小型风冷直喷柴油机燃烧室和进气系统的匹配研究

摘要

直喷化是当代小型柴油机发展的趋势。本文以单缸65mm缸径的小型风冷柴油机为研究对象，针对165F型柴油机结构以及性能等方面的不足，对其进行改进设计，以提高燃油经济性能和改善低温起动性能。主要研究内容包括： (1)分析165F的结构，从燃烧室的形状与布置、进气涡流的组织、喷油器选择以及诸因素的匹配等方面说明小缸径柴油机直喷化的技术难点以及解决的方法。 (2)采用以模拟仿真软件对工作过程进行模拟仿真为辅助手段的研究方法。从程序结构、求解范围、求解步骤及计算模型等方面对工具软件FLUENT进行描述。 (3)应用FLUENT软件对敞口形与缩口形两种不同的燃烧室进行气流模拟，并建立数值模型，对燃烧室内的气流进行过程推导，从而说明缩口形燃烧室能够较好的利用挤流。基于以上分析以及165F的结构特点，为DI165F设计合理的燃烧室。通过模拟仿真来说明所设计的燃烧室符合直喷化的要求。 (4)总结归纳大量气道稳流试验的试验数据，对螺旋进气道的结构特点进行描述，并分析阐述各几何尺寸对进气道性能的影响。并针对165F结构紧凑的特点，为DI165F设计适合其特点的短引导管螺旋进气道。运用FLUENT软件对该气道进行气道稳流试验模拟。 (5)建立匹配后的进气道-气门-气缸-燃烧室计算模型，并对模型内的气流状况进行详细的模拟仿真。分析气流运动的过程，验证说明设计的燃烧室与螺旋进气道经合理匹配后能够达到DI165F工作的要求。

目录

文摘

英文文摘

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第1章绪论

1.1选题的背景

1.2我省微型柴油机制造的主要问题

1.3风冷柴油机优缺点[3]

1.3.1风冷柴油机的优点

1.3.2风冷柴油机的缺点

1.4小缸径风冷柴油机的发展趋势[5][6]

1.4.1轻量化

1.4.2低油耗

1.4.3低振动

1.4.4低噪声

1.4.5低排污

1.4.6易起动

1.4.7低成本

1.4.8高寿命

1.5本课题的主要工作

第2章小缸径风冷柴油机直喷化的难点及解决方法

2.1 1 65F型柴油机的现状及小缸径风冷机直喷化的趋势

2.2小缸径风冷柴油机直喷化的障碍及解决方法

2.2.1燃烧室

2.2.2进气涡流

2.2.3供油系统参数的确定

2.3本章小结

第3章燃烧室和进气系统匹配的研究方法

3.1研究方法

3.2工具软件FLUENT简介

3.2.1程序结构

3.2.2 FLUENT程序可以求解的问题[18][19][20]

3.2.3 FLUENT程序求解问题的步骤

3.2.4 FLUENT模型描述[17][23][24][25]

3.3本章小结

第4章D1165F燃烧室的设计及气流模拟

4.1小缸径直喷式柴油机燃烧室设计的关键

4.1.1高压缩比

4.1.2高容积比

4.1.3燃烧室选择

4.2燃烧室形状对组织气流的影响

4.2.1模型的建立

4.2.2模拟计算及结果分析

4.3对挤流的理论分析

4.4 D1165F燃烧室的理论设计

4.4.1燃烧室参数的确定

4.4.2燃烧室内的气流模拟

4.4.3燃烧室模型的特点

4.5本章结论

第5章进气道的设计及气道内气流模拟

5.1螺旋进气道的主要结构特点

5.1.1进气道口

5.1.2引导管

5.1.3蜗壳

5.1.4气门室高度

5.1.5进气道喉口

5.1.6进气门座圈

5.1.7进气门头部形状

5.2进气道在气缸盖内的布置特点

5.2.1进气门位置坐标的确定

5.2.2进气道的布置特点

5.3 D1165F进气道的理论设计及气道内气流模拟

5.3.1进气道的三维造型

5.3.2进气道内的气流模拟[40][41][42]

5.4本章小结

第6章结构设计要求及模拟验证

6.1对气缸盖设计的要求

6.2对活塞设计的要求

6.3模拟验证[45][46][47][48]

6.3.1计算模型的建立

6.3.2计算方法

6.3.3计算结果分析

6.4本章小结

第7章总结与展望

7.1全文总结

7.2工作展望

致谢

参考文献

在硕士期间发表的论文