下载文档原格式
19.应⽤GT-POWER设计发动机⽓门升程应⽤GT-POWER设计发动机⽓门升程张⼩燕蒲运平（长安汽车⼯程研究院重庆 401120）摘要：本⽂利⽤GT-POWER计算，介绍了车⽤发动机的⽓门升程设计问题。
设计中，主要从发动机性能⽅⾯考虑⽓门升程的设计要求，利⽤DOE的⽅法，考察了⽓门开启持续⾓及⽓门升程对发动机充量系数的影响。
关键词：GT-POWER ⽓门升程⽓门开启持续⾓充量系数Design of Valve Lift of Automotive Engine by GT-POWERAbstract：A GT-POWER model is used to show the details of valve lift designed of automotive engine in this paper.The effection of valve opening and valve lift on engine’s volumetric coefficiency is studied by DOE（design of experiment），considering primarily the required profile for valve lift on performance of engine.Key words： GT-POWER Valve Lift Valve Opening Duration Volumetric Coefficiency1、介绍对于传统凸轮驱动的配⽓机构，由于受到结构的限制，⽓门不可能瞬间开启到最⼤升程的位置，其升程特性只能是连续变化的，这在换⽓过程中造成很⼤的流动损失，有损于发动机的动⼒性。
⽓门升程对⽓道流量系数有⾮常重要的影响，⽓道流量系数随⽓门升程的增⼤⽽增⼤，如图1所⽰,并且可以看出，⽓门升程开启达⼀定⾼度后，流量系数⼏乎不再增加。
因此合理设计⽓门的运动规律，也就是⽓门升程（Valve Lift或者Valve Profile），对提⾼充量系数Φc，改善发动机换⽓质量是相当重要的。
GT-Power软件提供的模板；流体和机械部件（FLOWANDMECHANI；这类模板包括以下个模板，这是整个软件的基础模板，；Burner：用于可燃混合气通过圆筒状管道完全燃；CatalystBrick:用于模拟催化反应器的；CFDComponent：用于和CFD模型进行混；Compressor：压气机模板；EndEnvironment：定义环境温度1.流体和机械部件（FLOW AND MECHANICAL COMPONENTS）这类模板包括以下个模板，这是整个软件的基础模板，建立发动机工作过程模型需要使用以下模板，这些模板的属性包括在下面的流体和机械附件中。
Accumulator：用于模拟定容容器的流动及传热；Burner：用于可燃混合气通过圆筒状管道完全燃烧的热力及流动过程；CatalystBrick:用于模拟催化反应器的流动过程,反催化反应器看作是由一组气流通道组成,每个通道代表反应器的一个单元,催化反应可用Catalyst或UserModel模板进行模拟。
CFDComponent：用于和CFD模型进行混合模拟，即局部的流动过程用CFD模型，和Star-CD 进行耦合计算。
Compressor：压气机模板。
EndEnvironment：定义环境温度、压力和气体成份，如空气温度、压力和空气组分。
EndEnvironmentRam：定义考虑空气流速条件下温度、压力和空气成分，气体存在运行的条件下，其总压力等于环境压力（静压力）和滞止压力之和。
EndFlowAnechoic：应用于消声器设计消声边界，如声波的传导损失。
边界模拟当声波进入无穷大管径的管道时没有声波反射。
EndFlowCap：管道或管道接头边界，不存在流体从中流过，如管道边缘，如进气总管的终点经常需要连接这样一个部件。
EndFlowInlet：这个对象描述向一个连接流体部件流入或流出的边界条件，需要定义流体的流率、流速、速度、温度和组分等属性参数。
毕业论文基于GT-Power汽油机进排气系统优化研究上海工程技术大学毕业设计(论文) 基于GT-Power汽油机进排气系统优化研究目录摘要 (1)ABSTRACT (2)1 绪论 .................................................................3 1.1 研究的背景 ......................................................... 3 1.2 发动机研究现状 ..................................................... 4 1.3 本文研究内容与方法 . (4)发动机仿真软件介绍与应用 (5)22.1 发动机仿真软件研究模式 (5)6 2.2 计算机仿真技术的应用和优点 .........................................2.3 发动机常用仿真软件 (6)ATLAB/SIMULINK (7)2.3.1 M2.3.2 RicardoWAVE ..................................................... 