CN110990959A - 一种确定燃烧室腔体高度的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种确定燃烧室腔体高度的方法及系统，发动机包括燃烧室和固定板，燃烧室与固定板连接后形成腔体，方法包括以下步骤：获取加工燃烧室的制程能力指数；根据随机函数，获取多个测试数据，测试数据为腔体的预设高度值；根据多个测试数据，确定标准差；根据测试数据和标准差生成正态分布图，正态分布图包括多个样本点，每个样本点对应一个测试数据；根据标准差和制程能力指数，确定正态分布图的规格上限和规格下限；根据规格上限、规格下限和第一预设范围，确定腔体的高度范围；本发明根据燃烧室的制程能力指数，通过统计学确定的燃烧室腔体的高度，使燃烧室的高度设计更加准确，满足现有燃烧室的设计需求，从而提高所述燃烧室的热效率。
Description
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种确定燃烧室腔体高度的方法及系统。
背景技术
随着小型直喷发动机的快速发展，对汽油机的动力性、经济性和排放性提出了越来越高的要求。燃烧室的设计需要考虑发动机的冲量系数、火焰传播速度、放热率、换热损失和爆燃倾向。
燃气涡轮发动机燃烧室由外壳、火焰筒、喷嘴、涡流器、点火装置等组成。由压气机扩散段出来的高压空气分成两股：一股进入火焰筒前部，与喷嘴喷出来的燃油混合形成油气混合气，经点火装置点火后燃烧。另一股从火焰筒与外套间流过，对火焰筒壁面进行冷却，然后进入火焰筒与高温燃气掺混，使燃气温度降低，达到涡轮所要求的温度。通常要求燃烧室具有燃烧稳定、燃烧效率高、点火范围宽、流动阻力小以及结构简单、尺寸小、安全可靠和寿命长等特性。
现有技术一般将燃烧室设计为高热效率、高压缩比和高滚流比，要承受最高约1000摄氏度和100Bar的爆发压力，工作环境机械载荷和热载荷复杂。尤其是燃烧室和座圈过渡的敏感区域，对气流有较大影响，特别是滚流比。现有的设计方案对燃烧室和座圈过渡区域的设计不能满足燃烧室的设计需求。
基于现有技术存在的缺点，急需研究一种确定燃烧室腔体高度的方法及系统，来解决上述问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种确定燃烧室腔体高度的方法及系统，本发明根据现有燃烧室的制程能力指数，通过统计学确定的燃烧室腔体的高度，使所述燃烧室的高度设计更加准确，满足现有燃烧室的设计需求，从而提高所述燃烧室的热效率，并减少排放。
本发明公开了一种确定燃烧室腔体高度的方法及系统,发动机包括燃烧室和固定板，所述燃烧室与固定板连接后形成腔体，所述方法包括以下步骤：
获取加工所述燃烧室的制程能力指数；
根据随机函数，获取多个测试数据，所述测试数据为所述腔体的预设高度值；
根据多个所述测试数据，确定标准差；
根据所述测试数据和所述标准差生成正态分布图，所述正态分布图包括多个样本点，每个样本点对应一个测试数据；
根据所述标准差和所述制程能力指数，确定所述正态分布图的规格上限和规格下限；
根据所述规格上限、所述规格下限和第一预设范围，确定所述腔体的高度范围。
进一步地，所述根据多个所述测试数据，确定标准差包括：
设定所述测试数据的数量，其中，所述测试数据不小于10000；
根据所述测试数据和所述测试数据的数量，确定所述标准差。
进一步地，所述根据所述测试数据和所述标准差生成正态分布图包括：
根据所述测试数据和所述测试数据的数量，计算规格中心值；
根据所述规格中心值和所述标准差，生成所述正态分布图。
进一步地，所述根据所述规格上限、所述规格下限和第一预设范围，确定所述腔体的高度范围之后还包括：
根据所述腔体的高度范围，输入多个所述腔体的高度值到仿真软件；
通过仿真软件对所述燃烧室的滚流比进行仿真和分析；
获得所述滚流比；
将所述滚流比与第二预设范围进行比较；
