CN113468748A - 一种发动机配气装置摩擦模型的构建方法及装置 - Google Patents

一种发动机配气装置摩擦模型的构建方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种发动机配气装置摩擦模型的构建方法，包括：确定凸轮轴摩擦计算模型、凸轮轴摇臂摩擦计算模型和气门摆动摩擦计算模型，并基于凸轮轴摩擦计算模型、凸轮轴摇臂摩擦计算模型和气门摆动摩擦计算模型，构建发动机配气系统摩擦计算模型；获取一定边界条件不同发动机转速下开展发动机摩擦分解试验所得的配气系统摩擦功，根据所获取的配气系统摩擦功，对所述发动机配气系统摩擦计算模型中配气系统摩擦参数进行设置，得到最终的发动机配气系统摩擦计算模型。实施本发明，能针对不同配气系统进行摩擦计算模型的构建，用以快速评估发动机配气系统摩擦并优化相关零部件设计。

Description

一种发动机配气装置摩擦模型的构建方法及装置
技术领域
本发明涉及计算机技术领域和汽车技术领域，尤其涉及一种发动机配气装置摩擦模型的构建方法及装置。
背景技术
发动机是一种将燃料燃烧所产生的压力转化为旋转动能的装置，是大部分汽车的主要动力源。
现阶段，为提升发动机效率，除了提高指示热效率外，还必须降低排气损失，冷却损失以及摩擦损失等各项损失，而其中降低摩擦损失是发动机设计的基本理念。对此，如何快速评估发动机配气系统摩擦是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种发动机配气装置摩擦模型的构建方法及装置，能针对不同配气系统进行摩擦计算模型的构建，用以快速评估发动机配气系统摩擦并优化相关零部件设计。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种发动机配气装置摩擦模型的构建方法，所述方法包括以下步骤：
确定凸轮轴摩擦计算模型、凸轮轴摇臂摩擦计算模型和气门摆动摩擦计算模型，并基于所述凸轮轴摩擦计算模型、所述凸轮轴摇臂摩擦计算模型和所述气门摆动摩擦计算模型，构建发动机配气系统摩擦计算模型；
获取一定边界条件不同发动机转速下开展发动机摩擦分解试验所得的配气系统摩擦功，根据所获取的配气系统摩擦功，对所述发动机配气系统摩擦计算模型中配气系统摩擦参数进行设置，得到最终的发动机配气系统摩擦计算模型。
其中，所述凸轮轴摩擦计算模型为
Figure BDA0003146351440000021
其中，
μ为机油粘度；N为发动机转速；nb为发动机主轴承个数；B为发动机缸径；S为发动机冲程、Nc为发动机缸数；μ0为模型标定用试验数据使用机油的粘度；a为配气系统摩擦参数之一。
其中，所述凸轮轴摇臂摩擦计算模型为
Figure BDA0003146351440000022
其中，
nv为气门个数；b为配气系统摩擦参数之二；c为配气系统摩擦参数之三。
其中，所述气门摆动摩擦计算模型为
Figure BDA0003146351440000023
Figure BDA0003146351440000024
其中，Lv为气门升程；d为配气系统摩擦参数之四；e为配气系统摩擦参数之五。
其中，所述发动机配气系统摩擦计算模型为
Figure BDA0003146351440000025
Figure BDA0003146351440000026
其中，根据所获取的配气系统摩擦功，通过曲线拟合与回归方式计算得到所述发动机配气系统摩擦计算模型中配气系统摩擦参数。
本发明实施例还提供了一种发动机配气装置摩擦模型的构建装置，包括：
模型初始构建单元，用于确定凸轮轴摩擦计算模型、凸轮轴摇臂摩擦计算模型和气门摆动摩擦计算模型，并基于所述凸轮轴摩擦计算模型、所述凸轮轴摇臂摩擦计算模型和所述气门摆动摩擦计算模型，构建发动机配气系统摩擦计算模型；
模型设置及最终输出单元，用于获取一定边界条件不同发动机转速下开展发动机摩擦分解试验所得的配气系统摩擦功，根据所获取的配气系统摩擦功，对所述发动机配气系统摩擦计算模型中配气系统摩擦参数进行设置，得到最终的发动机配气系统摩擦计算模型。
其中，所述凸轮轴摩擦计算模型为
Figure BDA0003146351440000031
其中，
μ为机油粘度；N为发动机转速；nb为发动机主轴承个数；B为发动机缸径；S为发动机冲程、Nc为发动机缸数；μ0为模型标定用试验数据使用机油的粘度；a为配气系统摩擦参数之一。
其中，所述凸轮轴摇臂摩擦计算模型为
Figure BDA0003146351440000032
其中，
nv为气门个数；b为配气系统摩擦参数之二；c为配气系统摩擦参数之三。
其中，所述气门摆动摩擦计算模型为
Figure BDA0003146351440000033
Figure BDA0003146351440000034
其中，Lv为气门升程；d为配气系统摩擦参数之四；e为配气系统摩擦参数之五。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
本发明的计算模型构建方法简单，设计合理，可以对不同发动机配气系统进行计算模型的搭建与摩擦评估，实现快速评估发动机配气系统摩擦并优化相关零部件设计，节约了试验成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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地介绍，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性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
