课程论文题 目：B15发动机进气系统设计及性能分析学生姓名：学 院：能源与动力工程学院班 级：交通运输09-3指导教师：高志鹰 副教授2012年12月28日学校代码： 10128 学 号： 2内蒙古工业大学课程设计（论文）任务书课程名称：汽车电子控制技术学院：能源与动力工程学院班级：交通运输学生姓名： ___ 学号：200 指导教师：高志鹰一、题目B15发动机进气系统设计及性能分析二、目的与意义根据《汽车电子控制技术》课程学习的知识，系统分析B15发动机进气系统设计及性能同时结构组成及基本的工作原理，掌握汽车电子控制系统的基本结构与原理三、要求（包括原始数据、技术参数、设计要求、图纸量、工作量要求等）根据参考文献，系统学习并分析B15发动机进气系统结构组成及基本的工作原理；按照《内蒙古工业大学课程设计说明书（论文）书写规范》撰写课程论文。
四、工作内容、进度安排12月21日—12月22日：根据任务书要求，查阅、学习相关参考文献；12月22日—12月23日：提交论文提纲；12月23日—12月25日：根据指导教师修改后的论文提纲撰写论文初稿；12月25日—12月26日：根据指导教师对论文的修改意见修改论文；12月26日—12月28日：提交论文，答辩五、主要参考文献[1]胡军义. 柴油机废气再循环(EGR)电控系统控制策略的研究[D]．合肥工业大学，2008．[2] 古国栋.柴油发动机废气再循环系统(EGR)热交换器仿真模拟与结构设计[D].华中科技大学,2007.审核意见同意。
系（教研室）主任（签字）指导教师下达时间 2009年 12月 18日指导教师签字：_______________摘要近年來,随着经济的发展,汽车行业也发生了日新月异的变化。
目前,对发动机的设计除了要达到汽车的动力性、经济性指标外,还需要满足其排放及噪声的要求,因此有必要对发动机的进排气系统进行深入的研究。
进气系统主要包括进气歧管前的管路和进气歧管两部分,其中歧管前的管路起降低进气噪声的作用。
如何合理的设计进气系统的元件,分析其综合性能,是目前工程项目中研究较多的课题。
首先,本文介绍了可变气门正时与可变进气歧管技术的原理,在GT-Power软件中建立B15发动机模型,并利用试验数据完成模型的标定,使其误差不高于5%,以用于后续的仿真计算。
为了设计进气系统的消声元件,对赫姆霍兹谐振腔、1/4波长管和空气滤清器的参数灵敏性进行计算分析,总结参数变化对消声性能的影响规律。
详细阐述进气消声元件的设计流程和方法,提出具体的设计方案,并针对方案中某转速下个别阶次噪声高于目标值的问题,对消声元件进行优化。
优化后的进气系统进气口噪声明显改善,压力损失不高于 2.5kPa,符合目标值要求,优化效果良好。
其次,为了分析进气歧管的性能,本文提出3种方法:利用零维或一维模型做简化处理、利用CFD软件完成稳态或孤立瞬态的计算以及利用一维和三维软件进行耦合分析。
通过比较3种方法的优劣,发现利用软件的耦合可以在计算过程中获得实时的边界条件,有较高的准确度。
本文重点阐述利用GT-Power件和STAR-CCM+软件进行耦合设置需要解决的关键问题,并在此基础上完成模型的计算。
最后,为了更好的评价进气消声元件的优劣,利用GT-Power软件中耦合后的模建立汽车加速行驶车外噪声仿真模型,计算得到进气系统的最大噪61.8dB(A),其对通过噪声的单独贡献率满足目标要求。
关键词:进气系统；消声元件；加速行驶车外噪声；仿真与优化ABSTRACTWith the development of economy, the automobile industry has been changing with each passing day. At present, the design of engines must meet the criteria of emission and noise level besides the power performance and economy, which makes it very necessary to make an exhaustive study on engine intake and exhaust systems. The intake system is made up mainly by inlet manifold and the pipe before inlet manifold. The pipe before inlet manifold can cut down the induction noise. How to design the intake system components and analyze the combination property is a topical issue of the current engineering projects.Firstly, the principles of variable valve timing and variable intake manifold are introduced, then the simulation model of B15 engine is established in GT-Power, after which the model is calibrated by the test results and the error is less than 5%-This lays preliminary groundwork for the subsequent calculation, the parametric sensitivity of Helmholtz resonator, 1/4 Wave tube and air cleaner is calculated, and the influence of parameter changing on Acoustic attenuation performance is summarized, based on which the silencer elements of intake system are designed. The design procedure and method of silencer element are explained thoroughly, and the detailed design scheme is put forward.Secondly, three methods are put forward in this thesis to analyze the performance of inlet manifold,and they are simplified simulation built up with zero or one dimensional models, steady or transient calculation by CFD and coupled simulation by one dimensional with three dimensional software. After the comparison of these three methods, it is found that the coupling process can provide more accurate boundary conditions for the calculation. The problems of coupling between GT-Power and STAR-CCM+ are solved, and then the simulation is carried out. Then the velocity field of every branch pipe in different time is analyzed, and the suggestion is that the curvature of the branch pipe should be reduced.Lastly, in order to evaluate the performance of the silencer elements, the acceleration running noise model is built up based on the coupling model. The result shows that the noise of the intake system is lower than 61.8dB(A),which satisfies the demand for contribution rate to the acceleration running noise.Key Words: Intake system; silencer element; couple; acceleration running noise;simulation and optimization目录第1章绪论 (7)1.1研究背景 (7)1.2研究现状 (8)1.2.1国外的研究概况 (8)1.2.2国内的研究概况 (9)第2章B15发动机进气消声元件设计 (10)2.1进气系统概述 (4)2.1.1进气系统结构及工作原理 (4)2.1.2进气噪声的产生机理 (11)2.2进气消声元件优化 (12)第3章B15发动机进气系统性能分析 (14)3.1进气歧管流场分析模型的建立 (14)3.1.1计算流体力学基本理论 (14)3.1.2进气歧管流场分析方法 (14)3.2汽车加速行驶车外噪声分析 (9)3.2.1理论介绍 (16)3.2.2模型的建立 (17)3.2.3结果分析 (18)第4章总结与展望 (19)4.1全文总结 (19)4.2展望 (15)参考文献 (15)第1章绪论1.1研究背景近年来,各个国家都对汽车噪声提出了越来越高的要求,使得对汽车噪声的研究刻不容缓。
要降低汽车噪声,首先要确定噪声源。
汽车是一个综合的噪声源,包含许多不同性质的噪声,如发动机噪声、风动噪声、轮胎噪声、路面噪声和共鸣噪声等。
相关试验表明,汽车噪声以发动机产生的噪声为最大,它属于结构噪声,随发动机转速的改变体现为不同的形式,主要通过前叶子板、挡火墙、引擎盖、排气管产生和传递。