GW2.5TCI柴油机配气相位优化与模拟计算

柴油机性能模拟及其配气系统优化柴油机作为一种重要的内燃机，广泛应用于交通运输、工程机械、发电等领域。

在其运行过程中，柴油机性能模拟及其配气系统优化是提高其运行效率和降低污染排放的重要手段之一。

一、柴油机性能模拟柴油机性能模拟是对柴油机工作流程进行仿真分析，以求得其运转性能指标，如功率、热效率、排放等。

模拟方法主要包括理论计算和实验测试两种。

1.理论计算理论计算是采用柴油机流体力学、热力学和燃烧理论等知识，对柴油机工作过程进行分析和计算，以预测柴油机的性能指标。

常用的计算方法包括有限体积法、有限元法、混合Lagrangian-Eulerian方法等。

有限体积法是一种广泛应用的计算方法，其基本思想是在柴油机工作过程中，将工作空间划分为离散的体积元，然后利用流体运动和能量传递的方程式进行数值计算。

该方法可以较准确地预测柴油机的燃烧过程和排放水平，但需要大量的计算资源和较高的计算软件技能。

2.实验测试实验测试是通过柴油机试验台进行实际测试，收集柴油机工作时的各种参数，如转速、扭矩、功率、温度、压力等，以求得柴油机的性能指标。

常用的测试方法包括摩擦片式、架空轮式和液力测功机等。

液力测功机是一种比较精确的测试方法，其基本原理是通过液力耦合器将发动机的输出转矩传递到负载轮上，测量轮上的扭矩和转速，以求得柴油机的功率输出和燃油消耗量。

二、柴油机配气系统优化柴油机配气系统是指将进气和排气阀门的开启时间、持续时间和关闭时间等参数，根据柴油机运作条件进行合理优化，以提高柴油机的经济性、动力性和排放水平。

1.利用实验测试优化配气系统实验测试是优化柴油机配气系统的重要手段之一。

对于现有的柴油机，在某些特定工况下，运用试验台测试进行精准调节，可以改善配气系统的峰值输出功率、燃油效率和排放性能。

2.利用数值模拟优化配气系统除此之外，数值模拟也是柴油机配气系统优化领域的研究热点。

通过计算机仿真，可以对柴油机的运转过程进行模拟，探究不同配气系统参数对柴油机性能的影响，以寻找经济性和效率的最佳匹配点。

在用柴油机配气相位优化调整机理分析【摘要】分析了柴油机换气过程在使用中逐渐变差的原因，提出了优化调整方案。

【关键词】配气相位；气门间隙；优化调整The Analysis of Optimized Check Mechanism on Port timing of The Diesel engineSUN Ji-shu(Engineering College of Yanbian University,Yanji Jilin,133002,China)【Abstract】Analyses the variant factor of scavenging in the diesel engine and proposes the methods of optimized check.【Key words】Port timing；Valve lash；Optimized check一般柴油机出厂时都规定了配气相位的主要调整数据，对新机而言，按这些数据调整可达到发动机最佳技术状态。

随着使用时间的增加，柴油机零件会不断磨损，但只要在极限范围内均可照常使用，可是若仍按出厂数据调整则不可能达到该机的最佳技术状态。

此外，由于制造误差，调整不当等原因均可能影响抽油机的技术状态。

优化调整技术是经过多年的经验摸索出来的一种能根据运行中发动机的不同磨损情况和工况进行针对性调整的节能环保技术，通过优化调整，可使其达到最佳技术状态，提高功率，降低油耗。

本文分析了影响柴油机技术状态的主要可调参数之一——配气相位的优化调整机理和方法。

１配气相位的调整机理通过对大量运行中的柴油机的配气相位测定表明，使用中柴油机配气相位大多数偏离出厂规定值，而且差距较大。

对某地区二百余台在用s195柴油机测取数据表明，若以进气门开启延续角230～250°CA为合格标准，合格的仅占31.3％；进气门开启延续角大于250°CA 的占9.25％；进气门开启延续角小于230°CA的占59.5％。

浅谈改变配气相位在发动机性能优化中的应用(2)张涛;张辉秋;丁细根;吴连彬;温占洲【期刊名称】《摩托车技术》【年(卷),期】2016(000)005【总页数】6页(P38-43)【作者】张涛;张辉秋;丁细根;吴连彬;温占洲【作者单位】浙江金浪动力有限公司;浙江金浪动力有限公司;浙江金浪动力有限公司;浙江金浪动力有限公司;浙江金浪动力有限公司【正文语种】中文（上接2016年第4期）3.3 发动机模型校正计算前先根据发动机实测数据对模型进行校正，以确定模型的计算精度，保证计算结果准确性和可参考性。

