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1、第3期(总第409期)内燃机车2008年3月设计·制造基于GT2POWER的柴油机配气定时的优化设计朱礻韦飞,李明海(大连交通大学交通运输工程学院,辽宁大连116028)摘要:理论上一种配气定时只适合柴油机的一个工况,在其他工况下并不能使柴油机达到最佳性能,利用GT2POWER软件建立柴油机模型,通过数值模拟计算的方法,分别在低、中、高3个转速下,对配气定时中影响缸内充气效率最为敏感的角度进行优化设计,得到它们对应的最佳配气定时,为厂家改进提供依据。关键词:GT2POWER;配气定时;敏感系数;优化设计+中图
2、分类号:TK411.3文献标识码:A文章编号:100321820(2008)03200182061前言2模型的建立近年来受大气暖化、石油价格上升以及新的排2.1实机参数放法规等一系列因素的影响,对柴油机各方面要求GT2POWER建模的原型机是玉林柴油机厂生越来越高,要求各柴油机厂家进一步提升现有机型产的YC6T型柴油机,具体的参数见表1。的性能以及能够开发出性能优异的新产品,而传统表1YC6T型柴油机参数的实机试验方法,耗财耗力,更不能迅速地掌握新柴油机型式直列6缸、四冲程参数对柴油机整机性能的影响。随着计算
3、机技术吸气方式增压中冷缸径/mm145的发展、各类计算模型和预测模型的不断完善,数冲程/mm165值模拟计算的方法在内燃机研制和开发中得到广排量/L16.36泛的应用。配气定时直接影响着内燃机的进排气压缩比17额定功率/kW400性能,对燃烧过程的好坏起着至关重要的作用,因最大扭矩/N·m2509(1400r/min)而对内燃机的动力性、经济性及排气污染都有重要进气门开启IVO/°CA306的影响。但是柴油机的配气定时是根据标定工况进气门关闭IVC/°CA608来确定的,部分负荷运行时配气正时很不理想。本排气
4、门开启EVO/°CA86排气门关闭EVC/°CA418文利用GT2POWER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2.2GT2POWER对柴油机模型的建立和校准能的影响,并通过优化设计的方法,找到对应转速GT2POWER建立的模型包括进气系统、排气系下的最佳配气相位,为厂家改进提供依据。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收修回稿日期:2007210212进行对比,校准的参数包括空
5、气质量流量、燃油质作者简介:朱礻韦飞(1983—),男,浙江遂晶人,硕士研究量流量、功率、扭矩以及缸内压力曲线等。图1所生;李明海(1962—),男,山东淄博人,教授。示的就是试验值与模拟计算值的校准对比图,其中第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19图1试验值与计算值的对比图缸内压力是指1500r/min时缸内的压力,其余都是必须考虑到对柴油机功率、扭矩和油耗率的影响,参数随转速变化的对比图,由于篇幅限制,其他转优化是一个综合各方面因素的结果。接着定义优速下的缸内
6、压力图不再一一列出。化的变量,配气定时包括进气门开启IVO、进气门从图1看出,GT2POWER软件能够准确地模拟关闭IVC、排气门开启EVO和排气门关闭EVC这4柴油机的运行状态,该柴油机的模型是可靠的,可个角度的变化。为了方便优化计算,现只对其中对以在此基础上进行下一步的优化设计。充气效率最为敏感的角度进行优化,其余角度不改变,敏感系数是通过这4个角度变化对充气效率影3配气定时的优化设计响程度得到的。变量的范围是在原角度基础上提前和落后20°CA,整个优化过程的方法是通过DOE在进行配气定时的优化之前,首先
7、定义优化的实现的。目标。一般考虑的原则是使柴油机具有良好的充由于配气定时在不同转速下对柴油机的充气气效率,以保证它的动力性。充气效率是指每一个效率影响不同,因此,在不同转速下都有其对应的进气行程所吸入的空气质量与标准状态下占有气最佳配气定时,配气定时应该随着转速和工况的变缸活塞行程容积的干燥空气质量的比值。在相同化而变化。配气定时的优化不是简单移动进排气条件下,柴油机的扭矩特性与充气效率成正比,充门的升程图,而是把升程图看成是弹性的,可以“膨气效率大,进入气缸参与燃烧的空气就多,功率就胀”和“压缩”,当然也可
8、以进行提前和延后的调整,大;反之,则造成功率下降,并有可能因为进气不足因而可以灵活地组合各种配气相位。虽然在现实引起燃烧不充分、积碳、冒黑烟、油耗增大等问题。的机械机构中还不能轻松实现此功能,但做为模拟柴油机采用涡轮增压就是提高缸内充气效率最有计算还是有意义的,可以进行知识的储备,为以后效的措施。但是进气效率并不是唯一的指标,同时20内燃机车2008年柴油机配气机构的改进指明了方向。821461°C