7 2.3.3 AVL-BOOST ...................................................... 8 2.3.4 GT-Power ......................................................... 8 3 基于GT-Power发动机仿真模型建立 ...................................... 9 3.1 建立GT-Power模型 .. (9)3.1.1 发动机进排气管模型 ..............................................10 3.1.2 空气滤清器模型 .................................................. 11 3.1.3 喷油器模型 ...................................................... 12 3.1.4 气缸模型 ........................................................ 12 3.1.5 曲轴箱模型 (12)3.2 发动机模型验证 .................................................... 13 4 进气系统优化 ........................................................ 14 4.1进气管长度优化 .. (14)1上海工程技术大学毕业设计(论文) 基于GT-Power汽油机进排气系统优化研究4.2 进气管直径优化 .................................................... 17 4.3 压缩比优化 ........................................................ 19 4.4 谐振腔容积优化 .................................................... 22 5 排气系统优化 .. (24)5.1排气管1段直径优化 .................................................25 5.2排气管2段直径优化 (28)5.3 排气管3段直径优化 ................................................ 31 5.4 排气管4段直径优化 ................................................ 33 5.5 排气管2段长度优化 (35)5.6 排气管4段长度优化 ................................................ 37 5.7 优化结果汇总 (41)6 结论 (42)参考文献 ..............................................................442上海工程技术大学毕业设计(论文) 基于GT-Power汽油机进排气系统优化研究3上海工程技术大学毕业设计(论文) 基于GT-Power汽油机进排气系统优化研究摘要随着时代的发展，石油资源越来越匮乏，环境污染越来越严重，节能减排势在必行。
基于GT-POWER的可变气门升程发动机模拟开发及优化匹
配
周世平
【期刊名称】《内燃机与配件》
【年(卷),期】2017(000)010
【摘要】本文首先分析可变气门升程发动机的原理及特点,其后根据我司某自然吸气发动机的试验数据建立GT-POWER仿真模型进行并进行校核,然后基于可变气门升程的原理对该发动机模型进行了修改,并计算了不同工况下的最佳升程及气门正时.最终结果表明,在达到动力性能目标的前提下,中低转速的燃油消耗率较原机得到了较好改善,初步达到了改进的预期效果.
【总页数】3页(P16-18)
【作者】周世平
【作者单位】一汽海马动力有限公司
【正文语种】中文
【相关文献】
1.Nu系列
2.0L连续可变气门升程发动机的开发 [J], K.P.Ha;武涛
2.基于GT-POWER的可变气门升程发动机模拟开发及优化匹配 [J], 周世平;
3.连续可变气门升程系统对增压直喷发动机燃油经济性影响的研究 [J], 韩本忠;张力华;傅园松;李理光;邓俊
4.连续可变气门升程系统对发动机燃烧和排放的影响 [J], 韩本忠; 李理光; 张力华
5.汽油机连续可变气门升程(CVVL)机构的模拟开发及试验研究 [J], 刘岳兵;黄梅
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
