基于GTPOWER的柴油机配气定时的优化设计
８２．４６１０ＣＡ、ＥＶＣ为４３８。ＣＡ。其他角度不变，表２为 优化前后的对比。
Ｏ．３
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Ｏ．１
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ＥＶＯ
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图２ ４个角度对充气效率影响的敏感系数
从图２看出，排气门开启和关闭的角度对充气 效率的影响最大，优化的变量定为ＥＶＣ和ＥＶＯ，优 化的目标是缸内的最大充气效率，使其能够同时满 足提升缸内最大爆发压力、减小的燃油消耗率和提 升柴油机的扭矩。
图３一图６分别表示了不同ＥＶＣ和ＥＶＯ组合 对充气效率、最大爆发压力、燃油消耗率和扭矩的 影响。
图４不同ＥＶＣ和ＥＶＯ组合对缸内最大 爆发压力的影响
图５不同ＥＶＣ和ＥＶＯ组合对 燃油消耗率的影响
图３不同ＥＶＣ和ＥＶＯ组合对充气效率的影响 从图３一图６看出，充气效率最大的点出现在 排气门开度最大，即开启最早、关闭最晚的时刻，但 是其他几个参数未能满足最优。最小油耗率和最 大扭矩都出现在ＥＶＯ为８０。ＣＡ的左右，综合上面 几个因素，计算得到一组最佳的组合角度：ＥＶＯ为
况，对于司机的操纵能够提出更加实际的建议。
参考文献：
［１］何庆．基于遗传算法和模糊专家系统的列车优化控制［Ｄ］． 成都：西南交通大学硕士学位论文，２００６．
［２］席少林，赵风治．最优化计算方法［Ｍ］．北京：科学出版社，
１９８３．
［３］李玉生．基于遗传算法的列车节能控制研究［Ｊ］．系统仿真学 报，２００７。１９（２）：１－－－４．
综合以上的因素，通过ＤＯＥ计算得到一组最 佳的组合，其他角度不变。表３为优化结果对比。
表３优化结果对比
图８不同ＥＶＣ和ＥＶＯ组合对缸内 最大爆发压力影响
图９不同ＥＶＥ和ＥＶＯ组合对燃油 消耗率的影响
图１０不同ＥＶＣ和ＥＶＯ组合对功率的影响
３．３ ７００ ｒ／ｍｉｎ转速下的优化 ７００ ｒ／ｒｎｉｎ是该柴油机进行试验的最低转速，模
４结论
（１）利用ＧＴ－ＰＯＷＥＲ软件对柴油机配气相位 进行分析和计算，可以方便和较快地对柴油机进行 优化设计，缩短开发时间。
（２）从上面几个优化结果的前后对比来看，对 柴油机的充气效率、功率和油耗性能均有一定程度 的提升。这表明，在现有机型上，通过优化配气定
时，可以进一步提升柴油机潜力。
，
（３）由于计算时间的影响，笔者只对充气效率
万方数据
图６不同ＥＶＣ Ｅｖｏ组合对扭矩的影响
“
第３期（总第４０９期）
朱｛机等：基于ＧＴ－ＰＯＷＥＲ的柴油机配气定时的优化设计
２１
表２优化结果对比
３．２ ｌ １００ ｒ／ｎａｎ转速下的优化 １ １００ ｒ／ｍｉｎ是柴油机试验的中间转速，也是一
个比较典型的转速。图７显示了在此转速下４个 角度对充气效率影响的敏感系数。
拟作为怠速下的优化。从图１２中看出，此时除了 排气门关闭角度外，其他３个角度对充气效率影响
万方数据
内燃机车
２００８年
图１１不同ＥＶＣ和ＥＶＯ组合对扭矩的影响 的敏感系数差不多，故同时对ＩＶＯ、ＥＶＯ和ＩＶＣ这３ 个角度进行优化。
ｏ．４
Ｏ．３
籁
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Ｏ．１
Ｏ．０ ＩＶＯ
ＥＶＣ
ＥＶＯ
ＩＶＣ
图１２ ４个角度对充气效率影响的敏感系数
影响最敏感的几个角度进行优化，在以后的研究
中，可以进行全角度的优化，得到更为优化的结果。
参考文献：
［１］刘永长．内燃机热力过程模拟［Ｍ］．北京：机械工业出版社，
２００１． ［２］刘锋，张扬军．内燃机一维非定常流动［Ｍ］．北京：清华大学
出版社，２００７． ［３］顾宏中．涡轮增压柴油机性能研究［Ｍ］．上海：上海交通大学
