一种发动机设计方法_2

文档序号:9232441阅读:来源:国知局
)、 OMEP (其他损失平均有效压力)、FMEP (摩擦损失平均有效压力)的值来获得预定的BMEP 值,其中,所述IPMP、EMEP、OMEP、FMEP均为燃烧过程中产生的参数或指标,并可进行调整控 制,例如,可通过提高进气量(提高进气压力、降低进气温度、减小EGR、利用进气惯性、减小 进气阻力)、减少强制排气负功等方式来提高IPMP,可通过增加膨胀做功、提前燃烧重心来 减少EMEP,可通过提高等容度(提高滚流比、加强挤气、提高活塞下行速度)、加大点火提前 角(减小燃烧室温度、减小火焰传播距离、避免燃烧室热点)来减少OMEP,通过减小活塞组 摩擦、减小曲柄连杆机构摩擦、减小配气机构摩擦、减小附件系统消耗功来降低FMEP等。
[0049] 在本发明实施例中,对于所述部分负荷工况,需要考虑的是经济性指标,而与所述 发动机的经济性指标相关的目标性能参数为特征工况点油耗,所述特征工况点油耗可由有 效燃油消耗率\进行评价,
,其中,Hu为燃料的低燃 值,排气损失效4
,其他损失效率
。其中,为了获得预期的有效燃油消耗率可采用上述的各种 调整控制方法,在此不再赘述。
[0050] 在本发明实施例中,对于所述催化器起燃工况,其需要考虑的是排放性指标,影响 所述发动机的排放性指标的性能参数为起燃工况排放量及起燃工况热通量,而起燃工况排 放量及起燃工况热通量可分别由Mth。和Q EXH得到,其中,M TH。= 0. 000479 XM EXHX THC + Vh, Qexh= MexhX ((TEXH+273) XCp-296) + (3600XVh),式中,Mexh为排放空气量,Texh为排放空气 的温度,THC为排放物中的碳氢化合物总量,Cp为排气比定压热熔。Vh为单缸工作容积。
[0051] 由上述可知,在本发明实施例中,所述发动机的目标性能参数可划分为各个工况 下的目标燃烧参数,因而可通过调节这些目标燃烧参数,获得所需的目标性能参数。
[0052] S103,针对每个工况对燃烧模型机制定对应的设计方案,以采集每个工况在对应 的设计方案下的实际燃烧参数。
[0053] 在本发明实施例中,可通过一个燃烧模型机进行模拟来调节并获得所述目标燃烧 参数。其中,所述燃烧模型机可以是一个实体样机,也可以是由模拟软件模拟出来的仿真 机,或者是实体样机与仿真机的结合,本发明不做具体限定。
[0054] 具体地,在本发明实施例中,所述燃烧模型机可包括进气系统、排气系统、供油系 统、点火系统、冷却系统、润滑系统、配气机构、曲柄连杆机构及气道与燃烧室。其中,针对不 同工况对所述燃烧模型机的不同系统制定相应的设计方案,可采集在所述设计方案下的实 际燃烧参数。
[0055] 例如,作为本发明的一个【具体实施方式】,可针对不同工况制定如下设计方案:对于 所述全负荷工况可采用如下设计方案:气门正时控制(低速段采用较大气门重叠角,实现 扫气功能;中速段采用较小气门重叠角,减小内部EGR抑制爆震;高速段进、排气门延迟关 闭,利用进、排气惯性提高充气效率)、喷油控制(两次喷油控制方案,第一次喷射起始相位 在进气冲程中前期,喷出80%燃油;第二次喷射在压缩冲程初期)、点火控制(控制在爆震 边缘)。通过上述设计方案,可获得在该设计方案下的 重心、燃烧持续期等实际燃烧参数,进而获得预期的BMEP。
[0056] 对于部分负荷工况可采用下述设计方案:气门正时控制(中小负荷工况采用较大 气门重叠角提高内部EGR减小泵气损失)、喷油控制(中小负荷工况采用较小轨压进行燃 油单次喷射,大负荷工况采用较大轨压进行两次喷射)、点火控制(中小负荷点火角控制 在MBT对应位置,大负荷控制在爆震边缘);通过上述设计方案,可获得在该设计方案下的 n e、ni、n Mh、n。、H111、燃烧重心、燃烧持续期等实际燃烧参数,进而获得预期的be。
