随着汽车行业市场竞争的不断加剧以及节能排放指标的不断严格,对发动机的改型和优化设计已被各个企业提上日程。对于发动机的研究主要有实验法和仿真分析两种。由于计算机技术的快速发展以及计算模型的不断完善,仿真分析逐渐代替了周期长,成本高的实验法。另外,仿真分析除了不受环境影响外,还可以获得一些实验无法获得的参数。由于发动机的性能受到进气和燃烧过程的影响,因此通过对进气、压缩和燃烧过程的合理模拟,可以为发动机的改型和优化提供依据和方向。本文首先利用AVL公司的三维仿真软件FIRE进行了稳态模拟,主要对流量系数进行了分析,然后对气道性能进行了评价,将仿真结果与林海公司提供的实验结果进行对比,符合较好。瞬态模拟中首先利用FIRE的FEP模块建立了发动机的动网格模型,对进气和燃烧过程进行了瞬态模拟分析,瞬态模拟中首先利用实验数据对湍流模型、燃烧和点火等模型的计算参数进行了标定,然后对缸内的速度场,压力场的变化特性以及湍流强度,点火提前角等对燃烧过程的影响进行了分析研究。发现缸内流体流动主要为涡流和滚流,点火前夕的湍动能以及滚流强度主要来自于进气能量的积累,在活塞下行过程中,缸内由初始的双涡结构逐渐演变为多涡结构,由进气初期的大涡逐渐耗散成小涡,涡团的耗散使得缸内湍动能降低,到最后趋于各向同性。对燃烧温度场分析发现由于火花塞偏置,导致火焰传播距离过大,导致混合气利用效率下降。在此基础上,作者又改变了部分参数进行对比分析,对不同空燃比、不同转速下的流场结构、不同EGR率、双火花塞影响以及不同点火提前角对发动机性能的影响进行了分析研究。通过研究发现,低转速时回流较严重,导致发动机动力性下降。另外,随着点火提前角的增大,使得速燃期靠近上止点,提高了燃烧效率,但过分增大容易导致压缩负功和机械负荷的增加。最后通过双火花塞研究发现,双火花塞点火可以缩短火焰传播距离,减小爆燃倾向,有效的提高燃烧速率,因此可以通过适当增大压缩比的方式来提高效率。