万方数据
内燃机车
２００８正
柴油机配气机构的改进指明了方向。 优化分别在柴油机的３个转速，即１ ５００ ｒ／ｒａｉｎ、
１ １００ ｒ／ｒａｉｎ和７００ ｒ／ｒａｉｎ下进行ｏ ３．１ １ ５∞ｒ／ｒａｉｎ转速下的优化
１ ５００ ｒ／ｒｎｉｎ为该柴油机试验的最大转速，在该 转速下考察４个角度对充气效率的影响程度，如图 ２所示。
关键词：ＧＴ－ＰＯＷＥＲ；配气定时；敏感系数；优化设计 中图分类号：ＴＫ４１１＋．３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３－１８２０（２∞８）０３－００１８－０６’
１前言
近年来受大气暖化、石油价格上升以及新的排 放法规等一系列因素的影响，对柴油机各方面要求 越来越高，要求各柴油机厂家进一步提升现有机型 的性能以及能够开发出性能优异的新产品，而传统 的实机试验方法，耗财耗力，更不能迅速地掌握新 参数对柴油机整机性能的影响。随着计算机技术 的发展、各类计算模型和预测模型的不断完善，数 值模拟计算的方法在内燃机研制和开发中得到广 泛的应用。配气定时直接影响着内燃机的进排气 性能，对燃烧过程的好坏起着至关重要的作用，因 而对内燃机的动力性、经济性及排气污染都有重要 的影响。但是柴油机的配气定时是根据标定工况 来确定的，部分负荷运行时配气正时很不理想。本 文利用ＧＴ－ＰＯＷＥＲ软件建立柴油机的模型，并分别 在３个转速下，模拟计算不同配气相位对柴油机性 能的影响，并通过优化设计的方法，找到对应转速 下的最佳配气相位，为厂家改进提供依据。
［７］王自力．列车操纵优化的离线寻优［Ｄ］．成都：西南交通大学 硕士学位论文，１９９３．
［８］刘金琨．先进ＰＩＤ控制舰忸√幔仿真［Ｍ］．北京：电子工业出
版社。２００４．
万方数据
出版社，１９９８．
【上接第ｌｏ页】 ５结论
本文通过Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ编程，利用遗传算法实现 了任意给定线路上的列车操纵曲线寻优，最佳个体 就是最终的优化曲线。从计算结果来看，所求解的 精度能够充分满足列车在线路上运行的时间、距 离、限速等约束，在第３６４代时就已经收敛到最佳 结果，极大缩短了寻优时间，为进一步实现在线寻 优打下坚实的基础。计算结果可以证明，实数编码 的遗传算法，不但能够省去编码和解码的步骤，在 采取保留最佳个体策略时可以得到一个很好的收 敛结果，当采用与遗传代数相关的不断变化的变异 概率和均匀交叉算子时还能够大大加快计算结果 的收敛。在计算过程中，引入了牵引、惰行、动力制 动等不同的操纵工况来模拟实际线路上的运行情
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从上面的数据我们可以认为，前面的数学预测 方法的结果是可以信赖的，其与计算值的误差最大 不会超过５％，而大部分误差在１％内。
ＧＴ－ＰＯＷＥＲ建立的模型包括进气系统、排气系 统、涡轮增压系统、中冷系统、喷油部件、气缸和曲 轴箱等。在进行配气相位优化设计以前，必须对模 型的准确性进行校准。校准的方式是与试验数值 进行对比，校准的参数包括空气质量流量、燃油质 量流量、功率、扭矩以及缸内压力曲线等。图ｌ所 示的就是试验值与模拟计算值的校准对比图，其中
３配气定时的优化设计
在进行配气定时的优化之前，首先定义优化的 目标。一般考虑的原则是使柴油机具有良好的充 气效率，以保证它的动力性。充气效率是指每一个 进气行程所吸入的空气质量与标准状态下占有气 缸活塞行程容积的干燥空气质量的比值。在相同 条件下，柴油机的扭矩特性与充气效率成正比，充 气效率大，进入气缸参与燃烧的空气就多，功率就 大；反之，则造成功率下降，并有可能因为进气不足 引起燃烧不充分、积碳、冒黑烟、油耗增大等问题。 柴油机采用涡轮增压就是提高缸内充气效率最有 效的措施。但是进气效率并不是唯一的指标，同时
