汽油机性能数值式概念设计技术的开发与应用

发布时间：2019-12-02 09:04

【摘要】：在现代发动机的开发过程中,数字式虚拟发动机这一概念正逐渐为人们所熟悉。相对于传统的实体发动机而言,数字式发动机的本质为开发过程(包括参数优化与结果验证等)是通过数值形式来开发而不是采用实物形式来完成。与传统发动机开发技术相比,数值式发动机开发技术可以在概念设计阶段即达到拟开发发动机性能目标的90%以上,发动机性能数值式概念设计技术正快速发展。然而,目前国内汽油机性能概念设计技术存在发展较为落后,整车与动力系统开发不匹配的问题,针对这一现状,我团队提出一种从整车性能需求出发的汽油机性能数值式概念设计理念,为汽油机概念设计提供一定指导。本文以四台增压直喷汽油机稳态试验结果为基础,通过对影响汽油机缸内燃烧过程的关键参数如空燃比、燃烧始点、50%燃烧点、燃烧持续期等变化规律的总结,找出汽油机缸内燃烧过程关键参数的共性规律。发现汽油机缸内燃烧效率与过量空气系数具有良好的线性关系;同时,汽油机缸内燃烧始点、50%燃烧点、燃烧持续期等参数主要随汽油机转速及负荷的变化而变化,并大致呈随负荷增大而增大的变化规律;接着本文利用以上规律提炼出了汽油机性能概念设计过程中先进仿真技术所需的关键缸内燃烧边界条件,为汽油机开发过程中一维性能模拟计算优化过程提供理论基础及优化方向。随后,本文简要介绍了基于整车性能需求出发的汽油机性能数值式概念设计理念的汽油机数值式概念设计平台的建设思路,并根据汽油机缸内燃烧过程关键参数的变化规律,建立了汽油机性能数值式概念设计一维仿真标准数模,减少汽油机概念设计过程中的重复建模工作。最后,利用一台现有汽油机实测数据验证了标准数模的有效性,为汽油机概念设计提供一定指导。
【图文】：

示意图,内过程,发动机缸,示意图

图 2.1 发动机缸内过程示意图律：热量可以从一个物体传递到另一个换，但是在转换过程中，能量的总值保系式可写成如下形式：BWsseedU dQ dQ dW hdm hdm烧放出的热量，，热源项，（ J ）；气缸壁面的换热量，（）；质的比焓，（ J / kg）；质的比焓，（）；量，( kg )；量，( kg )。示活塞对外做功量，在压缩冲程时活塞化做功这项必须加上负号，因此气缸容

示功图,汽油机,缸内,工作过程

机工作过程仿真技术可以在研发概念设计阶段预测发动机的性能，并进行多方的比较，以获得最佳方案。发动机工作过程仿真技术还能进行设计参数的优化计，通过研究对比发动机压缩比、配气正时、增压器特性、进排气系统的布局尺寸等各种设计参数；增压器增压压力、发动机中冷器出口工质温度以及发动排气背压等各种热力参数；发动机转速、负荷、发动机冷却系温度、机油压力油温等发动机实际运行参数对发动机性能的影响，可以获得以上各项参数的最值，提高发动机性能。在进行仿真计算时，必须考虑到发动机实际工作过程中缸内的热力过程、换气过程、气体流动、工质性质、涡轮增压器特性及其与发机的配合等影响仿真精度的关键参数，以保证发动机工作过程仿真的准确性。3.1 汽油机工作过程的物理描述及仿真汽油机实际工作循环是非常复杂的，为获得气缸内部实际情况，通常利用烧分析仪来观察和记录气缸内工质压力随曲轴转角的变化，所得结果即为 p-V功图。由示功图可以观察到汽油机的各工作过程中压力的变化，如图 3.1 所示
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK412

【参考文献】