一般认为理论计算结果跟实际测试结果误差在5%以内，可判定当前模型的计算具有可参考性。

经过多次调整参数计算后，各转速点计算结果和实际值误差范围均在5%以内，如图7所示。

3.4 方案可行性分析与性能计算根据发动机原理可知，加大进气门迟闭角，高转速时充气效率增加，有利于最大功率的提高，但对低速和中速性能不利；减小进气门迟闭角，能防止低速工况进气倒流，有利于提高最大转矩，但不利于最大功率；另外，在保证排气损失最小的情况下，减小排气提前角，可以加大膨胀比，提高热效率。

同时，加大气门叠开角度，可利用扫气减小残余废气系数，并降低热负荷，利于高速工况。

所以考虑到以上影响因素，需要权衡计算，在提升发动机中低速性能的同时，不致于严重影响高速性能。

为了达到减小进气迟角，减小排气提前角的目的，现有两种方案选择：1）对凸轮型线重新设计，确定配气相位角度；2）在不改变凸轮型线的情况下，改变原凸轮桃尖之间的夹角。

考虑到重新设计凸轮型线的周期较长，成本比较大，现采取方案二。

通过减小进气迟闭角，来提升中低速的最佳进气效率；减小排气提前角，提升燃气做功能力；那么随之重叠角就会加大，是不利于中低速的，所以在取值时要综合考虑。

该发动机原配气相位图以气门升程为1 mm时为参考，从图中可以得出进气提前角为-3°，进气迟闭角为34°，排气提前角43°，排气迟闭角为-7°，1 mm升程以上无重叠角。

高压缩比机车柴油机配气正时优化计算
俞水良;吕晨;符惠龙;乔启峰
【期刊名称】《机械工程与自动化》
【年(卷),期】2017(000)003
【摘要】机车柴油机缸内的气体流动研究主要以传统的实验方法为主,这种方法的缺点是对工程技术人员的经验要求很高,实验周期长,成本高昂.利用GT-Power搭建了GE高压缩比增压柴油机的仿真平台,其中包括16缸模型、进排气管路模型、涡轮增压器模型和中冷器模型;并提出利用GT-Power软件自带的DOE(Design of Experiments)优化模块,同时对进、排气正时角进行优化,缩短了计算时间,使得进、排气配气相位得到较好的匹配.
【总页数】4页(P25-27,30)
【作者】俞水良;吕晨;符惠龙;乔启峰
【作者单位】同济大学铁道与城市轨道交通研究院,上海 201804;同济大学铁道与城市轨道交通研究院,上海 201804;上海汽车工业集团,上海 201804;同济大学铁道与城市轨道交通研究院,上海 201804
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.7
【相关文献】
1.先进高效的机车柴油机视情维修设备--TZC8010机车柴油机状态智能跟踪及故障诊断系统 [J], 北京铁路局科委
2.发动机配气正时及凸轮型线优化计算 [J], 王军;李龙超
3.PA6-280柴油机的变工况多目标配气正时优化计算 [J], 王银燕;赵建平
4.高压缩比射流点火天然气发动机燃烧及排放特性 [J], 赵自庆;蔡开源;王志
5.单缸风冷汽油机高压缩比燃烧室的优化设计仿真研究 [J], 齐鹏冲;刘宇恒;张奇;田龙;王忠恕;尤金文
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2012年8月第23期科技视界SCIENCE &TECHNOLOGY VISION 科技视界Science &Technology Vision一般柴油机出厂时都规定了配气相位的主要调整数据,对新机而言,按这些数据调整可达到发动机最佳技术状态。

随着使用时间的增加,柴油机零件会不断磨损,但只要在极限范围内均可照常使用,可是若仍按出厂数据调整则不可能达到该机的最佳技术状态。

此外,由于制造误差,调整不当等原因均可能影响抽油机的技术状态。

优化调整技术是经过多年的经验摸索出来的一种能根据运行中发动机的不同磨损情况和工况进行针对性调整的节能环保技术,通过优化调整,可使其达到最佳技术状态,提高功率,降低油耗。

本文分析了影响柴油机技术状态的主要可调参数之一———配气相位的优化调整机理和方法。

1配气相位的调整机理通过对大量运行中的柴油机的配气相位测定表明,使用中柴油机配气相位大多数偏离出厂规定值,而且差距较大。

对某地区二百余台在用s195柴油机测取数据表明,若以进气门开启延续角230~250°CA 为合格标准,合格的仅占31.3%;进气门开启延续角大于250°CA 的占9.25%;进气门开启延续角小于230°CA 的占59.5%。