第24卷第1期 黑 龙 江 工 程 学 院 学 报(自然科学版) Vol.24№.12010年3月 Journal of Heilongjiang Instit ute of Technology Mar.,2010发动机的GT 2POW ER 模拟和试验验证分析朱荣福,王 强,张 鹏(黑龙江工程学院汽车与交通工程学院,黑龙江哈尔滨150050)摘 要:发动机工作过程仿真已经成为发动机开发设计和改进工作的一个重要手段和环节。
然而,对于发动机仿真研究而言,仿真模型的准确性至关重要。
以4C K 发动机结构参数为基础,运用一维动力学软件GT 2POWER 建立发动机燃烧工作过程模型。
通过发动机台架试验获取的外特性功率、油耗及最大扭矩功工况缸内压力数据和GT 2POWER 仿真计算结果的对比,验证发动机仿真模型的有效性。
关键词:发动机;模拟;验证中图分类号:T K411.7 文献标识码:A 文章编号:167124679(2010)0120013203R esearch on GT 2POWER simulation and experimentalvalidation of engineZHU Rong 2f u ,WAN G Qiang ,ZHAN G Peng(College of Automobile and Traffic Engineering ,Heilongjiang Institute of Technology ,Harbin 150050,China )Abstract :The simulation of engine working process has been one of t he most important means and link in t he design and improvement of engine.However ,for engine simulation st udies ,t he accuracy of simulation model is essential.Based on t he st ruct ure parameters of 4C K engine ,a working process of t he engine was built wit h one dimensional dynamic software GT 2power in t his paring t he data of engine power ,f uel consumption and cylinder pressure for outer characteristics t hrough engine experiment to t he simula 2tion result s t hrough GT 2POWER to verify t he validity of simulation model of t he engine and prepare for f urt her st udy.K ey w ords :engine ;simulation ;validation收稿日期:2009206203作者简介:朱荣福(1981-),男,助教,硕士,研究方向:汽车节能与环保. 发动机工作过程仿真已经成为发动机开发设计和改进工作的一个重要手段和环节。
GT-POWER7.3四缸汽油机模型建立（梦里人）1.2建立新模型；1.2.1鼠标选择FILE/NEW或者鼠标单击图标1.2.2导入空模版1.2.3自定义模型名字，修改并另存为。
1.3加载模板1.3.1调出模版库选择Window/Tile with template library或者单击鼠标1.3.2加载模板鼠标拖动，或复制粘贴，加载右图所示模板；1.4定义对象1.4.1进口环境双击上图右边的EndEnvironment模板，输入如图所示的主页面参数；进口环境压力（绝对值）：1bar；（压强）进口环境温度：300K；进口成分（组成）：air；进口压力：standard（total）对于零件特性进行定义时，会有一些需要输入参考模板，我们称之为指针变量，如下图所示:注:对于任何一个零件的属性，要输入的参数在软件中都给出了提示性的输入，如下图所示:在要输入参数处点击鼠标右键，会出现如下图所示结果。
1.4.2模型中管路的设定进气管定义的步骤:双击模型管理器中的“PipeRound'’模板，按如下顺序设置参数(Bend和Options保持默认)；进气道的设定，可先拷贝刚才建立的intrunner为inport，然后按照下图所示参数进行设定。
在进气道的基础上复制排气道，并按照如下操做设置相关参数:同样复制排气道生成排气管，并按照如下操做设置相关参数:1.4.3定义气缸:双击模型管理器中的“EngCylinder'’模块，在相应的属性值处(如图中圆点所示)右键选择“Value Selector..."，并按照下图所示值进行设置:完成设定后的“EngCylinder'’窗口如下图所示:1.4.4定义进、排气阀:为了方便，我们把其它模型中进、排气阀拷贝到在建模型中。
