某發動機進氣歧管的優化設計

王三星，李燕，卓麗穎

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某發動機進氣歧管的優化設計

王三星，李燕，卓麗穎

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230001）

首先對初始設計的進氣歧管進行CFD分析，表明各缸進氣均勻性較差，根據問題情況對進氣歧管做了優化設計，再次對優化后的進氣歧管進行CFD分析，分析表明：初始方案各缸流量系數偏差最大為-2.45%，進氣均勻性較差；優化后的流量系數偏差最大為0.92%，優化效果明顯。進氣歧管入口處的腔體結構直接影響進氣均勻性。

進氣歧管；CFD分析；均勻性；流量系數偏差

引言

進氣歧管的進氣均勻性直接影響發動機的性能，評價進氣均勻性的指標是流量系數和流量系數偏差，流量系數偏差越小，則各缸進入的氣體越均勻。本文首先對出版的進氣歧管進行了CFD分析，計算出各缸的流量系數偏差，通過數據分析找出偏差問題，對進氣歧管喉口內腔做結構優化，對優化后的數模進行重新分析，發現優化后的進氣歧管各缸均勻性有明顯提升。

1 初版數模及仿真結果

通過proe軟件對某發動機進氣歧管進行設計，初版模型如下圖所示。

圖1 初版數模

本次計算為穩態計算，具體邊界條件如下所示：

進口條件：總壓：1bar

出口條件：靜壓邊界：0.975bar

流量系數計算公式如下：

其中為流量系數，m為計算所得流量，m為理論流量。

各缸速度均勻性如下圖所示：

圖2 原版模型各缸氣流處速度分布

表1 原版模型各缸流量系數偏差 (%)

從以上分析結果可以看出，各缸進氣的流量系數偏差最大值在-2.45%，要求在-2.5%~2.5%，處于較差水平，需對進氣歧管結構進行優化。

2 優化版模型及仿真結果

對初版模型的進氣均勻性仿真結果可以看出初版數模的進氣均勻性雖然滿足要求但性能較差，通過對初版模型結構分析發現，喉口直接對準2缸位置，氣流進入穩壓腔后會形成較多渦流，直接影響各缸進氣效果。

圖3 優化后的模型

現將進氣歧管喉口與穩壓腔過渡處增加圓滑過渡，保證氣流進入穩壓腔流向。

對優化后模型的進氣氣速度均勻性進行仿真，邊界條件與原模型一致，仿真結果如下圖所示：

圖4 優化模型各缸氣流處速度分布

表2 優化模型各缸流量系數偏差 (%)

從優化模型的仿真結果可以看出，各缸進氣的流量系數偏差最大為0.92%，優化效果明顯，有效改善了進氣均勻性。

3 結論

通過對優化前后的進氣歧管進氣均勻性仿真結果分析可知：進氣歧管的喉口與穩壓腔連接處內腔結構是影響進氣歧管進氣均勻性的重要因素，在對進氣歧管進行設計的過程中應重點考慮進氣歧管喉口與穩壓腔過渡處結構。

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The optimization design of a engine inlet manifold

Wang Sanxing, Li Yan, Zhuo Liying

( Anhui Jianghuai group Automobile Co., Ltd, Anhui Hefei 230001 )

Analyzing the CFD of the original inlet manifold at first, the inlet uniformity is unqualified, then the optimal design of inlet manifold is optimized, analyzing the CFD of the original inlet manifold once again, the results show that: the maximum inlet flow coefficient variation of each cylinder is -2.45% before the optimization, the air inlet uniformity is poor, the maximum inlet flow coefficient variation of each cylinder is 0.92% after the optimization, the optimization effect is obvious. The inlet uniformity is influenced by the structure of the inlet manifold cone.

inlet manifold; CFD analysis; uniformity; flow coefficient variation

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1671-7988(2018)22-104-02

TK402

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1671-7988(2018)22-104-02

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王三星，就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司技術中心。主要研究發動機進排氣及NVH設計。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.22.036