摘 要

柴油发动机因其良好的燃油经济性，比功率大等优点使其得到广泛的使用。随着科技的进步逐步改善了柴油机的诸多缺点，但柴油机噪声大、成本高等一系列问题仍然存在，所以研究柴油机燃烧过程的时候可以借用仿真软件例如GT-POWER进行模拟从而降低研究成本。研究柴油机可以采用准维燃烧模型，利用GT-POWER软件建立六缸柴油发动机准维仿真模型，通过构建并标定气缸内碳烟和NO_x排放模型，从而实现发动机排放特性曲线仿真值与实验值具有一致性。

在发动机排放物中，柴油机的碳烟微粒和氮氧化物排放量远远超出汽油机,降低排放对于车用柴油机的排放控制具有十分重要的意义。而形成和发展过程的物理化学模型及其数值模拟较之其他污染物是一项难度更大且更具挑战性的工作,正因为如此,微粒排放的计算模拟成为内燃机燃烧学近年来最为活跃的研究领域。

通过具体操作实施，利用GT-POWER模拟原増压柴油机的碳烟排放和NO_x排放，得到的实验数据与模拟数据具有一致性，在图表中的曲线基本吻合，误差在可接受的范围内。因而验证了GT-POWER软件对研究柴油机仿真模拟的准确性。

关键词: 柴油发动机；准维燃烧模型；排放；GT-POWER

Abstract

Because of its good fuel economy, diesel engine power than the advantages of large to make it widely used. With the progress of science and technology to gradually improve the shortcomings of the diesel engine, but the diesel engine noise, high cost of a series of problems still exist, so the study of diesel combustion process can use simulation software such as GT-POWER simulation to reduce research costs. The model of six-cylinder diesel engine quasi-dimensional simulation model can be established by using GT-POWER software. The simulation results of engine emission characteristic curve are consistent with the experimental value by constructing and calibrating the smoke and NO_x emission model in the cylinder Sex.

In the engine emissions, the diesel engine smoke particles and nitrogen oxides emissions far beyond the gasoline engine, reduce emissions for vehicle diesel engine emissions control is of great significance. And the physical and chemical model of the formation and development process and its numerical simulation is a more difficult and challenging task than other pollutants. Because of this, the calculation of particulate emissions is the most active in combustion in recent years Research areas.

Through the implementation of specific operations, the use of GT-POWER simulation of the original pressurized diesel engine soot emissions and NO_x emissions, the experimental data and simulation data are consistent with the curve in the chart is basically consistent, the error within the acceptable range. Thus validating the accuracy of GT-POWER software to study the simulation of diesel engine

Key Word: Diesel engine; quasi-dimensional combustion model; emission; GT-POWER

目 录

摘要 I

Abstract II

目 录 1

第一章 绪 论 1

1.1课题的研究背景和意义 1

1.2国内外的研究现状分析 1

1.3准维模型介绍与GT-POWER建模 3

1.4本文主要工作 5

第二章 建模原理 7

2.1 GT-POWER软件介绍 7

2.2 GT-POWER结构介绍 7

2.3 GT-POWER建模综述 8

2. 4 GT-POWER仿真综述 8

2.5 NO_x生成模型 9

2.6碳烟生成模型 10

2. 7柴油机数值模拟原理 11

2.7.1气缸模块数值模拟的基本原理 11

2.7.2进、排气管工作的数值模拟的基本原理 18

2.7.3涡轮增压器的数值模拟的基本原理 19

2.7.4中冷器的数值模拟基本原理 20

2. 8碳烟排放的模型 21

第三章6缸柴油机模拟仿真模型建立 23

3.1 建模流程 23

3.1.1单缸柴油机的建立 23

3.1.2 6缸柴油机模型建立 34

第四章 柴油机仿真值计算结果以及与实验值的标定 35

4.1模型运算以及用GT-POST软件对运算结果进行后处理 35

4.2仿真结果与实验值进行对比 35

第五章 总结和展望 38

5.1 总结 38

5.2 工作展望 38

参考文献 40

致 谢 42

第一章 绪 论

1.1课题的研究背景和意义

如今能源危机和环境问题被人们所热切关注，因此制定了越来越严格的相关排放法规，这对发动机燃烧过程优化与排放控制提出了更高的要求。相关研究表明，燃料特性对发动机燃烧与排放有重要影响，通过设计燃料的理化特性并改善燃料合理地组织燃烧，是减少发动机排放污染物的一种重要手段。

柴油发动机是一种内燃发动机，更确切地说是压缩点火发动机，其中高压点燃燃料混合物，通过压缩空气燃料产生的温度来驱动发动机。随着科技的进步逐步改善了柴油机的诸多缺点使得柴油机被广泛应用于社会各个场合，柴油发动机与汽油发动机相比有着经济,环保,节能,耐用的特点，与汽油发动机不同，进气不是节流，所以如果没有，引擎会超速完成。但柴油机噪声大、成本高等一系列问题仍然存在，所以研究柴油机燃烧过程的时候可以借用电脑软件例如GT-POWER进行模拟从而降低研究成本。研究柴油机可以采用准维燃烧模型，利用GT-POWER软件建立六缸柴油发动机准维仿真模型，通过构建并标定气缸内碳烟和NO_x排放模型，从而实现发动机排放特性曲线仿真值与实验值具有一致性。