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CA4GC汽油机热负荷分析及结构优化

作　者: 武彬
导　师: 李君
学　校: 吉林大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: 汽油机热负荷测温试验数值模拟
分类号: U464.171
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

涡轮增压直喷式汽油机是近年来国外内燃机研究与开发的热点。它可有效改善汽油机的燃油经济性、降低排放、提高汽车操纵性能,因而,公司欲在2.0L自然吸气PFI原型汽油机基础上研发一款1.8L的涡轮增压GDI汽油机。然而,随着该技术的应用,发动机热负荷明显增加,严重地限制了发动机的进一步强化。因此,研究发动机高温零部件温度场的分布及变化规律,对于采取相应措施降低发动机热负荷具有十分重要的意义。本文首先进行了原型汽油机热负荷测量试验,主要对发动机缸套、缸盖和活塞的关键部位进行了温度测量,并对试验结果和热负荷性能做出初步分析和评价。在试验过程中还分析了不同冷却液温度对发动机热负荷的影响。然后应用三维CAD软件PRO/E建立发动机的几何模型,采用前处理软件Hypermesh对几何模型进行网格划分,再应用大型FEA软件ABAQUS对缸体和缸盖进行模拟计算,得到缸体和缸盖的温度场,同时将计算结果与试验结果进行了对比分析。结果表明,计算结果与试验结果基本吻合,从而验证了模型的有效性。最后对增压GDI机型进行有限元仿真分析,发现缸体两缸中间一环上止点部位温度过高。根据计算结果对机体结构进行了优化,提出了在缸体两缸之间打斜水孔降低温度的改进方案。

全文目录

内容提要  5-9
第1章绪论  9-20
  1.1 研究背景  9-13
  1.2 增压直喷汽油机的发展  13-15
  1.3 热负荷研究发展趋势及现状  15-19
    1.3.1 实验研究发展状况  15-17
    1.3.2 模拟仿真发展状况  17-19
  1.4 本文主要研究内容  19-20
第2章模拟分析的理论基础  20-31
  2.1 传热分析基本原理  20-21
  2.2 热负荷边界条件  21-27
    2.2.1 传热的定解条件  21
    2.2.2 发动机热负荷分析中边界条件确定  21-27
  2.3 热负荷分析有限元方法理论  27-29
  2.4 热负荷模拟计算的求解过程  29
  2.5 ABAQUS软件介绍  29-31
第3章原型汽油机热负荷测量试验  31-43
  3.1 热负荷测量试验介绍  31-33
  3.2 测量点分布及试验方法  33-39
    3.2.1 活塞测点布置  34-36
    3.2.2 缸盖测点布置  36-37
    3.2.3 缸套测点布置  37-39
  3.3 试验结果及分析  39-42
  3.4 本章小结  42-43
第4章原型汽油机热负荷模拟仿真  43-59
  4.1 计算模型的建立  43-50
    4.1.1 几何模型的建立  43-45
    4.1.2 网格划分  45-47
    4.1.3 边界条件确定  47-50
  4.2 计算结果及综合分析  50-56
  4.3 试验与计算结果对比分析  56-57
  4.4 本章小结  57-59
第5章改进型汽油机热负荷模拟仿真及结构优化  59-75
  5.1 改进机型热负荷分析  60-62
  5.2 缸体结构优化及分析  62-72
    5.2.1 改进方案1  64-66
    5.2.2 改进方案2  66-69
    5.2.3 改进方案3  69-72
  5.3 改进方案综合对比及评价  72-73
  5.4 本章小结  73-75
第6章全文总结及工作展望  75-78
  6.1 全文总结  75-77
  6.2 工作展望  77-78
参考文献  78-81
致谢  81-82
摘要  82-85
ABSTRACT  85-87

CA4GC汽油机热负荷分析及结构优化

内容摘要

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