对置二冲程柴油机性能模拟研究.pdf

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1、第42卷第4期2013年8月小型内燃机与摩托车SMALLINTERNALCOMBUSTIONENGINEANDMOTORCYCLEV01．42No．4Aug．2013对置二冲程柴油机性能模拟研究+董浩徐元利(天津科技大学机械工程学院天津300222)摘要：针对对置二冲程发动机的特殊性，本研究利用GT—power软件建立了相应的计算模型。计算结果表明，模型可以适于该类发动机的性能模拟计算。利用该模型对其进排气管内径、进气压力、供油提前角及油嘴方案等进行优化，结果表明：发动机的性能指标可以达到预期的目标，可为发动机的设计提供理论依据。关键词

2、：对置活塞对置气缸发动机性能模拟中图分类号：TK421文献标识码：A文章编号：1671—0630(2013)04—0047—04ResearchonMathematicalSimulationofthePerformanceoftheOpposedTwo-StrokeDieselEngineDongHao。XuYuanliCollegeofMechanicalEngineering，TianjinUniversityofScienceandTechnology(Tianjin，300222，China)Abstract：Theperfo

3、rmanceoftheOpposedTwo—StrokeDieselEngineiscalculatedbyGT-powersoftware．Auniquemathematicalmodelisestablishedtosolvemodelproblem．Theresultsindicatethattheperformanceof2500r／min，fullloadcanachievetheaimexpectedbyoptimizingontheinsidediameterofintakeandexhaustpipe，intakepre

4、ssure，injectiontimingangle，andnozzleplans．Areasonablefuelsystemandcombustionsys—temissuggestedtoprovideatheoreticalbasisforthedesignoftheengine．Keywords：OPOCEngine，Performance，Simulation引言在20世纪初，曾有人提出了对置活塞的发动机形式(如Junkers发动机)和对置气缸的发动机型式(如Boxer发动机)，其中，Junkers发动机由于其升功率高而被用于

5、螺旋桨战斗机。而Boxer发动机可以平衡往复惯性力从而大大减小发动机的振动。但由于与传统发动机相比，这两种发动机结构复杂，对制造工艺、材料性能要求高，且可靠性有待改善，使它们逐渐淡出了人们的视线。近年来，随着内燃机新材料新工艺制造技术的突飞猛进，使得这两种发动机概念又被重新提及。德国学者PeterH等人把两种型式结合在一起，提出了对置活塞对置气缸的概念(见图1)，开展了高功率对置二冲程发动机的研究¨以J，如此便结合了两种发动机的长处，这种发动机的热效率高达41％，升功率可达88kW·L一。目前国内尚无对置二冲程柴油机，为了适应高功率密度

6、发动机发展的要求，我国某发动机研究所也开}基金项目：国家自然科学基金资助(课题编号：50876075)；教育部博士点基金资助(课题编号：200800560040)。作者简介：董浩(1984一)，男，硕士研究生，主要研究方向为动力工程。小型内燃机与摩托车第42卷图1OPOC发动机结构始对对置二冲程柴油机开展研究。由于对置二冲程柴油机具有特殊性，它采用对置活塞、对置气缸二冲程的结构，喷油器沿气缸径向布置，且油束要同时适应内、外活塞两个燃烧室；再加上这种发动机国内外的研究资料较少口。】，因此给研究工作带来了相当大的难度和挑战。为了对新开发的对

7、置二冲程柴油机的性能进行研究，受某发动机研究所的委托，本研究利用GT—power软件对对置二冲程柴油机进行模型的建立，并进行性能的预测，为这种发动机的设计提供理论依据。1研究目标本研究的对置二冲程柴油机是一台单缸排量为1．34L、二冲程、水冷、直喷、对置活塞及对置气缸的柴油机。它所采用的燃油喷射系统为电控高压共轨。该发动机的研究目标参照文献[1]确定，见表1。表1研究目标转速／(r·min一)2500功率／kW80进气压力／MPa≤0．30最高燃烧压力限值／MPa16排气温度／。C≤650燃油消耗彰(g·(kW·h)‘1)2262发动机

8、的性能优化研究2．1计算的初始条件和边界条件(表2所示)进排气口流通面积随曲轴转角的变化见图2和图3。2．2缸内热力过程基本方程尽管内燃机缸内的工作过程相当复杂，包括物理、化学以及机械等方面的过程，但总可以