电喷汽油机瞬态加速工作过程的数值模拟

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1、电喷汽油机瞬态加速工作过程的数值模拟项里程帅石金王建听清华大学汽车工程系，汽车安全与节能国家重点实脸室摘要:研究发动机的过渡工作过程对于了解发动机的实际工作状态，进而有效地控制发动机的动力性、经济性和排放性能具有十分I要的作用.本文以发动机工作过程专用救值模拟软件BOOST为平台，通过建立电喷发动机EQ491i加速工况的完整模型对发动机的加速工况进行了模拟，并对模拟结果进行了试脸验证‘结果表明所建立的模型能较好地预浏发动机的瞬态加速性能.关位词:数值模拟，加速过程，电喻发动机NumericalSimulationofTransientAccelerationo

2、fEFIenginesXiangLi-Cheng,ShuaiShi-Jin,WangJian-Xin(StateKeyLaboratoryofAutomotiveSafetyandEnergy,DepartmentofAutomotiveEngineering.TsinghuaUniversity)Abstract:Thevehicleengineisoftenrunningunderthetransientconditions,suchasaccelerationanddeceleration.Itisveryimportanttostudythetrans

3、ientbehaviorinordertounderstandtheon-roadworkingprocessoftheengineandthentoimproveitspower,economyandemissions.Inthispaper,anenginecyclesimulationsoftwareBOOSTisusedtoestablishamodeloftheaccelerationworkingprocessofEFIengine(EQ491i)tosimulatetheaccelerationprocessoftheengine.Themode

4、lisvalidatedwiththeexperimentsandthesimulationresultsshowthatthemodelhasagoodaccuracyanditcanpredicttheaccelerationperformanceoftheenginewell.Keywords:Numericalsimulation,Accelerationprocess,EFIengine几.引言汽车在实际道路行驶时，发动机经常处于过渡工况下工作，如加速超车、减速停车过程等而过渡工况下，发动机的转速和负荷会发生改变，引起混合气形成、燃烧等发生变化，导致

5、发动机的动力性、经济性和排放性能与通常研究的稳态工况有很大不同。因此只有研究发动机的过渡工况特性，才能更加全面准确地模拟发动机的工作过程，为发动机的研究开发提供设计依据。但是，发动机的过渡工作过程是非常复杂的，涉及到流体的流动、燃烧，控制系统的变化以及运动件的动态响应等。稳态工况下很容易测量和分析的参数在瞬态工况下则很难测量和分析。由于试验条件的限制，对发动机瞬态工况的试验研究非常困难，而在侧t发动机的研究开发中，发动机工作过程数值摸拟已成为一种必不可少且非常有效的研究手段但由于瞬态工作过程模型建立和参数的选择比较复杂，难度较大。因此在过去很长一段时间，发动机

6、工作过程数值模拟主要集中在稳态工况的数值模拟，而且模型和算法比较成熟。九十年代以来，大量商用CFD软件的出现为发动机的研究开发提供了一个有效的工作平台本文采用奥地利ARIL公司的发动机专用循环数值模拟软件BOOST模拟发动机的瞬态加速工况，着重考虑发动机加速过程中，缸内嫩烧模型参数的变化，整个加速过程的动力学特点和电子控制模块(ECU)对缸内混合气空嫩比的闭环控制策略等。2，加邃工作过程模型的建立本文模拟发动机由低息速变化到高怠速的加速过程。对应于真实发动机开始处于空载怠速状态。发动机在息速稳定运转一段时间后。节气门人为地由全关迅速阶跃到某一开度，此时发动机的

7、加速过程。图1是用BOOST搭建的整个发动机过渡工况数值模拟的拓朴图。详细的建模过程可参考文献[11[21。这里仅对瞬态工况涉及到的节气门模型、燃烧模型、动力学模型以及ECU控制模型等进行描述。(1)节气门由于软件没有直接提供节气门模型，因此选择旋转阀模型来模拟节气门，通过改变旋转阀的流量系数来模拟节气门开度变化。由于旋转阀的流量系数和节气门的开度没有直接的对应关系，本文通过第三个参数进气歧管绝对压力来找到它们之间的关系。通过试验数据可知，在稳态下，发动机怠速转速为800r/min左右时，节气门全关时进气歧管绝对压力为38.7kPa，因此将发动机初始转速设置为

8、转速800r/min，反复调节旋转阀的