有特殊要求的發(fā)動機進氣系統(tǒng)的設計過程

摘要：進氣歧管給內燃機提供新鮮的空氣，并對內燃機的性能產生重大的影響。因此，為達到提高燃燒效率和使新鮮空氣在發(fā)動機氣缸中均勻分布的目的，我們做了很多與它們的設計相關的研究。本文討論了一種適應賽車發(fā)動機的多點噴射進氣系統(tǒng)的設計過程。很多特殊的要求被納入考慮之中，如進氣歧管必須包含一種放置在節(jié)流閥和發(fā)動機之間的單一圓形限制器中被強加約束的氣流來限制其動力。發(fā)動機進氣區(qū)域的流量和壓力的損失減少用計算機流體力學軟件來研究。兩種不同形狀的進氣歧管被用以試驗。在數值基礎上獲得的三維效果，一個有更加合適攝入量的發(fā)動機數學模型被制作成發(fā)動機模擬代碼來預測發(fā)動機的工作特點。進氣系統(tǒng)的設計，實際制造以及試驗都在實驗室中進行。試驗結果確認了數值預測，證明相對簡單快速的發(fā)動機設計過程是可行的。

關鍵字：內燃機、進氣歧管、計算機流體力學軟件、試驗

1、引言
內燃機進氣歧管的形狀影響氣體交換過程以及發(fā)動機的性能。它必須保證沿管方向有最小壓力損失的新鮮空氣在發(fā)動機氣缸中均勻分布。因此，從1904年這種觀點被首次宣揚以來，發(fā)動機進氣系統(tǒng)的?；蛢?yōu)化已經成為發(fā)動機設計師的興趣【1】。
傳統(tǒng)的調整過程，要求建立一個原型并測試運行，查找缺點，和創(chuàng)造一個新的設計來解決問題。這是一個很消耗時間的過程。通常，流動問題是很難被精確查找的，建立一個不能正常工作的模型也是非常昂貴的。今天，計算流體力學模擬有助于發(fā)動機零件的設計，節(jié)約時間和資金【2】。一方面，三維碼使發(fā)動機及其零部件之間遵守一定的流動特性成為可能；另一方面，還有一維循環(huán)引擎模擬代碼用于發(fā)動機性能的預測和獲得三維模擬的初始邊界條件。數值模擬現在廣泛應用于現代發(fā)動機的設計。
汽油多點噴射系統(tǒng)的進氣歧管通常由主管、支管、和一個二級管組成。噴嘴將燃料注入指著燃燒室入口的主管里【1，3-5】。賽車發(fā)動機由配備的一個漏斗狀筒引入支管，用以量化空氣泵系統(tǒng)的效率。二級管將節(jié)流閥和支管連接起來【1】。賽車發(fā)動機的目標通常在于獲得最大的動力輸出。設計師們常常犧牲低速性能，將目標集中在發(fā)動機高轉速性能上。發(fā)動機的噪聲，散熱以及燃料消耗同等重要【3】。這些設計介紹和多點燃油噴射的進氣歧管有關【1，3-6】。有