由此可见,气门开启延续角过小是问题的主要方面。

排气门开启延续角测取数据分布情况基本上也类似,开启延续角过小是问题的主要方面。

从检测结果来看,70%以上的在用柴油机气门开启延续角严重不足,其原因有三点:一是气门间隙过大;二是凸轮磨损;三是凸轮制造误差。

1.1配气相位和“时间———断面”对换气性能的影响发动机排气和进气过程的整个阶段称换气过程,换气过程的完善程度是决定发动机性能的一个重要因素。

显然,气门开启面积愈大,开启时间愈长,其换气能力愈强,常用所谓气门开启的“时间———断面”作为配气机构换气能力的基本参数。

从气门与坐孔结构分析出,具有密封锥面(锥角为γ)的气门通道断面f 是截锥体的侧表面积,即f=πh ′(dh+dt′)2因为h′=hcosγdt ′=dh+2h ′sin γ=dh +2h sin γcos γ∴f =πh (dh cos γ+h sin γcos 2γ)=πh cos γ(dh+0.5h sin2γ)由上式可知,在气门尺寸一定时,气门通道断面积f 与气门升程h 有直接关系,因气门的运动是凸轮控制的,其升程是不断变化的,所以f 也是随时间t、曲轴转角φ不断变化的。

文章编号:1671-5446(2008)02-0010-06满足欧-Ó排放标准的柴油机配气相位优化计算*高国珍,陆金华,陈光敏,姜光军(南昌大学机电工程学院,江西南昌330031)摘要::采用AV L BOO ST性能预测软件建立了4100型直喷式柴油机的计算分析模型,具体分析了配气相位对整机性能的影响,确定了合理的配气相位。

根据优化后的配气相位对原机进行调整和试验,并对改进前后的性能进行比较,结果表明:改进后的功率得到了一定的提高,但比油耗比原机稍高一些,因此是在牺牲了一定的经济性的前提下使排放大幅的降低,这与工作过程计算的结果吻合。

关键词:欧-Ó排放标准;直喷式柴油机;配气相位优化;性能中图分类号:TK423.4文献标识码:AValve T i m ing Opti m ization of D iesel Engine toM eet Euro-ÓEm ission Standards GAO Guo-zhen,LU Ji n-hua,C HEN Guang-m i n,JI A NG Guang-j u n(Schoo l ofM echanica l Eng i neeri ng,N anchang U niversity,N anchang330031,China)Abstrac t:U si ng the m ode l of4100d irec t i njecti on diese l eng i ne m ade by si m ulati on soft w are AVL BOO S T,t h is paper stud i ed the effec ts o f valve ti m ing on the perfor m ance of4100d irec t i n jecti on diese l eng i ne,and then confir m ed appropriate va l v e ti m i ng. V a l v e ti m i ng o f or i g i na l eng i ne w as adjusted by opti m iza ti on resu lt,and t hen the experi m entw as ca rried ou t to co m pare t he pe r-for m ance o f eng i ne a m e liorated w ith o ri g ina l one.The results show tha t the pow er o f eng i ne ame li orated is i m proved,but the BSFC rises a little,so the em iss i on of diese l eng i ne is reduced a lot by w asting certa i n economy perfor m ance,that ta lli es w ell w it h resu lts o f operati ng process calculati on.K ey word s:Euro-Óe m ission standards;direct i n j ection d i ese l eng i ne;va l v e ti m i ng opti m izati on;perfor m ance引言随着汽车工业的飞速发展,汽车保有量急剧增长,汽车排放问题受到极大关注。

GW2.5TCI柴油机配气相位优化与模拟计算本文利用A VL-BOOST发动机模拟软件建立了GW2.5TCI柴油机的计算模型,模拟计算了配气相位对柴油机进气流量和有效燃油耗的影响,并对配气相位进行了优化,以优化的配气相位模拟柴油机外特性上的性能,并和样机试验值进行了比较,结果表明模拟值和试验值是一致的,样机的排放试验结果达到了国Ⅲ排放标准限值。

