气波增压柴油机进气系统的优化设计和性能研究

摘要

气波增压(PWS)与涡轮增压相比,具有发动机低速运转性能好、污染物排放少、瞬态响应性能好等优点,能够满足现代柴油机的要求.该课题组与南京汽车集团合作进行SOFIM8140涡轮增压中冷柴油机的排放控制研究,在保证动力性、经济性的前提下,以气波增压器替换涡轮增压器以解决涡轮增压柴油机NOx排放偏高及加速冒黑烟等问题,以满足更严格的排放法规.由于气波增压器对发动机进气系统的要求有别于涡轮增压器,在相同工作条件下需要更多的进气量,并且要求进气压力稳定,所以必须需重新设计进气系统.该文基于SOFIM涡轮增压中冷柴油机的进气管,重新设计SOFIM气波增压柴油机的进气管.首先,根据增压四冲程柴油机进气特点,假定进气气流为一元不可压缩准稳定流动,推导出进气系统部件尺寸配合的简化数学模型并按此方法确定进气管的最优结构尺寸.然后,基于三维设计软件CATIA对不同尺寸的试验管进行几何建模及结构分析,再基于ANSYS对这些试验管进行流动分析和结构优化,以确定气波增压柴油机进气管方案.通过采用快速成型技术制造该管的模型并在气道试验台上与原管进行稳态流动对比试验,验证改进效果.最后采用铝合金铸造出该管,进行台架试验.结果表明,中、低转速下,进气量有较大提高:低速动力性和全工况范围的排放性能均有较大改善.

目录

文摘

英文文摘

独创性声明和关于论文使用授权的说明

第1章绪论

1.1车用柴油机增压技术的发展

1.2气波增压技术的发展和研究现状

1.3进气系统设计方法介绍

1.4本文的主要工作

第2章进气系统设计计算

2.1进气系统设计

2.1.1进气系统性能要求

2.1.2进气系统结构参数的影响

2.1.3本课题进气管的设计要求

2.2进气管简化数学模型

2.2.1计算假设

2.2.2建立方程

2.3其他进气系统部件的改进

2.3.1空气滤清器

2.3.2中冷器

2.3.3增设起动阀

2.4本章小结

第3章进气管三维造型和模拟流动分析

3.1进气管三维造型

3.1.1三维设计软件的选用

3.1.2 CATIA软件功能简介

3.1.3 CATIA进气管建模

3.2进气管内气流的模拟流动分析

3.2.1 CFD软件简介

3.2.2一般分析步骤

3.2.3进气管模拟流动分析

3.2.4进气支管出口流量及均匀性比较分析

3.3本章小结

第4章快速成型进气管气道试验

4.1试验设备及原理

4.2试验数据及分析

4.2.1定流量法

4.2.2定压差法

4.3本章小结

第5章进气管装机试验

5.1试验概述

5.2数据采集系统硬件组成

5.3 涡轮增压对比试验

5.3.1试验设备

5.3.2试验数据及分析

5.4匹配气波增压器的实验研究

5.4.1试验设备

5.4.2最佳速比的确定

5.4.3实验结果及讨论

5.5本章小结

结论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

致谢