由于配气定时在不同转速下对柴油机的充气 效率影响不同，因此，在不同转速下都有其对应的 最佳配气定时，配气定时应该随着转速和工况的变 化而变化。配气定时的优化不是简单移动进排气 门的升程图，而是把升程图看成是弹性的，可以“膨 胀”和“压缩”，当然也可以进行提前和延后的调整。 因而可以灵活地组合各种配气相位。虽然在现实 的机械机构中还不能轻松实现此功能，但做为模拟 计算还是有意义的，可以进行知识的储备，为以后
［４］雷荚杰，张善文．遗传算法工具箱及应用［Ｍ］．西安：西安电 子科技大学出版社，２００６．
［５］林丹，李敏强，寇纪凇．基于实数编码的遗传算法的收敛性研 究［Ｊ］．计算胡研究与发展，２０００，３７（１１）：１３２２－－１３２６．
［６］石玉，于盛林．实数交叉算子的选取和算法改进［盯．南京邮 电学院学报，２００２，２２（２）：４２—４５．
万方数据
第３期（总第４０９期）
朱稀飞等：基于Ｇ＇ｒ－ＰＯＷＥＲ的柴油机配气定时的优化设计
１９
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率、最大的缸内爆发压力和最大的扭矩，最小油耗 率出现在进气门开启角最小的时候，在进气门关闭
第３期（总第４０９期）
朱纬飞等：基于６７－ＰＯＷＥａ的柴油机配气定时的优化设计
２３
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
转速
查皇鍪皇
坚塑垦奎堡垄堡垄
丝塑塑垦皇
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７，ｒ“ ”■４ ．。计算验证值预测误差值计算验证值预测误差值计算验证值预测误差计算验证预测误差计算验证预测误差
收修回稿日期：２００７．１０－１２
GT-POWER在配气相位优化设计上的应用
１ ２ １ Ｏ
２ 排 气 门可 变正 时的优 点
２１ 优 化气 体 燃烧 膨 胀 比 ．
．
．
８
Ｉ
固定相位 的发动机 ， 在发动机高转速的时候 ， 排气门 提前打开 ， 证 了废气排 出气缸的时间， 但是发动机的膨
瓣 ６ 雷
４ ２ ０
进一样机一试验一再改进 ， 这样 的过程耗时费力 ， 使得开 发时间很长 ， 甚至于儿代人才能完成。
随着 计 算机 技术 的 不断 进步 ， 发动 机 的设 计 已经 不 再 是改 进 实验 、 改 进 、 实验 的 过程 。 再 再
利用 Ｇ － Ｐ ＷＥ Ｔ Ｏ Ｒ建立发动机数字模型 ， 并将原来的 流量系数与改进后气道流量系数分别代入模型中， 以此初 步分析改进方案的优劣 。
进行优化调整， 在不改 变其他结构参数的情况下 ， 发动机的性能可以有较 高的提升。通过实
验验 证 ， 真软 件 的结 果具 有 良好 的预 测 效果 。 仿
关键 词 发 动机 Ｇ Ｔ— Ｐ ＯＷ Ｅ Ｒ 配气相 位 优化
ｄ ｉ ０３ ６ ４ｉ ｎ１ ７ － ８ Ｘ２ １ ．５０ ７ ｏ： ．９ ９ ．ｓ ． ３ ８ ７ ．０ ２０ ．１ ｌ ｓ ６ 中图分类号 Ｔ ３ １９ Ｐ ９． 文献标志码 Ａ
充分利用进气充气的惯性增压效应 ，提高发动机转矩 ； 当 发动机低转速时 ， 适当降低气 门开启程度 。根据 流体力学 原理 ， 提高气流速度 ， 增加进气压力， 使得新鲜空气能合理 地进入气缸。
１ 能够 改 变不 同工况 下 的压 缩 比 ． ３
因此 ， 可变气 门技术的使用 ， 得发动机在高速或者 使 低速段都能使得进气量与进油量做到最佳配合 ， 合理降低 油耗 ， 提升功率， 控制排放。 如果采用传统的设计方法 ， 即设计一样机一试验一改
基于GT-Power的发动机配气相位优化
基于GT-Power的发动机配气相位优化
孙晓娜
【期刊名称】《承德石油高等专科学校学报》
【年(卷),期】2015(017)004