[0057] 对于催化器起燃工况可采用下述设计方案:气门正时控制(排气门提前开启,进 气门推迟开启,提高排气温度减小内部EGR提高燃烧稳定性)、喷油控制(采用最大轨压两 次喷射方案,第一次喷射起始相位在进气冲程初期,喷出60%燃油;第二次喷射在做压缩 程后期)、点火控制(采用非常迟的点火正时)。通过上述设计方案,可获得在该设计方案 下的MTH。、MEXH、THC、QEXH、Texh等实际燃烧参数。
[0058] S104,在所述实际燃烧参数符合预设的评价标准时,采用与所述实际燃烧参数对 应的设计方案设计所述发动机。
[0059] 请一并参阅图2,在本发明实施例中,将根据所述设计方案获得的实际燃烧参数与 该工况下的目标燃烧参数进行比较,以确认所述设计方案是否符合预期的要求。具体地:
[0060] S1041,判断所述实际燃烧参数是否满足所述目标燃烧参数的要求。
[0061] S1042,若是,则确认所述实际燃烧参数符合预设的评价标准,并采用与所述实际 燃烧参数对应的设计方案设计所述发动机。
[0062] 在本发明实施例中,若所述实际燃烧参数满足所述目标燃烧参数的要求,例如所 述实际燃烧参数与所述目标燃烧参数一致或二者的差小于预设的误差值,则采用与所述实 际燃烧参数对应的设计方案设计燃烧机,并在所述发动机的设计中采用该燃烧机,进而完 成所述发动机的设计。
[0063] S1043,若否,则针对每个工况重新调整所述燃烧模型机的设计方案。
[0064] 在本发明实施例中,若所述实际燃烧参数不满足所述目标燃烧参数的要求,则针 对每个工况重新调整所述设计方案,其中,调整所述设计方案可以是对上述给出的设计方 案进行调整,例如对于所述全负荷工况,可调节气门重叠角或在喷油控制时调节两次喷油 的比例等来调节所述实际燃烧参数,也可以是对所述燃烧模型机的其他系统进行改进或控 制,例如对于进气系统和排气系统,可通过合理匹配增压器与中冷器,提高进气压力,降低 排气背压与进气温度,从而提高IPMP,也可通过优化进气歧管,提高进气均匀性并减少进 气阻力来提高IPMP。对于供油系统,可通过高压直喷供油系统,提高雾化水平,从而减少 OMEP,提高指示热效率,减少THC排放,也可通过多次喷射控制方案,提高油气混合气质量, 加强缸内流动强度来减少OMEP,提高指示热效率,减少THC排放。对于点火系统,可采用高 能点火线圈,提高燃烧稳定性,并允许使用较大的内部EGR率,从而减少OMEP,也可通过合 理控制点火正时,提尚热效率,进而减少OMEP,提尚热效率,提尚热通量。对于冷却系统,可 通过优化设计冷却水套,减少水路流阻损失,提高冷却效率,避免局部过热,进而减少FMEP, 提高热效率,也可采用高效低损失水泵,减少摩擦损失,进而减少FMEP。对于润滑系统,可 采用可变机油泵,减少机械损失,并且优化活塞冷却油量,提高低速时避免温度以减少传热 损失,进而减少FMEP,提高热效率,也可优化设计润滑油道与润滑油泄油,减少机械损失, 达到减少FMEP的目的。对于配气机构,可通过采用可变正时系统,使得全工况都能获得最 佳的配气正时,减小泵气损失,从而优化内部EGR,加强利用进气惯性,达到提高IPMP,减少 OMEP,提高热通量的效果等。总之,可针对所述燃烧模型机的各个系统或机构尝试各种改进 或优化方案,来保证所述实际燃烧参数达到所述目标燃烧参数的要求。这里的具体改进和 优化方案可根据实际的需要进行制定或组合,而不仅限于上述提及的实施方式,在此不再 赘述。
[0065] 请一并参阅图3,需要说明的是,在本发明另一实施例中,所述在所述实际燃烧参 数符合预设的评价标准时,采用与所述实际燃烧参数对应的设计方案设计所述发动机,还 可为:
[0066] S2041,根据所述发动机的实际燃烧参数标定所述发动机的实际性能参数。
[0067] 在本发明实施例中,可根据所述实际燃烧参数计算并标定所述发动机的实际性能 参数,其中,具体的对应关系已在上文给出,在此不再赘述。
[0068] S2042,判断所述发动机的实际性能参数是否满足所述目标性能参数的要求。
[0069] S2043,若是,则确认所述实际燃烧参数符合预设的评价标准,并采用与所述实际 燃烧参数对应的设
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