Affordable Access

Flow Through a Throttle Body : A Comparative Study of Heat Transfer, Wall Surface Roughness and Discharge Coefficient

Authors
  • Carlsson, Per
Publication Date
Jan 01, 2007
Source
DiVA - Academic Archive On-line
Keywords
Language
English
License
Green
External links

Abstract

When designing a new fuel management system for a spark ignition engine the amount of air that is fed to the cylinders is highly important. A tool that is being used to improve the performance and reduce emission levels is engine modeling were a fuel management system can be tested and designed in a computer environment thus saving valuable setup time in an engine test cell. One important part of the modeling is the throttle which regulates the air. The current isentropic model has been investigated in this report. A throttle body and intake manifold has been simulated using Computational Fluid Dynamics (CFD) and the influence of surface heating and surface wall roughness has been calculated. A method to calculate the effective flow area has been constructed and tested by simulating at two different throttle plate angles and several pressure ratios across the throttle plate. The results show that both surface wall roughness and wall heating will reduce the mass flow rate compared to a smooth and adiabatic wall respectively. The reduction is both dependent on pressure ratio and throttle plate angle. The effective area has showed to follow the same behaviour as the mass flow rate for the larger simulated throttle plate angle 31 degrees, i.e. an increase as the pressure drop over the throttle plate becomes larger. At the smaller throttle plate angle 21 degrees, the behaviour is completely different and a reduction of the effective area can be seen for the highest pressure drop where a increase is expected. / När ett nytt bränslesystem ska designas till en bensinmotor är det viktigt att veta hur stor mängd luft som hamnar i cylindrarna. Ett verktyg som är på frammarsch för att förbättra prestanda och minska emissioner är modellbaserad simulering. Med hjälp av detta kan ett bränslesystem designas och testas i datormiljö och därigenom spara dyrbar tid som annars måste tillbringas i en motortestcell. En viktig del av denna modellering är spjället eller trotteln vilken reglerar luften. I denna rapport har studier gjort på den nuvarande isentropiska modellen. Ett spjällhus och insugsgrenrör har simulerats med hjälp av Computational Fluid Dynamics (CFD) och påverkan av värme samt ytjämnhet på väggen har beräknats. En metod att beräkna den effektiva genomströmmade arean har konstruerats och testats vid två olika spjällvinklar samt flertalet tryckkvoter över spjället. Resultaten visar att både en uppvärmd vägg och en vägg med skrovlighet kommer att minska massflödet jämfört med en adiabatisk respektive en slät vägg. Minskningen har både spjällvinkel samt tryckkvots beroende. Den effektiva genomströmmade arean har visats sig följa samma beteende som massflödet vid den större simulerade spjällvinkeln 31 grader, det vill säga öka med ökat tryckfall över spjället. Vid den mindre vinkeln 21 grader, är beteendet helt annorlunda jämfört med massflödet och en minskning av den effektiva arean kan ses vid det största tryckfallet där en ökning förväntades.

Report this publication

Statistics

Seen <100 times