【摘要】利用GT-Power软件搭建了天然气发动机的仿真模型,并利用试验结果进行了校核.分析了配气相位对天然气发动机充量系数的影响,并对原配气相位进行了优化,得出不同转速下的最佳相位值.计算结果显示,采用可变配气相位,天然气发动机的充气性能在较宽的转速范围内得到改善,动力性能提高.
【总页数】6页(P54-59)
【作者】孙晓娜
【作者单位】承德石油高等专科学校汽车工程系,河北承德067000
【正文语种】中文
【中图分类】U464
【相关文献】
1.基于AMESim和遗传算法的发动机配气相位仿真与优化 [J], 张文铎;王自勤;田丰果;陈家兑
2.基于遗传算法的无凸轮发动机配气相位联合仿真优化 [J], 李子非;常思勤;刘梁
3.基于AVL BOOST的16V190燃气发动机配气相位的仿真与优化 [J], 毕红亮
4.基于GT-Power的发动机配气相位优化设计研究 [J], 崔明辉
5.基于GT-power对高速汽油机配气相位的优化分析 [J], 郭华礼;
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基于GT_POWER的柴油机配气定时的优化设计
优化后
307. 2 588 106
138. 8 9. 91 238. 14 1 316. 59 96. 51
充气效率
转速
/ r·min - 1 计算验证值 预测误差值
/%
/%
缸内最大爆发压力
计算验证值 预测误差值
/ MPa
/%
燃油消耗率 计算验证值 预测误差 / g·(kWh) - 1 值/ %
扭矩 计算验证 预测误差 值/ N·m 值/ %
优化后
103. 81 438
190. 04 11. 90 210. 34 2 011. 28 231. 683
图 9 不同 EVC 和 EVO 组合对燃油 消耗率的影响
图 10 不同 EVC 和 EVO 组合对功率的影响
3. 3 700 r/ min 转速下的优化 700 r/ min是该柴油机进行试验的最低转速 ,模
第 3 期(总第 409 期)
朱礻韦飞 等 : 基于 GT2POWER 的柴油机配气定时的优化设计
表 2 优化结果对比
项目
优化前
EVO/ °CA EVC/ °CA 充气效率/ % 缸内最大爆发压力/ MPa 燃油消耗率/ g·(kWh) - 1 扭矩/ N·m 功率/ kW
20
内燃机车
2008 年
柴油机配气机构的改进指明了方向 。 优化分别在柴油机的 3 个转速 ,即1 500 r/ min 、
1 100 r/ min和 700 r/ min下进行 。 3. 1 1 500 r/ min 转速下的优化
1 500 r/ min为该柴油机试验的最大转速 ,在该 转速下考察 4 个角度对充气效率的影响程度 ,如图 2 所示 。
功率 计算验证 预测误差
基于配气正时的柴油机高排气背压性能优化
基于配气正时的柴油机高排气背压性能优化邹玉红;卢勇;裴普成【摘要】针对目前柴油机在高排气背压下泵气功损失增加、残余废气系数升高、燃油经济性下降等性能恶化的问题，提出通过优化配气正时来解决此类问题的方案。
利用GT‐Power软件对LD1110单缸柴油机建立仿真计算模型，对上述解决方案进行了分析研究。
计算结果表明：排气背压为0．3 M Pa、进气提前角保持不变、喷油量为45 mg时，柴油机在转速2200 r／min下通过优化排气晚关角可以使平均有效压力提高28．33％，有效燃油消耗率降低22．08％；排气背压由0．1 M Pa增大到0．3 M Pa时，通过配气正时优化，柴油机在转速2000 r／min下平均有效压力的损失可减小12．8％，有效燃油消耗率的增加可降低27．1％。
