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本文研究的是中国石油集团济柴动力总厂生产的4190型船用中速柴油机，该型柴油机广泛应用于渔船的主机和小型船舶的发电柴油机。4190型柴油机从研制到批量生产已有10多年的时间，随着石油资源的短缺和排放法规的限制，其经济性与排放性能难以满足要求，有必要对其进行优化改造。基于以上考虑，学校在对原机改动较小的前提下，对4190型柴油机进行电控化改造，即将原机的机械泵更换为电控单体泵，以精确控制柴油机的定时。对改造后的燃油系统与柴油机进行匹配实验研究，使4190型柴油机的经济性与排放性得到改善。本文以4190型柴油机电控化改造项目为基础，通过对改造后的柴油机进行工作过程仿真计算，得出柴油机结构参数对其性能的影响，为柴油机的电控化改造提供依据和方向。首先，对内燃机燃烧模型及柴油机工作过程仿真发展现状进行分析，得出利用AVL_BOOST软件对电控化改造后的4190型柴油机进行工作过程仿真与性能优化的可行性。对柴油机工作过程仿真的理论基础进行研究，结合电控化改造后的4190型柴油机物理模型，利用BOOST软件建立柴油机仿真模型，并选取MCC燃烧模型以预测排放。利用MATLAB软件对BOOST仿真模型的边界条件进行求取，并对实测的柴油机示功图进行处理。利用实验数据对所建立的BOOST模型进行标定,并验证了模型的正确性。其次，利用BOOST模型对额定工况下柴油机的压缩比、配气相位和进排气系统进行仿真计算，分别得到这些结构参数的最优值；利用仿真模型计算得到了柴油机推进特性和负荷特性下柴油机与增压器的运行特性；对各工况下的柴油机定时进行优化计算，分别得到柴油机燃油经济性模式和低NOx排放模式最优的两套定时。最后，利用AMESim软件建立了电控单体泵燃油系统仿真模型，得出了不同喷孔直径喷油器的喷油规律，并利用BOOST模型对不同喷油器喷孔直径与柴油机的匹配进行仿真计算。通过上述工作过程仿真计算与分析对柴油机的性能进行优化，为4190型船用中速柴油机的电控化改造提供了理论依据。