進(jìn)排氣系統(tǒng)對SC25R性能影響的模擬研究

張欣然，李秀玲

（張家口職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 張家口 075000）

進(jìn)排氣系統(tǒng)對SC25R性能影響的模擬研究

張欣然，李秀玲

（張家口職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 張家口 075000）

近年來，隨著汽車發(fā)動機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車發(fā)動機(jī)的性能日益優(yōu)化，節(jié)能減排是國內(nèi)汽車研發(fā)的熱點(diǎn)。文章以內(nèi)燃機(jī)熱力過程模擬理論為基礎(chǔ)，利用AVL BOOST軟件詳細(xì)討論了不同工況下（轉(zhuǎn)速為1000r/min和轉(zhuǎn)速為3000r/min）進(jìn)排氣管長度和管徑對SC25R型柴油機(jī)性能（有效功率、有效扭矩和比油耗）的影響。

柴油機(jī)；進(jìn)排氣系統(tǒng)；性能模擬計(jì)算；AVL BOOST

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)。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所示。

圖1 SC25R型發(fā)動機(jī)模型

將所有元件按照各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置好，在其運(yùn)行后查看該模型各項(xiàng)性能指標(biāo)如：功率、扭矩等性能參數(shù)與SC25R型柴油機(jī)的性能參數(shù)是否在5%的誤差范圍內(nèi)。

2 SC25R型柴油機(jī)進(jìn)排氣系統(tǒng)仿真研究

具體研究過程以3000r/min工況下排氣系統(tǒng)排氣管管長為例。研究排氣管管長對SC25R型柴油機(jī)性能的影響時，按柴油機(jī)標(biāo)定運(yùn)轉(zhuǎn)工況（3000r/min） 設(shè)定運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)，在1000mm～3000mm的范圍內(nèi)由小到大改變排氣管管長，保持柴油機(jī)的其余結(jié)構(gòu)參數(shù)不變，得到排氣管管長對柴油機(jī)動力性、經(jīng)濟(jì)性的影響。

以500mm為間隔更改管長后運(yùn)行系統(tǒng)，之后記錄不同管長的情況下該仿真模型計(jì)算得出的性能參數(shù)：功率、扭矩及比油耗。最后將所有數(shù)據(jù)繪制成表格，如表1所示。研究可得隨著排氣管管長度的增加，功率、扭矩及比油耗的變化規(guī)律。

表1 不同排氣管管長情況下發(fā)動機(jī)性能參數(shù)

故可見：當(dāng)排氣管管長為1500mm時，發(fā)生諧振，故功率、比油耗和扭矩發(fā)生了突變，設(shè)計(jì)時應(yīng)避開。綜合考慮排氣管的布置及成本問題的合理性，得出結(jié)論：該模型的排氣管管長設(shè)置為 1000mm時較優(yōu)。同理可得工況為 3000r/min和1000r/min時進(jìn)氣管管長管徑的較優(yōu)值。

3 結(jié)論

（1）運(yùn)用AVL BOOST軟件對進(jìn)排氣管的管長和管徑進(jìn)行仿真模擬研究是可行的。

（2）在3000r/min工況下，進(jìn)氣管較優(yōu)管長為50mm，管徑為75mm；排氣管較優(yōu)管長為1000mm，管徑為80mm。

（3）在1000r/min工況下，較優(yōu)管長為50mm，較優(yōu)管徑為110mm；排氣管較優(yōu)管長為2000mm，較優(yōu)管徑為100mm。

（4）采用可變進(jìn)排氣系統(tǒng)可大大提高發(fā)動機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和動力性。

［1］葛蘊(yùn)珊，譚建偉，宋艷冗，等.增壓柴油機(jī)進(jìn)排氣過程的模擬計(jì)算研究［J］.內(nèi)燃機(jī)工程，2008，28（2）：35-38.

［2］王大書，劉文濤，李紅梅.進(jìn)排氣系統(tǒng)對防爆柴油機(jī)性能影響的試驗(yàn)研究［J］.煤礦機(jī)械，2011，32（5）：45-46.

［3］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.

［4］王偉濤，劉楊.高強(qiáng)化柴油機(jī)進(jìn)排氣系統(tǒng)性能仿真研究［J］.柴油機(jī)，2008，30（1）：10-14.

［5］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.

［6］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.

Simulation Study on the Effect of Inlet and Exhaust System on SC25R Performance

ZHANG Xin-ran，LI Xiu-ling
（Zhangjiakou Vocational and Technical College，Zhangjiakou，Hebei 075000，China）

In recent years,with the continuous development of automobile engine technology，the performance of automobile engine has been optimized day by day.Energy saving and emission reduction is the hot issue of domestic automobile research and development.Based on the theory of internal combustion engine thermal process simulation，the AVL BOOST software is used to discuss the effect on performance（effective power，effective torque and fuel consumption）of the SC25R diesel engine with different operating conditions（speed of 1000r/min and speed of 3000r/min）

diesel engine；intake and exhaust system；performance simulation；AVL BOOST

U664.131

A

2095-980X（2017）06-0101-01

2016-05-16

張欣然（1989-），女，河北張家口人，大學(xué)本科，助教。