基于GT-Power對機車柴油機燃用生物柴油的性能分析

胡杰 莫清烈 姜峰 曹文通 周俊明

摘? 要：基于GT-Power軟件對16V265H 柴油機建立仿真模型，研究轉(zhuǎn)速為1 000 r/min、負載為50%工況下的不同配比生物柴油（B0、B10 和 B20）對柴油機性能的影響。以16V265H柴油機進排氣正時為仿真模型的自變量，柴油機的功率、油耗、碳煙排放和NOx排放等4個參數(shù)作為仿真模型的結(jié)果變量，研究分析柴油機的最大功率、最小油耗和最低排放。最后，綜合分析性能參數(shù)，得出不同配比生物柴油在50%工況下的最佳進排氣正時方案。結(jié)果表明，在不同生物柴油配比和不同進排氣門正時下，16V265H柴油機的最大功率、最小油耗和最低排放各不相同。該研究方法可為16V265H柴油機進排氣系統(tǒng)技術(shù)研究提供參考。

關(guān)鍵詞：16V265H柴油機;模型優(yōu)化分析;結(jié)構(gòu)參數(shù);生物柴油;性能

中圖分類號：TK421.2? ? ? ? ?DOI：10.16375/j.cnki.cn45-1395/t.2022.03.017

0? ? 引言

近年來，隨著全球軌道交通設(shè)備的快速發(fā)展[1]，對鐵路貨運高速、重負荷的要求越來越高[2-3]。為了滿足市場需求，世界各國柴油機都朝著高功率、低能耗、低污染方向發(fā)展[4-5]。進排氣系統(tǒng)作為柴油機的重要組成部分，其良好的設(shè)計可以提高容積效率，從而在特定的發(fā)動機轉(zhuǎn)速下提供更好的扭矩和動力[6-8]，并提高機車柴油發(fā)動機的運行性能，這有助于提高功率、降低油耗和減少排放[9-11]。近年來，已有許多研究人員對發(fā)動機進排氣系統(tǒng)的優(yōu)化進行研究。例如，金云峰等[12]通過對進排氣過濾系統(tǒng)進行研究，觀察進排氣壓差對柴油機的影響;基于其運行原理建立進排氣壓差與空氣流速之間的函數(shù)關(guān)系，對進排氣系統(tǒng)進行優(yōu)化。母忠強等[13]利用數(shù)值計算與地面試驗驗證相結(jié)合的方法，研究了Ma3.5條件下雙氣路進排氣系統(tǒng)的總體性能和流場變化規(guī)律。Kang等[14]使用帶有進氣和排氣節(jié)流的柴油微粒過濾器來增加活塞泵的輸送能力，從而優(yōu)化了進排氣系統(tǒng)。Cheng等[15]在柴油發(fā)動機上安裝了可變幾何渦輪增壓器和廢氣再循環(huán)閥，優(yōu)化了進氣氣流控制和廢氣再循環(huán)比。Li等[16]通過研究智能充電壓縮點火——一種新的雙燃料燃燒模式，優(yōu)化進氣壓力和進氣系統(tǒng)。Song等[17]研究了輔助增壓技術(shù)，并確定在排氣和進氣之間存在平衡關(guān)系，以優(yōu)化進排氣系統(tǒng)。Zhen等[18]使用一維仿真軟件開發(fā)了四缸點火甲醇發(fā)動機的仿真模型，研究了 30%、50% 和 70% 負荷工況下的節(jié)氣門開度對發(fā)動機性能、燃燒和排放的影響，以找到最佳節(jié)氣門開度。

本文以16V265H柴油機為研究對象，通過GT-Power軟件建立仿真模型，研究分析16V265H柴油機在1 000 r/min、50%負荷工況下燃用B0、B10、B20等3種不同配比生物柴油，及在不同氣門正時（包括：進氣門提前角（IVO）、進氣門遲閉角（IVC）、排氣門提前角（EVO）、排氣門遲閉角（EVC））[19]下的功率、油耗、排放變化，并找出其工作最優(yōu)值。

