论文部分内容阅读
由于新技术的不断引入,影响现代内燃机性能的设计与运行参数日益增多,需优化的案例个数也随变量的增加而呈几何级数增加。使得发动机的概念设计成为一项十分费工耗时的工作。另一方面,传统的概念设计方法,由于对发动机性能与设计以及运行参数之间内在联系和变化趋势缺乏认识,设计与运行参数的优化往往只是凭经验通过台架试验来实现,而在实体内燃机开发完成之前,又不可能开展台架试验,所以一台新品发动机的开发,往往要经过几轮设计修改与试验验证。即使通过数模仿真这种快速的方式来选择和优化参数,也由于案例个数的庞大而非常耗时,并且由于边界条件的假设不当或不够精确而导致与实测结果相去甚远。本文提出一种新的、基于内燃机性能与设计以及运行参数之间内在联系共性规律总结的内燃机的概念设计方法。此方法旨在提高新品内燃机概念设计阶段的效率与精度。介绍了内燃机对标试验的内容及试验样机。然后,对试验数据进行分类整理、归纳、总结,得到内燃机主要性能参数与相关设计及运行参数的共性规律。以拟开发内燃机的性能参数作为设计目标,依据以上总结出的规律,向多个主要设计及运行参数进行分解,通过在以上总结出的公式、图表中进行差值,得到每一参数的大致取值范围,并预测出其对内燃机性能的影响规律。对于次要影响因素,则依据内燃机之间的类似性准则从参考内燃机中移植过来。由此得到的内燃机设计与运行参数的列表以及取值范围。结果表明:内燃机的动力性指标与进气密度、充量系数有很好的线性关系;汽油机的泵气损失与负荷及转速有非常好的线性关系;燃烧效率主要取决于过量空气系数;对于汽油机:10-90%燃烧持续期基本上不随内燃机的转速变化但随负荷的影响较大;燃烧品质参数主要受内燃机负荷的影响;50%燃烧点位置主要受内燃机爆震敏感性的影响而由内燃机转速控制;内燃机缸内热-功转换效率与50%燃烧点位置的前后有近乎线性的关系,且50%燃烧点位置随内燃机转速对内燃机缸内热-功转换效率有较大的影响。借助以上总结出的规律,可快速提炼出影响内燃机性能的主要参数以及它们的取值范围,可大大减少数值式概念设计的仿真计算工作量,并且由于大部分重要边界条件都来自于实测数据,因而保证了仿真模型的计算精度。