基于AVL BOOST對柴油機(jī)進(jìn)行仿真優(yōu)化的設(shè)計(jì)

張欣然

(張家口職業(yè)技術(shù)學(xué)院 汽車工程系，河北 張家口 075051)

基于AVL BOOST對柴油機(jī)進(jìn)行仿真優(yōu)化的設(shè)計(jì)

張欣然

(張家口職業(yè)技術(shù)學(xué)院 汽車工程系，河北 張家口 075051)

近年來，汽車發(fā)動機(jī)性能的優(yōu)化成為汽車研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。利用AVL BOOST軟件成本低、精確度高及可多次重復(fù)試驗(yàn)等優(yōu)勢，以基于AVL BOOST對SC25R型柴油機(jī)進(jìn)行仿真優(yōu)化的模擬過程為例，簡述該軟件的基本設(shè)計(jì)及優(yōu)化過程，并得出相關(guān)結(jié)論。

仿真優(yōu)化設(shè)計(jì)；AVL BOOST；柴油機(jī)

AVL BOOST是為建立發(fā)動機(jī)模型(包括各種附件，例如空氣濾、EGR系統(tǒng)等)及模擬工作過程(包括實(shí)際循環(huán)模擬、換氣過程模擬)，進(jìn)而進(jìn)行性能計(jì)算優(yōu)化而開發(fā)的模擬程序。通過性能模擬計(jì)算和結(jié)果分析，可了解發(fā)動機(jī)的一些主要參數(shù)對其性能的影響，減少樣機(jī)的試驗(yàn)工作量，從而對發(fā)動機(jī)的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)起到積極的指導(dǎo)作用。

1 基于AVL BOOST對SC25R型柴油機(jī)建立仿真模型

通過查閱SC25R型柴油機(jī)說明書及實(shí)際測量，獲取SC25R型柴油機(jī)的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)。

表1.1SC25R型柴油機(jī)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)

AVL BOOST軟件為發(fā)動機(jī)進(jìn)排氣系統(tǒng)和氣缸有效參數(shù)的設(shè)定，提供了一種優(yōu)化模擬計(jì)算方法。SC25R型柴油機(jī)，由4個氣缸、進(jìn)氣管、排氣管及空氣濾清器等構(gòu)件構(gòu)成。在AVL BOOST軟件中建立柴油機(jī)的計(jì)算模型，如圖1.1所示。

圖1.1SC25R型發(fā)動機(jī)模型

2 對照SC25R 型發(fā)動機(jī)基本參數(shù)設(shè)置模型參數(shù)

根據(jù)SC25R型柴油機(jī)的基本參數(shù)，設(shè)置模型中的各部件數(shù)據(jù)。在Simulation標(biāo)簽中選擇Control選項(xiàng)，如圖2.1所示。

如圖2.2、圖2.3所示，對整個模型的整體參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。如轉(zhuǎn)速為3000r/min；燃料為柴油；4沖程；實(shí)驗(yàn)過程為15個循環(huán)；曲軸轉(zhuǎn)角共10800°CA；計(jì)算步長為1°CA等。

圖2.2基本參數(shù)設(shè)置界面(一)圖2.3基本參數(shù)設(shè)置界面(二)

對整體參數(shù)設(shè)置好后，開始對具體部件設(shè)置，根據(jù)SC25R型柴油機(jī)的各參數(shù)，進(jìn)氣管1的管長設(shè)置為400mm，管徑為85mm，壓力為1bar，進(jìn)氣溫度為24.85℃等，如圖2.4和圖2.5所示。

圖2.4進(jìn)氣管1參數(shù)設(shè)置界面(一)圖2.5進(jìn)氣管1參數(shù)設(shè)置界面(二)

同理，設(shè)置好渦輪增壓器TC1、中冷器CO1和兩個容腔PL1、PL2的各項(xiàng)參數(shù)，如溫度、壓力、容積等。并對其余各項(xiàng)元件按照參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。

3 對所建模型進(jìn)行運(yùn)行及優(yōu)化設(shè)計(jì)

將所有元件按照SC25R型柴油機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置好之后，對所建模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在其運(yùn)行后查看該模型的功率、扭矩等性能參數(shù)，與SC25R型柴油機(jī)的性能參數(shù)，是否具有較高一致性，即是否在5%的誤差范圍內(nèi)。運(yùn)行計(jì)算過程如圖3.1所示。

在成功運(yùn)行計(jì)算之后，就可以查看運(yùn)行后的各項(xiàng)性能指標(biāo)的數(shù)據(jù)了。可查看該模型的功率、比油耗、氣缸壓力和扭矩等，如圖3.2、圖3.3、圖3.4所示。

圖3.2性能參數(shù)

圖3.3BSFC曲線圖3.4氣缸壓力曲線

模型建立并正常運(yùn)行之后，可通過更改相關(guān)系統(tǒng)參數(shù)，對發(fā)動機(jī)的各項(xiàng)性能進(jìn)行優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，最終將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)列表繪圖，找出最佳優(yōu)化方案，如對發(fā)動機(jī)進(jìn)排氣系統(tǒng)的管長管徑進(jìn)行優(yōu)化等。

4 結(jié)論

本文應(yīng)用AVL BOOST軟件，對SC25R型柴油機(jī)進(jìn)行仿真模擬研究。得到以下結(jié)論：運(yùn)用AVL BOOST軟件對發(fā)動機(jī)進(jìn)行建模，之后利用該模型對發(fā)動機(jī)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行仿真模擬研究是可行的。該仿真計(jì)算可以大大縮短研究時間，減少研究耗費(fèi)，精確度較高。

[1]李文,劉載文,付曉寧.基于BOOST的柴油機(jī)整機(jī)性能優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].農(nóng)機(jī)化研究，2011(10): 191-194.

[2]Kunpeng Qi,Liyan Feng,Xianyin Leng.Simulation of quasi-dimensional combustion model for predicting diesel engine performance [J].Applied Mathematical Modelling, 2011(35): 930-940.

[3]馮敬奇.柴油機(jī)工作過程仿真與實(shí)驗(yàn)研究[D].天津:天津大學(xué),2004.

[4]崔洪江.YC6T柴油機(jī)進(jìn)排氣系統(tǒng)性能仿真及優(yōu)化研究[D].大連：大連海事大學(xué),2011.

[5]AVL List．AVL BOOST Users Guides Version3[M]．Austria：AVL Company，2000.

TheSimulatedOptimizationDesignofDieselEnginewithAVLBOOST

ZHANG Xin-ran

(Automobile Engineering Department, Zhangjiakou Vocational and Technical College, Zhangjiakou, Hebei 075051)

In recent years, the study of the optimization of the performce of the automobile engine becomes the hot issue. Taking advantages of the low cost, high accuracy and possibility of repeated tests of AVL BOOST, based on the simulation optimization process of SC25 diesel engine with AVL BOOST, this paper briefly expounds on the foundamental design and optimization process, and draws its conclusion.

simulation optimization design; AVL BOOST; diesel engine

U464.172

A

1008-8156(2017)03-0064-03

2017-08-20

2017-09-11

張欣然(1989-)，女，河北涿鹿人，張家口職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車工程系助教,學(xué)士。研究方向：汽車工程。