标签：柴油机模拟计算配气相位0 引言在发动机的设计开发阶段和性能试验研究阶段,可以应用发动机工作过程模拟计算的方法对发动机的主要性能指标进行预测。

通过性能模拟计算和结果分析,可了解发动机的一些主要参数对其性能的影响,从而对发动机的设计和实验起到积极的指导作用[1]。

配气机构是发动机的主要组成部分,它直接关系到发动机运转的可靠性、振动和噪声,并影响内燃机的经济性和动力性[2]。

本文以GW2.5TCI柴油机为样机,用A VL BOOST模拟软件对其配气相位进行模拟计算并对配气定时进行优化。

1 模型建立本文以某排量为 2.5L的车用柴油机为样机,对配气相位进行模拟计算,找出最佳的配气相位角。

柴油机的主要技术参数如下表1:根据柴油机技术参数建立热力学计算模型,如图1所示,其中,SB1、SB2为系统边界,CL1为空气滤清器,TC1为涡轮增压器,CO1为中冷器,PL1～PL2为稳压装置,C1～C4为气缸,R1～R11为阻力,MP1～MP18为测点,J1～J4为接点,1～31为管道,CAT1为催化转化器。

2 配气相位优化计算本文分析了3600r/min、2400r/min和1000r/min全负荷工况时配气相位对柴油机进气流量的影响。

随着进气提前角从-41℃A减小到-9℃A,进气流量在3600r/min时-25℃A达到最大值145.5g/s,而且在-30℃A到-20℃A之间变化较小;2400r/min时进气流量从93.2g/s增加到92g/s,在-35℃A到-20℃A之间变化较小;综合分析,进气提前角选在-28℃A。

柴油机工作过程参数优化方法及其应用分析
图1 燃烧放热率的对比
在此前提下，分别计算喷油提前角变化值对应的柴油机油耗情况。

结合图2中的数值变化，可以掌握基本的变化规律，28CA到18CA范围内，燃油耗率有着不同的变化趋势。

由此可以证实，喷油定时的影响较大，对柴油机燃油耗率有着直接的作用。

从图2可以看出，在正常的工况下，柴油机的耗油率会自动随着喷油提前角的变化而变化。

到达22CA附近时，此时的燃油耗率是最低的，243.9g/kW·h。

图2 喷油提前角与燃油耗率的关系
压缩比影响分析
在实操环节中，压缩比对柴油机的性能影响也是比较强烈的，为了验证这方面的影响，可以取不同区间的压缩比，如14～20不同的压缩比，在此基础上进行模拟计算。

结合模拟计算结果可以看出，现实中压缩比增大，会带动燃油耗率降低。

从实际试验数据了解到，压14平稳过渡到17时，对应的燃油耗率可以从
8g/kW·h。

当压缩比持续上升，从17提高到时，柴油机燃油耗率会持续下降，从8下降到5g/kW·h。

以上的变化规律说明，柴油机压缩比在17以后，燃油耗率虽然依旧在降低，但是下降的幅度偏小。

与此同时，功率P和指示热效率η的变化影响也需要重视，两者与压缩比的关系是值得深入研究的。

现实中，随压
2107K，可以满足约束条件。

从性能参数对比中可以看出，优化后的柴油机
中国设备工程 2024.03（上）。

柴油机配气相位的优化设计
涂南明;彭友德;李芳
【期刊名称】《汽车科技》
【年(卷),期】2007(000)001
【摘要】利用AVL-BOOST软件进行了配气相位对发动机性能影响的仿真分析,依次把排气提前角和进气晚关角作为优化自变量,以燃油经济性为目标,对原型发动机的配气相位进行了优化,并通过试验验证了优化结果.
【总页数】3页(P35-37)
【作者】涂南明;彭友德;李芳
【作者单位】上海交通大学,机械工程学院,上海,200030;东风汽车有限公司,东风商用车技术中心,武汉,430056;东风汽车有限公司,东风商用车技术中心,武汉,430056;东风汽车有限公司,东风商用车技术中心,武汉,430056
【正文语种】中文
【中图分类】U4
【相关文献】
1.电控高压共轨柴油机配气相位优化设计研究 [J], 刘威;李玉松;喻进军;刘利;郑国世
2.浅谈配气相位与可变配气技术 [J], 王新民
3.小排量车用柴油机配气相位的优化设计 [J], 张学文;申立中;毕玉华;雷基林
4.配气相位对小缸径高速柴油机性能影响研究 [J], 陈晋兵;张志军;刘长振;王尚学;王云飞;白军爱;陈晓飞
5.柴油机配气机构的常见故障以及配气相位的检查和调整 [J], 季明浩;陶俊君;王全英;宋海涛
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柴油机模拟计算及优化王旭;薛冬新;宋希庚【摘要】传统的柴油机设计周期较长且主要依靠经验公式,难以保证设计的精确性.使用计算机模拟软件可以解决这些问题.使用GT-power一维模拟软件对某机型中速柴油机建立仿真模型.通过对模型的计算,得出相关柴油机性能主要参数的模拟结果并与实验值进行对比.进而通过调整模型相关参数,对充量系数、油耗等参数进行优化,为该柴油机设计提供依据和参考.【期刊名称】《农业装备与车辆工程》【年(卷),期】2015(053)008【总页数】4页(P43-46)【关键词】模拟;柴油机;优化;充量系数【作者】王旭;薛冬新;宋希庚【作者单位】116023辽宁省大连市大连理工大学内燃机研究所;116023辽宁省大连市大连理工大学内燃机研究所;116023辽宁省大连市大连理工大学内燃机研究所【正文语种】中文【中图分类】TK4220 引言随着时代的发展，近些年来对于柴油机性能和排放的要求越来越高，这就要求我们要更加深入地研究柴油机的工作过程［1］。