当所述滚流比在所述第二预设范围内时，将与所述滚流比对应的高度值作为所述腔体高度的推荐值；
当所述滚流比不在所述第二预设范围时，将与所述滚流比对应的高度值剔除，并进行预警操作。
进一步地，所述根据随机函数，获取多个测试数据，所述测试数据为所述腔体的高度值包括：
设定随机函数的修正系数；
根据所述修正系数和所述随机函数，获得多个测试数据。
进一步地，所述根据所述修正系数和所述随机函数，获得多个测试数据之后还包括：
统计低于所述规格下限的样本点和高于所述规格上限的样本点的总数量；
根据所述总数量和预设数量，计算比值；
将所述比值与预设比值进行比较；
当所述比值大于所述预设比值时，重新设定所述修正系数。
进一步地，所述根据所述规格上限、所述规格下限和第一预设范围，确定所述腔体的高度范围包括：
根据所述规格上限、所述规格下限和第一预设范围，剔除所述预设高度值＞μ+4σ和所述预设高度值＜μ-4σ的值；
将剩余值的集合确定为所述腔体的高度范围，其中，μ为规格中心值，σ为标准差。
进一步地，所述获取加工所述燃烧室的制程能力指数包括：
根据第一数据表，获取加工所述燃烧室的制程能力，其中，所述第一数据表用于记录燃烧室基准面的尺寸与所述制程能力的映射关系。
本发明还提供了一种确定燃烧室腔体高度的系统，用于实现以上所述的确定燃烧室腔体高度的方法，其特征在于，包括控制器和显示屏，所述控制器与所述显示屏电连接；
所述控制器，用于获取加工所述燃烧室的制程能力指数，并根据随机函数，获取多个测试数据，所述测试数据为所述腔体的预设高度值；根据多个所述测试数据，确定标准差；根据所述测试数据和所述标准差生成正态分布图；
所述显示屏，用于显示所述正态分布图，所述正态分布图包括多个样本点，每个样本点对应一个测试数据；
所述控制器，还用于根据所述标准差和所述制程能力指数，确定所述正态分布图的规格上限和规格下限；根据所述规格上限、所述规格下限和第一预设范围，确定所述腔体的高度范围。
进一步地，还包括警示器，所述警示器与所述控制器电连接；
所述控制器，还用于根据所述腔体的高度范围，通过仿真软件进行所述燃烧室的滚流比的仿真和分析；获得所述滚流比；将所述滚流比与预设范围进行比较；当所述滚流比在预设范围内时，将与所述滚流比对应的高度值作为所述腔体高度的推荐值；当所述滚流比不在预设范围时，将与所述滚流比对应的高度值剔除；
所述警示器，用于当所述滚流比不在预设范围时，展示预警信息。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
本发明根据现有燃烧室的制程能力指数，通过统计学确定的燃烧室腔体的高度，使所述燃烧室的高度设计更加准确，满足现有燃烧室的设计需求，从而提高所述燃烧室的热效率，并减少排放。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1是本发明实施例提供的一种确定燃烧室腔体高度的方法流程图；
图2是本发明实施例提供的一种确定燃烧室腔体高度的系统结构示意图。
其中，图中附图标记对应为：
1-控制器；2-显示屏；3-警示器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
现有基于油门踏板开度的制动方法存在如下缺陷：现有技术一般将燃烧室设计为高热效率、高压缩比和高滚流比，要承受最高约1000摄氏度和100Bar的爆发压力，工作环境机械载荷和热载荷复杂。尤其是燃烧室和座圈过渡的敏感区域，对气流有较大影响，特别是滚流比。现有的设计方案对燃烧室和座圈过渡区域的设计不能满足燃烧室的设计需求。
针对现有技术的缺陷，本发明的实施例提供一种确定燃烧室腔体高度的方法及系统，本发明根据现有燃烧室的制程能力指数，通过统计学确定的燃烧室腔体的高度，使所述燃烧室的高度设计更加准确，满足现有燃烧室的设计需求，从而提高所述燃烧室的热效率，并减少排放。
