发动机开发过程中的重要工具

1、AVL BOOST发开发过程中的重要工具一流的发工作循环和气体交换模拟程序模拟管道内的一维气体动力特性准维燃烧模拟发稳态和瞬态工况的模拟使用BOOST ECU 或与的的接口实现发策略考虑到三维结构对流场产生的影响，具有与CFD分析软件AVL FIRE的接口对尾气净化装置的一维模拟进行声学分析，优化的结构Figure No.2Figure No.3催化转化 起燃过程 冷启动暖机过程 测试循环DPF: 碳烟加载 碳烟再生 传递损失 损失 降噪水平 声压水平 自由声场分析 倍频分析 进排气系统设计 换气过程优化 燃烧模拟 排放模拟 涡轮增压器匹配 瞬态工况 高压循环分析尾气后处理声学线性和非线性发循

2、环模拟分析BOOST方便快捷的建模过程Figure No.4结果的后处理 每循环的平均数据 平面绘图结构 动画显示Figure No.5 最大型发 二冲程发 低速到高速 四冲程发到最小型发 用户开发的发 非汽车领域的模拟(例如：制冷器)LowHighEngine Speed发速度Figure No.6Engine Size发SmallLargeINTAKESYSTEMS进气系统Figure No.7进气系统四缸机Low and high frequency timing低频和高频正时调节Figure No.8PICSBCCL1CL2进气歧管长度的影响Figure No.9300 mm500 m

3、m750 mm900 mm进气总管长度的影响Figure No. 10100 mm300 mm500 mm700 mmEXHAUST SYSTEM排气系统Figure No.11排气歧管长度的影响Figure No. 12500 mm700 mm900 mm1100 mmVALVE TIMING气门正时Figure No.13进气门关正时的影响Figure No. 14排气门开正时的影响Figure No. 15TURBO CHARGERMATCHING涡轮增压器匹配Figure No.16全负荷特性Figure No. 17大涡轮小涡轮全负荷特性Figure No. 18大涡轮小涡轮由于小涡

4、轮的瞬态响应迅速，发动机的和加载性能得到提高Figure No. 19高增压比意味着较高的空气质量流量，有益于降低排放，或者在加载情况下喷入的燃油Figure No. 20主要的发设计应用进气结构 排气结构 气门正时 涡轮增压器匹配 . Figure No.21Figure No. 22变化结果对比Figure No. 23Pressure Pa2.0L 4-Cylinder SI-EnginePressure at Exhaust Flange 5000 rpm, WOTCalc.Meas.300000250000200000150000100000500000601201802403003

5、60420480540600660720Crank Angle deg.循环平均值转速BMEP功率扭矩BSFC空气质量流量燃油质量流量过量空气系数环境温度和循环变动值缸内示功图的动态的动态进排的静态的静态和温度和温度进排Figure No. 24Figure No. 25volAir Delivery Ratio -2.0 L, 4 - Cylinder, SI - EngineAir DelivVeorluymRe atio Related to Intake Manifold Conditions1.0510.950.9MeasurementSimulation0.850.81000200

6、030004000500060007000Engine Speed rpmEGR SYSTEMSEGR系统Figure No.26带有EGR的计算模型Figure No. 27Venturi 喷嘴的结构Figure No. 28Version 2Version 1Venturi 喷嘴的三维建模Figure No. 29InletOutletFixed WallVenturi 喷嘴结构的优化计算结果Figure No. 30计算BOOST_CRUISEFigure No.31模拟BOOST - CRUISEFigure No. 32瞬态特性精确的AVL BOOST热动力循环模拟AVL CRUIS

7、E整车模拟模拟BOOST - CRUISE瞬态计算模式BMEPEngineTorque Transient瞬态计算结果与稳态计算结果的比较EngineTorque StationaryFigure No.33Vehicle ThermalManagement System车辆热管理系统却循Figure No. 34环系软件模拟冷统的第CFD 模型及流程发热力循环计算进口流量边界条件Cyl 1Cyl 3Cyl 2计算区域3D CFD 模拟 /分布结果出口边界条件Figure No. 35排气系统 NVH 分析Figure No. 36气动噪声结构振动为结构表面振动气体动力学一维气动噪声提供边界条

8、件悬置度测量MBS模拟三维气动模拟(CFD)一维气动噪声分析+ FEM 模拟BOOST 结果在有限元中的应用为壳体结构的振动分析提供边界条件提供沿管道的分布Figure No.37声学介绍Figure No. 38BOOST SID频域求解Post-processorPre-processorBOOST时域求解相同的后处理器求解器的选择相同的前处理器12稳态工况:1250rpm - 1800rpm in 50rpm steps声学分析结果:与发阶频相关的噪音云图Figure No. 39Figure No. 40声学分析时域求解 与整个发频域求解的部分模型求解 只需建立 不需要定义附加的任务

9、可以计算声场的分布 模型简单修改可用于整机模型 计算时间很短所有的模型具有相同的前处理器和后处理器Figure No.41 1D, 求解迅速，计算稳定 使用预设的反应模型求解过程非常简单 使用用户自定义模型建模灵活 与iSIGHT的计算可以进行参数的标定 组成级别的模拟和优化 反应机理的研究 排放的 为其它所有的尾气净化装置的模拟分析提供一个起始点Figure No. 42 CAT- 单通道模型 由一个单独的通道代表整个催化转化器 瞬态模拟，应用一维的质量，动量和能量守恒定律Figure No. 43CAT - 离散通道法QlossQlossFigure No. 44颗粒捕捉器(DPF)M(M

10、esh)DPFVelocities2.0Sketch of a DPFSoot1.5WsParticlesV1 (x)(x)Vw(x)1.00.5xV2V2 (x)V(x)(x)0.21x0L0.8 1.0L0.00.40.6Figure No. 45Vw (x)1D/3D 起燃过程验证分析3D1D 循环工况angeFigure No.46柴油机排气系统DPF 再生过程Soot燃烧的热产物CO, HC等氧化的热产物DPFCatFigure No. 47BOOST 通过下述方式降低发发周期:开 精确的发设计快速准确的尾气净化装置的分析 在发开发的初始阶段进行概念性设计和瞬态性能优化 辅助台架试验的进行，为进一步试验方案的选择提供依据nctionionFigure No. 48Concept1st Prototypestudy Dig