本文先通过试验来验证滚流比对发动机性能的
影响，然后采用计算流体动力学(CFD)数值模拟方法 对其进气道进行仿真计算并验证，再使用多目标优 化(EMO)方法确定进气道优化后的几何参数，最后 通过仿真验证优化结果.
1 进气道流动特性的评价方法
为了比较不同几何参数的进气道的性能，本文 用无量纲流量系数来评价不同气门升程下进气道流
第 36 卷 第 1 期 2019 年 1 月
广东工业大学学报 Journal of Guangdong University of Technology
Vol. 36 No.பைடு நூலகம்1 January 2019
doi: 10.12052/gdutxb.180045
基于滚流比的某汽油发动机进气道优化设计和研究
Hu De-qing1, Xiong Rui1, Wu Jian1,2, Xie Huo-zhi1, Pan Hao-kun1 (1. School of Electromechanical Engineering, Guangdong University of Technology Guangzhou 510006, China;
关键词: 汽油机进气道；计算流体动力学(CFD)；滚流比；流量系数；多目标优化(EMO)
中图分类号: U464.132
文献标志码: A
文章编号: 1007–7162(2019)01–0087–06
Optimization Design and Research of a Gasoline Engine Inlet Port Based on Tumble Ratio
收稿日期：2018-03-13 基金项目：广东省科技厅省部产学研结合基金资助项目(2013B090400002) 作者简介：胡德卿(1990−)，男，硕士研究生，主要研究方向为内燃机进排气道CFD分析. Email：hudeqingcfd@
胡德卿1，熊 锐1，吴 坚1,2，谢火志1，潘浩坤1
（1. 广东工业大学 机电工程学院，广东 广州 510006；2. 广州汽车集团有限公司 汽车工程研究院，广东 广州 510640）
摘要: 为提高发动机燃油经济性, 首先通过部分负荷试验, 验证了滚流比对燃油经济性的影响; 再通过气道稳流试验, 验证了所建立的三维稳态计算模型的准确性以及气道评价参数之间的关系. 基于计算机液体动力学(CFD)分析影响气 道流通特性的几何参数, 采用最优拉丁超立方抽样和响应面法(RSM)拟合出发动机进气道的近似模型, 应用第二代非 劣排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对气道中心线倾斜角和喉口下压角进行优化, 通过比较流量系数、滚流比等参数确定优化 设计方案. 研究结果表明: 优化后的进气道模型能够在保证流量系数不变的情况下一定程度上提高滚流比, 最终获得 了提升气道滚流比的优化设计结果.
2. Automotive Engineering Institute, Guangzhou Automobile Group Co., Ltd., Guangzhou 510640, China)
Abstract: In order to improve the fuel economy of the engine, the influence of tumble ratio on fuel economy is verified by partial load test; the accuracy of three-dimensional steady calculation model and the relationship between flow coefficient and tumble ratio is verified by ports steady test. The geometric parameters of affecting ports flow characteristics are analyzed based on CFD(Computation Fluid Dynamics), fitting out an approximate model with the Optimal Latin hypercube sampling and response surface method (RSM). Optimizing the tilt Angle and throat Angle via the Elitist Nondominated Sorting Genetic Algorithm (NSGA-Ⅱ), it confirms the optimized design scheme by comparing the flow coefficient and tumble ratio. The result shows that the optimized inlet model can improve the tumble ratio on the premise that the flow coefficient is constant, which can eventually get the optimal design result of improving the tumble ratio.