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随着机动车行业的快速发展,能源危机、环境污染和交通拥挤等问题已经受到社会各界的普遍关注,人们对摩托车发动机的性能有了更高的要求。为此国家规定:两轮摩托车和两轮轻便摩托车自2010年7月1日起,大气污染物必须符合“国Ⅲ”排放法规要求。本课题采用BOOST软件模拟计算和试验相结合的方法,对CG150摩托车发动机进行性能优化。通过对发动机进行结构优化,配合安装两级三效催化器和二次补气,最终使发动机在满足“国Ⅲ”排放的基础上,经济性、动力性均优于原发动机。开展的主要研究工作如下:1.在原CG150摩托车发动机的基础上,安装两级三效催化器,然后对发动机进行测量和试验,得到各个发动机部件的尺寸和性能参数。用BOOST软件建立一维模型,并用试验得到的示功图和外特性曲线对所建的模型进行标定。通过对比最大功率和最大扭矩两种工况下的示功图可知:所建模型与试验结果误差在10%以内,满足应用要求。建模过程中所需要的参数主要有发动机各部件的几何尺寸和壁面温度、气门升程曲线、气门升程对应的流量系数、缸压曲线、倒拖功等。2.利用建好的CG150摩托车发动机模型进行模拟计算,分别改变发动机的压缩比、点火提前角、活塞组、气道和进气管长度。结果表明:气道优化和活塞组轻量化对发动机动力性提升最为显著,增大点火提前角对动力性提升效果次之。3.根据模拟计算结果,依次对发动机采取改变点火提前角、活塞轻量化、优化气道,通过试验验证模拟计算中各参数对动力性提升结果的准确性。结果表明:对CG150摩托车动力性的模拟计算和试验结果基本相符;由于CG150摩托车发动机燃烧室比较小,动力性对点火提前角不敏感。4.同时对原发动机采取以下措施:安装三效催化器,轻量化活塞组,优化气道,安装二次补气。通过试验分别对比原发动机和优化后发动机的进排气压力波、燃烧特性、动力性、经济性和排放特性。结果表明:在最大功率和最大扭矩工况下,通过改变进气管长度,发动机进排气性能均能进一步提高;发动机优化后,最大功率和最大扭矩两种工况时,发动机缸内最高爆发压力增大,且出现时刻提前,最大压力升高率稍有增大,燃烧开始时刻提前,燃烧持续期变短;在外特性曲线上,发动机的功率、扭矩均有所提高,燃油消耗率降低;发动机有害物排放满足“国Ⅲ”排放法规。