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基于BOOST的柴油机整机性能优化设计

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基于AVL-BOOST的船用中速柴油机性能优化

基于AVL-BOOST的船用中速柴油机性能优化

基于AVL-BOOST的船用中速柴油机性能优化
张文孝
【期刊名称】《内燃机与配件》
【年(卷),期】2017(000)002
【摘要】本文以6300型船用中速柴油机为例,基于AVL-BOOST软件对其性能进行了优化研究.通过建立的工作过程仿真模型,分别计算分析了三种载荷下的燃烧起始角和燃烧持续期对柴油机性能的影响,优化出燃烧起始角和燃烧持续期的最佳范围.研究结果表明:优化后的柴油机和原机相比在动力性、经济性及排放性方面得到了一定程度的改善,为柴油机性能的进一步提高和优化设计指明了方向.
【总页数】4页(P37-40)
【作者】张文孝
【作者单位】大连海洋大学机械与动力工程学院,大连116023
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于DoE的船用中速柴油机性能优化仿真 [J], 张东明;平涛;陈志忠
2.基于AVL-BOOST的船用中速柴油机性能优化 [J], 张文孝;
3.基于AVL-BOOST的天然气发动机性能优化仿真 [J], 施祥;潘军如
4.新型船用中速柴油机性能优化设计的探讨 [J], 钱超;朱文彬;范科健
5.船用中速柴油机NO_x排放性能优化研究 [J], 王洪锋;徐建新;王新权;方文超;张伟
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基于AVL-BOOST软件的天然气发动机配气系统优化设计

基于AVL-BOOST软件的天然气发动机配气系统优化设计

基于AVL-BOOST软件的天然气发动机配气系统优化设计张冬忠;吴学易;刘煜;高扬【摘要】针对由12缸柴油机改进的天然气发动机排气温度较高的问题,基于AVL-BOOST软件建立天然气发动机整机模型,对进排气门配气相位进行研究,提出一种优化配气相位的方案.仿真实验表明,与原方法相比,该方案降低发动机排气温度20℃,稳定了发动机的动力性能,达到预期效果.【期刊名称】《机械制造》【年(卷),期】2016(054)006【总页数】4页(P20-22,46)【关键词】天然气发动机;配气机构;AVL-BOOST;排气温度【作者】张冬忠;吴学易;刘煜;高扬【作者单位】长安大学汽车学院西安710064;长安大学汽车学院西安710064;长安大学汽车学院西安710064;长安大学汽车学院西安710064【正文语种】中文【中图分类】TH183;TK413.4汽车工业的发展在给人们带来极大方便的同时，也带来了资源短缺和环境污染等一系列问题。

新能源车辆的出现为解决资源和环境问题提供了新途径，天然气车辆作为新能源车辆的一种，具有排放污染小、燃料资源来源丰富、燃料价格低等优点［1］，但天然气发动机的动力性能略逊于柴油机，且排气温度较高［2］。

发动机进、排气系统结构参数及配气正时是影响发动机性能的重要因素［3］，配气系统是发动机的重要组成部分，天然气发动机的配气凸轮机构控制发动机进排气门的开启大小及时间，进而控制进、排气量，直接影响发动机的功率和排气温度［4］。

目前，大部分天然气发动机的研发都是以技术十分成熟的汽油机或柴油机为基础进行的改进设计，在改进设计过程中，发动机出现了磨损加剧，进排气温度升高及动力下降的现象，影响发动机的性能。

陈诚［5］提出通过改变燃烧室的形状，加快气缸内气体流动速度，加大湍流强度，进而改善发动机的燃烧，降低排气温度。

刘敬平等［6］提出通过连续可变气门正时（CVVT）机构来调节气阀的开启和关闭时刻，适当增大发动机的压缩比，从而保证发动机的动力性能，提高热效率，还可有效降低排气温度。

