CN104776821A - 一种车用高功率密度柴油机外形尺寸估算方法 - Google Patents

一种车用高功率密度柴油机外形尺寸估算方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104776821A
CN104776821A CN201510142525.3A CN201510142525A CN104776821A CN 104776821 A CN104776821 A CN 104776821A CN 201510142525 A CN201510142525 A CN 201510142525A CN 104776821 A CN104776821 A CN 104776821A
Authority
CN
China
Prior art keywords
diesel engine
physical dimension
automobile
high power
power density
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510142525.3A
Other languages
English (en)
Inventor
张志军
李亚芬
王尚学
陈晋兵
刘丽锋
牛海杰
付海燕
王国莹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China North Engine Research Institute Tianjin
Original Assignee
China North Engine Research Institute Tianjin
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China North Engine Research Institute Tianjin filed Critical China North Engine Research Institute Tianjin
Priority to CN201510142525.3A priority Critical patent/CN104776821A/zh
Publication of CN104776821A publication Critical patent/CN104776821A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/13—Architectural design, e.g. computer-aided architectural design [CAAD] related to design of buildings, bridges, landscapes, production plants or roads

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Testing Of Engines (AREA)

Abstract

本发明提供一种车用高功率密度柴油机外形尺寸估算方法，包括如下步骤：1)柴油机外形尺寸及影响因素数据收集；2)建立外形尺寸影响因素与气缸直径、活塞行程的倍数近似或取值范围；3)建立柴油机外形尺寸自编函数数学模型；4)自编函数数学模型中自变量及因变量样本数据的筛选；5)建立柴油机外形尺寸估算经验公式；6)根据估算经验公式进行三维切片图编程绘制。本发明的优点是：以大量试验数据信息为估算公式分析结果的科学性和可靠性提供有力支撑，对于初步选定的气缸直径、活塞行程、气缸数目及缸排夹角基本参数，即可根据估算公式推算出相应柴油机的长、宽和高，为柴油机方案评价及整车动力匹配提供可靠的柴油机外形尺寸。