参见附图1-图2，本实施例提供了一种确定燃烧室腔体高度的方法及系统,发动机包括燃烧室和固定板，所述燃烧室与固定板连接后形成腔体，所述方法包括以下步骤：
获取加工所述燃烧室的制程能力指数；
根据随机函数，获取多个测试数据，所述测试数据为所述腔体的预设高度值；
根据多个所述测试数据，确定标准差；
根据所述测试数据和所述标准差生成正态分布图，所述正态分布图包括多个样本点，每个样本点对应一个测试数据；
根据所述标准差和所述制程能力指数，确定所述正态分布图的规格上限和规格下限；
根据所述规格上限、所述规格下限和第一预设范围，确定所述腔体的高度范围。
需要说明的是：所述固定板为燃烧室的底圈，现有燃烧室的压缩比一般为高压缩比，所述压缩比一般需要大于13；滚流比一般设置成高滚流比，所述滚流比一般需大于5.5；在现有技术中，所述燃烧室与所述底圈之间过渡区域的高度，即所述腔体的高度，已经不能满足所述燃烧室的设计需求，即所述压缩比大于13且所述滚流比大于5.5，所以通过本发明的方法，来实现所述燃烧室高压缩比和高滚流比的设计需求，本发明根据现有燃烧室的制程能力指数，通过统计学确定的燃烧室腔体的高度，使所述燃烧室的高度设计更加准确，满足现有燃烧室的设计需求，从而提高所述燃烧室的热效率，并减少排放。
具体地，所述获取加工所述燃烧室的制程能力指数包括：
根据加工所述燃烧室的加工工艺；
根据所述加工工艺，获取所述燃烧室的工艺公差；
根据所述工艺公差和所述燃烧室的待加工面，规划所述待加工面的工艺公差；
根据随机函数，获取所述待加工面的若干数值，所述数值为所述待加工面相对所述燃烧室的定位面的高度值，其中，所述数值的数量需不小于10000个；
根据所述数值，计算所述燃烧室的制程能力指数。
具体地，一般所述燃烧室的制程能力指数为1.67，根据所述制程能力指数可以计算出所述腔体高度的变化范围为(-0.2mm-+0.4mm)，即当所述腔体的高度为10mm时，所述腔体的高度范围为9.8mm-10.4mm之间。
优选地，所述根据多个所述测试数据，确定标准差包括：
设定所述测试数据的数量，其中，所述测试数据不小于10000；
根据所述测试数据和所述测试数据的数量，确定所述标准差。
具体地，所述测试数据需不小于10000，才能保证计算数据的准确性。
优选地，所述根据所述测试数据和所述标准差生成正态分布图包括：
根据所述测试数据和所述测试数据的数量，计算规格中心值；
根据所述规格中心值和所述标准差，生成所述正态分布图。
优选地，所述根据所述规格上限、所述规格下限和第一预设范围，确定所述腔体的高度范围之后还包括：
根据所述腔体的高度范围，输入多个所述腔体的高度值到仿真软件；
通过仿真软件对所述燃烧室的滚流比进行仿真和分析；
获得所述滚流比；
将所述滚流比与第二预设范围进行比较；
当所述滚流比在所述第二预设范围内时，将与所述滚流比对应的高度值作为所述腔体高度的推荐值；
当所述滚流比不在所述第二预设范围时，将与所述滚流比对应的高度值剔除，并进行预警操作。
具体地，当所述滚流比在所述第二预设范围内时，确定所述腔体的高度范围在能够满足所述燃烧室设计需求的范围内，此时将与所述滚流比对应的高度值作为所述腔体高度的推荐值；当所述滚流比不在所述第二预设范围时，所述腔体的高度值不能满足所述燃烧室设计需求，确定所述高度值不在能够满足所述燃烧室设计需求的范围内，此时将与所述滚流比对应的高度值剔除，同时根据所述高度值缩小所述腔体的高度范围。
具体地，所述预警操作包括：当所述滚流比在所述第二预设范围内时，展示第一警示信息；当所述滚流比不在所述第二预设范围内时，展示第二警示信息。
优选地，所述根据随机函数，获取多个测试数据，所述测试数据为所述腔体的高度值包括：
设定随机函数的修正系数；
根据所述修正系数和所述随机函数，获得多个测试数据。
具体地，所述随机函数为RAND函数，所述修正系数一般设置为2。
优选地，所述根据所述修正系数和所述随机函数，获得多个测试数据之后还包括：
统计低于所述规格下限的样本点和高于所述规格上限的样本点的总数量；
