基于GTPOWER的柴油机配气定时的优化设计
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
—
一 一 — ＿一
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
。 ＿ 一
ｃ
●
／
／。 ／
摩 擦 模 型 参 数 。 模 型 如 图 ３所 示 。
Ｚ
受
＝＝
／， ‘ ，
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
柴油机涡轮增压系统在GT_POWER中标定方法的研究
涡轮增压系统匹配方法研究［M］． 北京： 中国社会科学 出版社，2008．
a． 在 3． 1 节的基础上，添加涡轮模型，涡轮模型 出口连接的环境为大气环境，用“SpeedBoundaryRot” 驱动涡轮，转速设定为与压气机相同的转速，如图 5。
2012 年第 1 期
王强，等：柴油机涡轮增压系统在 GT-POWER 中标定方法的研究
53
表 3 涡轮模型内各系数对计算结果的影响
a． 将压气机模型连接在进口环境与中冷器之 间，出口环境设置为 2 100 r / min 下涡前状态的实验 值，进口环境设置为大气环境下的实验值。之后用 自由轴“SpeedBoundaryRot ”模 型 来 驱 动 压 气 机，转 速设置为 124 × 103 r / min，如图 4。
b． 根据 2 100 r / min 工况点的输出结果设置大 概的燃烧模型、传热模型及摩擦模型，运行、调节相 关系统模型的参数，使输出结果接近实验值。在调 节过程中要注意进排气系统是否有节流损失的情 况，特别是气门结构参数和气门正时等，使在保证输 出功率和扭矩的前提下，缸内爆发压力、排温不应超 过限定值，压力升高率一般小于 0． 5 MPa / （ °） 。 3． 2 涡轮模型的标定调试
各系统模型的参数，保证在柴油机的输出功率和扭
矩不变的情况下，压气机和涡轮达到转速、流量、能
量平衡，在标定调试时，转速是提前设定的，肯定是
相等的； 保证流量和 3． 1 节中的输出结果相当，涡轮
流量等于压气机流量与喷入气缸的燃油流量的总
和； 当连接轴机械效率 ηm = 1 时，保证压气机计算耗 功 Wc 和涡轮计算输出功 W T相等； 如果 ηm ＜ 1 时，那 么 Wc = WT × ηm； 同时还应保证爆发压力和排温不超 过限定值，压力升高率一般小于 0． 5 MPa / （ °） 。
基于GT_Power模型的发动机进气系统优化
关键词 :汽油机 ;进气系统 ;性能优化 中图分类号 :TK413.4+4 文献标识码 :A 文章编号 :1003-1820(2010)07-0028-04
发动机的进气过程是一个复杂的脉动和谐振 过程 , 该过程与进气系统的结构形式 , 进气系统管 道的长度 、直径等有着直接的关系 。近年来国内外 许多研究者对此进行过大量的研究 , 其研究结果表 明 :进气系统管道长度影响进气管道内压力波谐振 频率 ;直径影响进气管道内压力波幅值[ 1 -5] 。 但由 于受发动机试验条 件 、研发 成本等诸 多因素的 限 制 , 在发动机设计时 , 多采用理论估值加经验设计 的方法 , 这无法保证所设计的进气系统为最优的方 案 。随着计算机硬 、软件技术的迅猛发展及其在工 程中的广泛应用 , 发动机性能仿真技术也得到了快 速发展并日渐成熟 , 逐渐成为现代发动机设计研究 的主要辅助手段 。 GT-Power软件就是其中较 优秀 的软件之一 , 本文利用 GT-Power软件完成了 与某 汽油发动机相匹配的进气系统管道长度对发动机 动力性能影响的计算分析及管道长度的优化改进 。
图 1 进气系统 示意图
2.2 发动机工作过程仿真模型 利用 GT-Power软件建立的汽油机工作过程仿
基于GT-Power汽油机进排气系统优化研究毕业论文
基于GT-Power汽油机进排气系统优化研究毕业论文目录摘要 (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)2 发动机仿真软件介绍与应用 (5)2.1 发动机仿真软件研究模式 (5)2.2 计算机仿真技术的应用和优点 (5)2.3 发动机常用仿真软件 (6)2.3.1 MATLAB/SIMULINK (7)2.3.2 Ricardo WA VE (7)2.3.3 A VL-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)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 (44)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。