%For the problems of larger pump loss ,higher residual gas coefficient and worse fuel economy at high exhaust back pressure ,the scheme of optimizing the valve timing was put forward .With GT‐Power software ,the model of LD1110 single‐cylinder diesel engine was built and the optimization of valve timing was analyzed .The results showed that the brake mean ef‐fective press ure (BMEP) and the brake specific fuel consumption (BSFC) improved by 28 .33% and 22 .08% respectively by optimizing the exhaust late close angle at 2 200 r/min with 0 .3 MPa exhaust back pressure ,45 mg fuel injection per cycle and constant intake valve timing .When the exhaust back pressure increased from 0 .1 MPa to0 .3 MPa at 2 000 r/min ,the BMEP loss and the BSFC increase could decrease by 12 .8% and 27 .1% respectively .【期刊名称】《车用发动机》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】6页(P39-44)【关键词】柴油机;排气背压;配气正时;平均有效压力;有效燃油消耗率【作者】邹玉红;卢勇;裴普成【作者单位】清华大学汽车工程系，北京 100084; 清华大学汽车安全与节能国家重点实验室，北京 100084;清华大学汽车工程系，北京 100084; 清华大学汽车安全与节能国家重点实验室，北京 100084;清华大学汽车工程系，北京 100084; 清华大学汽车安全与节能国家重点实验室，北京 100084【正文语种】中文【中图分类】TK412.3为了提高性能，柴油机上会搭载涡轮增压器、尾气后处理装置（如选择性催化还原器、微粒捕集器、颗粒过滤器）及能量回收系统，但这会使得排气背压升高［1－5］。
基于GT-Power的车用柴油机增压器匹配模拟分析
构。 通过 Ｇ Ｔ — Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ 模块 库 建立 增 压器 模 型 ， 并通 过
合 理 的 涡轮 增 压 系统标 示 方 法 ． 实现 仿 真 数 据跟 实
测 数据 的一 致性 。最后 对 比不 同增压 器方 案 的发动
机性能， 达 到匹 配最优 方案 。
２ ． ３ 增压器 模 型的建 立
比． 验证 了此模型 以及标定方法的可行性。 然后通过备选增压器方案给 出柴油机性能仿真分析 ， 得
出增 压 器 匹配的 最佳 方案 。 ［ 关键 词 ］ Ｇ Ｔ— Ｐ ｏ ｗｅ ｒ柴 油机 废 气涡轮 增 压 器 标 定 匹配
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：Ｇ Ｔ — Ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｄｉ ｅ ｓ ｅ ｌ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ Ｅ ｘ ｈ ａ ｕ ｓ ｔ ｇ ａ ｓ ｔ ｕ ｒ ｂ ｏ ｃ ｈ ａ ｒ ｇ ｅ ｒ Ｃ ａ ｌ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｍａ ｔ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ
