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三 工作过程模拟计算

发动机工作过程模拟计算采用AVL_BOOST软件进行,其计算过程及计算结果如下。

1. 建立计算模型

根据发动机机型参数在BOOST中建立4110柴油机计算模型,如图1所示。

图1. 4110柴油机计算模型

2. 数据输入

计算模型中相关元件的参数主要参考YC6M-3400和YC6M-3500,只有气缸的参数需做部分调整。根据设计任务所给出的缸径(110 mm)、行程(125 mm)、压缩比(17)及连杆长度(210 mm)对气缸的基本参数进行输入,如图2所示:

图2. 气缸基本参数输入

燃烧模型采用vibe模型,燃烧始点及燃烧持续期参数均参照YC6M-3400,标定工况下循环喷油量为

1140kW?h?210g(kW?h)60?0.1065217g/cycle

2300()cycle?42输入后如图3所示:

图3. 燃烧参数输入

进气门在上止点前20°CA打开,在下止点后43°CA关闭,冷态气门间隙取0.4 mm,气门直径取37 mm;排气门在下止点前60°CA打开,在上止点后20°CA关闭,冷态气门间隙取0.5 mm,气门直径取34 mm。据此分别对进、排气门的参数进行输入,并对气门升程曲线进行调整,使其如图4所示。

图4. 气门参数输入(左为进气门,右为排气门)

3. 计算结果

数据输入完成后进行计算。在总体参数设置中输入标定工况转速2300 r/min,设定每1°CA记录一次数据,计算30个工作循环。计算结束后,查看结果发现,在30个工作循环内计算结果已经收敛,说明计算结果符合要求。

计算结果显示:标定工况下,发动机指示功率为154.64 kW,有效功率为132.33 kW,平均有效转矩为549.429N?m,指示油耗率175.4150 g/kWh,有效油耗率222.864g/kWh,涡轮前排气温度786.3 K,涡轮后排气温度715.5 K。其缸内气体压力曲线、发动机示功图以及发动机瞬时输出转矩变化曲线分别如图5、图6、图7所示。

图5. 缸内气体压力曲线图(第四缸)