GW2.5TCI柴油机配气相位优化与模拟计算
柴油机配气相位的分析与优化
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｖ ａ ｌ ｖ ｅ ｔ ｉ ｍ ｉ ｎ ｇ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍ ｉ ｚ ｔ ａ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆｄ ｉ ｅ ｓ ｅ ｌ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｈ ａ ｓ ａ ｎ ｉ ｍ ｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ ｉ ｎ ｌｕ ｆ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ｅ ｓ ｅ ｌ ｐ ｅ ￣ｒ ｍ ａ ｃｅ ｎ ． Ｔ ｈ ｅ
Ｋｅ ｙ Ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： Ｄｉ ｅ ｓ ｅ ｌ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ； ＡＶＬ ＢＯＯＳ Ｔ Ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ ； Ｖａ ｌ ｖ ｅ Ｔｉ ｍｉ ｎ ｇ ；Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ； Ｏｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
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配气相位直接影响着柴油机 的换气系统的性 能 ，在很大程
第 ２期 ２ ０ １ ４年 ２月 ຫໍສະໝຸດ 机 械 设 计 与 制 造
Ｍａ ｃ ｈｉ ｎ ｅ ｒ ｙ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ＆ Ｍａ ｎｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ １ ７
柴油机 配气相位 的分析 与优化
李 军， 纪 雷， 隗寒冰 ， 徐杨蛟
（ 重庆交通大学 机电与汽车工程学院， 重庆 ４ ０ ０ ０ ７ ４ ）
摘 要 ： 柴油机配气相位的分析优化对 柴油机性 能有重要影响。首先通过 Ａ Ｖ Ｌ Ｂ Ｏ Ｏ Ｓ Ｔ软件建立了柴油机 的工作过程仿
真模型， 并运 用台架试验数据对仿真模 型进行 了验证 。接 着分析 了不 同的配气相位对柴油机性能的影响， 得 出在不 同转
速下配气相位对柴油机功率、 扭矩 、 充气效率及有效燃料消耗 率的影响规律 ， 从 而得到 了最佳 的配气相位值 ， 并将优化后 的柴油机性能与原机进行 了比较。仿真结果表 明， 优化后的配气相位使 柴油机的动力性和经济性都有一定提 高。
柴油机性能模拟及其配气系统优化
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
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)
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
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
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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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柴油发电机组配气相位的调整方法
这种情形多为凸轮轴弯曲变形或凸轮磨损严重，应 修磨或更换凸轮轴。
若是各缸进气门的微开量比排气门都大，表明 进、排气门的配气相位均提前，应将其适当推迟。 反之，表明配气相位均延迟，应将所有各缸进、排 气门的配气相位均应适当提前。常用的调整方法
由于维修质量、运转磨损、动态变形以及使用 条件变更等因素的影响，柴油机配气相位会产生变 化，此时应采取相应的调整措施。
调整时应首先确定正时齿轮的安装位置是否 正确，其次是检查齿面的啮合间隙是否符合规定。
若是个别气门开启、关闭偏早或偏晚，而误差 数值并不大时，可采用调整气门间隙的方法解决。 将气门间隙适当调小可纠正偏晚，将气门间隙适当 调大可纠正偏早。
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水温增高等故障，维修不规范也会引起配气相位的 变化。因此，由于柴油机结构形式、用途和转速各 不相同，配气相位也不一样，在柴油机修理过程中， 需要根据柴油机的性能要求和使用工况，对配气相 位通过测试、检验、调整得到正确或接近合理的状 态。
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有： 1.偏移凸轮轴键法 若是大多数进、排气门配气相位偏于一边且相
差数值接近一致，一般可采用偏位键的方法调整。 偏移凸轮轴键法是通过改变正时齿轮与凸轮
轴的连接键的断面形状以实现对配气相位的调整， 键形状的改变使得正时齿轮与凸轮轴的配合位置 变动一个与键的偏移量相应的角度1/2，一般μ =0.02mm，
配气提前时取“+”，配气延迟时取“-”
配气相位的准确性和可靠性对柴油机的寿命 和的经济性及动力性能都有很大影响，柴油机经过 长时间的使用后，主要由于凸轮轴上进、排气凸轮 磨损和原有几何形状改变，使配气机构传动件的配 合关系发生变化，引起柴油机动力下降，油耗增加，
在用柴油机配气相位优化调整机理分析
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。
满足欧_排放标准的柴油机配气相位优化计算
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。
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GW2.5TCI柴油机配气相位优化与模拟计算
发表时间：2010-07-23T15:58:25.560Z 来源：《中小企业管理与科技》2010年3月上旬刊供稿作者：杨新春
[导读] 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。
杨新春（保定长城内燃机制造有限公司）
摘要：本文利用AVL-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。
关键词：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AVL 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。
根据柴油机技术参数建立热力学计算模型，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。
随着进气迟闭角从39℃A增加到71℃A，进气流量在3600r/min时在50℃A到65℃A之间达到最大值且变化较小；2400r/min时在45℃A到60℃A之间达到最大值变化较小；1000r/min时进气流量随着进气迟闭角的增大呈减少趋势。
在满足柴油机性能的前提下，进气迟闭角应在53℃A左右。
随着排气提前角从-70℃A减小到-38℃A，进气流量在3600r/min和2400r/min时增加，在2400r/min时增加较大；在1000r/min时变化不大。
综合考虑各转速的有效燃油耗和进气流量，柴油机的排气提前角应选在-58℃A左右。
随着排气迟闭角从12℃A增加到44℃A，在3600r/min时进气流量在25℃A附近达到最大值145.7g/s，在20℃A到30℃A之间变化较小；在2400r/min和1000r/min时进气流量有所减少。
考虑到排气迟闭角过大在低速时会出现废气倒流的现象，在满足柴油机性能的前提下，排气迟闭角应在23℃A。
3 优化结果模拟与实验的对比
用BOOST软件对优化的柴油机外特性进行了模拟计算，并和实验结果进行了对比。
在柴油机的外特性性能上，柴油机的功率和扭矩的模拟值与试验值基本是一致；在低转速时，柴油机的模拟有效燃油耗略大于实验值，在高转速时，模拟值小于实验值，误差都在5%以内，外特性上表现出来的性能说明建立的柴油机计算模型与实际的运行工况是相符的，建立的模型是正确的对研发的样机进行了ESC十三工况排放试验，排放试验结果已达国Ⅲ排放限值的要求。
4 结论
4.1 通过BOOST模拟软件，对柴油机不同配气相位的进气流量和有效燃油耗进行了模拟计算和分析，得出了优化的配气相位角。
4.2 对优化的配气相位柴油机的外特性进行了模拟计算并对柴油机的ESC十三工况排放进行了试验，结果表明柴油机的排放达到了欧Ⅲ排放限值的要求。
参考文献：
[1]许元默，帅石金，王燕军等.发动机缸内数值模拟现状及发展方向[J].小型内燃机与摩托车.2002.31（5）.
[2]涂南明，彭友德，李芳等.柴油机配气相位的优化设计[J].汽车科技.2007.1.。