基于缸内过程模拟的发动机优化设计

张应兵，姚炜

(安徽江淮汽车股份有限公司技术中心，安徽合肥 230022)



基于缸内过程模拟的发动机优化设计

张应兵，姚炜

(安徽江淮汽车股份有限公司技术中心，安徽合肥 230022)

针对某GDI发动机的多种设计方案，利用CFD手段模拟了缸内的流动、喷雾、点火燃烧等过程，对流动和燃烧情况进行评估，给出了设计方案的优化选择建议。

GDI发动机；缸内过程模拟；优化设计

0 引言

汽油直接喷射(GDI)技术是汽油机发展的主流方向之一，相对于传统的气道喷射发动机，它更加环保和高效。但缸内直接喷射也要求更加匹配的缸内气体流动和燃烧过程，对发动机的设计工作提出了更高的要求。

在文中提及的GDI汽油机设计过程中，工程师提出了4个燃烧室设计方案，如何选定最优的方案成为困扰项目组的难题。最终作者利用缸内过程的CFD模拟直观了解气体流动、喷雾和点火燃烧的过程，评价各设计方案的特点，从而达到最优化设计的效果。

1 设计方案介绍

图1 气道方案示意图

设计工程师提供了如图1所示的两种气道设计方案A和B，其中方案B向气门杆部的突起更大，希望带来较大的滚流比。

另外预计的压缩比变动区间为9.7～10.2，因此对表1所示的4个设计方案进行了建模分析。

表1 设计方案列表

2 CAE建模

2.1 三维模型与网格

为了建立网格模型，作者准备了完整的燃烧室表面文件，包含进排气道、进排气门燃烧室头部、火花塞、缸套和活塞头部等位置。此次分析采用了AVL的CFD软件FIRE，网格主尺寸为1 mm，火花塞部位进行了适当加密。……