基于AVL-BOOST的车用柴油机进气系统模拟分析.pdf

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1、2011年6月InternalCombustionEnginesJun．2011基于AVL；二BOOST的车用柴油机-、0，0进气系统模拟分析j、o、’、，j。．+．，．、’。～，、．。，．、、、／’t，?：?j’宋武强，姚胜华、’、’’(湖北汽车工业学院汽车工程系，湖北十堰442002)摘要：应用AVLBOOST软件，建立柴油发动机工作过程模型，并在此基础上，分析进气管管径和长度对总体性能的影响，为进一步发动机性能优化指明了方向。关键词：AVLBOOST；发动机；性能；模拟中图分类号：TK42

2、1文献标识码：A文章编号：1000—6494(2011)03-0016一03SimulationandAnalysisofEngineIntakeSystemPerformanceBasedonAVL．．．BOOSTSoftwareSONGWu—qiang，YAOSheng—hua(Dept．ofAutomotiveEngineering，HubeiAutomotiveIndustryInstitute，Shiyan442002，China)Abstract：Bytheapplicationof

3、AVLBOOSTsoftware，theworkingprocesscalculationmodelofafour—cylinderdieselengineisestablished．Basedontheestablishmentofthemodel，diameterandlengthoftheintakepipeontheimpactofoverallperformanceisanalyzed．Theresultsfortheoptimizationofengineperformancepoi

4、ntsoutthedirection．Keywords：AVLBOOST；engine；performance；simulation0前言柴油机工作过程是一个非常复杂的过程，发动机性能模拟主要是对发动机整个进气过程和排气过程进行准确还原，赋予准确的边界条件，建立准确的燃烧模型描述气体在气缸中的燃烧放热过程，建立准确的发动机模型。通过计算得到与发动机性能相关的所有结果及进、排气通道中每一点的温度压力流量等参数，方便对发动机运行过程有详细的了解，方便之后的优化工作。AVL—BOOST是AVL公司开发

5、的汽车、发动机系列模拟软件的一个模块，主要针对发动机气体交换和热力性能的分析。AVLBOOST可以对发动机模拟仿真，通过建模去模拟一个实际存在或正在设计中的真实系统，以再现(可视化)或分析(数值计作者简介：宋武强(1980一)，男，河南洛阳人，讲师，硕士研究生，主要研究方向为内燃机电子控制与仿真研究。收稿日期：2010—11—20算)真实系统的本质特性，可极大节省人力和物力。BOOST主要包括发动机性能分析模块、线性声学分析模块和尾气净化装置模块。笔者以某车用四缸柴油机为研究对象，利用BOOST

6、软件建立柴油机的整机计算模型，通过选择不同进气管进行计算，分析进气管对柴油机性能的影响。1Boost仿真模型的建立和验证1．1发动机性能模拟理论分析发动机性能模拟需要对发动机实际的工作过程如燃烧过程、气体流动过程、热交换过程以及进排气系统与涡轮增压器的气动过程，用数学微分方程描述，借助于AVL—BOOST进行计算，因此各种过程数学模型的建立就非常重要。内燃机过程模拟主要包括以下几个过程。1．1．1内燃机燃烧过程模拟气缸内燃烧过程非常复杂，长期以来实验是研究燃烧的主要手段，但实验受制于实验条件和成

7、本的限制也有较大的局限性。AVL—BOOST软件自带有多第3期宋武强等：基十AVI—BOOST的牟用柴油机进气系统模拟分析种燃烧模型，这些模型都是通过对大量实际燃烧放热过程统计分析后，带有规律性的经验公式。图1是VIBE燃烧模型．可以计算出每度曲轴转角所释放的热量，用来近似描述发动机真实的艘热特征。气缸内的传热规律选用Wo虻hni1978模型。誊藿萎蠢毒曲轴轱角，"f2A；糕=∞轴}e∞，1．^幽1VIBE燃烧模型12进排气热力过程模拟内燃机进排气管的气体流动属于可压缩粘性气体的三维非定常流动，

8、具有典型的非定常流动特征。这种非定常流动往往导致管内和气门处十分强烈的压力波动，进而影响与之柑连的气缸和增压器内的热力过程。巾于管道沿管妊方向的尺寸与管路半径比较大，可简化为一维非定常流动。可根据质罱守恒、能量守恒和动龋守恒定律，描述管内的一维非定常流动。13柴油机与涡轮增压器Ⅱ配对涡轮增雎器热力过程进行数学描述，理论根据是热力学第一定律和质量守恒定律。要求柴油机一个工作循环内涡轮增压器所提供的空气压比和流最能够满足柴油机进气的需要，而柴油机排气提供的能量应能满足柴油机进气的需要。AVI．一BO