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状及发展方向［Ｊ］．小型内燃机与摩托车，２００２，３１
（５）．
转速，（ｒ・ｍｉｎ－１） 图９排气管长度对发动机功率的影响
［１１］王伟涛．增压柴油机进气系统仿真研究［Ｄ］．北京：北 京交通大学，２００８．
从图７～９可以看出：相同转速下，排气管长度 变化对发动机性能的影响不是很明显，其影响程度
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第５期
２０１２年９月
清器、进排气管道等）模块用方框表示，用圆形来连 接各个元件。各元件的结构、运行参数在相对应的 元件模块和连接件模块中进行定义。 ＣＢＲ６００型发动机的主要参数如表１所示。利 用ＧＴ—Ｐｏｗｅｒ软件建立发动机模型，主要建立缸 体、进气和排气３个模块。图３为发动机整机模型， 主要由管路和接头前后连接组成。
［３］
ＣＤ—ａｄａｐｃｏ Ｊａｐａｎ Ｃｏ．Ｌｔｄ．ＧＴ—Ｐｏｗｅｒ ＣＤ—ａｄａｐｃｏ Ｊａｐａｎ Ｃｏ．Ｌｔｄ，２００１．
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ｎ抡 ５
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［４］谢田峰，金国栋，钟绍华．ＧＴ—Ｐ０ｗＥＲ在内燃机排气 消声器设计中的应用［Ｊ］．内燃机，２００３（１）． ［５］刘金玉，郑广勇，李康．ＧＴ—Ｐ０ｗＥＲ在发动机开发中 的应用［ｚ］．长春：第一汽车集团公司技术中心，２００２． ［６］刘字．基于ＧＴ—Ｐｏｗｅｒ的汽油机仿真及优化设计 ［Ｄ］．长春：吉林大学，２００６． ［７］于佳．ＴＹ３１００非道路用柴油机整机系统建模与仿真 ［Ｄ］．武汉：武汉理工大学，２００９． ［８］刘亚君，陈国华．小型四冲程汽油机准维循环模拟研究 ［Ｊ］．小型内燃机，１９９９（２）． ［９］褚超美．进排气管结构与配气系统匹配对汽油机性能 的影响研究口］．内燃机工程，２００３（５）． ［１０］许元默，帅石金，王燕军，等．发动机缸内数值模拟现
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转速，（ｒ・ｒｎｉｎ’１）
图６迸气管长度对发动机功率的影响
速的动力性能及充气效率影响很大，且随着长度的 增加，其影响越明显。发动机一定时，发动机转矩和 充量系数成正相关。因此，由于原发动机的高速谐 振点所对应的发动机转速较高，适当加长进气管长 度，对改善发动机中、高转速的动力性能作用比较 大。故在不影响发动机整体布置的前提下应适当加 长进气管长度。
峰值压力和压力升高率基本不变，但峰值放热率较高；大负荷下燃烧基本同时开始且峰值参数对 应曲轴转角相同，峰值压力、压力升高率及峰值放热率较高。２）Ｍ５和Ｍ１０的输出功率和扭矩比 Ｍｏ略低。３）在满负荷速度特性下，与ＭＯ相比，Ｍ５与Ｍ１０碳烟排放明显降低，Ｃ０排放略有降 低，ＮＯ：和ＨＣ排放基本不变。 关键词：汽车；柴油机；生物柴油；甲醇；燃烧特性；排放
５００
ｒ／ｍｉｎ。采用由日本小野公司生产的
ＣＢ５６６燃烧分析仪、电荷放大器、压力传感器、光电
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作为柴油机燃料（５％体积比例生物柴油），这从某种 程度上降低了生物柴油的替代性。该文选择高体积 比例的生物柴油一柴油（体积比各为５０％）作为基 础燃料，通过添加甲醇形成微乳化燃料，研究其在柴 油机上使用的各项性能，推动柴油机清洁替代燃料 的研究与应用。
１试验条件
１．１发动机与测试仪器 试验所用发动机为ＺＨｌｌ０５Ｗ型单缸直喷柴油 机，气缸直径为１０５ ｍｍ，活塞行程为１１５ ｍｍ，压缩 比为１６．５，排量为Ｏ．９９６ Ｌ，标定功率为１１．０３ ｋＷ， 原机喷油提前角为上止点前２２。，最大扭矩点对应 转速为１
称为“虚拟发动机”，是目前国内外高等院校进行研 究的模拟仿真工具。ＧＴ—Ｐｏｗｅｒ可模拟多种类发 动机，也可用于预测发动机的多种性能，如进排气管 的空气流速和流量、进排气系统的温度和压力、功 率、扭矩及ＮＯ。排放、催化剂化学反应等。ＧＴ— Ｐｏｗｅｒ是基于面向对象的交互式界面，从模型图的 建立、运行到数据的后处理，其操作简便、高效。其 界面如图２所示。 ｌｋ“一－・ｈ”岫一Ｉ一¨’
（１．长安大学汽车学院，陕西西安７１００６４；２．厦门金龙旅行车有限公司，福建厦门
３６ｌ００６）
摘要：为了研究生物柴油一柴油一甲醇微乳化燃料在柴油机上的应用，在一台ＺＨｌｌ０５ｗ直 喷式柴油机上对微乳化燃料的燃烧特性、排放特性及发动机性能进行试验研究。结果表明：１）转