柴油发电机组排气系统优化设计

柴油发电机组排气系统优化设计

16V柴油机增压排气系统的布置方式及优化随着国民经济高速发展，对于柴油机的功率要求也越来越高。

大功率柴油机主要指1000KW以上的柴油机，其用途很广，包括舰船、发电、机车等。

为满足市场要求，济柴新开发了H16V190Zl柴油机，其功率为2400KW，H16V190Zl柴油机在12V基础上增缸而成，渗透了当前国际先进水平的新技术、新工艺，在船舶、钻机、发电、铁路等方面有广阔的应用前景。

对于大功率柴油机，其增压系统的选择是其核心任务之一。

一、增压排气系统方案确定由boost计算结果看出，MPC系统在高负荷情况下，油耗高于顶呀系统和MSEM系统而低于脉冲系统，而在低负荷情况下，油耗与其他三种增压系统相差不大，甚至高于定压系统，这与低工况MPC系统比定压系统号的理论分析相违背，这主要是由于在计算过程中，MPC系统和定压系统采取了相同的增压压比。

实际上，在低转速低负荷的情况下，由于能够较好的利用脉冲能量，MPC系统所能够实现的增压压力要高于定压系统。

这已经得到了国内外许多增压柴油机厂家的试验验证。

由于恒压增压系统作为发电机组时，存在突出加载特性差的缺点，作为船舶主机时，存在低速运转时燃烧过量空气不足，烟气较浓，尤其在加速过程中，冒烟更缺点。

脉冲系统在高增压时流动阻力损失较大，而且结构复杂。

而MPC系统具有结构简单，加工方便，易于实现系统化的特点，涡轮前压力波动小，近于恒压系统，因此涡轮效率较高，也不需要如用脉冲系统是须有叶片防震措施，在全负荷和加速运行时兼具恒压系统和脉冲系统的特点，由于其总管直径比恒压系统的小，及各缸排气支管顺着总管气流方向进入，使部分脉冲能量已速度能形式进入总管及涡轮，排气能量传递效率较高，在约60%符合以下的低工况性能近于脉冲系统，此外，还具有瞬态响应快的特点。

因此，根据H16V190ZL 型柴油机的用途，作为发电机组选用较大总管内径的MPC系统，作为传播主机时采用较小管径的MPC系统，这样能够较好的发挥其特点，也可实现两者的折中，即即用做发电机组也用作船舶主机时兼顾两者使用性能达到一个良好的折中。

基于BOOST的柴油机工作过程数值模拟及试验研究

基于BOOST的柴油机工作过程数值模拟及试验研究
试验 ，同时 结 合 试 验 数 据 ，利用 Ｂ Ｏ ＯＳ Ｔ 软 件 对 这 一 机 型 柴 油机
测录发动机 第１ 缸 的示功图来进行燃烧分析 。在０ ． ５ 。 Ｃ Ａ 的采样频
率下连续 测量 １ ０ ０ 个 循 环 的气 缸 压 力 数 据 ，并 进 行 多 次 对 比分 析 。数 据 统 计 结 果 表 明 每 次测 量结 果 的 统 计 值 基 本 一致 ，因此 选取１ ０ ０ 个循 环 的 气 缸压 力 统 计数 据 进 行分 析 具 有 代表 性 。爆 压
１ ． ３数据 采 集
试验中通过 安装在气缸盖处 的ＡＶ Ｌ 水冷式压 电晶体传感器
确。
基于８ ０ ０ ￣ Ｔ 的桨油机工作过程
数 值模 拟及试验 研 宄
◇聊城 大 学机械 与汽 车 工程 学 院 胡 云 萍 唐 娟 刘文婷
潍柴 动 力股份 有 限公 司 李会 收
在Ｃ Ｆ Ｄ 数值模拟计算 中，边 界条件和初始 条件 一直是影响 模拟结果准确与否的关键因素” 。为了得到比较准确的压力边界 条件和缸内初始状态参数 ，针对某机型做柴油机工作过程性 能
学术研讨
；９ ５和初 始 条 件 ，对 某
一
机 型 柴 油机 做 工作 过
程 性 能试 验 ，利用 仿 真
软件 Ｂ Ｏ Ｏ Ｓ Ｔ ，模拟 计算得
出用 于Ｃ Ｆ Ｄ 数值模 拟的边 界 和初 始条 件 。 与试 验 对 比 ，模 拟 结 果 与试 验 结 果 吻合 较 好 ，所 得 边 界 条 件 和 初 始 条 件 正
得到的瞬时放热率 曲线主要用于Ｂ Ｏ ＯＳ Ｔ 缸 内工作过程模拟
计 算 ，这 样 可 以 减 ｄ ｘ Ｂ Ｏ Ｏ Ｓ Ｔ 零 维 模 型 造 成 的 缸 内工 作 过 程 误

