【文章內容簡介】 ◆ 發(fā)動機瞬態(tài)性能的評價 AVL BOOST 已經(jīng)應用于很多種發(fā)動機的開發(fā)和優(yōu)化設計任務。該軟件包括交互式預處理程序、主程序和后處理程序三部分。 預處理程序：提供了基于 windows 技術基礎上的圖形界面，它包含一個模型編輯器，所需數(shù)據(jù)由模型編輯器指導輸入。建立發(fā)動機的計算模型時，先用鼠標從菜單中選擇所需的模塊，然后用管件把它們連接起來。由于有大量的模塊可供使用，用這種方式可以模擬較復雜的發(fā)動機配置。 主程序：為所有可應用的模塊提供理想的模擬算法。管道流動采用一維模擬，通過解氣體動力學方程得出管道橫截面上的壓力，溫度和流速的平均值。流動損失由于受三維空間的影響，在發(fā)動機的特定位置通過適當?shù)牧髁肯禂?shù)加以考慮。 后處理程序：對模擬的大量結果進行分析。想要顯示的數(shù)據(jù)可以從計算模擬圖中直接選取。后處理程序為計算結果的分析提供下列形式：◆ 信息分析：程序在運行時信息可以根據(jù)信息類型，模塊或曲軸轉角來分類。◆ 瞬態(tài)分析：每一循環(huán)計算的平均值可以根據(jù)循環(huán)號或時間來進行顯示。◆ 圖形分析：圖形顯示的是模擬的最后一個循環(huán)的結果，橫坐標為曲軸轉角，縱坐標為各種發(fā)動機的指標（包括發(fā)動機功率、扭矩、油耗等） ?！?系列分析：每個模型變量模擬的平均值對照主變參數(shù)進行顯示所有結果可以和測量值或者先前計算的結果進行比較。使用該軟件所需要輸入相關的參數(shù)如下：◆ 開始輸入的整體參數(shù)（General Input Data）：測試日期、類型，運行方式，發(fā)動機轉速，計算方式，發(fā)動機狀態(tài)，參考條件（溫度、壓力） ，燃燒類型及特性等?！?部分元素及選擇參數(shù)：管子（pipe）選擇參數(shù)：長度，直徑，摩擦系數(shù)等。增壓（plenum）選擇參數(shù)：容量，初始條件，流體系數(shù)等?？諝鉃V清器（Air Cleaner）選擇參數(shù)：空氣濾體積，過濾器的長度，質量流量等。系統(tǒng)邊界（System Boundary）選擇參數(shù)：瞬態(tài)條件（壓力、溫度） ，流體系數(shù)，瞬態(tài)空氣質量成分組成（燃油蒸汽，空燃比） 。氣缸（Cylinder）選擇參數(shù)：缸徑，沖程，壓縮比，活塞運動方式，點火順序等?！? 最后輸入數(shù)據(jù)：參考測量點，發(fā)動機負載，有效壓力進氣提前角，進氣遲閉角，排氣提前角，排氣遲閉角等。 發(fā)動機配氣相位、油耗以及兩者之間的關系 配氣相位 配氣相位是用曲軸轉角表示的進、排氣門的實際開閉時刻和開啟的持續(xù)時間。用曲軸轉角的環(huán)形圖來表示配氣相位，這種圖稱為配氣相位圖（圖 12） 。 圖 12 配氣相位圖理論上四沖程的發(fā)動機的進氣門應當在活塞處在上止點時開啟，當活塞運動到下止點時關閉，排氣門則應當在活塞處于下止點時開啟，在上止點時關閉，進氣時間和排氣時間各占 180176。曲軸轉角。但根據(jù)圖 11 的配氣相位圖可知，進氣門在上止點之前早開了 α 角度，稱為進氣提前角。在活塞到達下止點后又晚閉了 β 角度，稱為進氣遲后角。其目的是為了保證進氣行程開始時進氣門已有一定開度，在進氣行程中獲得較大進氣通道截面，使新鮮空氣能順利充入氣缸。當活塞運動到下止點時，氣缸內壓力仍低于大氣壓力，在壓縮行程開始階段，活塞上移速度較慢的情況下，仍可以利用氣流較大的慣性和壓力差繼續(xù)進氣。發(fā)動機轉速越高，氣流慣性越大，遲閉角應取大值，以充分利用進氣慣性充氣。排氣門在下止點之前早開了 γ 角度，稱為排氣提前角。在活塞到達上止點之后又晚閉了 δ 角度，稱為排氣遲后角。其目的是利用排氣過程后期，當做功行程接近下止點時，氣缸內仍有 300～500kpa 的壓力，但就活塞做功而言，作用不大，這時若開啟排氣門，大部分廢氣在此壓力作用下可從缸內排出，以減小排氣行程消耗的功，排氣遲后關閉主要是利用排氣氣流慣性排出更多廢氣，當活塞到達上止點時，燃燒室內的廢氣壓力仍然大于大氣壓力，加之排氣時氣流一定的慣性，所以可以使廢氣排得較干凈。 