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５００
ｒ／ｍｉｎ时，与ＭＯ相比，Ｍ５与Ｍ１０在小负荷下燃烧滞后且峰值参数对应曲轴转角滞后，
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ＦＳＡＥ赛车发动机进排气管分析
彭才望，阳林，贺绍华，王行
（广东工业大学机电工程学院。广东广州
５１０００６）
摘要：运用ＧＴ—Ｐｏｗｅｒ软件建立ＦＳＡＥ赛车发动机系统仿真模型，计算发动机在不同转速下 的性能，分析进排气管长度对发动机，Ｉ生能的影响。结果表明，进气管长度对发动机充气效率、扭 矩、功率的影响比排气管更显著，舍理设计进排气管长度是优化进排气系统的有效方法。
最大扭矩／（Ｎ・ｍ）
图４进气管长度对发动机充气效率的影响
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转速，（ｒ・如ｎ＇‘） 图５进气管长度对发动机扭矩的影响
４排气管长度对发动机性能的影响
发动机排气管长度影响排气管道的压力波，适
万方数据
总第１５２期
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２１
当改变排气管的长度，可充分利用压力波的动态效 应使发动机的残余废气系数降低、充量系数提高，从 而有效地提高发动机的输出功率，达到提升动力的 目的。但目前要使发动机具有良好的排气动力效 应，一般很难靠经验设计。运用ＧＴ—Ｐｏｗｅｒ，在不 改变汽油机其他结构参数的前提下，分析排气管长 度对发动机充气效率、扭矩和功率的影响，结果如图 ７～９所示。
中图分类号：Ｕ４７３．１ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７１—２６６８（２０１２）０５一００２２～０４
石油资源的日益紧缺加快了柴油机替代燃料的 开发与研究；推动柴油机清洁替代燃料的应用是节 能减排的工作重点。在中国，二甲醚、液化石油气、 生物柴油与醇类等柴油机优良替代燃料形成了多元 化区域性发展态势，并且具有不同的特点。生物柴 油是指以油料作物、野生油料作物和工程微藻等水 生植物油脂及动物油脂、废餐饮油等为原料油，通过 酯交换工艺制成的甲酯或乙酯燃料。生物柴油以其 来源广泛、物理性能与柴油相近、环境友好及可直接 在柴油机上燃用等优点得到了广泛关注、深入研究 与初步应用。 作为柴油机替代燃料，生物柴油应用的主要问 题是其酸值较高且粘度大。因此，目前国内外均采 用低体积比例生物柴油与柴油掺混使用，通常生物 柴油体积比例不超过２０％，如美国与巴西使用ＢＤ５
的改进，为ＦＳＡＥ赛车设计提供一定参考。
利用所建立的ＣＢＲ６００汽油机ＧＴ～Ｐｏｗｅｒ仿 真模型，可分析进排气管长度对发动机充气效率、扭 矩、功率的影响及影响规律。但发动机进排气结构 参数多，必须做到多种参数相结合优化分析，以达到
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表１ 项目 ｃＢＲ６００型发动机部分参数 项目
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５０．７ ５１．９
转速，（ｒ・１１１ｉｎ一１）
缸数
缸径／ｍｍ 冲程／ｍｍ
吸气方式 额定功率／ｋＷ
关键词：汽车；ＦＳＡＥ赛车；发动机；进气管；排气管；ＧＴ—Ｐｏｗｅｒ软件 中图分类号：Ｕ４８３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７ｌ一２６６８【２０１２）０ｓ一００１９一０３
ＦＳＡＥ比赛已经吸引众多高等院校的参与，比 赛规则的基本要点是赛车使用排量不超过ｏ．６ Ｌ的 发动机，比赛项目包括静态项目和动态项目。其中， 动态项目包括加速性、弯道性能和操作稳定性等。 赛车发动机的所有进气都通过直径为２０ ｍｍ的限 流阀，如图１所示，限流阀必须设置在发动机节气门 和进气门中间，这将导致低速时发动机扭矩较小、高 速时充量系数不高。因此，提高发动机低速时的扭 矩和高速时的功率显得尤为重要。该文对一款排量 为Ｏ．５９９ Ｌ的ＣＢＲ６００型汽油机进行优化改进设 计，改善其动力性，从而提高ＦＳＡＥ赛车的竞争力。
ｌ 图２ ＧＴ—Ｐｏｗｅｒ软件界面
ＧＴ—Ｐｏｗｅｒ介绍
ＧＴ—Ｐｏｗｅｒ是一款包涵内燃机两大机构和五
２
仿真模型的建立
ＧＴ—Ｐｏｗｅｒ采用模块式结构建立发动机不同
大系统的基于一维气体动力学原理的计算软件，被
工况时的模型。发动机的内部元件（如缸体、空气滤
万方数据
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