基于BOOST的柴油机整机性能优化设计

基于BOOST的柴油机整机性能优化设计

已燃 气 体 比例 ；
拟精度对结果的影 响以及工作量 的关 系 ， 对工质做 如
收稿 日期 ：２ １ 一 １ Ｏ ０ １ Ｏ 一ｌ
ｇ一每缸每循环喷油量 ；
一
气体常数 ； 气体内焓 ；
曲轴转角 ；
一
基金项 目 ：国家重点 实验室开放课 题研究基金 项 目（ ０ ７ Ａ ８ １４ ２ ０Ｄ ７０５ Ｆ
式中
ｍ 一气体质量流量 ； 气 体 内能 ；
一
Ｑ一 燃 烧 热量 ； Ｑ 一 活 塞 导热 量 ；
气体体积 ；
１ 柴油机 工作过程计 算模型
１ １ 工 作过 程 仿真 数 学模 型 ．
Ｐ 一气 体 压 力 ； 卜 气 体温 度 ；
一
在 零 维燃 烧 模 型 的 工 作 过 程 计 算 中 ， 合 考 虑 模 综
工作过程进 行 比较 全面 、 深入 的分析研 究方法 ， 现 实 发 动机 性 能 优化 Ｊ 。本 文 利用 Ａ ＬＢ Ｏ Ｔ软 件 ， Ｖ Ｏ Ｓ 建 立了某型号六缸增压柴油机模型 ， 对其工作过程进行
一 ＝ 。 ＾等 ｎ ㈩ ｄ 一＋ ｎ ｄ — Ｉ ｄ 每。 ｄ 一 等 、 ｄ一 ‘ — ” ｌ ｌ 一＝ 等ｑ毒 ｄ 等一 一 ｄ 。 （ … ‘ Ｉ ｄ－ ｇ ｆ ｄ 、 ２ Ｚ ） Ｊ
＝ ＋
ｄｍｚ
＝
Ｐ Ｉ ＝ｍ Ｒ ｚ ： ，
（） ３
了仿真计算 ， 分析了压缩 比、 燃烧起始角 、 烧持续期 燃
和配气相位等参数对柴油机整机性能 的影 响 ， 并对各
参数 进 行 了优 化 ， 算 结 果 对 农 用 柴 油 机 优 化 设 计 和 计 性 能分 析 有重 要 的参 考 意 义 。