根据所述总数量和预设数量，计算比值；
将所述比值与预设比值进行比较；
当所述比值大于所述预设比值时，重新设定所述修正系数。
具体地，当所述比值大于所述预设比值时，判定所述修正系数不合理，并根据所述比值和所述预设比值，重新设定所述修正系数。
优选地，所述根据所述规格上限、所述规格下限和第一预设范围，确定所述腔体的高度范围包括：
根据所述规格上限、所述规格下限和第一预设范围，剔除所述预设高度值＞μ+4σ和所述预设高度值＜μ-4σ的值；
将剩余值的集合确定为所述腔体的高度范围，其中，μ为规格中心值，σ为标准差。
在其他实施例中，所述第一预设范围也可以设定为：小于μ+4σ且不小于μ-4σ。
优选地，所述获取加工所述燃烧室的制程能力指数包括：
根据第一数据表，获取加工所述燃烧室的制程能力，其中，所述第一数据表用于记录燃烧室基准面的尺寸与所述制程能力的映射关系。
本发明还提供了一种确定燃烧室腔体高度的系统，用于实现以上所述的确定燃烧室腔体高度的方法，其特征在于，包括控制器1和显示屏2，所述控制器1与所述显示屏2电连接；
所述控制器1，用于获取加工所述燃烧室的制程能力指数，并根据随机函数，获取多个测试数据，所述测试数据为所述腔体的预设高度值；根据多个所述测试数据，确定标准差；根据所述测试数据和所述标准差生成正态分布图；
所述显示屏2，用于显示所述正态分布图，所述正态分布图包括多个样本点，每个样本点对应一个测试数据；
所述控制器1，还用于根据所述标准差和所述制程能力指数，确定所述正态分布图的规格上限和规格下限；根据所述规格上限、所述规格下限和第一预设范围，确定所述腔体的高度范围。
优选地，还包括警示器3，所述警示器3与所述控制器1电连接；
所述控制器1，还用于根据所述腔体的高度范围，通过仿真软件进行所述燃烧室的滚流比的仿真和分析；获得所述滚流比；将所述滚流比与预设范围进行比较；当所述滚流比在预设范围内时，将与所述滚流比对应的高度值作为所述腔体高度的推荐值；当所述滚流比不在预设范围时，将与所述滚流比对应的高度值剔除；
所述警示器3，当所述滚流比在所述第二预设范围内时，展示第一警示信息；当所述滚流比不在所述第二预设范围内时，展示第二警示信息。
所述警示器3可以包括显示屏或语音提示装置，所述第一提示信息和所述第二提示信息可以为语音提示或者图像提示。
所述确定燃烧室腔体高度的系统工作过程为：当需要确定所述腔体的高度时，获取加工所述燃烧室的制程能力指数；根据随机函数，获取多个测试数据，所述测试数据为所述腔体的预设高度值；根据多个所述测试数据，确定标准差；根据所述测试数据和所述标准差生成正态分布图，所述正态分布图包括多个样本点，每个样本点对应一个测试数据；根据所述标准差和所述制程能力指数，确定所述正态分布图的规格上限和规格下限；根据所述规格上限、所述规格下限和第一预设范围，确定所述腔体的高度范围；根据现有燃烧室的制程能力指数，通过统计学确定的燃烧室腔体的高度，使所述燃烧室的高度设计更加准确，满足现有燃烧室的设计需求，从而提高所述燃烧室的热效率，并减少排放。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种确定燃烧室腔体高度的方法，其特征在于，发动机包括燃烧室和固定板，所述燃烧室与固定板连接后形成腔体，所述方法包括以下步骤：
获取加工所述燃烧室的制程能力指数；
根据随机函数，获取多个测试数据，所述测试数据为所述腔体的预设高度值；
根据多个所述测试数据，确定标准差；
根据所述测试数据和所述标准差生成正态分布图，所述正态分布图包括多个样本点，每个样本点对应一个测试数据；
根据所述标准差和所述制程能力指数，确定所述正态分布图的规格上限和规格下限；
根据所述规格上限、所述规格下限和第一预设范围，确定所述腔体的高度范围。
2.根据权利要求1所述的一种确定燃烧室腔体高度的方法，其特征在于，所述根据多个所述测试数据，确定标准差包括：