Description

一种车用高功率密度柴油机外形尺寸估算方法
技术领域
本发明属于车用动力选型匹配、柴油机设计研究领域，尤其是涉及一种车用高功率密度柴油机外形尺寸估算方法。
背景技术
随着重型车辆运输业的迅速发展，随之而来的燃油消耗和尾气排放问题尤为严重。整车开发过程中为满足日益严格的排放标准和节能需求，首当其冲的是动力的选型与匹配。
柴油机小型化(Downsizing)是中重型车辆最直接、最有效的节能减排技术。所以在整车概念设计初期迫切需要了解所匹配柴油机的外形尺寸在节能减排方面的贡献度以及是否能够满足车辆布置的空间约束。
影响柴油机外形尺寸的因素非常之多，例如包括：气缸直径、活塞行程、气缸中心距、连杆长度、气缸盖高度、配气机构尺寸、气缸套厚度、油底壳高度、传动箱占用空间尺寸、机体水腔和飞轮壳尺寸等。
所以，随着柴油机强化程度的逐渐提高，柴油机零部件的高效集成化设计，目前的估算方法已经不能很好地估算出现代高功率密度柴油机的外形尺寸。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种车用高功率密度柴油机外形尺寸估算方法，解决在概念设计初期外形尺寸影响因素众多、估算困难的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种车用高功率密度柴油机外形尺寸估算方法，包括如下步骤：
1)柴油机外形尺寸及影响因素数据收集整理；
2)根据上步获得的数据建立外形尺寸影响因素与气缸直径、活塞行程的倍数近似关系或取值范围关系；
3)根据上步获得的近似关系或取值范围建立车用高功率密度柴油机外形尺寸自编函数数学模型；
4)自编函数数学模型中自变量及因变量样本数据的整理与筛选；
5)建立车用高功率密度柴油机外形尺寸估算经验公式；
6)根据估算经验公式进行柴油机体积与气缸数目、气缸缸径、活塞行程及缸排夹角函数的三维切片图编程绘制。
进一步的，所述步骤1)中收集的数据包括柴油机整机长宽高、行程缸径比、气缸中心距、连杆长度、气缸盖高度、配气机构尺寸、气缸套厚度、油底壳高度、传动箱占用空间尺寸、机体水腔、活塞压缩高度、曲轴中心线－机体底面距离、机座高度和飞轮壳尺寸中的部分或全部。
进一步的，所述步骤3)是建立以气缸直径、活塞行程、气缸数目及缸排夹角为自变量的柴油机长宽高的函数数学模型。
进一步的，所述步骤4)是对样本数据采用μ±3σ异常数据取舍原则剔除异常数据。
进一步的，所述步骤5)是对每个引入的自变量系数进行修正和数学模型校验，根据自编函数中复相关性系数大小、显著性检验及实施例验证性分析，检验其可信度，最终确定车用高功率密度柴油机外形尺寸最终估算经验公式。
进一步的，所述步骤5)是对自变量气缸直径D、活塞行程S、气缸数目i及缸排夹角θv的系数进行修正和数学模型校验，对于V型布置车用高功率密度柴油机，在缸排夹角为30°～180°范围内得到的柴油机外形尺寸长宽高估算经验公式如下：
L＝(0.68i+0.5)D+300                  (3)。
进一步的，所述步骤6)是利用MATLAB软件对估算公式进行编程处理，得到与车用高功率密度柴油机体积相关的气缸数目i、气缸缸径D、活塞行程S及缸排夹角θv函数关系可视化的三维切片图，从而进行有效的柴油机外形尺寸的设计。
本发明具有的优点和积极效果是：
本发明以大量试验数据信息为估算公式分析结果的科学性和可靠性提供有力支撑，对于初步选定的气缸直径、活塞行程、气缸数目及缸排夹角基本参数，即可根据估算公式推算出相应柴油机的长、宽和高，为柴油机方案评价及整车动力匹配提供可靠的柴油机外形尺寸，避免造成颠覆性的方案反复，推广应用价值高；
同时该方法兼有直观实用、结果可靠、计算高效等优点。
附图说明
图1是本发明的步骤流程示意图；
图2是本发明实施例的三维切片图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。
一种车用高功率密度柴油机外形尺寸估算方法，包括如下步骤:
1)车用高功率密度柴油机样本整机外形尺寸及各影响因素数据收集与整理：具体通过收集柴油机整机长宽高、行程缸径比、气缸中心距、连杆长度、气缸盖高度、配气机构尺寸、气缸套厚度、油底壳高度、传动箱占用空间尺寸、机体水腔、活塞压缩高度、曲轴中心线－机体底面距离、机座高度和飞轮壳尺寸等中的部分或全部作为样本数据，本实施例收集的是有关V型柴油机的上述相关数据，共计收录89组数据；
2)建立各外形尺寸影响因素与气缸直径D、活塞行程S的近似关系或取值范围：对步骤1)获得的柴油机外廓尺寸的影响因素进行系统性分析和一系列近似处理后，建立各影响因素与气缸直径D、活塞行程S的倍数近似或取值范围，本实施例建立的关系的特征参阅表1；
表1：柴油机外廓尺寸主要影响因素与D、S的特征关系
主要影响因素 影响因素与缸径、行程的近似关系
气缸中心距 (1.24～1.30)D
连杆长度L L＝S/(0.48～0.66)
活塞压缩高度 (0.55～1.0)D
行程缸径比 0.8～1.3
气缸盖高度 (0.75～1.03)D
曲轴中心线－机体底面距离 (0.45～1.814)D
机座高度 (1.2～1.7)S
3)建立车用高功率密度柴油机整机外形尺寸自编函数数学模型：对步骤2)获得的各影响因素与气缸直径D、活塞行程S的倍数近似或取值范围关系，建立以气缸直径D、活塞行程S、气缸数目i及缸排夹角θv为自变量的柴油机长宽高的函数数学模型；本实施例依照表1结果建立的自编函数数学模型：；
4)自编函数数学模型中的自变量及因变量数据样本收集整理和筛选：收集整理步骤3)中获得的自编函数数学模型中的自变量及因变量数据样本，并进行初步筛选，对样本数据采用常用的μ±3σ异常数据取舍原则剔除异常数据；
5)建立车用高功率密度柴油机外形尺寸估算经验公式：对每个引入的自变量系数进行修正和数学模型校验，建立车用高功率密度柴油机外形尺寸估算经验公式，根据自编函数中复相关性系数大小、显著性检验及实施例验证性分析，检验其可信度，最终确定车用高功率密度柴油机外形尺寸最终估算经验公式；
本实施例是对自变量气缸直径D、活塞行程S、气缸数目i及缸排夹角θv的系数进行修正和数学模型校验，最终确定车用高功率密度柴油机外形尺寸估算经验公式；对于V型布置车用高功率密度柴油机，在缸排夹角为30°～180°范围内得到的柴油机外形尺寸长宽高估算经验公式如下：
L＝(0.68i+0.5)D+300                     (3)
6)利用MATLAB软件对估算公式进行编程处理，得到与车用高功率密度柴油机体积相关的气缸数目i、气缸缸径D、活塞行程S及缸排夹角θv函数关系可视化的三维切片图，从而进行有效的柴油机外形尺寸的设计。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (7)