此外客户对汽车的性能要求也越来越高。
各大汽车厂家为了提高市场竞争力，满足客户需求，对发动机的性能、相关参数进行优化。
本文首先介绍能源消耗和环境污染目前的形势分析，以及发动机国内外研究现状。
其次通过对计算机仿真技术应用、优点的介绍，引出常用发动机仿真软件的介绍和应用，如MATLAB/SIMULINK软件、Ricardo WA VE软件、A VL-BOOST软件和GT-Power软件。
基于GT-POWER的可变气门升程发动机模拟开发及优化匹配
• 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。
基于GT-Power的发动机配气相位优化
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。
关键词 ： 天 然 气 发 动机 ； 配气相位； 充 量 系数
中 图分 类 号 ： Ｕ ４ ６ ４ 文 献标 识 码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ０ ０ ８ － ９ ４ ４ ６（ ２ ０ １ ５ ） ０ ４ － ０ ０ ５ ４ － ０ ６
ｒ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ． Ｔｈ ｅ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｕｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｖ ａ ｒ ｉ ａ ｂ ｌ ｅ ｖ ａ ｌ ｖ ｅ ｔ ｉ ｍｉ ｎ ｇ ｃ ａ ｎ ｉ ｍｐｒ ｏ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ａ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｐ ｅ ｆｏ ｒ ｒ ｍａ ｎｃ ｅ ｏ ｆ ＣＮＧ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｉ ｎ ｗｉ ｄ ｅ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ｒ ａ ｎ ｇ ｅ，ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｐｏ ｗｅ ｒ ｐ ｅ ｆｏ ｒ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ｉ ｓ ａ ｌ ｓ ｏ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｄ．
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄｓ： ＣＮＧ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ； ｃ ａ ｍ ｐ ｈ ａ ｓ ｅ；ｖ ｏ ｌ ｕ ｍｅ ｔ ｒ ｉ ｃ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ
配 气相 位是指 用 曲轴转 角表示 的进 、 排气 门开启 和关 闭 的时刻及 开启 的持续 时 间 ， 对发 动 机 的充 气
７面
基 于 ＧＴ － Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ的 发 动 机 配 气 相 位 优 化
孙 晓 娜
基于GT-POWER的汽油机仿真及优化设计
基于GT-POWER的汽油机仿真及优化设计基于GT-POWER的汽油机仿真及优化设计随着汽车工业的快速发展，汽油机作为车辆动力系统的核心部件之一，对提高汽车性能和降低排放有着重要的影响。
为了满足汽车制造商对更高效、更环保的引擎的需求，仿真技术被广泛应用于汽油机的优化设计中。
