康明斯發動機，作為柴油和天然氣發動機制造領域的領導者，其產品廣泛用于運輸和設備行業。現在他們研發了一個新的動力模塊，采取嚴格的美國EPA規范。該產品相比相同馬力的中速發動機將明顯更緊湊，成本更有效益。有150個工程師參與了設計，modeFRONTIER幫助高馬力組找到了最佳的氣門正時，從而降低了燃料消耗。

挑戰

在設計活塞式發動機時，開啟和關閉進氣門和排氣閥的時間是影響燃油消耗/輸出功率比的重要參數。通常情況下，延遲排氣閥關閉（EVC）和提前進氣閥開啟時間會減少廢氣殘留，從而降低燃料消耗。對于16缸發動機這種復雜模型，康明斯設計師用GT Suite（氣閥和動力模塊）來模擬閥門性能和動力。
為了獲得最佳的發動機性能，需要根據發動機轉速、閥門和進氣道的幾何形狀和性能定義吸氣配置，并給出對應最佳的氣門正時和升程曲線。

解決方案

尋找最佳的閥門定時配置需要分兩步過程，首先，在modeFRONTIER中創建第一個工作流，用于校準過程自動化。modeFRONTIER會自動調節閥系參數來校正GT模型，以和測量到的推管負載吻合。
第二階段由第二個工作流組成，用來探索設計空間；開始用響應面算法，隨后用直接優化算法NSGA及混合的方法來找出12個輸出參數的最佳值，這些參數表征了排氣與進氣凸輪的正時角度、容積效率和剎車燃油消耗（BSFC）。

“modeFRONTIER集成多個GT模型的能力非常優秀”
Ambikapathy Naganathan，康明斯結構與動力工程師

modeFRONTIER的優勢

在每個項目階段，modeFRONTIER都被證明在減少設計周期和提高氣門系統性能方面高度可靠。從一開始，“它幫助大幅減少了校準GT模型的時間” Ambikapathy Naganathan（康明斯結構和動力分析工程師）說，“modeFRONTIER集成多個GT模型及后處理工具的能力非常優秀”。 Naganathan工程師又說：“實際上它幫助我們更有效地關聯那些GT模型，補充我們的內部優化工具，同時不同的分析師在不同的地方可以同時使用。”