气门形状对汽油机缸内空气运动的影响.pdfVIP

2001 年 2 月 北 京 航 空 航 天 大 学 学 报 February 　2001 　第27 卷 第1期 Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics Vol . 27 　No1 气门形状对汽油机缸内空气运动的影响 李 　锋 　　赵 　青 罗运军 　　 (北京航空航天大学 动力系) (北京理工大学 化工与材料学院) 　　摘 　　　要 : 内燃机缸内的空气运动对混合气的形成以及燃烧过程有着重大影 响 ,是燃油消耗率 ,排放和燃烧噪音的决定性因素之一. 多维数值模拟方法具有费用 低 ,给出的信息量大等特点 ,便于研究几何形状等参数变化对内燃机燃烧性能的影响 以及进行多方案的对比研究. 将其用于内燃机缸内流动过程的研究 ,可对内燃机缸内 ( ) 流运过程的研究提供一种新的研究手段. 本文用任意拉格朗日欧拉法 AL E 方法 编 制的大型 KIVA3 程序模拟了某四气门汽油机的缸内三维流动过程 ;研究了两种不同 长度气门杆的四气门汽油机的缸内流动 ,分析了汽油机的进气门形状对缸内空气运 动及缸内滚流的影响 ,研究结果表明 , 四气门汽油机的使用 ,能在缸内产生滚流现象 , 气门形状不同 ,缸内滚流的大小略有不同 ,采用长气门杆 ,其缸内滚流要比短气门杆 略强一些 ,这些研究结果可为汽油机的进气道及其气门的设计提供了依据. 关 　键 　词 : 三维计算 ; 三维流动 ; 汽油机 中图分类号 : TK 4 11+ . 12 ( ) 文献标识码 : A 　　　　文 章 编 号 : 2001 　　内燃机缸内的流动过程极其复杂 ,其流动是 形状有一定的变化 ,一是将四气门汽油机的气道 三维不定常 ,非湍流 ,并伴有喷雾等多相过程 ; 同 截面都当作普通圆型进行处理 ,另一方面对部分 时在高温 、高压下 ,还要发生复杂的化学反应 ;其 区域进行了光滑处理以便于生成网格. 流域随活塞运行而不断变化 ,且边界形状复杂. 四 1. 1 　计算区域的选取 气门汽油机一般都采用屋顶型燃烧室 ,缸内空气 在实际发动机中,进气门和排气门在一定阶 运动主要是滚流 ,滚流的形成 、发展 、变化规律与 段是全打开的 ,即存在气门重叠角. 如果在计算中 进气过程的流动有直接关系 ,并受结构及运行工 让两者全部打开 ,遵从实际 ,将大大增加计算的复 况等诸多因素的影响. 为全面系统地了解多气门 杂性 ,对此 ,本文作了一些简化假设 ,将计算从进 汽油机缸内滚流的形成 、发展变化的规律 ,对其进 气上止点开始算起 ,假设此时排气门已经关闭. 行三维数值模拟不仅十分重要 ,也非常必要. 由于四气门汽油机结构具有对称性 ,针对本 本文以四气门汽油机的高位切向气道 、屋顶 文计算的进气门全开的情况 ,将研究区域只选定 型燃烧室及气缸体为研究对象 , 以AL E 方法为基 为原结构的一半 ,通过适当处理对称面处的流动 础编制的大型 KIVA3 程序对某四气 门气油机的 来完成计算 ,从而减小计算量 ,加快速度. 缸内流动过程进行了三维数值模拟 ,对比研究了 因此 ,本汽油机最后