基于AVLBOOST仿真优化及柴油机性能预测

基于AVLBOOST仿真优化及柴油机性能预测

基于AVLBOOST仿真优化及柴油机性能预测
刘骞;尹颂华
【期刊名称】《铁道机车车辆》
【年(卷),期】2011(031)0z1
【摘要】为了使AVLBOOST软件能够更真实的模拟计算本公司生产240/275系列柴油机,并对新研制的12V240ZJH型柴油机进行性能预测.首先以16V240ZJE 型柴油机为基础,在真实的试验数据指导之下,综合应用柴油机的性能知识,通过参数的调整、优化,最终得到了可靠的仿真计算模型.在此基础之上,对12V240ZJH型柴油机进行性能模拟计算,并对其性能进行评价预测,为柴油机的研制和试验起到了积极的指导作用.
【总页数】5页(P142-146)
【作者】刘骞;尹颂华
【作者单位】中国北车集团 (大连)柴油机有限公司,辽宁大连116022;中国北车集团 (大连)柴油机有限公司,辽宁大连116022
【正文语种】中文
【中图分类】TK421+.2
【相关文献】
1.基于AVLBOOST仿真优化及柴油机性能预测 [J], 刘骞;尹颂华
2.基于GMDH网络的船用增压柴油机性能预测及仿真 [J], 刘磊;黄加亮
3.基于神经网络的柴油机性能预测模型优化 [J], 牛晓晓;王贺春;李旭;胡松;王银燕
4.基于船舶柴油机冷却系统的模拟仿真与优化研究 [J], 梁建湘
5.基于燃烧室与增压器匹配的柴油机热效率优化设计及仿真研究 [J], 刘明超;尧命发;王浒;郑尊清;梁和平;束铭宇
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2100T整机优化设计说明书

内燃机设计与优化课程设计说明书学院求是学部专业热能与动力工程年级2010级姓学号30102181542014 年3 月25 日2100T柴油机主要技术参数设计与优化摘要：为了研究柴油机结构参数和运行参数对整机性能的影响，用发动机工作过程仿真软件GT-power对2100T柴油机进行了建模和模拟计算。

改变压缩比、喷油提前角及配气相位等参数，比较了不同参数下发动机转矩、功率、油耗、缸内燃气最高压力等性能参数，选定了最优化的参数组合。

利用优化后的参数再次进行工作过程仿真，通过对比其整机性能参数发现，优化后的柴油机动力性、经济性均有所提高。

关键词：柴油机性能；优化设计；GT-power；压缩比；配气相位、喷油提前角1.2100T柴油机简介2100T柴油机为我国70年代左右的产品。

该柴油机是100系列的柴油机之一，为立式水冷四冲程柴油机。

具有工作可靠性能好，结构紧凑，经济指标低，寿命长，使用方便等特点。

移动式，可做拖拉机动力。

其主要技术参数如下：缸径100mm ；冲程120mm；压缩比16 ；额定功率18.4kw ；额定转速2000r/min ；比油耗<=252g/kw.h；1）外形布置特点2100T型柴油机结构紧凑，外廓尺寸不大。

其外形布置的特别之处主要在于进排气门的两侧布置和供油系统和电启动系统的分开布置。

2100T型柴油机为顶置式气门机构。

与侧置式相比，结构较为复杂，零件数目较多，在高速往复运动中，使震动和噪声增加，可靠性降低。

但在高压缩比的柴油机中，侧置式气门布置在结构上难以实现，必须采用顶置式。

2）主要零部件结构特点a)活塞连杆组活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、连杆螺栓、轴瓦等组成。