1? ? 發(fā)動機模型建立

本文所研究的16V265H柴油機采用渦輪增壓和電控單元泵噴油技術(shù)，該機型功率較大，額定功率4 660 kW，額定轉(zhuǎn)速1 000 r/min，排量264.74 L[20]，主要技術(shù)參數(shù)見表1。

16V265H柴油機動力總成包括氣缸、活塞、連桿、氣門總成、氣門、進排氣凸輪等[21]。氣缸模型設(shè)置主要包括：氣缸基本尺寸和氣缸邊界條件的設(shè)置，缸內(nèi)燃燒模型和傳熱模型等幾個部分的設(shè)置。在氣缸幾何結(jié)構(gòu)模塊中輸入已知的氣缸基本尺寸參數(shù)，氣缸初始條件按照原機參數(shù)進行設(shè)置。發(fā)動機仿真軟件GT-Power中配氣相位的改變表現(xiàn)為對進排氣門模塊中的“Cam Timing Angle”參數(shù)的設(shè)置，原機型進氣門正時角度為209.5 °CaA，排氣門正時角度為136 °CaA，由進、排氣凸輪正時角度共同影響柴油機的功率性能。整個柴油機的仿真模型如圖1所示。

2? ?16V265H柴油機功率優(yōu)化分析

1 000 r/min、50%負載是機車柴油機最常用的工況，因此，本文研究了不同比例生物柴油（B0、B10、B20）對16V265H柴油機在1 000 r/min、50%負載下的性能的影響，通過改變柴油機進排氣門正時來觀察柴油機功率、油耗、碳煙排放和NOx排放。研究分析最大功率、最低油耗和最少廢氣排放。最后，綜合分析性能參數(shù)，確定最佳進排氣門正時。

2.1? ?柴油機的功率優(yōu)化分析

圖2—圖4分別顯示了16V265H柴油機在1 000? r/min、50%負載下不同比例生物柴油（B0、B10、B20）燃燒所產(chǎn)生的最大功率的最佳計算結(jié)果。由云圖可知，紅色區(qū)域越集中，表示優(yōu)化結(jié)果越接近目標值，而紅色區(qū)域中點分布越集中，表示該區(qū)域更接近最優(yōu)目標值區(qū)域。

由圖2可知，該柴油機在燃用純柴油B0時，功率最大值區(qū)域出現(xiàn)在進氣門正時235 °CaA附近、排氣門正時125 °CaA附近（即進氣門關(guān)閉需延遲約25 °CaA、排氣門開啟需提前約11 °CaA）。從云圖中的顏色變化趨勢可以看出，隨著進氣門正時由164.5 °CaA（即進氣門關(guān)閉需延遲約45 °CaA）逐漸增大，功率也隨之增加。在進氣門正時220～245? ? ?°CaA附近、排氣門正時135～170 °CaA附近（即進氣門關(guān)閉需延遲40～75 °CaA、排氣門開啟需提前1～34 °CaA），功率出現(xiàn)部分減小的現(xiàn)象，這是由于該區(qū)域范圍內(nèi)氣門重疊角較大。由計算結(jié)果可知，進氣門關(guān)閉需延遲約26 °CaA，排氣門開啟需提前約10 °CaA時（即進氣門正時237 °CaA附近、排氣門正時125 °CaA附近），該柴油機的輸出功率存在最大值區(qū)域。

由圖3可知，柴油機在燃用B10生物柴油時，在進氣門正時160～194.5 °CaA附近、排氣門正時160～185 °CaA附近（即進氣門關(guān)閉需延遲15～50? ? ? °CaA、排氣門開啟需提前24～49 °CaA），出現(xiàn)最大功率優(yōu)化密集分布區(qū)域。這是由于氣門正時范圍內(nèi)氣門的進氣量增大，燃料與空氣充分混合燃燒。由計算結(jié)果可知，進氣門關(guān)閉需延遲約30 °CaA，排氣門開啟需提前約29 °CaA時（即進氣門正時179.5 °CaA附近、排氣門正時在175 °CaA附近），該柴油機的輸出功率存在最大值區(qū)域。

