【摘 要】
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塑料进气歧管可比铝进气歧管重量减轻50%以上,发动机动力性得到5～10%的提升,经济性和排放性也有相当改善,材料和制造成本都可得到降低。但是塑料进气歧管作为发动机进气系统最
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塑料进气歧管可比铝进气歧管重量减轻50%以上,发动机动力性得到5～10%的提升,经济性和排放性也有相当改善,材料和制造成本都可得到降低。但是塑料进气歧管作为发动机进气系统最关键的零部件,其设计和制造难度很大。本文主要研究汽油机塑料进气歧管型腔的设计方法。首先分析了汽油机塑料进气歧管的结构功能及各附件的设计要求,研究了管内气流运动的波动效应和能量损失,提出了汽油机塑料进气歧管型腔的总体设计思路。研究了内燃机进气过程中一维非定常流动的数值解法。利用一维发动机工作过程仿真软件BOOST,建立了三种不同型号的发动机计算模型,以稳压腔容积,歧管长度、直径作为进气歧管设计过程中的目标优化函数,通过研究各参数对发动机性能的影响,提出设计原则,为进气歧管型腔设计提供基本参数。借助计算流体力学(CFD)辅助内燃机设计理论,研究了CFD在进气歧管开发中的应用及其模拟精度。利用三维流体计算软件FIRE对所设计的两款塑料进气歧管型腔进行流场模拟,深入研究了型腔内部流场分布和局部压力损失,为型腔的三维结构优化提供理论依据。对所设计的两款塑料进气歧管制作快速原型样件,分别对其进行发动机装配试验和台架试验。试验结果表明:用该方法设计的塑料进气歧管安装工艺合理,性能符合要求。本文采用虚拟设计理论,利用现代化集成设计方法,试验与模拟并行,加快了产品开发周期,降低了开发成本,可以高质量的完成设计任务。该方法既可用于指导进气系统的性能改进,还有利于加快国内塑料进气歧管的应用和推广。
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