燃油消耗率發(fā)動機每輸出 1kWh 的有效功所消耗的燃油量稱為有效燃油消耗率，記作 be。顯然，有效燃油消耗率越低，經(jīng)濟性越好。　　be=1000B/Pe 　　式中： B － 每小時的燃油消耗量，kg/h；　　Pe－ 有效功率，kW。 配氣相位對燃油消耗率的影響現(xiàn)代發(fā)動機普遍采取延長進、排氣時間的方法來改善進、排氣狀況，從而提高發(fā)動機的功率等，但是進、排氣門配氣相位如果不能很好的與發(fā)動機工作相匹配，會對發(fā)動機的各項性能造成巨大的影響。對進氣門配氣相位而言，當進氣提前角過大時，氣缸內燃油和空氣充分混合后，在火花塞點火前提前自發(fā)燃燒，發(fā)生早燃現(xiàn)象，造成氣缸做功功率下降，發(fā)動機最高燃燒壓力、溫度降低，油耗增加；當進氣提前角過小時，氣缸內燃油和空氣接觸時間過短，混合不均，也會造成發(fā)動機功率不足，油耗增加，最高燃燒壓力、溫度降低等；當進氣遲后角過大時，發(fā)動機在壓縮行程時會將進氣排出，同樣造成功率不足，最高燃燒壓力、溫度降低；當進氣遲后角過小時，對發(fā)動機的功率、油耗等的影響較小。對排氣門配氣相位而言，當排氣提前角過大時，氣缸做功的功率會隨著氣門的開啟而下降，氣缸燃燒壓力也將顯著下降；當排氣提前角過小時，氣缸內廢氣不能充分排出，氣缸溫度較高、壓力較大，不利于發(fā)動機的正常工作；當排氣遲后角過大時，由于進氣門提前開啟，此時進、排氣門同時開啟，廢氣的排氣慣性影響進氣，造成進氣不足，甚至廢氣流入氣缸，導致發(fā)動機功率低，最高燃燒溫度、壓力下降；當排氣遲后角過小時，氣缸內廢氣殘留多，同樣會導致功率降低，發(fā)動機最高燃燒壓力、溫度降低。所以，合理的進、排氣門配氣相位對于降低發(fā)動機的油耗十分重要。配氣相位調節(jié)的主要原則是： 當運輸式發(fā)動機的負荷工況和轉速工況提高時 所有相位均應加大。對國內、外的結構進行分析后表明， 最常見的是采用能調節(jié)配氣相位的機械式驅動裝置從調節(jié)器布置位置來看， 這里有三種方法：（1）布置在曲軸和凸輪軸之間；(2)布置在凸輪軸和推桿之間；(3)布置在從推桿到氣門之間的區(qū)段上。方法 1：其最普遍采用的方案是在曲軸和凸輪軸之間設有齒輪嚙合位置可變化的齒輪傳動裝置。這會導致所有相位同時和對稱地位移。這種方法明顯不能克服的缺點是:不可能對進氣門和排氣門的配氣相位進行單獨調節(jié)； 調節(jié)范圍受到限制, 這是傳動裝置齒輪嚙合位置改變機構復雜和外形尺寸太大所決定的； 不可能調節(jié)氣門的最大行程， 不可能在高壓燃油泵由同一根凸輪軸來驅動的場合下采用。方法 2： 這種方法的特點是采用了復雜型面凸輪。原則上可能有兩種結構：第一種結構： 凸輪軸與鋼性固定在凸輪軸上的型面凸輪以及一般的推桿一起軸向位移。第二種結構： 軸向移動傳動件， 如特形凸輪剛性固定在凸輪軸上的情況下的搖臂。但這種方法存在著很大的缺點配氣相位不可能進行隨機的、事先未作規(guī)定的調節(jié)。 凸輪盤型面設計復雜, 需要有高的制造精度。 凸輪軸支承軸承間的間距太大， 惡化了整個驅動裝置的動力性能和強度性能；設有活節(jié)連接或萬向連接， 從而形成很大的總間隙， 降低了配氣相位調節(jié)的靈敏度和精度。方法 3： 這種方法只是在具有中間環(huán)節(jié)( 如搖臂、搖動槽、搖拐、橫臂或第二凸輪軸)的情況下才能使用。所有上述調節(jié)方法無爭議的優(yōu)點是： 使氣門的相位和行程具有最大的變化范圍( 與其他方法相比) ， 直到它們被完全關閉。但是也有很大的缺點, 主要是:不能單獨調節(jié)和微調配氣相位； 調節(jié)范圍的寬度與軸的偏心率有很大關系； 必須保持熱間隙； 一方面有可能使機構卡住， 而另一方面卻要提高驅動裝置的工作剛度( 已為實踐所證明)； 總的可靠性低， 維護復雜。 4100QBZL 柴油機簡介型號 4100QBZL缸數(shù) 4氣缸排列 立式、直列缸徑（mm) 100行程（mm) 105排量（L) 進氣方式 增壓中冷式冷卻方式 液冷壓縮比 標定功率/轉速{kw/(r/min)} 70/3200最大轉矩/轉數(shù){(r/min)} 270/2022~2200最低燃油耗{g/(