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电控柴油机喷油规律仿真的台架标定

2019-09-04

武汉船舶职业技术学院学报 2019年2期
关键词:喷油台架电控

(武汉船舶职业技术学院,湖北武汉 430050)

1 引 言

燃油喷射系统是柴油机实现高效率、低排放目标的基础。研究柴油机的喷油规律,可以提高柴油机的燃烧效率,继而提高柴油机的功率,同时可降低柴油机有害气体的排放[1]。标定是在系统的算法和外围器件确定以后,为了得到满意的整机性能,对软件数据进行优化的过程。台架标定是在台架实验台上对发动机的稳态工况进行数据优化[2]。本文作者基于前期电控柴油机喷油规律模拟仿真研究的基础上,借助合作企业现有实验台架,着重对模拟仿真模型进行发动机台架试验标定。

2 原型机配置

计算的机型为中型排量的四气门六缸柴油发动机,配备高压共轨系统,装配于卡车上使用。详细的发动机配置如表1。

表1 原型机的配置参数

3 基于操作工况点的模拟仿真

原型机运行的区域工况主要在1300-1900rpm区间,运用KIVA-3V程序作为计算软件,建立着火模型,喷雾破碎模型,燃烧模型,考虑当前环境保护的法律法规,同时建立排放模型。为有效快捷的建立数学模型,选取研究工况点如表2。对所选取的四个工况点进行喷油规律的模拟仿真,每个工况点都涉及到主预喷两次喷射[3]。

表2 数值计算的工况点一览表

4 计算模型标定

为了使模拟软件真实地反映和预测发动机的性能,对所计算的四个工况点进行模型标定,标定的标准为试验测量的缸内压力曲线,热释放率曲线和排放值。各工况的标定结果如图1~图4。

四个工况计算的压力值和缸压曲线趋势符合的很好,热释放率中,燃烧始点标定结果也符合的很好,由于热释放率不是直接测量,而且实际计算考虑散热和着火的理论还欠完善,因此在峰值方

图1 工况点1缸压曲线,热释放率和排放标定结果

图2 工况点2缸压曲线,热释放率和排放标定结果

图3 工况点3缸压曲线,热释放率和排放标定结果

图4 工况点4缸压曲线,热释放率和排放标定结果

面的对比还是有些出入。排放的NOx和Soot都吻合的很好,工况点1的NOx预测误差相对较大,这是因为工况点1预喷油量较大,预喷产生的热量和燃烧较难准确的预测,同时其产生的影响对主喷效应也更大,因此工况点1的NOx预测不是很理想。但是因为NOx的生成基本和温度成线性关系,因此标定中主要以Soot为准。标定表明模型建立成功。

5 结 论

本文基于电控柴油机燃油喷射系统的喷油规律的仿真研究,将建模所取工况点在实验台架上测取真实数据,对模拟数据进行了标定。发动机台架试验标定结果表明,用目前的软件和模型,可以较好的去预测发动机的性能[4]。

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