基于GT-POWER柴油机稳态工况下排放性能仿真研究.pdf

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1、第5l卷第11期V01．51No．11农业装备与车辆工程AGRICULTURALEQUIPMENT&VEHICLEENGINEERING2013年11月November2013doi：10．3969／j．issn．1673—3142．2013．11．007基于GT—POWER柴油机稳态工况下排放性能仿真研究曾婷婷，徐莉，张永辉(210037江苏省南京市南京林业大学汽车与交通工程学院交通运输系)[摘要]通过GT-POWER建立了单缸直喷柴油机仿真模型，利用该软件的控制模块，通过对PID控制的比例、积分和微分的参数的合理整定，实现了发动

2、机稳态工况的控制。通过改变喷油提前角和喷油嘴的喷孔长径比两个参数，分析了该发动机的排放性能，并进行了参数的优化选择。[关键词]直喷柴油机；GT-POWER；PID控制；性能优化[中图分类号]TK421．5[文献标志码]A[文章编号]1673—3142(2013)11-0025-05DieselEmissionPerformanceSimulationandResearchinStableOperatingBasedonGT-POWERZengTingting，XuLi，ZhangYonghui(DepartmentofTranspo

3、rtation，CollegeofAutomotiveandTrafficEngineering，NanjingForestryUniversity，NanjingCity，JiangsuProvince210037，China)[Abstract]Inthispaper，asingle-cylinderdirect-injectiondieselenginesimulationmodelisestablishedwithGT-POWER．IttakesadvantagesofGT-POWERcontrolmodulebyadjus

4、tingthecoefficientoftheproportion，integrationanddifferentiationtocontrolengineinconditionsofstableoperating．Inaddition，theengineemissionsperformanceisanalyzedandaparameteroptimizationoptionsisconductedbychanginginjectiontimingandinjectornozzleholeaspectration．[Keywords

5、]direct—injectiondieselengine；GT—POWER；PIDcontrol；performanceoptimization0引言节能与减排是现在全球面临的严峻问题。为了满足安全排放法规，需要提高发动机的动力性、稳定性、寿命、排放安全性以及燃油经济性。因此，需要对发动机更深地研究。通过传统实验对柴油机的性能进行优化，需要大量的财力和人力。近年来，计算机对发动机的仿真和数值模拟方面取得了很大进步，大大缩短了研发周期。本文利用GT—power软件建立的PID控制的直喷柴油机模型．从改变喷油提前角以及长径比等方面．对

6、稳态下柴油机的排放性能进行优化。GT—POWER软件是美国GammaTechnologies公司开发的计算一维气体流动的商业软件。属于GT—SUITE系列主计算程序的一部分。GT—SUITE集成六大功能模块以及GT-POST后处理⋯。GT—power可实现发动机性能仿真，应用范围非常广泛。GT—POWER软件通过采用模块结构的方式建立内基金项目：2012年江苏省大学生实践创新项目(164106861)收稿日期：2013—08—31修回日期：2013—09—11燃机工作过程计算模型，可预测稳态或瞬态的发动机性能，如：所有管路段的流量和

7、流速，系统的温度和压力，发动机充气效率、功率、扭矩，燃烧率模型，汽油机N仉的排放，柴油机NO；和微粒排放[21。也可以用于发动机动力系统的控制系统分析，适用于几乎所有形式的内燃机，同时还可以用该软件提供的部件搭建出用户设计的各种新型发动机【3】。1模型的建立1．1数学模型在利用GT—POWER软件进行性能模拟计算时，一般采用了软件中自有的零维燃烧模型三段韦伯函数模型，它是由3个韦伯函数叠加而成，将整个燃烧过程分为预混合燃烧、主燃烧和后燃3个阶段。韦伯燃烧模型【4】为誓=cm+1矿扩”1(1)式中：r无因次时间函数。’，：j!堕L：竺

8、：堕：牛vE一牛vB‘Pz妒、9，。、妒，。——瞬时曲轴转角、燃烧始点角和燃烧26农业装备与车辆工程终点角；驴。——燃烧持续角；m——燃烧品质指数；c——常系数。传热子模型中周壁传热系数采用Woschni公式酗计算．即ag=820p。