由圖4可知，柴油機在燃用B20生物柴油時，功率最大值區(qū)域極小，最大值出現(xiàn)在進氣門正時224.5 °CaA附近、排氣門正時119 °CaA附近（即進氣門關(guān)閉需延遲約15 °CaA、排氣門開啟需提前約17 °CaA）。由云圖可知，柴油機燃用B20生物柴油所產(chǎn)生的功率優(yōu)化效果未能達到預(yù)期，這是由于氣門正時范圍內(nèi)氣門的進氣量較少，B20生物柴油燃料與空氣得不到充分混合。由計算結(jié)果可知，進氣門關(guān)閉需延遲約15 °CaA，排氣門開啟需提前約17 °CaA（即進氣門正時224.5 °CaA附近、排氣門正時119 °CaA附近），此時該柴油機的輸出功率? ? ? 最大。

圖5為16V265H柴油機在1 000 r/min、50%負荷工況下燃用3種不同配比生物柴油時以功率最大值為優(yōu)化結(jié)果的優(yōu)化前后功率對比。由圖可知，該柴油機在燃用B0、B10、B20等3種配比生物柴油的最大功率輸出值相近，且由圖2—圖4所示的云圖可知功率優(yōu)化值的變化趨勢相似。由圖5可知，該柴油機功率值在優(yōu)化后均略高于優(yōu)化前的功率值，柴油機在燃用B10、B20生物柴油所產(chǎn)生的功率值略低于燃用B0純柴油所產(chǎn)生的功率值，因此，燃用低配比生物柴油替代純柴油有一定的實際? ? ?意義。

從圖2—圖5可以看出，經(jīng)過模型優(yōu)化后，不同比例生物柴油的輸出功率有所提高，輸出功率高于原機初始氣門正時（初始進氣門正時為 209.5? ? ? ?°CaA） 產(chǎn)生的功率。優(yōu)化后的柴油機可以大大提高油氣混合效果，提高柴油機的輸出功率。該柴油機燃燒B10和B20生物柴油時的輸出功率略低于燃燒B0純柴油時的輸出功率。根據(jù)模型的優(yōu)化結(jié)果，可以得出柴油機在50%負荷工況下使用不同比例生物柴油的最優(yōu)方案為：燃用B10生物柴油，進氣門正時為179.5 °CaA，排氣門正時為175 °CaA（即進氣門提前關(guān)閉角為30 °CaA、排氣門開啟延遲角為39 °CaA）。該方案可達到提高燃用生物柴油燃料功率最大化的目的，且實現(xiàn)純柴油的替代效果。

2.2? ?柴油機的油耗優(yōu)化分析

圖6—圖8分別顯示了16V265H柴油機在? ? ? ? 1 000 r/min、50%負載下不同比例生物柴油（B0、B10、B20）燃燒的最小油耗的最佳計算結(jié)果。

由圖6可知，該柴油機在燃用純柴油B0時，最低油耗區(qū)域出現(xiàn)在進氣門正時209.5 °CaA附近、排氣門正時86 °CaA附近（即排氣門開啟需提前約50 °CaA）。在進氣門正時218～230 °CaA附近、排氣門正時110～117 °CaA附近（即進氣門關(guān)閉需延遲8～20 °CaA、排氣門開啟需提前19～26 °CaA），油耗出現(xiàn)最大值，這是由于氣門正時范圍內(nèi)氣門的進氣量不足造成柴油燃燒不完全，油耗上升。由計算結(jié)果可知，進氣門關(guān)閉需延遲約0 °CaA，排氣門開啟需提前約50 °CaA（即進氣門正時209.5 °CaA附近、排氣門正時86 °CaA附近），此時該柴油機的油耗最低。

由圖7可知，柴油機燃用B10生物柴油時，在進氣門正時180 °CaA附近、排氣門正時180 °CaA附近（即進氣門關(guān)閉需延遲約39 °CaA、排氣門開啟需提前約44 °CaA），出現(xiàn)最低油耗優(yōu)化密集分布區(qū)域。其主要原因是由于氣門正時范圍內(nèi)氣門的進氣量增加，使得燃料混合充分，燃燒更加完全，油耗下降。在進氣門正時209.5 °CaA附近、排氣門正時86～90 °CaA附近（即排氣門開啟需提前46～50 °CaA）與進氣門正時259.5 °CaA附近、排氣門正時136 °CaA附近（即進氣門關(guān)閉需延遲約50 °CaA）2處區(qū)域出現(xiàn)油耗最高的現(xiàn)象。其原因是由于氣門正時范圍內(nèi)氣門的進氣量較少，B10生物柴油燃料與空氣混合效果差。由優(yōu)化結(jié)果可知：進氣門關(guān)閉需延遲約29 °CaA，排氣門開啟需提前約44 °CaA時（即進氣門正時180 °CaA附近、排氣門正時180? ? ? °CaA附近），該柴油機油耗最低。

