内燃机气道稳流试验测试方法的研究

论文摘要

在内燃机中，良好的缸内空气运动直接影响着发动机缸内的燃烧状况，进而影响发动机的动力性、经济性以及排放特性。而内燃机中气道的优劣是决定这些因素的关键。通过气道稳流试验获得内燃机进气道的流量系数、涡流比、滚流比等流动特性参数，从而对气道性能进行评价，是目前国内外内燃机开发广泛采用并且行之有效的方法。但目前，气道稳流试验评价方法有Ricardo、FEV、AVL以及SwRI等多种，没有一个公允的标准，尤为体现在对滚流的测试及评价。鉴于此，本课题搭建了可视化FEV滚流测试平台，制作了不同参数的模拟缸套，利用自主开发的气道稳流试验台对不同滚流测试方法进行研究，并通过PIV粒子图像测速技术研究滚流测试过程中流场的微观结构，从而深入理解不同测试方法的特性，以期使滚流测试方法达成共识，从而更有利于指导气道性能的评价和开发。实验研究表明，不同滚流测试评价方法得到的流量系数基本不变；但FEV滚流强度测量结果会在某个气门升程时产生跃升，且测量结果偏大，较其他测量方法有很大差异。从PIV流场矢量图可知，其跃升原因在于FEV测量的滚流未经过导引管道稳流，在某气门升程下存在流场结构的突变；而其测量值偏大的原因有二，一是较其他方法，滚流未经过导引管道的衰减；二是模拟缸套偏小的出口直径对滚流的加强。FEV滚流测试模拟缸套对称面附近气流的滚流强度（即转速）较低，且基本不随出口直径变化；而在其出口处滚流强度则较高，且随出口直径的增加而减小；当出口直径大于0.7D时，出口处滚流强度反而低于对称面。FEV滚流测试装置压降损失很大，其与模拟缸套出口直径直接相关，且随着开口直径的减小而增大，并且高气门升程工况压降更为剧烈。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• §1-1 课题研究背景和意义
• §1-2 课题研究内容和主要方法
• 第二章 气道流动特性参数的评价
• §2-1 缸内空气运动形式
• §2-2 气道稳流试验
• 2-2-1 气道稳流试验原理
• 2-2-2 气道稳流试验台评价方法
• 第三章 气道稳流试验
• §3-1 气道压差的选取
• §3-2 气门升程的控制方式
• §3-3 流量的测量方式
• §3-4 涡流强度的测量方式
• 3-4-1 不同叶片测量方式的比较
• 3-4-2 动量计测量方式的改进
• 第四章 滚流测试方法的研究
• §4-1 滚流测试方法
• §4-2 实验设备与实验工况
• 4-2-1 可视化FEV 滚流测试装置及稳流实验工况
• 4-2-2 PIV 实验装置及实验工况
• §4-3 FEV 滚流测试方法的宏观研究
• 4-3-1 FEV 气道稳流试验滚流测试结果分析
• 4-3-2 FEV 滚流测试装置内部压力分布
• 4-3-3 小结
• §4-4 FEV 滚流测试方法的微观研究
• 第五章 当前工作总结和未来工作展望
• §5-1 当前工作总结
• §5-2 未来工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果