摘 要

本文就WAVE软件建模的一些基本元件如duct，Y-junction和cylinder等进行了介绍，讲述了他们的工作特点与一些参数的设置原理。

其次对某款气道喷射的四缸发动机使用了WAVE软件进行了建模与仿真。得到了该发动机指示动力性能随发动机转速变化的情况，并对其进行了分析。

然后改变进气歧管长度与进气提前角，分别进行仿真，得到不同进气歧管长度下发动机指性能的变化情况，并对其分析。

研究谐波增压效果，并使用该理论对不同进气歧管发动机指示动力性能的变化中的反常工作点进行了解释，并进一步提出可能的具有谐波增压效果的进气歧管长度，且建模仿真，得到结果。

关键词：WAVE，气道喷射发动机，进气歧管长度，进气提前角，谐波增压理论

Abstract

In this paper, some of the basic components such as duct, Y-junction and cylinder are modeled basic on Ricardo WAVE ,and their work principles and characteristics are also introduced in the mean time.

Secondly, the port injection four-cylinders engine are modeled and simulated by using WAVE . The reports of engine’s dynamic performance with the changes of engine speed are gotten. And its analysis.

Then, the length of the intake manifold and the intake advance angle are changed to simulate the performance of the engine when it works under different operation points, and the analysis is carried out.

This paper discusses the effect of harmonic boosting and uses this theory to explain the abnormal operation point in the change of the dynamic performance of different intake manifold engines, and further proposes the possible intake manifold length with harmonic boosting effect, And modeling and simulation them to get results.

Keyword: WAVE, port injection engine, the length of intake manifold, intake advance angle, harmonic boosting theory

目录

第1章绪论 1

1.1背景与意义 1

1.2国内外的研究现状分析 1

1.2.1发动机建模与仿真 1

1.2.2利用仿真技术研究基本参数变化对发动机性能的影响 2

1.2.3利用仿真技术研究可变技术对于发动机性能的影响 2

1.2.4针对仿真模型的控制策略 3

1.3研究内容与目标 3

第2章 汽油机的建模 4

2.1WAVE软件介绍与使用 4

2.2发动机的总体模型与基本参数 4

2.2.1仿真基本参数的设置 4

2.2.2发动机模型 5

2.3进排气系统 5

2.3.1基本结构单元 6

2.3.2Discretization Length 离散化长度 10

2.3.3一些特殊模型的建立 11

2.4气缸的建模 12

2.4.1气缸的模型的选择 12

2.4.2气缸基本参数的设置 12

2.4.3燃烧模式 13

2.4.4气门参数的设置 13

2.5喷油器 14

2.5.1喷油器的建模 14

2.5.2喷油器的参数设置 15

2.6建模小结 15

3发动机的仿真与结果分析 16

3.1发动机的仿真参数校核 16

3.2发动机仿真目标与输出参数 16

3.3发动机仿真 16

3.4WAVEPOST中的仿真结果与分析 17

第4章 进气歧管长度对发动机的影响 21

4.1进气歧管气体流动参数随转速的变化 21

4.2进气歧管长度变化对发动机性能的影响 22

4.2.1进气歧管长度对发动机指示功率的影响 23

4.2.2进气歧管长度对发动机指示扭矩的影响 25

4.2.3进气歧管长度对发动机燃油消耗率的影响 27

4.3进气谐波增压技术 28

4.4验证进气谐波增压对发动机性能的影响 29

4.5对于数据的分析 30

第5章 气门正时对发动机的影响 31

5.1气门正时基本概念 31

5.2进气气门开启时刻对发动机性能的影响 31

5.2.1进气提前角对发动机功率的影响 31

5.2进气提前角对发动机燃油消耗率的影响 31

第6章 总结 31

参考文献 31

附录 31

致谢 31

第1章绪论

1.1背景与意义

CAE技术，即Computer Assisted Engineering是目前在机械生产加工产业中已经被广泛使用的一种技术。设计师使用电脑来对各个设计阶段进行辅助，无论是对目标工件的建模设计，工件工作的仿真分析，以及针对不同工况的校核与优化。都可以借助计算机对工件进行精确且专业化的分析，得到在不同的外部作用下，目标结构的相应的精确解。相较于之前的设计过程，具有运算更快，结果更精确，过程使用成本更低的特点。

例如，在发动机设计中引入CAE技术，均可以对工程师在关于诸如发动机各部件受力分析，气体流动与传热分析，还是对于整机性能如噪声，排放与振动等进行辅助运算，在设计师确定相应的参数与运行条件之后，前述的发动机特性都可以在工程师能够预见的精度下得到。这个过程比起以往依赖工程师本人知识与经验得到的设计结果将更有优势。

同时在目前世界对于环境污染的关注越来越强烈。汽车作为一个大量工业集合的产物，且被主流观念认为是重要污染源之一，对于汽车污染的控制的要求也是越来越严格。在欧洲在2014年欧洲全面推行的欧6标准，其公里排放要求碳烟排放低于5毫克，氮氧化物排放低于80毫克，而将在2020年推行使用的国六标准，将比欧六标准更为严格。这将极大的考验各大汽车厂家的对于发动机设计的技术储备能力。掌握对于发动机整机设计与分析能力，使用更为先进优良的技术将是提升发动机整体性能，是增强发动机公司市场竞争力最大的保证。

因此顺应这个机械工业的发展潮流，世界上有许多公司推出了其CAE软件。本文主要工作是对某款气道喷射四缸汽油机使用WAVE软件进行建模仿真与分析。

1.2国内外的研究现状分析

1.2.1发动机建模与仿真

对于发动机工作过程的模拟仿真，早在1996年龚予觉^[1]就使用了WAVE软件对发动机的性能与进排气噪声做了研究。同年也有王建晰^[2]团队使用GT-POWER软件对电喷发动机的进排气系统做了优化匹配的工作。随后陆续有许多的学者使用WAVE软件，对发动机整机或者某一个部件使用仿真技术进行研究。如使用WNOISE计算发动机噪声，使用WAVESOLVER进行一维求解等。现在，WAVE又增加了涡轮增压模块，控制系统模块与实时仿真模块，以满足目前发动机市场的需求。