1.一种车用高功率密度柴油机外形尺寸估算方法，其特征在于包括如下步骤：
1)柴油机外形尺寸及影响因素数据收集整理；
2)根据上步获得的数据建立外形尺寸影响因素与气缸直径、活塞行程的倍数近似关系或取值范围关系；
3)根据上步获得的近似关系或取值范围建立车用高功率密度柴油机外形尺寸自编函数数学模型；
4)自编函数数学模型中自变量及因变量样本数据的整理与筛选；
5)建立车用高功率密度柴油机外形尺寸估算经验公式；
6)根据估算经验公式进行柴油机体积与气缸数目、气缸缸径、活塞行程及缸排夹角函数的三维切片图编程绘制。
2.根据权利要求1所述的车用高功率密度柴油机外形尺寸估算方法，其特征在于：所述步骤1)中收集的数据包括柴油机整机长宽高、行程缸径比、气缸中心距、连杆长度、气缸盖高度、配气机构尺寸、气缸套厚度、油底壳高度、传动箱占用空间尺寸、机体水腔、活塞压缩高度、曲轴中心线－机体底面距离、机座高度和飞轮壳尺寸中的部分或全部。
3.根据权利要求1或2所述的车用高功率密度柴油机外形尺寸估算方法，其特征在于：所述步骤3)是建立以气缸直径、活塞行程、气缸数目及缸排夹角为自变量的柴油机长宽高的函数数学模型。
4.根据权利要求1所述的车用高功率密度柴油机外形尺寸估算方法，其特征在于：所述步骤4)是对样本数据采用μ±3σ异常数据取舍原则剔除异常数据。
5.根据权利要求1所述的车用高功率密度柴油机外形尺寸估算方法，其特征在于：所述步骤5)是对每个引入的自变量系数进行修正和数学模型校验，根据自编函数中复相关性系数大小、显著性检验及实施例验证性分析，检验其可信度，最终确定车用高功率密度柴油机外形尺寸最终估算经验公式。
6.根据权利要求1或5所述的车用高功率密度柴油机外形尺寸估算方法，其特征在于：所述步骤5)是对自变量气缸直径D、活塞行程S、气缸数目i及缸排夹角θv的系数进行修正和数学模型校验，对于V型布置车用高功率密度柴油机，在缸排夹角为30°～180°范围内得到的柴油机外形尺寸长宽高估算经验公式如下：
L＝(0.68i+0.5)D+300   (3)。
7.根据权利要求1所述的车用高功率密度柴油机外形尺寸估算方法，其特征在于：所述步骤6)是利用MATLAB软件对估算公式进行编程处理，得到与车用高功率密度柴油机体积相关的气缸数目i、气缸缸径D、活塞行程S及缸排夹角θv函数关系可视化的三维切片图，从而进行有效的柴油机外形尺寸的设计。
CN201510142525.3A 2015-03-27 2015-03-27 一种车用高功率密度柴油机外形尺寸估算方法 Pending CN104776821A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510142525.3A CN104776821A (zh) 2015-03-27 2015-03-27 一种车用高功率密度柴油机外形尺寸估算方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510142525.3A CN104776821A (zh) 2015-03-27 2015-03-27 一种车用高功率密度柴油机外形尺寸估算方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104776821A true CN104776821A (zh) 2015-07-15

