2024年5月20日发(作者：权香芹)
GT-POWER使用手册
大连交通大学交通运输学院机车教研室
2006.12.1
GT-POWER增压柴油机建模要领
针对机车用增压柴油机展开了以下工作：
1. 整机模型的建立；
2. 增压器模型的建立；
3. 中冷器模型的建立；
因此，本文将围绕上述工作详细说明，使使用者能够较快的可以建立起增压
柴油机的模型，并能够改变结构参数分析对柴油机的性能影响，以及简单预测柴
油机的主要排放物NOx和Soot。
为了便于研究和计算，以机车用柴油机16V240ZJB为算例进行研究，建立模型，并进
行计算分析。完成了以下内容：
(1) 建立增压整机模型。其中包括气缸模型，喷油器模型，进排气管模型，曲轴箱模型；
增压器模型，中冷器模型；
(2) 进行标定工况下的计算：缸内压力、温度，以及燃烧消耗率等的计算分析；进行管
路压力等的计算分析；进行进排气门的流量；升程计算分析；进行涡轮压气机与柴油机的匹
配计算；喷油器的压力，喷油量的模拟仿真；中冷器的计算与仿真；
(3) 进行调试，得出结果。将结果与实验数据进行对比分析；并改进完善；
(4) 得出结果正确，并在此工作的基础上，又做了大量工作，分析结构参数对柴油机性
能的影响。如改变压缩比，配气相位，喷油提前角等；
(5) 在原有机车上，增加废气再循环，分析废气再循环对性能的影响；
(6) 在原有工作的基础上，又进行了排放预测的尝试。进行机车柴油机主要排放物NOX
和Soot的预测分析。
第一章 理论基础
1. 1缸内工作过程基本方程
在这里，我们使用GT-POWER软件中的零维燃烧模型韦伯函数，它有一系列的假设，
用来计算放热率。它由三条韦伯函数曲线叠加而成，并非常见的双韦伯函数。
① 能量守恒方程
dUdW
式中，
U
--系统内能
dQ
h
i
j
j
dm
j
(1.1)
W
--作用在活塞上的机械功
Q
i
--通过系统边界交换的热量
h
j
--比焓
h
j
dm
j
--质量
dm
j
带入或带出系统的能量
② 质量守恒方程：
dm
dm
s
dm
e
dm
B
(1.2)
d
d
d
d
式中，
m
表示系统内工质质量，
m
s
表示流入气缸的空气质量，
m
e
表示流出气缸的废气质
1
2024年5月20日发(作者：权香芹)
GT-POWER使用手册
大连交通大学交通运输学院机车教研室
2006.12.1
GT-POWER增压柴油机建模要领
针对机车用增压柴油机展开了以下工作：
1. 整机模型的建立；
2. 增压器模型的建立；
3. 中冷器模型的建立；
因此，本文将围绕上述工作详细说明，使使用者能够较快的可以建立起增压
柴油机的模型，并能够改变结构参数分析对柴油机的性能影响，以及简单预测柴
油机的主要排放物NOx和Soot。
为了便于研究和计算，以机车用柴油机16V240ZJB为算例进行研究，建立模型，并进
行计算分析。完成了以下内容：
(1) 建立增压整机模型。其中包括气缸模型，喷油器模型，进排气管模型，曲轴箱模型；
增压器模型，中冷器模型；
(2) 进行标定工况下的计算：缸内压力、温度，以及燃烧消耗率等的计算分析；进行管
路压力等的计算分析；进行进排气门的流量；升程计算分析；进行涡轮压气机与柴油机的匹
配计算；喷油器的压力，喷油量的模拟仿真；中冷器的计算与仿真；
(3) 进行调试，得出结果。将结果与实验数据进行对比分析；并改进完善；
(4) 得出结果正确，并在此工作的基础上，又做了大量工作，分析结构参数对柴油机性
能的影响。如改变压缩比，配气相位，喷油提前角等；
(5) 在原有机车上，增加废气再循环，分析废气再循环对性能的影响；
(6) 在原有工作的基础上，又进行了排放预测的尝试。进行机车柴油机主要排放物NOX
和Soot的预测分析。
第一章 理论基础
1. 1缸内工作过程基本方程
在这里，我们使用GT-POWER软件中的零维燃烧模型韦伯函数，它有一系列的假设，
用来计算放热率。它由三条韦伯函数曲线叠加而成，并非常见的双韦伯函数。
① 能量守恒方程
dUdW
式中，
U
--系统内能
dQ
h
i
j
j
dm
j
(1.1)
W
--作用在活塞上的机械功
Q
i
--通过系统边界交换的热量
h
j
--比焓
h
j
dm
j
--质量
dm
j
带入或带出系统的能量
② 质量守恒方程：
dm
dm
s
dm
e
dm
B
(1.2)
d
d
d
d
式中，
m
表示系统内工质质量，
m
s
表示流入气缸的空气质量，
m
e
表示流出气缸的废气质
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