基于AVL-Boost软件下发动机进气歧管的设计

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进气歧管的主要任务是均匀分配歧管内的空气，保证发动机各缸的进气量▲气歧管的设计对发动机的容积效率具有很强的影响，气量的分布不均匀将导致发动机功率损耗和燃料消耗的增加。

进气歧管内部气量 的压力变化是由进气歧管、发动机转速和气门正时所决定的，所以通过进气歧管内部气量压力波的振幅和频率，可以了解进入进气歧管内部气量变化情况，这可以为发动机进气歧管的设计提供-定的指导意义。

1 情况分析AVL-Boost软件可以在设计阶段预测发动机的稳态性能，通过模拟减少发动机试验台架上的昂贵投资。它可以进行-维发动机工作过程的模拟计算▲行发动机稳态和瞬态性能方面的计算。

进气歧管设计中，稳态分析的主要 目的是找到各缸进气门打开时气流流动的情况，对处于发动机气缸进气行程情况下，进气歧管形成的涡流进行分析。稳态分析可以提供气流的损失系数，但不能提供进气歧管任务相关的瞬态情况。在Avl-Boost软件中稳态模拟使用中的边界条件是恒定压力。

在实际工作情况中，由于曲柄角度位置相对于时间是变化的，所以气流流过进气歧管的情况主要依赖于时间，Avl-Boost瞬态模拟分析可以模拟真实条件下进气歧管的工作情况。同时在瞬态分析下，边界条件也不再是恒定，而是随时间变化的。

2 进气歧管的仿真在进气歧管的三维模型设计中，进气歧管管道的体积应该充分考虑发动机的要求，进气歧管的模型设计决定了分析结果是否准确。本例将对某三缸发动机的进气歧管进行说明。图1为初始设计进气歧管。

图1 无优化进气歧管通过AVL-Boost软件可以得到不同转速下的压力波形图，如图2所示，为发动机在l100转时，1缸气门打开，进气歧管压力变化波形图。图3为发动机在1100转，3缸气门打开，进气歧管压力变化波形图。

0 90 l驰 0 je0 帖 0 540 630 2O妥8 嚣点 d图2 1 100转1缸工作进气歧管压力波形图收稿日期：2013-04-18作者简介：黄吴曼 (1978-)，男，讲师，硕士，研究方向为机械工程。

第35卷 第8期 2013-08(下) 49l l 匐 似GR E图3 1100转3缸工作进气歧管压力波形图在两个图中，可以看见除了在曲轴转角0度附近，也就是气门打开附近，波形是有部分锯齿状外，其他波形几乎是光滑，这是因为进气歧管的尾端附近不够平滑，使得在进气初期，由于进气的速度突然增加造成了压力波的突然变化。

广/li/ 7 《 ∞ 0 ∞ 0eR 鱼 G 埘eg图4 1250转1缸工作 进气歧管压力波形图0 ∞ 180 27c 3∞ 45。 SI。 8∞ T2eS孺 L deg)图5 1250转3缸工作进气歧管压力波形图图4和图5中，可以看出，随着发动机转速的增加，进气歧管内部的压力波形出现了不畅，特别是-缸进气的时候，这是因为进气歧管模型的尾端部分不够光滑，随着发动机转速的增加造成了气流的反射冲击波。

3 优化分析借用CFD软件对进气歧管的三维模型进-步进行分析，可以清楚看到进气歧管中空气流量的情况，如图6所示。图中可以看见，当发动机在1800转时，进气歧管中的气流在第-和第三缸附近形成了涡流 ∩以看出随着发动机转速的提高，进气歧管由于尾部不平滑，进气歧管中的气流尾部开始逆向流动，形成尾部涡流，同时冲击进气歧管中其他部分的气流，造成了-缸附近也形成了涡流，从而使得发动机气缸的进气量分布不均。

5o 第35卷 第8期 2013-08(下)潮图6 1800转 l、2缸工作进气歧管涡流图当对进气歧管尾部进行优化处理后，使得尾部更加平滑，如图7所示。在借用CFD软件对新优化模型进行观察。通过图8可以看到，由于进气歧管尾部进行了平滑处理，使得尾部的涡流消失，从而减少了发射冲击波的产生，也就进-步减少了进气歧管中其他位置的涡流产生，这将大大有助于发动机各个气缸获得均匀的空气流量。

图8尾部优化4 结论借用AVL B00ST软件对进气歧管的压力波进行观察模拟，可以了解初始设计进气歧管涡流情况，借用CFD软件，发现当发动机在l800转时可以详细了解进气歧管中的涡流状态，这为进气歧管的设计优化提出了有效的解决方向，进-步保证所设计的进气歧管内部涡流有明显的减少，从而保证了发动机各气缸都可以得到较均匀的气流，保证了发动机的工作性能。