Family

ID=53618436

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510142525.3A Pending CN104776821A (zh) 2015-03-27 2015-03-27 一种车用高功率密度柴油机外形尺寸估算方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104776821A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105512412A (zh) * 2015-12-11 2016-04-20 中国北方发动机研究所(天津) 一种增压发动机排气系统匹配优劣的评价方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008151710A (ja) * 2006-12-19 2008-07-03 Saito Kanagata Seisakusho:Kk 鋳造製品の肉厚・形状検査方法と、その装置
CN101710354A (zh) * 2009-12-23 2010-05-19 沪东重机有限公司 一种对低速柴油机气缸套进行形状优化的方法
CN102200069A (zh) * 2010-03-25 2011-09-28 广西玉柴机器股份有限公司 四气门柴油机气缸盖正向排气道模型设计方法及装置
CN102829750A (zh) * 2012-08-27 2012-12-19 东风汽车公司 一种检测缸盖外形尺寸的测量方法及装置
JP2015017871A (ja) * 2013-07-10 2015-01-29 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 シリンダライナ摺動面の摩耗検査方法、検査治具および摩耗検査装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008151710A (ja) * 2006-12-19 2008-07-03 Saito Kanagata Seisakusho:Kk 鋳造製品の肉厚・形状検査方法と、その装置
CN101710354A (zh) * 2009-12-23 2010-05-19 沪东重机有限公司 一种对低速柴油机气缸套进行形状优化的方法
CN102200069A (zh) * 2010-03-25 2011-09-28 广西玉柴机器股份有限公司 四气门柴油机气缸盖正向排气道模型设计方法及装置
CN102829750A (zh) * 2012-08-27 2012-12-19 东风汽车公司 一种检测缸盖外形尺寸的测量方法及装置
JP2015017871A (ja) * 2013-07-10 2015-01-29 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 シリンダライナ摺動面の摩耗検査方法、検査治具および摩耗検査装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张志军等: "高功率密度柴油机紧凑性研究", 《车用发动机》 *
徐展: "小型柴油机主要零件尺寸简易概算法", 《广西机械》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105512412A (zh) * 2015-12-11 2016-04-20 中国北方发动机研究所(天津) 一种增压发动机排气系统匹配优劣的评价方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kéromnès et al. Development and validation of a 5 stroke engine for range extenders application
CN111625960B (zh) 一种基于cfd的e10乙醇汽油发动机燃烧三维仿真方法
Clenci et al. A CFD (computational fluid dynamics) study on the effects of operating an engine with low intake valve lift at idle corresponding speed
Colaço et al. Thermal analysis of a diesel engine operating with diesel–biodiesel blends
CN107667212A (zh) 用于表征噪声的爆震传感器网络系统和方法
CN111611713A (zh) 一种基于cae仿真技术的柴油机气缸盖设计分析方法
CN101196430A (zh) 曲轴转子-轴承系统动力学实验台电气控制系统
CN104776821A (zh) 一种车用高功率密度柴油机外形尺寸估算方法
Liu et al. Effects of working parameters on gasoline engine exergy balance
CN104102786A (zh) 一种高效快速优化的曲轴三维动力学分析方法
Kusztelan et al. Increases in low speed response of an IC engine using a twin-entry turbocharger
CN114510825B (zh) 一种对置活塞发动机的最佳相位差获取方法、系统
CN109014871A (zh) 一种发动机压缩比调控方法及调控装置
Changming et al. Transient gas exchange simulation and uniflow scavenging analysis for a unique opposed piston diesel engine
Guo et al. Marine CM: Condition identification of the cylinder liner-piston ring in a marine diesel engine using bispectrum analysis and artificial neural networks
CN201865767U (zh) 曲滑道发动机
CN107355308B (zh) 一种内置气门的活塞结构
Rathinam et al. Experimental and numerical investigations of tumble motion on an optical single cylinder engine
CN103244259B (zh) 连通缸四冲程发动机及相应的汽车
CN204405334U (zh) 一种发动机燃烧系统稳流试验装置
Siano et al. Noise prediction of a multi-cylinder engine prototype using multi-body dynamic simulation
CN205064114U (zh) 带簧片单向阀的气缸盖罩
CN105300702B (zh) 车用柴油机发动机因子的确定方法
Ikpe et al. Computation of In-Cylinder Transient Thermodynamics and Valve Lift Effects on Four Stroke Reciprocating Piston Internal Combustion Engine
CN202811275U (zh) 双v型空压机中气缸部件与进气缓冲罐的安装结构

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
EXSB Decision made by sipo to initiate substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20150715