Timing optimization for intake and exhaust of an aircraft piston engine

Huasheng CUI; Binshi LI; Zhenfeng ZHAO; Yishuo FENG

doi:10.13224/j.cnki.jasp.20200503

Chinese

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Timing optimization for intake and exhaust of an aircraft piston engine

Aerothermodynamics and Aeroengine Design | 更新时间：2025-04-07

- Timing optimization for intake and exhaust of an aircraft piston engine
- Journal of Aerospace Power Vol. 36, Issue 9, Pages: 1887-1893(2021)
- 作者机构：
  
  1.北京理工大学机械与车辆学院，北京 100081
  2.中国兵器装备集团有限公司洛阳北方企业集团有限公司，河南洛阳 471031
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13224/j.cnki.jasp.20200503
  CLC：
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Huasheng CUI, Binshi LI, Zhenfeng ZHAO, et al. Timing optimization for intake and exhaust of an aircraft piston engine[J]. Journal of Aerospace Power, 2021, 36(9): 1887-1893.
DOI：

Huasheng CUI, Binshi LI, Zhenfeng ZHAO, et al. Timing optimization for intake and exhaust of an aircraft piston engine[J]. Journal of Aerospace Power, 2021, 36(9): 1887-1893. DOI： 10.13224/j.cnki.jasp.20200503.

摘要

利用基于仿真的遗传算法优化方法，对某型点燃式航空活塞发动机气门正时优化进行了研究。通过耦合发动机性能模型与modeFrontier专业优化软件，以提高发动机巡航工况下有效功率和降低燃油消耗率为目标对发动机的进、排气正时和进、排气持续期进行了优化。分析结果表明：相比于原机，通过优化进、排气门正时和进、排气持续期，发动机在巡航工况下燃油消耗率降低2.5%，功率提升7.3%；优化后的进、排气参数也可以提升发动机节气门全开时发动机的性能，减少飞行器的起飞滑跑距离。

Abstract

A genetic algorithm optimization method based on simulation was used to study the valve timing optimization of a certain type of spark⁃ignited aircraft piston engine.By coupling engine performance model and modeFrontier software，the intake and exhaust timing，intake and exhaust duration were optimized to achieve better engine performance.The analysis results showed that the engine power increased by 7.3% and the fuel consumption rate reduced by 2.5% under cruising condition.The optimized intake and exhaust timing can also improve engine performance under 100% throttle opening，which can reduce taxiing distance of the aircraft equipped with the engine.

关键词

Keywords

references

尹泽勇，李上福，李概奇 . 无人机动力装置的现状与发展 [J]. 航空发动机， 2007 , 33 （ 1 ）: 10 ⁃ 15 .

YIN Zeyong , LI Shangfu , LI Gaiqi . Current state and development of the unmanned aerial vehicle powerplants [J]. Aeroengine ， 2007 , 33 （ 1 ）: 10 ⁃ 15 . （in Chinese）

WANG S , JI C W . Cyclic variation in a hydrogenenriched spark⁃ignition gasoline engine under various operating conditions [J]. International Journal of Hydrogen Energy , 2012 , 37 （ 1 ）: 1112 ⁃ 1119 .

JI C , WANG S . Effect of hydrogen addition on combustion and emissions performance of a spark ignition gasoline engine at lean conditions [J]. International Journal of Hydrogen Energy , 2009 , 34 （ 18 ）: 7823 ⁃ 7834 .

朱访君 , 吴坚 . 内燃机工作过程数值计算及其优化 [M]. 北京：国防工业出版社 , 1997 .

顾宏中 . 涡轮增压柴油机性能研究 [M]. 上海 : 上海交通大学出版社 , 1998 .

刘庚非 , 赵顺超 , 马成功 , 等 . 配气相位对汽油机动力性影响的仿真研究 [J]. 河北工业大学学报 , 2019 , 48 （ 6 ）: 49 ⁃ 53 .

LIU Gengfei , ZHAO Shunchao , MA Chenggong , et al . Simulation studies of the influence of gas distribution phase on the dynamics of gasoline engine [J]. Journal of Hebei University of Technology , 2019 , 48 （ 6 ）: 49 ⁃ 53 . （in Chinese）

张磊 , 葛晓成 , 杨洁 , 等 . 基于试验设计的天然气发动机参数优化 [J]. 重庆理工大学学报（自然科学） , 2020 , 34 （ 3 ）: 16 ⁃ 22 .