由圖8可知，柴油機在燃用B20生物柴油時，在進氣門正時187.5 °CaA附近、排氣門正時170? ? ?°CaA附近（即進氣門關(guān)閉需延遲約22 °CaA、排氣門開啟需提前約34 °CaA）時，出現(xiàn)最低油耗優(yōu)化密集分布區(qū)域。在進氣門正時259.5 °CaA附近、排氣門正時136.5 °CaA附近（即進氣門關(guān)閉需延遲約30 °CaA）的區(qū)域范圍內(nèi)，油耗出現(xiàn)最大值。

圖9為16V265H柴油機在1 000 r/min、50%負荷工況下燃用3種不同配比生物柴油最低油耗優(yōu)化結(jié)果。從圖9可得出，該柴油機經(jīng)過模型優(yōu)化后油耗均略低于優(yōu)化前的油耗，這是由于柴油機在優(yōu)化后使不同配比生物柴油與空氣充分混合燃燒，降低了油耗。隨著生物柴油配比標號增大，該柴油機油耗略有上升趨勢。

通過綜合分析，利用模型優(yōu)化計算了在50%負載條件下不同比例的生物柴油的使用情況。結(jié)果表明，在此工況下的最佳方案是：采用B10生物柴油，在進氣門正時180 °CaA附近、排氣門正時180 °CaA附近，該柴油機油耗最低。

2.3? ?柴油機的碳煙優(yōu)化分析

圖10和圖11顯示了16V265H柴油機在1 000 r/min、50%負載下燃燒不同比例生物柴油（B0和B20）時碳煙排放的最佳計算結(jié)果。云圖中的紅色區(qū)域越集中，表示煙塵排放值越大;藍色區(qū)域越密集，點分布越集中，表示該區(qū)域越接近最優(yōu)目標值區(qū)域。

由圖10可知，該柴油機在燃用純柴油B0時，在進氣門正時239.5 °CaA附近、排氣門正時136? ? ?°CaA附近（即進氣門關(guān)閉需延遲約30 °CaA）的區(qū)域范圍內(nèi)，碳煙排放出現(xiàn)最大值。最低碳煙排放區(qū)域出現(xiàn)在以進氣門正時264.5 °CaA附近、排氣門正時191 °CaA附近（即進氣門關(guān)閉需延遲約25 °CaA、排氣門開啟需提前約11 °CaA）為中心的區(qū)域范圍。

由圖11可知，該柴油機在燃用柴油B20時，在以進氣門正時239.5 °CaA附近、排氣門正時136? ?°CaA（即進氣門關(guān)閉需延遲約30 °CaA）為中心的區(qū)域范圍內(nèi)，碳煙排放出現(xiàn)最大值的區(qū)域，其主要原因是由于氣門正時范圍內(nèi)氣門的進氣量減小，燃料燃燒不完全，碳煙排放最大。

圖12為16V265H柴油機在1 000 r/min、50%負荷工況下燃用不同配比生物柴油的碳煙排放優(yōu)化結(jié)果。從圖12可知，該柴油機經(jīng)過模型優(yōu)化后碳煙排放均低于優(yōu)化前，且下降較為明顯。隨著生物柴油配比標號增大，該柴油機碳煙排放呈下降趨勢，燃用B0純柴油時碳煙排放最高，這是由于生物柴油燃料含氧元素，有利于燃料的燃燒。

根據(jù)16V265H柴油機在1 000 r/min、50%負荷工況下燃燒不同比例生物柴油的計算結(jié)果，得出該工況下的最優(yōu)方案為：燃用B20生物柴油，在進氣門正時264.5 °CaA附近、排氣門正時191 °CaA附近時（即進氣門關(guān)閉需延遲約55 °CaA、排氣門開啟需提前約55 °CaA），該柴油機的碳煙排放最低。燃燒B10生物柴油是第二優(yōu)的解決方案。