本文将介绍一种基于GT-POWER软件的汽油机仿真及优化设计方法，以期为汽车制造商提供一种高效、低成本的汽油机设计方案。
GT-POWER是一款用于内燃机性能分析和系统仿真的专业软件。
它可以对汽油机进行多个方面的仿真，包括燃烧过程、气缸压力和温度分布、排气系统、燃油喷射系统等。
利用GT-POWER软件，用户可以更加直观地了解汽油机在各种工况下的性能，并对其中的问题进行优化。
在汽油机仿真和优化设计过程中，首先需要建立一个准确的仿真模型。
这个模型必须能够准确地描述汽油机的各个部件和其之间的相互作用。
GT-POWER提供了一个强大的建模工具，用户可以通过输入各种参数和特性曲线来构建一个完整的汽油机模型。
在模型构建过程中，我们应该对各个部件的特性和相互作用有一个全面的了解，以便能更好地描述汽油机的行为。
模型建立完成后，接下来就是进行仿真分析。
通过设定不同的工况和参数，可以模拟汽油机在不同工况下的性能。
例如，可以通过改变进气压力和温度来模拟不同的负载条件；通过改变燃油喷射的时机和量来模拟不同的点火时刻和燃油喷射策略。
通过这些仿真分析，我们可以对汽油机的性能指标进行全面的评估，包括功率、燃油经济性、排放等。
在完成仿真分析后，我们可以根据仿真结果来对汽油机进行优化设计。
优化的目标可以是不同的，例如提高燃油经济性、提高动力性能或降低排放。
优化的方法也可以多种多样，例如调整燃油喷射参数、改变排气系统设计或优化气缸工作过程等。
通过不断的试验和优化，我们可以找到最佳的设计方案，以满足汽车制造商对汽油机性能的各种需求。
通过基于GT-POWER的汽油机仿真及优化设计，我们可以更加全面、准确地评估汽油机的性能，并找到最佳的设计方案。
47-应用GT-POWER进行发动机性能预测及配气相位优化
应用GT GT--POWER 进行发动机进行发动机性性能预测及配气相位优化能预测及配气相位优化Engine Performance prediction and Valve Timing optimization in GT Timing optimization in GT--Power苗瑞刚江铃汽车股份有限公司 发动机开发部摘 要要：由于发动机全新开发的需要由于发动机全新开发的需要，，应用GT GT--POWER 进行性能计算的建模进行性能计算的建模，，利用已有的边界条件用已有的边界条件，，选配合适的增压器选配合适的增压器，，对发动机性能作出预测对发动机性能作出预测，，确认开发机型满足动力性型满足动力性、、经济性等项目定义的指标的要求经济性等项目定义的指标的要求，，进一步确认系统中相关零件如中冷器如中冷器，，EGR 冷却器的性能参数冷却器的性能参数。
之后利用得到的模型进之后利用得到的模型进行配气相位的优化行配气相位的优化行配气相位的优化，，针对充气效率针对充气效率，，燃油消耗率得到合适的气门升程曲线燃油消耗率得到合适的气门升程曲线，，用来支持零部件的开发用来支持零部件的开发。
关键词关键词::发动机 性能预测 增压器匹配 配气相位优化 GT-Power1 1 引言引言引言在现代发动机开发过程中，进行发动机模拟计算是必要的组成部分。
在项目的初始阶段，定义好发动机和零部件的边界条件，不仅能使开发目标更加明确，同时可以减少大量的后期零部件开发时间和费用，减少零部件返工的几率，大大缩短开发时间，是现代设计的最有效手段。
2 2 基于基于GT GT--POWER 的发动机建模和计算的发动机建模和计算GT-power 是一款功能强大的CAE 软件，可以用来计算与发动机相关的各种参数。
目前在工程中应用最广泛的途径就是选择出与发动机相匹配的增压器，同时满足动力性，经济性，可靠性等各个方面的综合要求，同时利用准确的模型对发动机的进气系统，配气相位进行优化，减少大量的后期台架试验，节约了开发成本。
基于GT-power的两级增压可变气门柴油机排放和燃烧简述
2018年6月西部皮革14理论与研究 作者简介：徐金源（1994-），男，汉族，山东省青岛市人，工学学士，长安大学汽车学院动力工程专业，研究方向：动力工程。
基于GT-power 的两级增压可变气门柴油机排放和燃烧简述徐金源（长安大学，陕西 西安 710064）摘 要：当今社会对限制发动机污染物的排放有了更高标准的要求，这对世界各国的汽车生产商来说都是一个巨大的挑战。
可变气门正时技术是汽车发动机发展中的一个重大突破，合理的气门关闭时刻对改进发动机燃烧、提高发动机动力性、降低燃油消耗和降低污染物的排放等方面都有影响。
