发动机热力过程仿真与进气系统优化.pdf

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1、第32卷第6期2015年12月内燃机与动力装置I．C．E＆PowerplantVol?32No．6Dec．2015【模拟计算】发动机热力过程仿真与进气系统优化周飞1，孙百重1，袁爽1。沈源1。王瑞平¨(1．宁波吉利罗佑发动机零部件有限公司，浙江宁波315336；2．浙江吉利罗佑发动机有限公司，浙江宁波315800)摘要：本文将通过LotusEngineSimulation软件模拟计算发动机的热力过程，并对发动机进行优化设计。通过调整相关变量以提高功率和扭矩值，使其峰值向低转速方向移动。综合优化后，提高了发动机的最大转矩和最大功率，提升中低转速扭矩的同时，降低了燃油消耗率。关键词：汽油机；热力过

2、程模拟；可变气门正时；优化中图分类号：TK412．1文献标志码：A文章编号：1673—6397(2015)06—0026—05SimulationofEngineThermodynamicProcessandOptimizationofIntakeSystemZHOUFeil,SUNBai—zhon91，YUANShuan91，SHENYuanl，WANGRui—pin91’2(1．NingboGeelyRoyalEngineComponentsCo．，Ltd．，Ningbo315336，China；2．ZhejiangGeelyRoyalEngineCo．，Ltd．，Ningbo315800

3、，China)Abstract：ThisarticlesimulatedandcalculatedthethermodynamicprocessoftheenginewithLotusEngineSimulationsoftware，anddidoptimizeddesignstoengines．Therelevantvariableswereadjustedinordertoimprovepowerandtorquevalue．Theoptimizationincreasedthemaximumpowerandthemaximumtorque．Whentorqueatmiddleandlow

4、speedsrose，thefuelconsumptionrategotlower．KeyWords：GasolineEngine；SimulationofThermodynamicProcess；VVT；Optimization引言进入新世纪，在排放法规Et益严格、能源价格维持高位及其它动力技术的快速提升等多方面压力下，汽油机发展面临诸多挑战，需要不断提升其动力性、经济性及排放特性。依赖于各种汽车电子控制技术的发展，发动机各种运行参数实现了可变控制，从而使其工作过程更加优化，车用汽油发动机近十余年不论在升功率、排放水平，还是在燃油经济性、低速扭矩等方面均有了长足的进步。⋯在众多有关汽油机性能

5、的因素中，进气管长度和进排气配气正时的设计十分重要，它直接影响到内燃机的动力性和经济性等基本性能。本文主要论述了以下二方面的问题：(1)利用Lotus软件完成数学建模、数据结果处理和分析；(2)对汽油机的排气正时和进气管长度进行改进，使得改型后发动机的主要指标为：最大功彰转速(kW／r／min)：84／6000最大扭矩／转速(N·m／r／min)：160／50001发动机工作过程建模1．1原机基本参数型式：直列、水冷、四冲程、进气道汽油喷射、全铝缸体缸盖、塑料进气歧管气缸数：4作者简介：周飞(1990一)，男，江西吉安人，大学本科，发动机设计工程师，主要研究方向为配气正时机构开发设计。收稿日期

6、：2015—08—252015年第6期周飞，等：发动机热力过程仿真与进气系统优化配气机构：4气门，双顶置凸轮缸径×行程(mm)：87．8×69连杆长度：90mm排量：1．498L压缩比：10．3进气管管径：39mm，管长：520mm，气道长：105mm进气总管体积：3．7L，排气总管体积：3．9L，排气歧管管径：35mm，长：350mm1．2气缸模型1．2．1燃料燃烧模型汽油机的燃烧系统为进气道喷射式，燃油和空气在进气道混合后一起通过进气门进入气缸，假设燃油完全蒸发并且在缸内充分燃烧。燃烧使用单区计算模型，即假设在整个燃烧过程中，燃烧释放出来的热量全部用来加热燃烧室。燃烧采用的零维模型[21把

7、气缸视为一个零维系统，该系统的边界由活塞顶、气缸盖及气缸套壁面组成。通过一些假定并根据质量、能量守恒定律和气体状态方程，建立描述缸内热力过程的微分方程。描述这样一个零维系统，通常作如下假定：a)气缸内的状态是均匀的，也就是不考虑气缸内各点的压力、温度和组分的差异，并认为在进气期间，流人气缸内的空气与缸内残余废气在瞬间实现完全混合；b)工质为理想气体，其比热、内能仅与气体温度和气体成分有关；c)气体