一種發(fā)動機設(shè)計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及發(fā)動機領(lǐng)域，尤其涉及一種發(fā)動機設(shè)計方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的發(fā)動機開發(fā)設(shè)計中，通常是在制定整機的性能參數(shù)之后即開始對整機進(jìn)行 設(shè)計，之后再依次進(jìn)行發(fā)動機試制、實驗及針對工程樣機中的出現(xiàn)的問題進(jìn)行修正優(yōu)化。
[0003] 然而由于缺少針對燃燒系統(tǒng)參數(shù)的目標(biāo)制定，導(dǎo)致對發(fā)動機性能影響很大的燃燒 系統(tǒng)的開發(fā)無法直接地與性能參數(shù)的制定關(guān)聯(lián)起來，即無法針對性地在熱力學(xué)開發(fā)階段與 發(fā)動機驗證開發(fā)階段對整機的性能參數(shù)進(jìn)行有效的反饋，造成整機設(shè)計與工程樣機模擬仿 真之間重復(fù)低效的流程往復(fù)，嚴(yán)重浪費時間和經(jīng)費資源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種發(fā)動機設(shè)計方法，可有效節(jié)省發(fā)動機 的設(shè)計時間和經(jīng)費資源。
[0005] 本發(fā)明提供一種發(fā)動機設(shè)計方法，包括如下步驟：
[0006] 制定發(fā)動機的目標(biāo)性能參數(shù)；
[0007] 將所述發(fā)動機的目標(biāo)性能參數(shù)劃分為所述發(fā)動機在多個工況下的目標(biāo)燃燒參 數(shù)；
[0008] 針對每個工況對燃燒模型機制定對應(yīng)的設(shè)計方案，以采集每個工況在對應(yīng)的設(shè)計 方案下的實際燃燒參數(shù)；及
[0009] 在所述實際燃燒參數(shù)符合預(yù)設(shè)的評價標(biāo)準(zhǔn)時，采用與所述實際燃燒參數(shù)對應(yīng)的設(shè) 計方案設(shè)計所述發(fā)動機。
[0010] 作為上述方案的改進(jìn)，所述發(fā)動機的目標(biāo)性能參數(shù)包括最大功率、最大扭矩、特征 工況點油耗、起燃工況排放量及起燃工況熱通量。
[0011] 作為上述方案的改進(jìn)，所述多個工況包括全負(fù)荷工況、部分負(fù)荷工況及催化器起 燃工況。
[0012] 作為上述方案的改進(jìn)，所述將所述發(fā)動機的目標(biāo)性能參數(shù)劃分為所述發(fā)動機在不 同工況下的目標(biāo)燃燒參數(shù)，具體為：
[0013] 將所述目標(biāo)性能參數(shù)中的所述最大功率及所述最大扭矩劃分為所述全負(fù)荷工況 下的目標(biāo)燃燒參數(shù)；
[0014] 將所述目標(biāo)性能參數(shù)中的所述特征工況點油耗劃分為所述部分負(fù)荷工況下的目 標(biāo)燃燒參數(shù)；
[0015] 將所述目標(biāo)性能參數(shù)中的所述起燃工況排放量及起燃工況熱通量劃分為所述催 化器起燃工況下的目標(biāo)燃燒參數(shù)。
[0016] 作為上述方案的改進(jìn)，所述燃燒模型機包括：進(jìn)氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、供油系統(tǒng)、點火 系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、配氣機構(gòu)、曲柄連桿機構(gòu)及氣道與燃燒室。
[0017] 作為上述方案的改進(jìn)，所述針對每個工況對燃燒模型機制定對應(yīng)的設(shè)計方案，以 采集每個工況在對應(yīng)的所述設(shè)計方案下的實際燃燒參數(shù)，具體為：
[0018] 針對每個工況制定燃燒模型機的氣門正時控制方案、噴油控制方案和點火控制方 案；及
[0019] 控制所述燃燒模型機按照所制定的氣門正時控制方案、噴油控制方案和點火控制 方案運行，以采集每個工況下的實際燃燒參數(shù)。
[0020] 作為上述方案的改進(jìn)，所述在所述實際燃燒參數(shù)符合預(yù)設(shè)的評價標(biāo)準(zhǔn)時，采用與 所述實際燃燒參數(shù)對應(yīng)的設(shè)計方案設(shè)計所述發(fā)動機，具體為：
[0021] 判斷所述實際燃燒參數(shù)是否滿足所述目標(biāo)燃燒參數(shù)的要求；
[0022] 若是，則確認(rèn)所述實際燃燒參數(shù)符合預(yù)設(shè)的評價標(biāo)準(zhǔn)，并采用與所述實際燃燒參 數(shù)對應(yīng)的設(shè)計方案設(shè)計所述發(fā)動機；
[0023] 若否，則針對每個工況重新調(diào)整所述燃燒模型機的設(shè)計方案。
[0024] 作為上述方案的改進(jìn)，所述在所述實際燃燒參數(shù)符合預(yù)設(shè)的評價標(biāo)準(zhǔn)時，采用與 所述實際燃燒參數(shù)對應(yīng)的設(shè)計方案設(shè)計所述發(fā)動機，具體為：
[0025] 根據(jù)所述發(fā)動機的實際燃燒參數(shù)標(biāo)定所述發(fā)動機的實際性能參數(shù)；
[0026] 判斷所述發(fā)動機的實際性能參數(shù)是否滿足所述目標(biāo)性能參數(shù)的要求；
