本文是以潍柴动力股份有限公司的R6160ZC船用柴油机为研究对象,采用奥地利AVL公司的BOOST仿真软件对R6160ZC柴油机工作过程进行了仿真计算,计算过程中以发动机的动力性、经济性和排放性能作为优化指标,以增压器、中冷器、进、排气管的结构、配气定时、凸轮升程规律等结构参数作为性能优化选择参数;以发动机其它结构参数以及同类机型所能达到的较佳燃烧放热规律作为优化限制条件,通过模拟正交试验的方法确定上述结构参数的最佳配套方案。 由于原发动机采用切线凸轮,存在运动不连续的情况,因此,在众多优化参数中,又以配气机构优化为重点。根据模拟计算结果,确定了新的配气相位,根据配气相位的改变,重新设计了一条新的高次方凸轮型线,并且对改进后的配气机构进行了尺寸链计算以及接触应力计算,计算结果表明新设计的凸轮型线速度、加速度曲线连续性好,接触应力在材料许用范围之内,能够满足设计要求。 根据BOOST仿真计算的结果,确定出计算最佳增压器匹配方案,委托潍柴动力股份有限公司按照改进方案进行了设计,制造出样机,然后进行了台架试验,通过试验结果与仿真计算结果的比较,说明优化后的匹配方案在发动机的动力性、经济性等方面较原机有明显提高。总结出计算该机型及其相关机型的研究方法,为以后进行相似研究提供了经验。 根据对数值模拟结果及试验数据的分析可以得出以下结论: 利用BOOST软件进行柴油机工作过程仿真计算是比较准确的,基本能够反映出柴油机的性能指标,作为柴油机数值模拟工具是完全可行的,而且利用模拟计算可以缩短研发周期,减少研发成本。 从试验得出的增压器和柴油机联合工作后的联合运行线可以看出,大同增压器较原机富源增压三器更加匹配,配机试验性能良好,说明匹配高效率增压器是十分必要的。 分析和比较了排气歧管及总管的管径对发动机性能的影响,从计算结果来看,歧管和总管管径对发动机性能有影响,但效果不是很明显。 新设计的凸轮型线完全能够满足使用要求,改善了配气机构运动的连续性,