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气道结构对汽油机性能气道结构对汽油机性能影响影响的分析研究的分析研究 气道结构对汽油机性能气道结构对汽油机性能影响影响的分析研究的分析研究 李云清 刘宾 成传松 赵立峰 （北京航空航天大学交通科学与工程学院，北京，100083） 摘要摘要：点火时刻前的缸内流场，尤其是火花塞附近的湍流场以及浓度场对燃 摘要摘要 烧过程影响明显 。本文基于三维 CFD 软件 FIRE ，分析研究了 495 发动机瞬态进 气过程中的涡团发展历程并且对发动机的气道进行改型，揭示了气道改型对发动 机燃烧性能的影响 。 关键词关键词：汽油机，瞬态模拟，进气道，流场结构 关键词关键词 The Effect of Port Structure on the Performance of Gasoline Engine Abstract: The combustion process of engine could be significantly influenced by the flow structure prior to the spark ignition, especially the turbulence intensity and concentration distribution of fuel. Based on the three dimensional software FIRE, the eddy development during the dynamic intake process of 495 gasoline engine was investigated and the effect of port geometry on the combustion performance was also revealed . Keywords: Gasoline Engine, Dynamical Simulation, Intake Port, Flow Structure 引言引言 引言引言 汽油机缸内的气流运动对汽油机的燃烧过程有重要的影响[1] ，尤其是进气终 了时刻缸内流场的结构，将直接决定点火时刻前火花塞附近的湍流强度、气流速 度，以及缸内的燃料分布，从而影响发动机的动力性、经济性和排放性。合理设 计进气道的结构可以优化其流通特性，实现滚流比、涡流比和流量系数的合理配 置，增强缸内湍流强度，提高火焰传播速度和燃烧速率，缩短燃烧持续期，从而 提高发动机的动力性和经济性 。本文以 AVL 的三维计算软件 FIRE 为平台，对 495 汽油机的进气燃烧过程进行瞬态数值计算，着重分析研究了进气过程对发动 机性能的影响 。 1 三维三维数值计算模型数值计算模型 三维三维数值计算模型数值计算模型 1.1 计算计算对象对象 计算计算对象对象 为了分析研究进气流动以及性能特性，对 495 原型机进行了三维瞬态数值计 算。表 1 给出了 495 发动机的详细参数。 表 1 495 汽油发动机基本参数 排量 （mm3 ） 2693 火花塞位置 气缸中心布置 气缸数 4 气门数 16 气缸排列形式 直列 缸径 （mm ） 95 行程 （mm ） 95 气缸压缩比 9.5 ：1 定义 0ºCA 为进气冲程上止点，将整组动网格分为三段：第一段，-19ºCA 至 32ºCA ，此段中进排气门都处于开启状态，进排气道都要考虑，计算域见图 1； 第二段，32ºCA 至 253ºCA ，该段中排气门已关闭，进气门仍处于开启状态，因 此排气道可以忽略；第三段，253ºCA 至 474ºCA ，此段中进排气门都已关闭， 因此进排气道都可略去。使用 FAME Engine Plus 生成整组动网格。计算时间步 长采用曲轴