2.4? ?柴油機的NOx優(yōu)化分析

圖13和圖14為16V265H柴油機在1 000 r/min、50%負荷下燃燒不同比例生物柴油（B0和B10）時NOx排放的最佳計算結(jié)果。

由圖13可知，該柴油機在燃用純柴油B0時，在以進氣門正時209.5 °CaA附近、排氣門正時136 °CaA（即初始進排氣門正時角度）為中心的區(qū)域范圍內(nèi)，NOx排放出現(xiàn)最大值。最低NOx排放區(qū)域出現(xiàn)在以進氣門正時232.5 °CaA附近、排氣門正時188 °CaA附近（即進氣門關(guān)閉需延遲約25 °CaA、排氣門開啟需提前約52 °CaA）為中心的區(qū)域范圍。

由圖14可知，柴油機燃用B10生物柴油時，在以進氣門正時209.5 °CaA附近、排氣門正時136 °CaA（即初始進排氣門正時角度）為中心的區(qū)域范圍內(nèi)，NOx排放出現(xiàn)最大值。在以進氣門正時264.5 °CaA附近、排氣門正時188 °CaA（即進氣門關(guān)閉需延遲約55 °CaA、排氣門開啟需提前約52? ? °CaA）為中心的區(qū)域范圍內(nèi)，NOx排放出現(xiàn)最小值。

圖15為16V265H柴油機在1 000 r/min、50%負荷工況下燃用不同配比生物柴油的NOx排放優(yōu)化結(jié)果。從圖15可知，該柴油機經(jīng)過模型優(yōu)化后，NOx排放均低于優(yōu)化前。該柴油機在燃用B20純生物柴油時，NOx排放最高，且隨著生物柴油配比標號增大，該柴油機NOx排放呈上升趨勢，燃用B0純柴油時NOx排放最低。

采用模型優(yōu)化計算了16V265H柴油機在1 000 r/min、50%負載下使用的不同比例的生物柴油。結(jié)果表明，最佳方案為：燃用B10生物柴油，在進氣門正時264.5 °CaA附近、排氣門正時188 °CaA附近時（即進氣門關(guān)閉需延遲約55 °CaA、排氣門開啟需提前約52 °CaA），該柴油機的NOx排放最低。使用B20生物柴油的效果是第二優(yōu)的方案。NOx排放與燃燒溫度和燃燒過程中油氣混合物中的氧含量（即高溫富氧條件）有關(guān)，高溫富氧條件造成生物柴油噴射發(fā)生得更早，并導(dǎo)致NOx排放增加。

2.5? ?基于模型優(yōu)化后的性能比較

根據(jù)對16V265H柴油機各種性能參數(shù)的優(yōu)化結(jié)果可知，機車柴油機燃用低配比生物柴油具備可行性。根據(jù)現(xiàn)行機車柴油機的使用規(guī)范，其性能指標以動力性與油耗作為優(yōu)先級，將原機型在初始氣門正時試驗與優(yōu)化后的計算值進行對比，結(jié)果如表2所示。

從表2中可以看出，柴油機經(jīng)過優(yōu)化后，其油耗與原機相比顯著降低，功率得到了提高，范圍優(yōu)化效果的趨勢相對一致。油耗降低率高達4.78%，功率增長率達到1.75%，該柴油機在50%負荷條件下使用B10生物柴油，效果最好。

綜合各性能優(yōu)化分析可知，16V265H柴油機在轉(zhuǎn)速為1 000 r/min、50%負荷工況下燃用B10柴油，當進氣門關(guān)閉需延遲約30 °CaA、排氣門開啟需提前30～40 °CaA時（即進氣門正時180 °CaA附近、排氣門正時175～180 °CaA附近），該柴油機的燃燒性能較好。另外，燃用B20生物柴油，在進氣門正時264.5 °CaA附近、排氣門正時190 °CaA附近時，該柴油機的排放性能最優(yōu)。

