GW2.5TCI柴油机配气相位优化与模拟计算

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.