本文在排放污染物的生成原理和两级增压与可变气门正时技术的基础上，运用GT-power 软件仿真模拟两级增压与进气门早关对柴油机燃烧与排放的影响。
关键词：柴油机；两级涡轮增压系统；可变气门正时；进气门早关；排放中图分类号：TK422 文献标志码：A 文章编号：1671-1602（2018）12-0014-01柴油发动机在早期主要应用于农业机械领域。
随着柴油机相关技术的发展与成熟，现代柴油机采用了高压共轨，涡轮增压中冷，EGR，VVT 等技术在排放、体积、重量、性能、油耗、噪声等方面都有了很大的突破，达到了汽油机的水平，已完全能够满足日益严格的排放法规的要求，在汽车领域得到了广泛的应用。
1 内燃机增压技术内燃机增压技术主要分为机械增压，废气涡轮增压和复合增压三种。
机械增压系统，依靠曲轴传递的动力来驱动增压器进行压缩空气，具有动力输出流畅，瞬态工况下响应快的优点。
但是由于机械增压需要耗费机械功，因此机械效率会降低，而且其只能增加有限的增压压力，所以现在单纯的机械增压运用的越来越少，一般用于低增压发动机或者与涡轮增压组成复合增压系统［1］。
2 可变气门正时技术发动机可变气门正时（Variable Valve Timing，简称VVT）技术，在提升发动机动力性和经济性方面有重要影响。
基于其他传统净化措施，采用VVT 技术可以进一步降低内燃机多工况下的排气汚染物。
基于GT-Power 对机车柴油机燃用生物柴油的性能分析
0引言近年来，随着全球轨道交通设备的快速发展[1]，对铁路货运高速、重负荷的要求越来越高[2-3]。
为了满足市场需求，世界各国柴油机都朝着高功率、低能耗、低污染方向发展[4-5]。
进排气系统作为柴油机的重要组成部分，其良好的设计可以提高容积效率，从而在特定的发动机转速下提供更好的扭矩和动力[6-8]，并提高机车柴油发动机的运行性能，这有助于提高功率、降低油耗和减少排放[9-11]。
近年来，已有许多研究人员对发动机进排气系统的优化进行研究。
例如，金云峰等[12]通过对进排气过滤系统进行研究，观察进排气压差对柴油机的影响；基于其运行原理建立进排气压差与空气流速之间的函数关系，对进排气系统进行优化。
母忠强等[13]利用数值计算与地面试验验证相结合的方法，研究了Ma3.5条件下双气路进排气系统的总体性能和流场变化规律。
Kang 等[14]使用带有进气和排气节流的柴油微粒过滤器来增加活塞泵的输送能力，从而优化了进排气系统。
Cheng 等[15]在柴油发动机上安装了可变几何涡轮增压器和废气再循环阀，优化了进气气流控制和废气再循环比。
Li 等[16]通过研究智能充电压缩点火——一种新的双燃料燃烧模式，优化进气压力和进气系统。
Song 等[17]研究了辅助增压技术，并确定在排气和进气之间存在平衡关系，以优化进排气系统。
Zhen 等[18]使用一维仿真软件开发了四缸点火甲醇发动机的仿真模型，研究了30%、50%和70%负荷工况下的节气门开度对发动机性能、燃烧和排放的影响，以找到最佳节气门开度。
本文以16V265H 柴油机为研究对象，通过GT-Power 软件建立仿真模型，研究分析16V265H 柴油机在1000r/min 、50%负荷工况下燃用B0、B10、B20等3种不同配比生物柴油，及在不同气门正时（包括：进气门提前角（IVO ）、进气门迟闭角（IVC ）、排气门提前角（EVO ）、排气门迟闭角（EVC ））[19]下的功率、油耗、排放变化，并找出其工作最优值。
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８２．４６１０ＣＡ、ＥＶＣ为４３８。ＣＡ。其他角度不变，表２为 优化前后的对比。
Ｏ．３
豢
甏ｏ．２
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Ｏ．１
Ｏ．Ｏ ＩＶＯ
ＥＶＣ
ＥＶＯ
ＩＶＣ
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
》２
拯
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
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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