[0027] 若是，則確認(rèn)所述實際燃燒參數(shù)符合預(yù)設(shè)的評價標(biāo)準(zhǔn)，并采用與所述實際燃燒參 數(shù)對應(yīng)的設(shè)計方案設(shè)計所述發(fā)動機；
[0028] 若否，則針對每個工況重新調(diào)整所述燃燒模型機的設(shè)計方案。
[0029] 作為上述方案的改進(jìn)，所述在所述實際燃燒參數(shù)符合預(yù)設(shè)的評價標(biāo)準(zhǔn)時，采用與 所述實際燃燒參數(shù)對應(yīng)的設(shè)計方案設(shè)計所述發(fā)動機，具體為：
[0030] 根據(jù)所述發(fā)動機的實際燃燒參數(shù)標(biāo)定所述發(fā)動機的實際性能參數(shù)；
[0031] 判斷所述發(fā)動機的實際性能參數(shù)是否滿足所述目標(biāo)性能參數(shù)的要求；
[0032] 若是，則確認(rèn)所述實際燃燒參數(shù)符合預(yù)設(shè)的評價標(biāo)準(zhǔn)，并采用與所述實際燃燒參 數(shù)對應(yīng)的設(shè)計方案設(shè)計所述發(fā)動機；
[0033] 若否，則重新調(diào)整所述發(fā)動機的目標(biāo)性能參數(shù)。
[0034] 本發(fā)明實施例提供的發(fā)動機設(shè)計方法，通過將所述目標(biāo)性能參數(shù)劃分為多個工況 下的目標(biāo)燃燒參數(shù)，并通過對燃燒模型機采用多種設(shè)計方案進(jìn)行熱力學(xué)開發(fā)和驗證，使得 對發(fā)動機性能影響最為關(guān)鍵的燃燒系統(tǒng)開發(fā)直接地與發(fā)動機的目標(biāo)性能參數(shù)關(guān)聯(lián)起來，實 現(xiàn)了二者之間的有效反饋，提高了發(fā)動機的設(shè)計開發(fā)效率，避免了低效的流程往復(fù)，并可節(jié) 省大量時間和開發(fā)經(jīng)費。
【附圖說明】
[0035] 為了更清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將對實施方式中所需要使用的附圖作 簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施方式，對于本領(lǐng)域普 通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0036] 圖1是本發(fā)明實施例提供的發(fā)動機設(shè)計方法的流程示意圖。
[0037] 圖2是圖1所示的發(fā)動機設(shè)計方法的一種具體流程示意圖。
[0038] 圖3是圖1所示的發(fā)動機設(shè)計方法的另一種具體流程示意圖。
[0039] 圖4是圖1所示的發(fā)動機設(shè)計方法的另一種具體流程示意圖。
【具體實施方式】
[0040] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0041] 請參閱圖1，本發(fā)明實施例提供一種發(fā)動機設(shè)計方法，所述發(fā)動機設(shè)計方法至少包 括如下步驟：
[0042] S101，制定發(fā)動機的目標(biāo)性能參數(shù)。
[0043] 在本發(fā)明實施例中，在設(shè)計一個發(fā)動機或一種型號的發(fā)動機前，需先根據(jù)發(fā)動機 的具體使用場合或適配的汽車車型等一系列因素預(yù)先制定該發(fā)動機的目標(biāo)性能參數(shù)，其 中，所述目標(biāo)性能參數(shù)包括但不限于最大功率、最大扭矩、特征工況點油耗、起燃工況排放 量及起燃工況熱通量。
[0044] S102,將所述發(fā)動機的目標(biāo)性能參數(shù)劃分為所述發(fā)動機在多個工況下的目標(biāo)燃燒 參數(shù)。
[0045] 在本發(fā)明實施例中，所述發(fā)動機的目標(biāo)性能參數(shù)可與所述發(fā)動機的目標(biāo)燃燒參數(shù) 聯(lián)系起來，從而建立起所述發(fā)動機的目標(biāo)性能參數(shù)與目標(biāo)燃燒系統(tǒng)參數(shù)之間的對應(yīng)關(guān)系。 其中，所述目標(biāo)燃燒參數(shù)為所述發(fā)動機的燃燒機在燃燒過程中需要達(dá)到的預(yù)期的燃燒參 數(shù)，而所述燃燒參數(shù)為所述燃燒機在燃燒過程中產(chǎn)生的各項參數(shù)或指標(biāo)。
[0046] 在本發(fā)明實施例中，所述發(fā)動機的多個工況包括全負(fù)荷工況、部分負(fù)荷工況及催 化器起燃工況，其中，不同的工況對應(yīng)不同的目標(biāo)性能參數(shù)，而所述目標(biāo)性能參數(shù)也可用相 應(yīng)的目標(biāo)燃燒參數(shù)來表示。
[0047] 具體地，當(dāng)在所述全負(fù)荷工況下，需要考慮的是動力性指標(biāo)，而與所述發(fā)動機的 動力性指標(biāo)相關(guān)的目標(biāo)性能參數(shù)為所述最大功率及所述最大扭矩，其中，所述最大功率及 所述最大扭矩可由目標(biāo)燃燒參數(shù)中的制動平均有效壓力（BMEP)來計算得出，具體地，所述 BMEP可以同排量結(jié)合計算出扭矩，且通過與發(fā)動機的轉(zhuǎn)速結(jié)合起來可計算出功率。如此，當(dāng) 所述最大功率及最大扭矩確定下來后，所述BMEP的值也是確定的。
[0048] 在本發(fā)明實施例中，BMEP = MEP-FMEP = IPMP-EMEP-OMEP-FMEP，因此，為了獲 得預(yù)期的BMEP，可通過調(diào)節(jié)IPMP (理論功率等效壓力）、EMEP (排氣損失平均有效壓力