选择File菜单下的Open命令，并打开"$GTIHOME~v7.0.0~tutorials~ Modeling_Applications~Engine_Performance~common”中的“template.gtm”文件，并在windows菜单进行如下操作，使两个模型都可以见:把鼠标左键指向“template.gtm”中的“exhvalve'’并按下左键保持住，并把它拖入我们所建模型中的模型管理器中。
目录摘要 (2)Abstract (2)1 前言 (3)1.1课程背景 (3)1.2车用柴油机控制有害排放物的技术措施 (4)2 EGR技术概述 (5)2.1 EGR 技术降低NOx 的机理 (5)2.2 EGR对发动机的影响 (6)2.3本论文研究的主要工作 (7)3 GT-Power建立模型 (8)3.1柴油机GT建模 (8)3.2 EGR系统GT建模 (13)4 柴油机EGR系统优化设计 (14)4.1柴油机模型分析 (14)4.2柴油机EGR分析 (16)4.2.1 EGR管径设计分析 (16)4.2.2 EGR管路废气引入口位置 (20)4.2.3 EGR管路废气引出口位置 (22)5 结论 (25)总结与体会 (26)谢辞 (27)参考文献 (28)基于GT-POWER的柴油机EGR系统设计摘要本文介绍了车用发动机的发展现状及问题，以车用增压柴油机为研究对象，利用GT-Power建立其仿真模型,并针对柴油机设计中冷EGR系统。
通过仿真分析，以高EGR 率、低损耗为目标，计算出不同EGR管径和不同安装位置对发动机功率、NOx浓度影响，并根据功率、NOx曲线对EGR系统的管径及安装位置进行了优化，最后计算分析了此设计模型对于柴油机整机性能的影响。
关键词：EGR,柴油机,GT-PowerDesign and Analysis of EGR System Based on GT-POWERAbstractThis paper introduces the development of the automobile engine, builted a model of a turbocharged diesel engine by GT-Power, designed an EGR system for the diesel engine. To get the target of high EGR rate and low loss, to calculate the effect of different EGR diameters and different installation position on the engine power, NOx concentration, then the diameter and installation location of EGR system were optimized, and the model effect on the performance of the diesel engine were analyzed .Key words：EGR, Diesel engine, GT-Power1 前言1.1 课程背景当今环境日益恶化，大气污染严重，汽车尾气排放已经成为社会所关注的焦点，越来越多的城市提倡优先发展公共交通，足见公众对环境问题的重视。
GTPowerV73培训教程学习课程•课程介绍与背景•软件安装与基本操作•发动机建模与仿真分析目录•燃油系统建模与优化设计•进排气系统建模与性能评估•冷却系统建模与热管理策略•总结与展望01课程介绍与背景GTPowerV73概述GTPowerV73是一款专业的动力系统仿真软件，广泛应用于汽车、航空航天、能源等领域。
该软件具备强大的建模和仿真能力，支持多领域协同仿真，提供全面的解决方案。
GTPowerV73拥有丰富的组件库和模型库，支持用户自定义组件和模型，满足个性化需求。
培训目标与要求培训目标培训要求课程安排与时间课程安排培训时间本课程共计5天，每天8小时，共计40小时。
具体时间安排根据学员需求和实际情况进行调整。
02软件安装与基本操作软件下载与安装步骤01020304工具栏提供常用命令的快捷方式，如新建、打开、保存、打印等。
主界面包括菜单栏、工具栏、项目浏览器、属性窗口等部分。
菜单栏提供文件、编辑、视图、工具、窗口、帮助等菜单项，用于执行各种操作。
项目浏览器用于显示和管理当前打开的项目文件及其内容。
属性窗口用于显示和修改选定对象的属性，如尺寸、颜色、字体等。
界面布局及功能介绍基本操作演示新建项目关闭项目打开项目导入/导出数据保存项目撤销/重做操作03发动机建模与仿真分析选择合适的模型模板定义模型参数建立发动机结构设置边界条件发动机模型建立方法仿真参数设置及运行过程01020304选择仿真类型设置仿真参数运行仿真监控仿真过程结果查看与后处理技巧通过仿真软件的后处理功能，查看发动机的功率、扭矩、油耗等性能指标。
对仿真结果进行统计分析，提取有用信息，如发动机的燃烧效率、排放性能等。
根据仿真结果，对发动机的设计方案进行优化改进，提高发动机的性能和效率。