i.2100T柴油机活塞顶部有一浴盆形深坑，活塞头部加工有安装活塞环的活塞环槽，活塞裙部较长和受侧向里，活塞呈椭圆形。

ii.活塞环包括三道气环及一道油环。

第一道气环内侧有挖槽，安装时有挖槽的一面必须朝上；第二、三道气环外侧有挖槽。

摩托车用柴油发动机动力性能的优化设计与实验验证

摩托车用柴油发动机动力性能的优化设计与实验验证摩托车作为一种重要的交通工具，对动力性能的要求越来越高。

柴油发动机作为一种相对高效和环保的动力源，被广泛应用于摩托车领域。

为了优化摩托车用柴油发动机的动力性能，设计和实验验证是必不可少的步骤。

首先，为了达到优化摩托车用柴油发动机动力性能的目标，需详细了解发动机的工作原理。

柴油发动机燃烧过程与汽油发动机存在差异，柴油在高温高压条件下自燃，而不需要点火系统。

了解燃烧过程的基本原理有助于优化发动机的设计。

另外，还需要考虑发动机的结构和组件，如气缸数量、气门控制系统、喷油系统等。

其次，进行摩托车用柴油发动机的优化设计。

针对动力性能的优化设计，我们可以从以下几个方面进行考虑：1. 缸内优化：优化柴油喷射系统以提供更好的燃烧效率。

可以使用先进的喷油头技术和多喷油孔设计来实现更好的燃烧效果。

此外，优化气缸形状、凸轮轴曲线等因素也可以提高燃烧效率和动力性能。

2. 气缸压缩比优化：通过合理调整气缸压缩比来提高柴油发动机的动力性能。

较高的压缩比可以提高燃烧效率和热效率，从而增加发动机的输出功率。

3. 涡轮增压系统：在摩托车用柴油发动机中，采用涡轮增压系统可以提高进气气流量和进气压力，增加发动机的进气效果，从而增加动力输出。

通过优化涡轮增压系统的设计，可以使发动机更加高效地利用能量。

4. 冷却系统优化：合理设计发动机的冷却系统，确保发动机在运行过程中保持适当的温度。

过低的温度可能导致润滑不良和燃烧效率降低，而过高的温度可能导致发动机故障。

因此，优化冷却系统对于提高摩托车用柴油发动机的动力性能非常重要。

在优化设计完成后，我们需要进行实验验证来验证设计的性能和效果。

首先，我们可以通过台架试验来测试和验证摩托车用柴油发动机的动力性能。

台架试验可以模拟发动机在实际运行过程中的各种工况和负荷条件。

通过测量输出功率、扭矩、油耗等性能参数，可以评估发动机的性能，并与设计目标进行对比。

其次，可以进行道路试验来验证发动机在实际摩托车上的表现。

基于BOOST的柴油机整机性能优化设计

基于BOOST的柴油机整机性能优化设计李文;刘载文;付晓宁;许继平【摘要】为了研究柴油机结构参数和运行参数对整机性能的影响,用发动机工作过程仿真软件BOOST对某型号的增压柴油机进行了建模和模拟计算.改变压缩比、燃烧起始角及配气相位等参数,比较了不同参数下发动机转矩、功率、缸内燃气最高温度和最高压力等性能参数,选定了最优化的参数组合.利用优化后的参数再次进行工作过程仿真,通过对比其整机性能参数发现,优化后的柴油机动力性、经济性和排放性能均有所提高.【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2011(033)010【总页数】4页(P191-194)【关键词】柴油机性能;优化设计;仿真;BOOST【作者】李文;刘载文;付晓宁;许继平【作者单位】北京工商大学计算机与信息工程学院,北京 100048;北京工商大学计算机与信息工程学院,北京 100048;济南输油分公司,济南250100;北京工商大学计算机与信息工程学院,北京 100048【正文语种】中文【中图分类】TK4220 引言发动机工作过程是一个非常复杂的系统，涉及到热力学、化学反应动力学、流体动力学及传热学等多门学科[1]。

自20世纪70年代以来，随着快速、大容量计算机和数据处理系统在发动机研究中的应用越来越广泛，使发动机热力循环模拟成为可能，发动机设计由过去比较粗糙的经验、半经验公式向着模拟计算、优化设计和发动机CAD方面过渡，并取得了一系列新的进展。

通过使用计算软件对发动机工作过程的仿真计算，可以比较深入地了解工作过程中参数变化的规律、结构参数及工况条件等因素对工作过程影响的程度，进而与试验研究相互补充，形成对发动机工作过程进行比较全面、深入的分析研究方法，实现发动机性能优化[2-5]。

本文利用AVL BOOST软件，建立了某型号六缸增压柴油机模型，对其工作过程进行了仿真计算，分析了压缩比、燃烧起始角、燃烧持续期和配气相位等参数对柴油机整机性能的影响，并对各参数进行了优化，计算结果对农用柴油机优化设计和性能分析有重要的参考意义。

