modeFRONTIER助力康明斯发动机性能飞跃

康明斯发动机，作为柴油和天然气发动机制造领域的领导者，其产品广泛用于运输和设备行业。现在他们研发了一个新的动力模块，采取严格的美国EPA规范。该产品相比相同马力的中速发动机将明显更紧凑，成本更有效益。有150个工程师参与了设计，modeFRONTIER帮助高马力组找到了最佳的气门正时，从而降低了燃料消耗。

挑战

在设计活塞式发动机时，开启和关闭进气门和排气阀的时间是影响燃油消耗/输出功率比的重要参数。通常情况下，延迟排气阀关闭（EVC）和提前进气阀开启时间会减少废气残留，从而降低燃料消耗。对于16缸发动机这种复杂模型，康明斯设计师用GT Suite（气阀和动力模块）来模拟阀门性能和动力。

  为了获得最佳的发动机性能，需要根据发动机转速、阀门和进气道的几何形状和性能定义吸气配置，并给出对应最佳的气门正时和升程曲线。

解决方案

寻找最佳的阀门定时配置需要分两步过程，首先，在modeFRONTIER中创建第一个工作流，用于校准过程自动化。modeFRONTIER会自动调节阀系参数来校正GT模型，以和测量到的推管负载吻合。

第二阶段由第二个工作流组成，用来探索设计空间；开始用响应面算法，随后用直接优化算法NSGA及混合的方法来找出12个输出参数的最佳值，这些参数表征了排气与进气凸轮的正时角度、容积效率和刹车燃油消耗（BSFC）。

“modeFRONTIER集成多个GT模型的能力非常优秀”

Ambikapathy Naganathan，康明斯结构与动力工程师

modeFRONTIER的优势

在每个项目阶段，modeFRONTIER都被证明在减少设计周期和提高气门系统性能方面高度可靠。从一开始，“它帮助大幅减少了校准GT模型的时间” Ambikapathy Naganathan（康明斯结构和动力分析工程师）说，“modeFRONTIER集成多个GT模型及后处理工具的能力非常优秀”。 Naganathan工程师又说：“实际上它帮助我们更有效地关联那些GT模型，补充我们的内部优化工具，同时不同的分析师在不同的地方可以同时使用。”

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