3? ? 結(jié)論

本文基于GT-Power軟件搭建了16V265H柴油機仿真模型，以柴油機的功率、油耗、排放等參數(shù)作為優(yōu)化目標，對柴油機在50%負荷工況下燃用不同配比生物柴油進行了研究。結(jié)論如下：

1）經(jīng)過模型優(yōu)化后，該柴油機在50%負荷工況下燃用不同配比生物柴油的功率均得到提高。由計算云圖可得出該柴油機在50%負荷工況下燃用不同配比生物柴油的最優(yōu)方案為：燃用B10生物柴油，進氣門正時為179.5 °CaA、排氣門正時為175 °CaA（即進氣門提前關(guān)閉角為30 °CaA、排氣門開啟延遲角為29 °CaA）。該方案可達到提高燃用生物柴油功率最大化的目的和實現(xiàn)純柴油的替代效果。

2）經(jīng)過模型優(yōu)化后，該柴油機在50%負荷工況下燃用不同配比生物柴油的油耗均有所下降。由計算云圖可得出50%負荷工況下最優(yōu)方案為：燃用B10生物柴油，進氣門關(guān)閉需延遲約29 °CaA、排氣門開啟需提前約44 °CaA（即進氣門正時180? ? °CaA附近、排氣門正時180 °CaA附近），此時，該柴油機油耗最低。

3）經(jīng)過模型優(yōu)化后，該柴油機在不同負荷工況下燃用不同配比生物柴油時，碳煙排放隨著配比增大均呈遞減趨勢，燃用B20生物柴油時碳煙排放最低。由優(yōu)化結(jié)果可知，該柴油機在50%負荷工況下燃用不同配比生物柴油時，降低碳煙排放的最優(yōu)方案為：燃用B20生物柴油，在進氣門正時264.5? °CaA附近、排氣門正時191 °CaA附近的碳煙排放最低。燃用B10生物柴油效果次之。

4）經(jīng)過模型優(yōu)化后，該柴油機在50%負荷工況下燃用不同配比生物柴油時，隨著配比增大，NOx排放呈增加趨勢，得出最優(yōu)方案為：燃用B10生物柴油，在進氣門正時264.5 °CaA附近、排氣門正時188 °CaA附近時，該柴油機的NOx排放最低。燃用B20生物柴油效果次之。

參考文獻

[1]? ? ?李小明. 基于EVA模型的中國中車投資價值分析[D]. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2018.

[2]? ? ?CAI T，ZHAO D，WANG B，et al. NOx emission and thermal performances studies on premixed ammonia-oxygen combustion in a CO2-free micro-planar combustor[J]. Fuel，2021，280：118-130.

[3]? ? ?PENG Q G，XIE B，YANG W M，et al. Effects of porosity and multilayers of porous medium on the hydrogen-fueled combustion and micro-thermophotovoltaic[J]. Renewable Energy，2021，174 ：391-402.

[4]? ? ?徐露. 混合動力車用高效汽油機進氣過程模擬研究[D]. 鎮(zhèn)江：江蘇大學(xué)，2019.

[5]? ? ?謝義杰，黃昶春，范健文. 汽車排氣系統(tǒng)振動特性分析研究[J]. 廣西科技大學(xué)學(xué)報，2018，29（2）：43-47，55.

[6]? ? ?楊坤，孫凱，魯?shù)潱? 多噴油器分段噴射對大缸徑低速柴油機燃燒及排放的影響[J].內(nèi)燃機工程，2020，41（3）：27-34.

[7]? ? ?DIEGUEZ P M，URROZ J C，SAINZ D，et al. Characterization of combustion anomalies in a hydrogen-fueled 1.4 L commercial spark-ignition engine by means of in-cylinder pressure，block-engine vibration，and acoustic measurements[J]. Energy Conversion and Management，2018，172：67-80.

[8]? ? ?王繼文，譚雪友，李鐘婷，等. 大功率機車柴油機燃用生物柴油的試驗分析[J]. 廣西科技大學(xué)學(xué)報，2022，33（1）：1-6.

[9]? ? ?JINANG F，ZHOU J M，HU J，et al. Study on performance of locomotive diesel engine fueled with biodiesel using two miller cycle technologies[J]. Processes，2022，10（2）：372.