通过再次进行仿真分析，验证优化方案的效果和可行性。
查看仿真结果分析结果数据优化设计方案验证优化效果04燃油系统建模与优化设计燃油系统模型建立方法基于物理模型的建模利用流体力学、热力学等物理原理，建立燃油系统的物理模型，包括燃油泵、喷油器、燃油轨等关键部件的数学描述。
• 16•内燃机与配件基于GT-POWER的可变气门升程发动机模拟开发及优化匹配Simulation Development and Optimization Matching of Engine with Variable Valve LiftBased on GT-POWER周世平ZHOU Shi-ping(一汽海马动力有限公司）(FAW Haima Engine Co.,Ltd.)摘要：本文首先分析可变气门升程发动机的原理及特点，其后根据我司某自然吸气发动机的试验数据建立GT-POW ER仿真模 型进行并进行校核，然后基于可变气门升程的原理对该发动机模型进行了修改，并计算了不同工况下的最佳升程及气门正时。
最终结 果表明，在达到动力性能目标的前提下，中低转速的燃油消耗率较原机得到了较好改善，初步达到了改进的预期效果。
Abstract:Firstly,the characteristics and principles of Variable Valve Lift have been analyzed,Secondly,a naturally aspirated engine simulation model with Haima Motor has been calibrated based on GT-POWER.Then this model have been modified according to the Variable Valve Lift principle.Finally,The results show，that the VVL engine reach the target of its dynamic and economic performance.In low speed,the fuel consumption rate has been reduced well,and the output power which achieved the expected effect of the improvement basically.关键词：可变气门升程;优化;VVL ;GT-POWERKey words:Variable Valve Lift；optimization；VVL；GT-POWER1概述“节能-减排”是当今社会发展的两大主题。
GT-POWER7.3四缸汽油机模型建立（梦里人）1.2建立新模型；
1.2.1鼠标选择FILE/NEW
或者鼠标单击图标
1.2.2导入空模版
1.2.3自定义模型名字，修改并另存为。
1.3加载模板
1.3.1调出模版库
选择Window/Tile with template library
或者单击鼠标
1.3.2加载模板
鼠标拖动，或复制粘贴，加载右图所示模板；
1.4定义对象
1.4.1进口环境
双击上图右边的EndEnvironment模板，输入如图所示的主页面参数；进口环境压力（绝对值）：1bar；（压强）
进口环境温度：300K；
进口成分（组成）：air；
进口压力：standard（total）
对于零件特性进行定义时，会有一些需要输入参考模板，我们
称之为指针变量，如下图所示:
注:对于任何一个零件的属性，要输入的参数在软件中都给出
了提示性的输入，如下图所示:在要输入参数处点击鼠标右键
，会出现如下图所示结果。
1.4.2模型中管路的设定
进气管定义的步骤:双击模型管理器中的“PipeRound'’模板，按如下顺序设置参数(Bend和Options保持默认)；
进气道的设定，可先拷贝刚才建立的intrunner为inport，然后按照下图所示参数进行设定。
在进气道的基础上复制排气道，并按照如下操做设置相关参数:
同样复制排气道生成排气管，并按照如下操做设置相关参数:
1.4.3定义气缸:
双击模型管理器中的“EngCylinder'’模块，在相应的属性值处(如图中圆点所示)右键选择“Value Selector..."，并按照下图所示值进行设置:完成设定后的“EngCylinder'’窗口如下图所示:
1.4.4定义进、排气阀:
为了方便，我们把其它模型中进、排气阀拷贝到在建模型中。
选择File菜单下的Open命令，并打开"$GTIHOME~v7.0.0~tutorials~ Modeling_Applications~Engine_Performance~common”中的“template.gtm”文件，并在windows菜单进行如下操作，使两个模型都可以见:
把鼠标左键指向“template.gtm”中的“exhvalve'’并按下左键保持住，并把它拖入我们所建模型中的模型管理器中。
对于进气阀采用相同的操作。
最后关闭打开的模板.
