柴油机全可变配气缸内充量建模与数值最优仿真研究

张犇，石磊，丁宁，路勇

1.哈尔滨工程大学 动力与能源工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001 2.海军驻上海地区第四代表室，上海 201108

发动机的配气过程对发动机缸内的燃烧工作过程有较大影响。为了保证和提高配气质量，配气阀应适当地调节开启及关闭的时刻，以实现最佳配气正时，提高充量系数，减少将泵气损失[1]。全可变配气技术打破传统柴油机受凸轮型线制约的瓶颈[2]，可以柔性调节气阀配气参数，实现全可变配气，改善柴油机任意工况下的性能[3]。本文搭建缸内配气充量模型对柴油机不同工况下的最佳配气充量以及最佳配气充量下的气阀运动最优配气参数进行计算，以此来提高柴油机的做功能力和效率[4]。

1 缸内配气充量数学模型

对于全可变配气柴油机可变配气过程来说，配气过程的动力学方程是在质量守恒定律和理想气体状态方程的基础上得到的[5]。新鲜空气在配气管内的流动可以视为作稳定流动。稳定流动中，任意一截面的一切参数都不随时间的变化而改变，因此，流过某一截面的质量流量为常数[6]。由于空气的密度较小，进气管的位置变化也不大，因此，新鲜空气位能变化极小，可以忽略不计。并且新鲜空气在流动过程中，由于进气时间相对较短，空气与进气管的热量交换也可以忽略不计，可视为绝热流动。空气在进气管也不对外做功[7]，任意截面上空气的焓值与其动能之和保持不变，服从稳定流动的能量方程：

式中：h0为空气滞止焓(即空气流速为零时的焓值)，J/kg；……