能源和环保是当今世界发展的两个主题。随着经济社会的发展,非道路用柴油机的污染物排放问题日益得到人们的普遍关注。世界主要国家均制定了非道路用柴油机的排放法规。柴油机整机系统建模仿真,在柴油机设计、性能改进方面发挥了越来越重要的作用,而且有着实验无法比拟的优越性。因此,本文对TY3100非道路用柴油机进行整机系统建模仿真,为改善该柴油机性能提供依据。本文首先探讨了基于GT-Power软件的TY3100非道路用柴油机整机系统建模方法,主要包括以下内容:介绍了柴油机整机系统仿真的数学模型,详细分析了所采用的物理模型,包括缸内燃烧、传热及气体交换模型、管道摩擦损失、压力损失和传热模型等;探讨了模型中各模块参数的确定,包括:进排气系统的结构参数、进排气门升程及流量系数、燃烧和传热模型参数、摩擦损失等。利用所建整机系统模型,对该柴油机的外特性进行了模拟计算,结果表明,模拟结果与实验数据吻合良好。在此基础上,详细讨论了进气道管壁温度、传热系数、摩擦系数、压力损失系数等参数对计算结果的影响程度,有助于把握建模精度。其次,对标定工况(2300r/min)、最大转矩工况(1700r/min)的性能进行了全面分析,包括缸内工作过程、进排气流动特性。分析结果为TY3100柴油机的性能研究和改进设计提供了必要的数据及理论依据。另外,本文还在以下几个方面开展了深入的模拟研究:(1)在进气系统方面,考察了进气系统管路的长度和直径对发动机进气性能的影响;为改善各缸进气均匀性,重新设计了进气歧管,比较了进气歧管各出口流量以及各缸充气效率。(2)在排气系统方面,分析了排气歧管的长度和直径对充气效率、排气压力波动的影响;为改善排气性能,加长且加粗排气歧管,大大改善了排气过程中出现的排气倒流的现象。(3)在研究压缩比时,主要探讨了压缩比变化时的仿真计算方法;还考察了喷油正时对发动机性能的影响规律。(4)在研究配气系统时,考察了配气相位(进气门迟闭角度、排气门开启角度、气门叠开角度和气门间隙)对发动机性能的影响。计算结果表明,进气门迟闭角度、气门叠开角度和气门间隙对充气效率影响明显,而发动机转矩、油耗随排气门开启角度变化较大。通过对模拟结果的分析,为TY3100非道路用柴油机的改进设计和性能优化提供重要的理论依据。