达到 匹配 最优 方 案 。
２ 发 动 机 及 增 压 器 建 模
２ ． １ 发 动机 的技 术参 数 本 文 以某 一 直 列 ６缸 增 压 中冷 柴 油 机 为 分 析 对 象 。该 柴 油机 及 其 匹 配 的 增 压 器 已经 量 产 ．现
需 要 对 该 机 型 匹配 的增 压 器 进 行 优 化 选 型 ．以得
１ Βιβλιοθήκη 刖 舌 表 １柴油机 主要技 术 参数表
额定转速 （ ｒ ｐ ｍ） ２ ５ ０ ０
发 动 机增 压 技 术 是提 高 发 动 机动 力 性 、 经济 性 的一 种 有效 办法 。要 实现 这一 目标 必须 使 发动 机 和
额定功率（ ｋ Ｗ） 低怠速 （ ｒ ｐ ｍ） 高怠速 （ ｒ ｐ ｍ）
基于GT-POWER的可变气门升程发动机模拟开发及优化匹配
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
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高压缩比机车柴油机配气正时优化计算
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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基于GT—Power的增压柴油机进排气系统参数敏感性分析
配过程所考虑 的因素过多 ，导致工作量十分巨大 ， 所 以需要建立各参数与整机性 能指标 的联系 。为 此 ，在整机性能仿真模型的基础上进行进排气系统 特征参数 的敏感性分析 ，以通过较少参数 的调整 、 较小结构的变动实珊 陛能优化 的目的，进而缩短设 计周期 ，降低设计成本 。
来 稿 日期 ：２０１３—０７—２１ 基 金 项 目 ：国 家 ８６３计 划 项 目（２０１２ＡＡ１１１７０９） 作者简介 ：王 尚学（１９８１－），男，工 学硕士 ，副研 究 员，主要 研究方向为发动机 总体性 能。
柴 油机设 计 与制 造 Ｄｅｓｉｇｎ＆Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ ｏｆＤｉｅｓｅｌ Ｅｎｇｉｎｅ
２０１４年 第 １期 第 ２０卷 （总பைடு நூலகம்第 １４６期 ）
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１－０６１４．２０１４．０１．００４
基 于 ＧＴ—Ｐｏｗｅｒ的增压柴 油机进排气 系统 参 数敏感性 分析
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＧＴ－Ｐｏｗｅｒ，ｉｎｔａｋｅ ａｎｄ ｅｘｈａｕｓｔ ｓｙｓｔｅｍ ，ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ａｎａｌｙｓｉｓ
１ 前言 进排 气 系统是 发 动机 的主要 系 统之 一 。 由于发
动机 的进排气系统所包括的特征参数太多 ，而且各 参数对整机性能的影响程度不同 ，再加上各参数之 间的交互作用 ，使得增 压柴油机进排气 系统 的设 计、改进和优化过程 ，以及进排气系统与整机 的匹
凸轮 转 角 。 针 对 上述 增 压 柴 油机 进 排 气 系统 的 ｌ５个 特 征
参数 ，设置各参数 的变化范围 （见表 ２）；其 中特 征参数 的变化区间是根据实际整机性能 目标 的优化 要 求确 定 的 】。
GT-Power 进排气系统设计
摘要采用目前最新发展的商用发动机一维模拟软件GT—Power建立了EQ491电喷发动机工作过程计算模型，并对软件的模拟精度和可靠性进行验证，在此基础上对EQ491电喷发动机的进排气系统进行了优化计算。