109_基于BOOST的发动机建模及性能优化_小康工业_刘承科等

基于BOOST的发动机建模及性能优化刘承科冼泽文刘晓勇（重庆小康工业集团·动力技术中心）[摘要]进气是汽油发动机工作的核心环节，对性能影响极大。

本文以某汽油机性能优化工作为例，介绍了发动机建模尤其是管路参数准备的方法。

然后在该模型的基础上，以充气效率最大化为目标，对进气歧管的几何尺寸和VVT角度进行了优化。

关键词：发动机性能；进排气系统；可变气门正时主要软件：A VL-BOOST；CA TIAEngine Modeling & Optimization Based On BOOSTLiu Chengke, Xian Zewen, Liu XiaoyongChongqing Sokon Industry Group，Powertrain Technology Center[Abstract]Air intaking is one of the most critical factors for a gasoline engine, and it decides the engine behavior to a certain extent. Based on a gasoline engine improvement activity, this paper discussed the basic modeling procedure focusing on geometric data preparing, especially the pipes. Based on this model, the geometry of intake manifold and VVT strategy were optimized to maximize Volumetric Efficiency.Keywords: Engine Performance；Intake & Exhaust System；VVTSoftware: AVL-BOOST；CATIA1. 引言进气过程是汽油发动机工作的核心环节，进气量大小基本上决定了发动机性能的优劣。