ZHANG Lei , GE Xiaocheng , YANG Jie ， et al . Parameter optimization of natural gas engine based on design of experiments [J]. Journal of Chongqing University of Technology （Natural Science） , 2020 , 34 （ 3 ）: 16 ⁃ 22 . （in Chinese）

张伟 , 毛建国 , 魏特特 , 等 . 基于响应曲面法的煤油发动机气门正时优化 [J]. 中国机械工程 , 2016 , 27 （ 7 ）: 85 ⁃ 90 .

ZHANG Wei , MAO Jianguo , WEI Tete , et al . Optimization of valve timing of a kerosene engine based on RSM [J]. China Mechanical Engineering , 2016 , 27 （ 7 ）: 85 ⁃ 90 . （in Chinese）

秦德 , 李志化 , 王轩 . ROTAX 912/914系列航空发动机简介 [J]. 小型内燃机与车辆技术 , 2017 , 46 （ 3 ）: 92 ⁃ 96 .

QIN De , LI Zhihua , WANG Xuan . Brief introduction of ROTAX 912/914 series aircraft engine [J]. Small Internal Combustion Engine and Vehicle Technique , 2017 , 46 （ 3 ）: 92 ⁃ 96 . （in Chinese）

温占永 , 罗洋 . 中空长航时无人机恒速螺旋桨与发动机匹配研究 [J]. 航空工程进展 , 2020 , 11 （ 5 ）: 672 ⁃ 678 .

WEN Zhanyong , LUO Yang . Study on matching constant speed propeller for piston engine on MALE UAV [J]. Advances in Aeronautical Science and Engineering , 2020 , 11 （ 5 ）: 672 ⁃ 678 . （in Chinese）

黄奇 , 李宜峰 , 林可心 , 等 . 飞机起飞和着陆所需滑跑距离计算方法中参数值的试验分析 [J]. 路基工程 , 2013 （ 5 ）: 87 ⁃ 89,93 .

HUANG Qi , LI Yifeng , LIN Kexin , et al . Experimental analysis on parameters required in calculation of taxiing distance for airplane's taking⁃off and landing [J]. Subgrade Engineering , 2013 （ 5 ）: 87 ⁃ 89,93 . （in Chinese）

周龙保 . 内燃机学 [M]. 北京：机械工业出版社 , 2011 .

郑宇 , 孟凡旺 , 张强 . 配气正时对增压发动机性能影响综述 [J]. 内燃机与配件 , 2019 （ 15 ）: 52 ⁃ 55 .

ZHENG Yu , MENG Fanwang , ZHANG Qiang . Summary of influence of valve timing on performance of supercharged engine [J]. Internal Combustion Engine and Parts , 2019 （ 15 ）: 52 ⁃ 55 . （in Chinese）

孙振绮 , 丁效华 . 最优化方法 [M]. 北京：机械工业出版社 , 2004 .

卢险峰 . 最优化方法应用基础 [M]. 上海：同济大学出版社 , 2003 .

徐斌 , 刘波 , 杨世春 , 等 . 某型航空活塞发动机进排气系统优化分析 [J]. 航空动力学报 , 2014 , 29 （ 3 ）: 624 ⁃ 630 .

XU Bin , LIU Bo , YANG Shichun , et al . Optimization analysis of an aircraft piston engine intake and exhaust system [J]. Journal of Aerospace Power , 2014 , 29 （ 3 ）: 624 ⁃ 630 . （in Chinese）

陈方超 , 杨海青 , 刘锐 , 等 . 提高四冲程点燃式重油航空发动机抗爆性措施 [J]. 航空动力学报 , 2018 , 33 （ 3 ）: 611 ⁃ 619 .

CHEN Fangchao , YANG Haiqing , LIU Rui ， et al . Measures to improve anti⁃knock quality for four⁃stroke ignited kerosene aviation engine [J]. Journal of Aerospace Power , 2018 , 33 （ 3 ）: 611 ⁃ 619 . （in Chinese）

陈红 . 航空涡轮增压汽油机特性及其优化匹配研究 [D]. 北京 : 北京交通大学 , 2008 .

CHEN Hong . Study on characteristics of aviation turbo gasoline engine and optimization research [D]. Beijing ： Beijing Jiaotong University . （in Chinese）

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