王登化，陆纪文

（1.江西机电职业技术学院，江西 南昌 330013；2.常州科研试制中心有限公司，江苏 常州 213023）

测试试验

LR6108柴油机整机性能模拟模型试验验证

王登化1,2，陆纪文1

（1.江西机电职业技术学院，江西 南昌 330013；2.常州科研试制中心有限公司，江苏 常州 213023）

为提高洛拖LR6108防爆柴油机的性能，采用发动机模拟分析软件——GT-POWER对其整机性能进行模拟计算，建立其整机模型，并通过试验，试验结果和模拟结果吻合的很好，说明模型具有很好的可靠性。

整机性能；模拟；模型；可靠性

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.11.037

CLC NO.: U461.9 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)11-100-03

前言

发动机整机性能模拟，就是从发动机各系统的物理模型出发，用微分方程对各系统的实际工作过程进行数学描述，用计算机数值求解微分方程，以求得发动机的整机动力性、经济性和排放特性等系统参数随时间或随曲轴转角的变化规律。

由于防爆柴油机是在原机基础上进行防爆改造后得到的，致使原机初始参数不是防爆柴油机的最佳参数，为提高洛拖LR6108防爆柴油机的性能，我们采用发动机模拟分析软件对其进行模拟。

1、洛拖LR6108防爆柴油机整机性能模拟

1.1模拟计算流程

本项目模拟应用的软件是一款包括高级发动机设计概念在内的发动机仿真分析软件——GT-POWER。

具体步骤：

（1）对柴油机进行分析和测量、收集数据，并进行资料整理；

（2）将实际复杂的柴油机分解成若干个子系统，并运用提供的模块建立相应的物理模型；

（3）将收集到的数据及资料输入到相应的模块中去，从而建立起相应的数学模型；

（4）利用已建立的模型进行模拟计算，求出该模型输出的全部物理参量，并通过实验数据来修改模型参数，优化模型的设置。

1.2 整机模拟计算

1.2.1搭建整机模型

1.2.1.1收集发动机数据

1）样机性能参数

本项目研究样机是洛拖LR6108，其基本参数见表1。

表1　试验样机基本参数

2）进排气门升程曲线

3）循环供油量

循环喷油量的设置是通过试验得到的，通过油耗量算出循环供油量（图2）。

图1　进排气门升程曲线

图2　循环供油量

4）进气流量系数

进气流量系数设置曲线如图3所示。

5）进气流量

试验获得的进气流量与数值模拟结果对比如图4所示。

图3　进气流量系数设置曲线

1.2搭建发动机整机模型

1.2.1简化几何结构

几何结构的精确描述是实现数值模拟准确的重要前提，但是柴油机模型涉及到实体很多，而且结构极其复杂，如按照真实实体结构建立计算几何模型需要花费大量时间且难以实现，也没有必要。因此根据试验经验，在保证对数值计算精度不产生很大影响的前提条件下，对实体结构进行一些等效简化处理。应用软件GEM-3D软件，把进气管三维STL模型转化为计算需要的一维管路模型，图5是生成的1D模型。

图4　试验获得的进气流量与数值模拟结果对比

1.2.2搭建整机模型

GT-POWER软件采用模块结构建立发动机工作过程计算模型。发动机的元件如气缸、空滤器、催化器、管接头和管道等模块用方形图框表示，而元件之间必须用圆形图框的连接件连接；发动机的所有结构参数和特性参数在相应的元件模块和连接件模块中定义，连接件可以有具体的物理定义如气阀连接件和喷嘴连接件等，也可以只具有象征意义如发动机与气缸连接件、管道之间的连接件等，图6是LR6108整机模型。

图5　进气管1D模型

图6　LR6108整机模型

1.2.3选择燃烧模型

广安博之的油滴喷雾模型，即DIJET模型，属于准维模型，主要是为研究和预测柴油机的排放特性及寻求对其控制的措施而发展起来的。此模型将整个燃烧过程抽象为喷雾、燃烧、传热和化学反应等子过程，分别建立子模型，再由燃烧室内总质量、能量守恒及容积等约束条件确定各子模型的关系，来描述整个燃烧过程，计算排放产物的形成。因其广泛用于模拟直喷式柴油机的燃烧过程，故选用此模型。

1.2.4标定燃烧模型

为了对模型进行进一步校准，通过测试发动机缸压，将获得的试验结果与数值模拟进行比对。图7即为某工况下采集的缸压曲线。

图7　2300rpm、100%负荷、喷油提前角17°时采集的缸压

2、模型可靠性验证

图8　不同转速下试验结果和模拟结果对比

为验证模型的可靠性，对发动机不同转速下的外特性进行测试。图8为不同转速下试验结果和模拟结果对比，由图可见，试验结果和模拟结果吻合的很好，说明模型具有可靠性。

3、小结

应用一维模拟软件GT-POWER对洛拖LR6108防爆柴油机进行了整机模拟计算，通过试验结果和模拟结果对比验证，验证结果表明，所建立的整机模型具有很好的可靠性。

[1]王娟,李明海. GT-Power在机车柴油机上的仿真应用[J].长沙交通学院学报.2008(03).

[2]宋武强,姚胜华.基于AVL-BOOST的车用柴油机进气系统模拟分析[J].内燃机.2011(03).

[3]张永栋,朱文英,倪江忠.基于GT-POWER的柴油机排放仿真分析[J].农业装备与车辆工程. 2011(03).

[4]朱荣福,王强,张鹏.发动机的GT-POWER模拟和试验验证分析[J].黑龙江工程学院学报.2010(01).

LR6108 diesel engine performance simulation model test

Wang Denghua1,2, Lu Jiwen1
（1.Jiangxi Vocational College of Mechanical & Electrical Technology, Jiangxi Nanchang 330013; 2. Changzhou Development & Manufacture Center Co., Ltd., Jiangsu Changzhou 213023）

To improve the performance of Luotuo LR6108 explosion-proof diesel engine, The engine simulation analysis software-GT-POWER to simulate and calculate the machine performance, The whole machine model is set up, And through the test, Test results and simulation results very well, That model has good reliability.

machine performance; simulation; model; reliability

U461.9

A

1671-7988 (2016)11-100-03

王登化(1980-)，硕士研究生，讲师，主要从事矿山辅助运输设备的研究及设计工作。

*江西省教育厅科学技术研究项目（GJJ151382）。