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工作过程进行了模 拟 计 算 ，研 究 了 一 些 重 要 参 数 对 柴 油机性能影响的变 化 规 律 ，并 对 计 算 结 果 做 了 相 应 的 分析。 2． 1 压缩比
在原机的基础上 ，选 择 不 同 的 压 缩 比 进 行 模 拟 计 算，得 到 柴 油 机 在 额 定 转 速、不 同 压 缩 比 下 的 性 能 参 数变化规律，结果如图 3 ～ 图 5 所示。
表 1 参数优化前后的性能对比 Tab． 1 The comparation between original and new parameters
功率 / kW
扭矩 / N·m
油耗
最高燃烧温度
/ g·（ kW·h） －1
/K
优化前
268
1165
优化后
280
1210
对比结果 /%
4． 5
3． 9
223 215 －3． 6
综上所述 ，燃烧持 续 期 的 增 大 能 够 保 证 柴 油 机 燃 烧过程的柔和 ，使 柴 油 机 较 平 稳 地 运 转 。 但 是 燃 烧 持
·193·
2011 年 10 月
农机化研究
第 10 期
续期的增大导致燃 烧 定 容 度 的 恶 化 ，加 上 泵 气 损 失 的 增加，柴 油 机 的 热 效 率 下 降，而 选 择 较 小 的 燃 烧 持 续 期则会导致柴油机的机械负荷和热负荷的急剧增加。
·192·
2011 年 10 月
农机化研究
第 10 期
2． 3 燃烧持续期 本文中的燃烧持续期是 AVL BOOST 软件所定义
的 ，指燃油在气缸内 开 始 发 火 到 燃 烧 完 全 结 束 这 段 时 期，包括速燃阶段、缓燃阶段和后燃 阶 段。在 转 速 不 变的情况下 ，改变燃 烧 持 续 期 得 到 各 曲 轴 转 角 下 的 柴 油机性能变化曲线如图 9 ～ 图 11 所示。
=
dQf dφ
+
dme dφ
he
－
dQw dφ
－
pz
dVz dφ
（ 1）
dmz dφ
= dmd dφ
－
dme dφ
+
gf
dx dφ
（ 2）
pzVz = mzRzTz
（ 3）
式中 m—气体质量流量；
U—气体内能；
Qf —燃烧热量； Qw —活塞导热量； V—气体体积；
P—气体压力；
T—气体温度；
x—已燃气体比例；
2050 2025 －1． 2
优化后，最高燃烧温度降低，由于最高燃烧温度是 影响 NOX生成的主要因素，所以优化后柴油机的排放 得到改善。
0 引言
发动机工作过程 是 一 个 非 常 复 杂 的 系 统 ，涉 及 到 热力 学、化 学 反 应 动 力 学、流 体 动 力 学 及 传 热 学 等 多 门学科［1］。自 20 世纪 70 年代以来，随着快速、大容量 计算机和数据处理系统在发动机研究中的应用越来 越广 泛，使 发 动 机 热 力 循 环 模 拟 成 为 可 能 ，发 动 机 设 计由过去 比 较 粗 糙 的 经 验、半 经 验 公 式 向 着 模 拟 计 算、优化设计和发动机 CAD 方面过渡，并取得了一系 列新的进展。通过使用计算软件对发动机工作过程 的仿真计算 ，可以比 较 深 入 地 了 解 工 作 过 程 中 参 数 变 化的规律 、结构参数 及 工 况 条 件 等 因 素 对 工 作 过 程 影 响的 程 度，进 而 与 试 验 研 究 相 互 补 充，形 成 对 发 动 机 工 作 过 程 进 行 比 较 全 面、深 入 的 分 析 研 究 方 法，实 现 发动机性能优化［2－5］。本文利用 AVL BOOST 软件，建 立了某型号六缸增 压 柴 油 机 模 型 ，对 其 工 作 过 程 进 行 了仿真计算 ，分析 了 压 缩 比 、燃 烧 起 始 角 、燃 烧 持 续 期 和配气相位等参数 对 柴 油 机 整 机 性 能 的 影 响 ，并 对 各 参数进行了优化 ，计 算 结 果 对 农 用 柴 油 机 优 化 设 计 和 性能分析有重要的参考意义。
gf —每缸每循环喷油量； R—气体常数；
h—气体内焓；
φ—曲轴转角；
下角标 z，d，e—缸内气体、新鲜空气和已燃气体。
图 1 表示了气缸内的能量守恒关系式的物理意
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2011 年 10 月
农机化研究
第 10 期
义。气缸中的工质内能变化是由喷入燃油的燃烧热 量 dQf / dφ，进入气缸新鲜空气带入的热量 （ dmd / dφ） hd ，废气排出气缸带走的热量 （ dme / dφ） he ，工质与气 缸盖、缸套和活塞进行热交换的热量 dQw / dφ 以及传 给活塞的机械功所相当的热量 pz（ dVz / dφ） 所组成。
图 8 压缩比对最高燃烧温度的影响 Fig． 8 The maximum temperature curve at different combustion