但是柴油机内部实际工作过程非常复杂，比如在对燃烧模型和柴油机内气体流动的描述都是采用联立大量的微分方程的方法，所以对柴油机工作过程进行数值计算难度很大［2］。

但是随着计算机模拟软件的长足发展，我们可以应用boost、gt-power等柴油机模拟软件来解决这一问题，这类软件是基于一维气体动力学，对柴油机工作过程进行模拟计算，精度较高而且计算时间较短［3］。

因GT-POWER软件包含模块较全，对内燃机整机分析有独到之处且能与CFD软件良好耦合，所以本文采用此软件进行模拟。

通过计算，我们可以更加了解相关参数对于柴油机性能的影响，标定过后的模型可以较为准确地得到很多工程实际中难以测量的参数。

通过调整相关参数，可以比较快捷地对柴油机的工程过程做出优化分析，为工程实际提供参考和依据，缩短研发周期。

1 模型建立本文所模拟的机型为直列8缸柴油机，4气门，增压中冷。

满足欧-Ⅲ排放标准的柴油机配气相位优化计算
高国珍;陆金华;陈光敏;姜光军
【期刊名称】《现代车用动力》
【年(卷),期】2008(000)002
【摘要】采用AVL BOOST性能预测软件建立了4100型直喷式柴油机的计算分析模型,具体分析了配气相位对整机性能的影响,确定了合理的配气相位.根据优化后的配气相位对原机进行调整和试验,并对改进前后的性能进行比较,结果表明:改进后的功率得到了一定的提高,但比油耗比原机稍高一些,因此是在牺牲了一定的经济性的前提下使排放大幅的降低,这与工作过程计算的结果吻合.
【总页数】7页(P10-15,47)
【作者】高国珍;陆金华;陈光敏;姜光军
【作者单位】南昌大学,机电工程学院,江西,南昌,330031;南昌大学,机电工程学院,江西,南昌,330031;南昌大学,机电工程学院,江西,南昌,330031;南昌大学,机电工程学院,江西,南昌,330031
【正文语种】中文
【中图分类】TK423.4
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1.满足欧-Ⅲ排放标准4 100直喷式柴油机的配气相位优化计算 [J], 高国珍;陆金华;陈光敏;姜光军
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5.欧洲重型柴油机排放法规的技术路线——满足欧Ⅳ及更高排放标准的曼和斯堪尼亚柴油机 [J], 辛木
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某柴油机配气机构数值模拟
商潭苏
【期刊名称】《拖拉机与农用运输车》
【年(卷),期】2013()5
【摘要】利用GT-VTrain对某发动机配气系统进行了计算,对比了采用两种凸轮轴下各零件的动力学结果,分析了配气机构中的气门运动情况、凸轮挺柱接触应力、活塞气门最小间隙、弹簧受力等结果,找出了其中更合适的凸轮轴,为发动机的设计提供了理论依据。

【总页数】8页(P41-48)
【关键词】GT—VTrain;发动机;配气机构;动力学
【作者】商潭苏
【作者单位】洛阳拖拉机研究所有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TK422
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2.柴油机配气正时的数值模拟研究 [J], 罗马吉;于佳;余志敏;颜伏伍;李玉刚;张超建
3.柴油机顺序增压系统进气切换机构的设计与数值模拟 [J], 杨磊;张俊跃;王振彪
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5.渔船柴油机配气凸轮机构的综合优化及CAM模拟 [J], 方志梅;冯志敏
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