【文章內(nèi)容簡介】 ◆ 發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)性能的評價(jià) AVL BOOST 已經(jīng)應(yīng)用于很多種發(fā)動(dòng)機(jī)的開發(fā)和優(yōu)化設(shè)計(jì)任務(wù)。該軟件包括交互式預(yù)處理程序、主程序和后處理程序三部分。 預(yù)處理程序：提供了基于 windows 技術(shù)基礎(chǔ)上的圖形界面，它包含一個(gè)模型編輯器，所需數(shù)據(jù)由模型編輯器指導(dǎo)輸入。建立發(fā)動(dòng)機(jī)的計(jì)算模型時(shí)，先用鼠標(biāo)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(fù)雜的發(fā)動(dòng)機(jī)配置。 主程序：為所有可應(yīng)用的模塊提供理想的模擬算法。管道流動(dòng)采用一維模擬，通過解氣體動(dòng)力學(xué)方程得出管道橫截面上的壓力，溫度和流速的平均值。流動(dòng)損失由于受三維空間的影響，在發(fā)動(dòng)機(jī)的特定位置通過適當(dāng)?shù)牧髁肯禂?shù)加以考慮。 后處理程序：對模擬的大量結(jié)果進(jìn)行分析。想要顯示的數(shù)據(jù)可以從計(jì)算模擬圖中直接選取。后處理程序?yàn)橛?jì)算結(jié)果的分析提供下列形式：◆ 信息分析：程序在運(yùn)行時(shí)信息可以根據(jù)信息類型，模塊或曲軸轉(zhuǎn)角來分類?！?瞬態(tài)分析：每一循環(huán)計(jì)算的平均值可以根據(jù)循環(huán)號(hào)或時(shí)間來進(jìn)行顯示?！?圖形分析：圖形顯示的是模擬的最后一個(gè)循環(huán)的結(jié)果，橫坐標(biāo)為曲軸轉(zhuǎn)角，縱坐標(biāo)為各種發(fā)動(dòng)機(jī)的指標(biāo)（包括發(fā)動(dòng)機(jī)功率、扭矩、油耗等） ?！?系列分析：每個(gè)模型變量模擬的平均值對照主變參數(shù)進(jìn)行顯示所有結(jié)果可以和測量值或者先前計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行比較。使用該軟件所需要輸入相關(guān)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(yùn)行方式，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，計(jì)算方式，發(fā)動(dòng)機(jī)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(zhì)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(zhì)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(yùn)動(dòng)方式，點(diǎn)火順序等?！? 最后輸入數(shù)據(jù)：參考測量點(diǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載，有效壓力進(jìn)氣提前角，進(jìn)氣遲閉角，排氣提前角，排氣遲閉角等。 發(fā)動(dòng)機(jī)配氣相位、油耗以及兩者之間的關(guān)系 配氣相位 配氣相位是用曲軸轉(zhuǎn)角表示的進(jìn)、排氣門的實(shí)際開閉時(shí)刻和開啟的持續(xù)時(shí)間。用曲軸轉(zhuǎn)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(dòng)機(jī)的進(jìn)氣門應(yīng)當(dāng)在活塞處在上止點(diǎn)時(shí)開啟，當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)時(shí)關(guān)閉，排氣門則應(yīng)當(dāng)在活塞處于下止點(diǎn)時(shí)開啟，在上止點(diǎn)時(shí)關(guān)閉，進(jìn)氣時(shí)間和排氣時(shí)間各占 180176。曲軸轉(zhuǎn)角。但根據(jù)圖 11 的配氣相位圖可知，進(jìn)氣門在上止點(diǎn)之前早開了 α 角度，稱為進(jìn)氣提前角。在活塞到達(dá)下止點(diǎn)后又晚閉了 β 角度，稱為進(jìn)氣遲后角。其目的是為了保證進(jìn)氣行程開始時(shí)進(jìn)氣門已有一定開度，在進(jìn)氣行程中獲得較大進(jìn)氣通道截面，使新鮮空氣能順利充入氣缸。當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)時(shí)，氣缸內(nèi)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(jìn)氣。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高，氣流慣性越大，遲閉角應(yīng)取大值，以充分利用進(jìn)氣慣性充氣。排氣門在下止點(diǎn)之前早開了 γ 角度，稱為排氣提前角。在活塞到達(dá)上止點(diǎn)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(dāng)做功行程接近下止點(diǎn)時(shí)，氣缸內(nèi)仍有 300～500kpa 的壓力，但就活塞做功而言，作用不大，這時(shí)若開啟排氣門，大部分廢氣在此壓力作用下可從缸內(nèi)排出，以減小排氣行程消耗的功，排氣遲后關(guān)閉主要是利用排氣氣流慣性排出更多廢氣，當(dāng)活塞到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)，燃燒室內(nèi)的廢氣壓力仍然大于大氣壓力，加之排氣時(shí)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(dòng)機(jī)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(jì)性越好。　　