starting time
从图 6 ～ 图 8 曲线可以看出： 1） 额定转速下，柴油机的功率和扭矩随着燃烧起 始角的增大而减小。这是因为图 9 ～ 图 11 平均有效 压力与最高燃烧压 力 有 关 ，通 常 平 均 有 效 压 力 随 着 最 高燃烧压力的上升 而 提 高 ，所 以 减 小 燃 烧 起 始 角 可 以 提高柴油机的动力性。 2） 额定转速下，随着燃烧起始角的增大，柴油机 的油耗率增大。因此减小燃烧起始角可以改善柴油 机的经济性。 3） 随着燃烧起始角的增大，最高燃烧温度降低。 由于缸内最高燃烧温度是影响 NOx 生成的主要因素， 因此增大燃烧起始角有助于降低缸内的最高燃烧温 度，从而达到降低 NOx 排放的目的。 从柴油机的经济 性 和 动 力 性 方 面 考 虑 ，宜 采 用 较 小的燃烧起始角，但是燃烧起始角减小会引起 NOx 的 排放增加。
的 增 压 柴 油 机 进 行 了 建 模 和 模 拟 计 算 。改 变 压 缩 比 、燃 烧 起 始 角 及 配 气 相 位 等 参 数 ，比 较 了 不 同 参 数 下 发 动 机
转矩 、功 率 、缸 内 燃 气 最 高 温 度 和 最 高 压 力 等 性 能 参 数 ，选 定 了 最 优 化 的 参 数 组 合 。 利 用 优 化 后 的 参 数 再 次 进 行
3 整机性能优化设计
根据上述分析 ，对 压 缩 比 、燃 烧 起 始 角 、燃 烧 持 续 期 、进排气提前角和 进 气 迟 闭 角 等 参 数 分 别 取 最 优 化 值优化后 ，柴油机的 功 率 和 扭 矩 都 得 到 了 一 定 程 度 的 提高，同 时 使 得 柴 油 机 的 油 耗 有 所 降 低 ，有 效 地 改 善 了柴油机的动力性和经济性。柴油机参数优化前后 的性能对比如表 1 所示。
图 6 燃烧起始角对扭矩的影响 Fig． 6 The torque curve at different combustion starting time
图 7 压缩比对油耗的影响 Fig． 7 The fuel consumption curve at different combustion starting time
图 11 压缩比对最高燃烧温度的影响 Fig． 11 The maximum temperature curve at different combustion duration
由图 9 ～ 图 11 可知： 柴油机的功率和扭矩随着燃 烧持续期的增大而先增大后减小。燃烧持续期为 50° CA 时，柴油机的功率和扭矩达到最大值，动力性能最 佳； 油耗随燃烧持续期的增大而先减小后增大，燃烧 持续期为 50° CA 时，柴油机的油耗达到最小值，经济 性能最佳； 最高燃烧温度随着燃烧持续期的增大而逐 渐减小，由于缸内最高燃烧温度是影响 NOx 排放的主 要因素 ，因此增大燃 烧 持 续 期 有 助 于 降 低 缸 内 的 最 高 燃烧温度，从而达到降低 NOx 的目的。
图 1 气缸内能量守恒简图 Fig． 1 The chart of energy balance in cylinder
1． 2 柴油机基本参数 缸径 / m： 0． 126 行程 / m： 0． 13 压缩比： 15． 5 额定转速 / r·min－1 ： 2 200 额定功率 / kW： 266 气缸排列方式： 六缸直列 燃烧方式： 直喷、增压中冷、四冲程 根据柴油机的结构参数，利用 AVLBOOST 软件所
1 柴油机工作过程计算模型
1． 1 工作过程仿真数学模型 在零维燃烧模型 的 工 作 过 程 计 算 中 ，综 合 考 虑 模
拟精度对结果的影 响 以 及 工 作 量 的 关 系 ，对 工 质 做 如
收稿日期： 2011－01－10 基金项目： 国家重点实验室开放课题研究基金项目（ 2007DA780154F
由图 3 ～ 图 5 可知，随着压缩比的增大，柴油机输 出功率及扭矩不断增大，油耗率不 断 减 小。这 表 明， 压缩比的增大可以 使 柴 油 机 的 动 力 性 提 高 ，并 可 以 改 善柴油机的经济性。 2． 2 燃烧起始角
柴油机的燃烧起始点是与供油提前角息息相关 的。在负荷 不 变 的 情 况 下，保 持 柴 油 机 的 循 环 供 油 量 、燃烧模型和燃 烧 持 续 期 不 变 ，只 改 变 燃 烧 起 始 角 ， 分别计算柴油机性能，结果见图 6 ～ 图 8 所示。
工 作 过 程 仿 真 ，通 过 对 比 其 整 机 性 能 参 数 发 现 ，优 化 后 的 柴 油 机 动 力 性 、经 济 性 和 排 放 词 ： 柴 油 机 性 能 ； 优 化 设 计 ； 仿 真 ； BOOST
中图分类号： TK422
文献标识码： A
文章编号： 1003－188X（ 2011） 10－0191－04