[10]? ?李烽超，王天友，李磊，等. 柴油機分段噴射下混合氣形成及其對燃燒排放的影響[J].內(nèi)燃機工程，2019，40（4）：42-50.

[11]? ?JIANG F，LI M H，WEN J Y，et al. Optimization analysis of engine intake system based on coupling matlab-simulink with GT-power[J]. Mathematical Problems in Engineering，2021，2021：315-332.

[12]? ?金云峰，劉超，鄧高峰，等. 燃氣輪機進氣壓差建模方法研究[J]. 發(fā)電技術(shù)，2021，42（4）：395-403.

[13]? ?母忠強，楊順華，王鐵軍，等. 雙氣路內(nèi)并聯(lián)進氣系統(tǒng)模態(tài)轉(zhuǎn)換過程數(shù)值研究及驗證[J/OL]. 推進技術(shù) ，2021[2021-11-30]. https：//kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx？dbcode=CJFD&dbname=CCJDLAST2&filena

me=TJJ20211126003.

[14]? ?KANG W，PYO S，KIM H. Comparison of intake and exhaust throttling for diesel particulate filter active regeneration of non-road diesel engine with mechanical fuel injection pump[J]. International Journal of Engine Research，2021，22（7）：2337-2346.

[15]? ?CHENG L，DIMITRIOU P，WANG W，et al. A novel fuzzy logic variable geometry turbocharger and exhaust gas recirculation control scheme for optimizing the performance and emissions of a diesel engine[J]. International Journal of Engine Research，2020，21（8）：1298-1313.

[16]? ?LI Z L，ZHANG Y Y，HUANG G，et al. Control of intake boundary conditions for enabling clean combustion in variable engine conditions under intelligent charge compression ignition（ICCI）mode[J]. Applied Energy，2020，274：115297.

[17]? ?SONG K，UPADHYAY D，XIE H. An assessment of the impacts of low-pressure exhaust gas recirculation on the air path of a diesel engine equipped with electrically assisted turbochargers[J].? International Journal of Engine Research，2021，22（1）：3-21.

[18]? ?ZHEN X D，LI X Y，WANG Y，et al. Effects of the initial flame kernel radius and EGR rate on the performance， combustion and emission of high-compression spark-ignition methanol engine[J]. Fuel，2020，262：116633.

[19]? ?JIANG F，CAO W T，TAN X Y，et al. Optimization analysis of locomotive diesel engine intake system based on matlab-simulink and GT-power[J]. Processes，2022，10（1）：157.

[20]? ?姜峰，陳乾，李春青，等. 16V265H型柴油機燃油噴射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析[J].廣西科技大學(xué)學(xué)報，2017，28（4）：102-107.

[21]? ?鄒宏偉，邢瑜，劉丹，等. 16V265H型柴油機總體結(jié)構(gòu)概述[J].內(nèi)燃機車，2010（9）：27-30，56.

Performance analysis of locomotive diesel engine fueled with biodiesel based on GT-Power

HU Jie， MO Qinglie*， JIANG Feng， CAO Wentong， ZHOU Junming

（ School of Mechanical and Automotive Engineering， Guangxi University of Science and Technology，

Liuzhou 545616， China ）

Abstract： A coupled model of a 16V265H diesel engine is established based on? GT-Power software， and the effects of different ratios of biodiesel （B0， B10 and B20） on the performance of the diesel engine are studied at a speed of 1 000 r/min and a load of 50%. Firstly， Taking the intake and exhaust timing of the 16V265H diesel engine as the independent variables of the optimization model， and the four parameters of diesel engine power， fuel consumption， soot emission and NOx emission as the result variables of the optimization model， the maximum power， minimum fuel consumption and minimum emission of the diesel engine are studied and analyzed. Then， the performance parameters are comprehensively analyzed， and the optimal intake timing scheme of diesel engines with different biodiesel ratios under 50% operating conditions is obtained. The results show that the maximum power， minimum fuel consumption and minimum emissions of 16V265H diesel engines with different biodiesel ratios and different intake valve timing angles are also different. The research method can provide reference for the technology of 16V265H diesel engine intake system.

Key words： 16V265H diesel engine; model optimization and analysis; structural parameters; biodiesel performance

（責任編輯：黎? 婭）