be=1000B/Pe 　　式中： B － 每小時(shí)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(dòng)機(jī)普遍采取延長進(jìn)、排氣時(shí)間的方法來改善進(jìn)、排氣狀況，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率等，但是進(jìn)、排氣門配氣相位如果不能很好的與發(fā)動(dòng)機(jī)工作相匹配，會(huì)對發(fā)動(dòng)機(jī)的各項(xiàng)性能造成巨大的影響。對進(jìn)氣門配氣相位而言，當(dāng)進(jìn)氣提前角過大時(shí)，氣缸內(nèi)燃油和空氣充分混合后，在火花塞點(diǎn)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(dòng)機(jī)最高燃燒壓力、溫度降低，油耗增加；當(dāng)進(jìn)氣提前角過小時(shí)，氣缸內(nèi)燃油和空氣接觸時(shí)間過短，混合不均，也會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)功率不足，油耗增加，最高燃燒壓力、溫度降低等；當(dāng)進(jìn)氣遲后角過大時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)在壓縮行程時(shí)會(huì)將進(jìn)氣排出，同樣造成功率不足，最高燃燒壓力、溫度降低；當(dāng)進(jìn)氣遲后角過小時(shí)，對發(fā)動(dòng)機(jī)的功率、油耗等的影響較小。對排氣門配氣相位而言，當(dāng)排氣提前角過大時(shí)，氣缸做功的功率會(huì)隨著氣門的開啟而下降，氣缸燃燒壓力也將顯著下降；當(dāng)排氣提前角過小時(shí)，氣缸內(nèi)廢氣不能充分排出，氣缸溫度較高、壓力較大，不利于發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作；當(dāng)排氣遲后角過大時(shí)，由于進(jìn)氣門提前開啟，此時(shí)進(jìn)、排氣門同時(shí)開啟，廢氣的排氣慣性影響進(jìn)氣，造成進(jìn)氣不足，甚至廢氣流入氣缸，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)功率低，最高燃燒溫度、壓力下降；當(dāng)排氣遲后角過小時(shí)，氣缸內(nèi)廢氣殘留多，同樣會(huì)導(dǎo)致功率降低，發(fā)動(dòng)機(jī)最高燃燒壓力、溫度降低。所以，合理的進(jìn)、排氣門配氣相位對于降低發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗十分重要。配氣相位調(diào)節(jié)的主要原則是： 當(dāng)運(yùn)輸式發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷工況和轉(zhuǎn)速工況提高時(shí) 所有相位均應(yīng)加大。對國內(nèi)、外的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析后表明， 最常見的是采用能調(diào)節(jié)配氣相位的機(jī)械式驅(qū)動(dòng)裝置從調(diào)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(shè)有齒輪嚙合位置可變化的齒輪傳動(dòng)裝置。這會(huì)導(dǎo)致所有相位同時(shí)和對稱地位移。這種方法明顯不能克服的缺點(diǎn)是:不可能對進(jìn)氣門和排氣門的配氣相位進(jìn)行單獨(dú)調(diào)節(jié)； 調(diào)節(jié)范圍受到限制, 這是傳動(dòng)裝置齒輪嚙合位置改變機(jī)構(gòu)復(fù)雜和外形尺寸太大所決定的； 不可能調(diào)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(qū)動(dòng)的場合下采用。方法 2： 這種方法的特點(diǎn)是采用了復(fù)雜型面凸輪。原則上可能有兩種結(jié)構(gòu)：第一種結(jié)構(gòu)： 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(jié)構(gòu)： 軸向移動(dòng)傳動(dòng)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(diǎn)配氣相位不可能進(jìn)行隨機(jī)的、事先未作規(guī)定的調(diào)節(jié)。 凸輪盤型面設(shè)計(jì)復(fù)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(gè)驅(qū)動(dòng)裝置的動(dòng)力性能和強(qiáng)度性能；設(shè)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(diào)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(dòng)槽、搖拐、橫臂或第二凸輪軸)的情況下才能使用。所有上述調(diào)節(jié)方法無爭議的優(yōu)點(diǎn)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(guān)閉。但是也有很大的缺點(diǎn), 主要是:不能單獨(dú)調(diào)節(jié)和微調(diào)配氣相位； 調(diào)節(jié)范圍的寬度與軸的偏心率有很大關(guān)系； 必須保持熱間隙； 一方面有可能使機(jī)構(gòu)卡住， 而另一方面卻要提高驅(qū)動(dòng)裝置的工作剛度( 已為實(shí)踐所證明)； 總的可靠性低， 維護(hù)復(fù)雜。 4100QBZL 柴油機(jī)簡介型號(hào) 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(jìn)氣方式 增壓中冷式冷卻方式 液冷壓縮比 標(biāo)定功率/轉(zhuǎn)速{kw/(r/min)} 70/3200最大轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)數(shù){(r/min)} 270/2022~2200最低燃油耗{g/(