设定所述测试数据的数量，其中，所述测试数据不小于10000；
根据所述测试数据和所述测试数据的数量，确定所述标准差。
3.根据权利要求2所述的一种确定燃烧室腔体高度的方法，其特征在于，所述根据所述测试数据和所述标准差生成正态分布图包括：
根据所述测试数据和所述测试数据的数量，计算规格中心值；
根据所述规格中心值和所述标准差，生成所述正态分布图。
4.根据权利要求3所述的一种确定燃烧室腔体高度的方法，其特征在于，所述根据所述规格上限、所述规格下限和第一预设范围，确定所述腔体的高度范围之后还包括：
根据所述腔体的高度范围，输入多个所述腔体的高度值到仿真软件；
通过仿真软件对所述燃烧室的滚流比进行仿真和分析；
获得所述滚流比；
将所述滚流比与第二预设范围进行比较；
当所述滚流比在所述第二预设范围内时，将与所述滚流比对应的高度值作为所述腔体高度的推荐值；
当所述滚流比不在所述第二预设范围时，将与所述滚流比对应的高度值剔除，并进行预警操作。
5.根据权利要求4所述的一种确定燃烧室腔体高度的方法，其特征在于，所述根据随机函数，获取多个测试数据，所述测试数据为所述腔体的高度值包括：
设定随机函数的修正系数；
根据所述修正系数和所述随机函数，获得多个测试数据。
6.根据权利要求5所述的一种确定燃烧室腔体高度的方法，其特征在于，所述根据所述修正系数和所述随机函数，获得多个测试数据之后还包括：
统计低于所述规格下限的样本点和高于所述规格上限的样本点的总数量；
根据所述总数量和预设数量，计算比值；
将所述比值与预设比值进行比较；
当所述比值大于所述预设比值时，重新设定所述修正系数。
7.根据权利要求6所述的一种确定燃烧室腔体高度的方法，其特征在于，所述根据所述规格上限、所述规格下限和第一预设范围，确定所述腔体的高度范围包括：
根据所述规格上限、所述规格下限和第一预设范围，剔除所述预设高度值＞μ+4σ和所述预设高度值＜μ-4σ的值；
将剩余值的集合确定为所述腔体的高度范围，其中，μ为规格中心值，σ为标准差。
8.根据权利要求7所述的一种确定燃烧室腔体高度的方法，其特征在于，所述获取加工所述燃烧室的制程能力指数包括：
根据第一数据表，获取加工所述燃烧室的制程能力，其中，所述第一数据表用于记录燃烧室基准面的尺寸与所述制程能力的映射关系。
9.一种确定燃烧室腔体高度的系统，用于实现权利要求1-8任一项所述的确定燃烧室腔体高度的方法，其特征在于，包括控制器(1)和显示屏(2)，所述控制器(1)与所述显示屏(2)电连接；
所述控制器(1)，用于获取加工所述燃烧室的制程能力指数，并根据随机函数，获取多个测试数据，所述测试数据为所述腔体的预设高度值；根据多个所述测试数据，确定标准差；根据所述测试数据和所述标准差生成正态分布图；
所述显示屏(2)，用于显示所述正态分布图，所述正态分布图包括多个样本点，每个样本点对应一个测试数据；
所述控制器(1)，还用于根据所述标准差和所述制程能力指数，确定所述正态分布图的规格上限和规格下限；根据所述规格上限、所述规格下限和第一预设范围，确定所述腔体的高度范围。
10.根据权利要求9所述的一种确定燃烧室腔体高度的系统，其特征在于，还包括警示器(3)，所述警示器(3)与所述控制器(1)电连接；
所述控制器(1)，还用于根据所述腔体的高度范围，通过仿真软件进行所述燃烧室的滚流比的仿真和分析；获得所述滚流比；将所述滚流比与预设范围进行比较；当所述滚流比在预设范围内时，将与所述滚流比对应的高度值作为所述腔体高度的推荐值；当所述滚流比不在预设范围时，将与所述滚流比对应的高度值剔除；
所述警示器(3)，用于当所述滚流比不在预设范围时，展示预警信息。
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|---|---|
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