1.4.5定义喷油嘴:
双击模型管理器中的“InjAFSeqConn”模板，并输入如下图所示的参数:
一、
1.4.6定义曲轴箱的属性
双击模型管理器中的“EngineCrankTrain'’模板，并输入如下图所示的参数:
按照如下操作设置“Cylinder Geometry'’的属性值:
1.4.7出口环境
按如下操作设置出口环境:
1.5模型的搭建:
当模型管理器中每个元件都定义好之后，把这些元件按一定的位置进行放置，并建立联接。
拖入的方法是:用鼠标左健按一下模型管理器中的元件，并按住左键把它拖入模型区中即可。
各元件的排列顺序如下:
建立各部件之间的联接。
有最常用的以下两种方式:
1、用鼠标右键点击模型区的空白处，并选择如下图所示的命令
2、用鼠标左键点击工具栏中的建立联接键，如下图所示:
按气体流动的方向，建立各个元件的连接，如下图所示:
1.6模型运行参数的定义:
打开RUN菜单下的“Run Setup...”命令，并输入如下图所示参数:
点击RUN菜单中的“Case Setup..."，按如下设置参数:
1.8输出选择
GT中为了节约磁盘空间，避免无用的输出，需要对关心的结果进行选择(打勾)，才能输出。
双击用户模型区的每个零件，可以按照下图所示进行输出数据的设定(其中export的设置和inport相同，exhvalve 的设置和intvalve相同):
对于“cylinder"，在“Plots:Flow'’页面选择“Pressure"，在"Plots: Thermal'’页面选择“Temperature"，在“Plots:Combustion'’页面选择“Burned Fuel Fraction'’和“Apparent Heat Release Fraction"其它设置保持默认。
3.1四缸汽油机模型说明
四缸汽油机模型是在第一章单缸汽油机模型的基础上建立起来的，所以在此之前第一章单缸汽油机模型必须正确。
3.2四缸汽油机模型建立
3.2.1在单缸机模型上建立四缸机
删除进、排气环境、排气管以及气缸与曲轴箱的连结等，得如下图所示图形:
选中上图中除曲轴箱以外的所有部件，并按下鼠标右键，进行复制。
如下图所示:
进行三次粘贴后的结果如下图所示:
3.2.2曲轴箱
双击模型区域的“EngineCrankTrain'’并进行如下的修改操作:
3.2.3建立气缸与曲轴箱之间的联接
先用鼠标右键点击模型区域空白处，并进行如下操作:
注意:气缸与曲轴箱之间的连接一定要注意顺序，从最上到最下依次联接。
3.2.4进气系统的建立
从软件数据库中拖“FspIitGeneral","EndFIowCap”和"PipeRectangle'’模板到模型管理器中;将数据库中己经建立的“OrificeConn”中的“bellmonth”和“nocond'’拖到模型管理器
中，会有如下提示，选择确定即可。
最终的模型管理器如下图所示:
建立三个“PipeRound”的对象“ziptube","aircleaner'’和“pipe-to-mani"，其属性值分别如下图所示:
建立三个“OrificeConn'’的对象“throttle"，其属性值如下图所示:
将刚才建立的对象拖入右边模型窗口，进行如下排列和链接(可使用“ctrl+I'’和“ctrl+G”键来对图标进行方向选转和转换):
修改喷油器的设置，过程如下:
建立进气歧管，双击模型管理器中的“FsplitGeneral"，并输入如下图所示的参数:
定义连接进气歧管的直管:
其它页面保持默认值:
建立进气系统的连接，把所需部件由模型管理器中拖入模型区域，并建立连接。
建立进气歧管的连接时，一定要注意其连接端口问题，在歧管上方连接处数字是“1"，下方是“2"，右方数字是“3"如下图方框所示。
3.2.5排气系统的建立
对于排气管路的连接与进气系统的建立相同，在此不做过多的讲述，选择File菜单下的Open命令，并打开
"$GTIHOME~GTI~v7.0.0~tutorials~Modeling_Applications
~Engine_Performance~common”中的“template.gtm”文件，把现存的
排气管模型拷贝过来，粘贴到我们所建立的模型中:
按照如下所述的过程，对part name分别为3,7,11,15的OrificeConn 对象修改属性:
3.3运行参数的设定:
打开“RUN”菜单下的“Case Setup"，并输入如下参数:
打开“RUN”菜单下的“Optimizer(Direct)"，做如下设定:
打开“RUN”菜单下的“Run Setup"，做如下设定:。