计算结果可以用来指导EQ491发动机的改型设计。
关键词：电喷发动机进排气系统工作过程数值模拟优化计算计算流体力学EQ491发动机是东风汽车集团从德国福特公司引进的化油器式发动机，主要用于轻型载货(客)车。
为了满足我国将于2000年实施的新的排放法规，采用电控燃油喷射(EFI)加三效催化器(TWC)已势在必行。
为保证化油器式发动机改电喷机型后不但排放水平要达标，而且动力性和经济性也要有一定程度的提高，根据国外经验，必须重新设计原发动机的进排气系统。
过去的经验设计法是一种试凑法，设计周期长，消耗大，难以得出最佳设计方案，无法满足现代内燃机设计要求。
近年来，随着计算机技术的发展，计算流体力学(CFD)软件在发动机工作过程的研究中得到广范应用［1］，大大缩短了发动机的研究开发周期。
本文采用的GT—Power 是一个基于Window操作系统的适合分析各种发动机性能的CFD软件［2］，它以一维流体动力学为基础，用有限体积法进行数值计算，充分考虑了因可燃混合气的组份不同导致其热力学性质的差异，而且能用于研究一些进排气系统结构因素(如分歧、合流和弯曲等部分)对流动的影响；此外它应用数学优化方法进行参数寻优，使得对发动机进行不需要人为经验控制的优化设计成为可能。
本文利用该软件对EQ491电喷发动机的进排气系统结构参数进行了匹配优化计算，以期从理论上指导发动机的改型设计。
1模型的建立GT—Power采用模块结构建立发动机工作过程计算模型。
发动机的元件(如气缸、空滤器、催化器、管接头和管道等)模块用方形图框表示，而元件之间必须用圆形图框的连接件连接。
发动机的所有结构参数和特性参数在相应的元件模块和连接件模块中定义，连接件可以有具体的物理定义(如气阀连接件和喷嘴连接件等)，也可以只具有象征意义(如发动机与气缸连接件、管道之间的连接件等)。
基于GT—Power柴油机性能仿真分析
供油提前角 最低燃油耗
外形尺寸
２。ＴＣ ４ Ｄ Ｂ ２６ ｋ ｈ ３． Ｗ・ ６ 电启动
喷油提前角 机油消耗 冷却方式
１ ＢＤ ７ ＴＣ 。 ２／Ｗ・ ｇｋ ｈ
８０ ｍ ７０ ｍ ｌ ４ ｍ ６ｍ ｘ ７ｍ ｘ １ ｒ ９ａ
图 ２ Ｇ — ０ Ｒ 计算 流程 Ｔ Ｐ ＷＥ
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Ｗｉｂ ｅ ｅ模 型
曲 轴 箱 部 件 主要 定 义 柴 油 机 的类 型 、柴 油 机 运 行 机 构
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摩 擦 模 型 参 数 。 模 型 如 图 ３所 示 。
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２ ＧＴ Ｐ — ＯＷＥＲ 建 模
Ｇ — Ｏ Ｒ 软 件 是 美 同 Ｇ ｍ ｅ ｈ ｏｏ ｉ Ｔ Ｐ ＷＥ ａ ｍａ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｓ公 司 开 ｅ
设 计 需 求 …。柴 油机 以其 热 效 率 高 （ 出 汽 油 机 ２ ％ ） 高 ０ 、 适 应 性 好 、输 出 功 率 大 等优 点 ，应 用 范 围 越 来 越 广 。本 文 应用 Ｇ —Ｏ Ｒ软件建立某型船用柴油机系统仿真模型 ， Ｔ Ｐ ＷＥ 得 到 柴 油 机 功 率 仿 真 值 ，通 过 与 实 验 值 对 比分 析 ，验 证 计
８０ ｍ ７０ ｍ ｌ９ｍ 安装尺寸 ６ｍ ｘ７ｍ ｘ １４ ｍ
（ 体 ） 动 力 学 方 程 进 行 数 学 描 述 Ｉ，其 一 般 计 算 流 程 如 气 ４ ］
图 ２所 示 。
启动方式
水冷
收稿 日期 ：２ １ — ４ ０ ０００ —３
制造 业信