图1为本发明实施例提供的发动机配气装置摩擦模型的构建方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的发动机配气装置摩擦模型的构建方法的应用场景中发动机配气系统的简易结构示意图；
图3为本发明实施例提供的发动机配气装置摩擦模型的构建装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
如图1所示，为本发明实施例中，提出的一种发动机配气装置摩擦模型的构建方法，所述方法包括以下步骤：
步骤S1、确定凸轮轴摩擦计算模型、凸轮轴摇臂摩擦计算模型和气门摆动摩擦计算模型，并基于所述凸轮轴摩擦计算模型、所述凸轮轴摇臂摩擦计算模型和所述气门摆动摩擦计算模型，构建发动机配气系统摩擦计算模型；
步骤S2、获取一定边界条件不同发动机转速下开展发动机摩擦分解试验所得的配气系统摩擦功，根据所获取的配气系统摩擦功，对所述发动机配气系统摩擦计算模型中配气系统摩擦参数进行设置，得到最终的发动机配气系统摩擦计算模型。
具体过程为，在步骤S1中，发动机配气系统摩擦损失主要定义为凸轮轴轴承摩擦、凸轮摇臂平面摩擦、凸轮摇臂滚动摩擦、气门摆动润滑摩擦、气门摆动混合摩擦。因此，发动机配气系统摩擦主要涉及凸轮轴、摇臂、气门挺住、气门导管、气门油封等发动机零件。
根据发动机配气系统摩擦技术分析与特点研究，分别建立了凸轮轴摩擦计算模型、凸轮轴摇臂摩擦计算模型和气门摆动摩擦计算模型。
(1)凸轮轴摩擦计算模型为
Figure BDA0003146351440000041
其中，
μ为机油粘度；N为发动机转速；nb为发动机主轴承个数；B为发动机缸径；S为发动机冲程、Nc为发动机缸数；μ0为模型标定用试验数据使用机油的粘度；a为配气系统摩擦参数之一。
(2)凸轮摇臂摩擦计算模型包括凸轮摇臂平面摩擦与凸轮摇臂滚动摩擦，具体为
Figure BDA0003146351440000051
其中，
nv为气门个数；b为配气系统摩擦参数之二；c为配气系统摩擦参数之三。
(3)气门摆动摩擦计算模型包括气门摆动润滑摩擦与气门摆动混合摩擦，具体为
Figure BDA0003146351440000052
其中，Lv为气门升程；d为配气系统摩擦参数之四；e为配气系统摩擦参数之五。
因此，根据各摩擦计算模型与发动机配气系统摩擦功结果之间的关系，提出配气系统摩擦系数的概念。该发动机配气系统摩擦计算模型为
Figure BDA0003146351440000053
Figure BDA0003146351440000054
在步骤S2中，通过在一定边界条件不同发动机转速下开展发动机摩擦分解试验，得到配气系统摩擦功。然后，利用配气系统摩擦功并分解出相关数据，在发动机配气系统摩擦计算模型中输入发动机配气系统相关参数，通过曲线拟合与回归方式计算确定配气系统摩擦参数a、b、c、d、e，从而得到最终的发动机配气系统摩擦计算模型。
应当说明的是，边界条件包括但不限于转速等。
如图2所示，对本发明实施例提供的一种发动机配气装置摩擦模型的构建方法的应用场景做进一步说明：
图2中，发动机配气系统摩擦零件有凸轮轴、摇臂、气门弹簧座、挺柱、气门弹簧、气门油封、气门导管、气门、缸盖等零件。其中，1-凸轮轴，2-摇臂，3-气门弹簧座，4-挺柱，5-气门弹簧，6-气门油封，7-气门导管，8-气门，9-缸盖。
第一步、基于凸轮轴摩擦计算模型、凸轮轴摇臂摩擦计算模型和气门摆动摩擦计算模型，构建发动机配气系统摩擦计算模型。
第二步、通过在不同发动机转速下开展发动机摩擦分解试验，得到某一温度下的配气系统摩擦功。利用分解摩擦功数据，发动机配气系统摩擦计算模型中输入发动机配气系统相关参数，通过曲线拟合与回归方式计算确定配气系统摩擦参数a、b、c、d、e。从而得到最终的发动机配气系统摩擦计算模型。
如图3所示，为本发明实施例中，提供的一种发动机配气装置摩擦模型的构建装置，包括：
模型初始构建单元110，用于确定凸轮轴摩擦计算模型、凸轮轴摇臂摩擦计算模型和气门摆动摩擦计算模型，并基于所述凸轮轴摩擦计算模型、所述凸轮轴摇臂摩擦计算模型和所述气门摆动摩擦计算模型，构建发动机配气系统摩擦计算模型；
模型设置及最终输出单元120，用于获取一定边界条件不同发动机转速下开展发动机摩擦分解试验所得的配气系统摩擦功，根据所获取的配气系统摩擦功，对所述发动机配气系统摩擦计算模型中配气系统摩擦参数进行设置，得到最终的发动机配气系统摩擦计算模型。
其中，所述凸轮轴摩擦计算模型为
Figure BDA0003146351440000061
其中，
μ为机油粘度；N为发动机转速；nb为发动机主轴承个数；B为发动机缸径；S为发动机冲程、Nc为发动机缸数；μ0为模型标定用试验数据使用机油的粘度；a为配气系统摩擦参数之一。
其中，所述凸轮轴摇臂摩擦计算模型为
Figure BDA0003146351440000062
其中，
nv为气门个数；b为配气系统摩擦参数之二；c为配气系统摩擦参数之三。
其中，所述气门摆动摩擦计算模型为
Figure BDA0003146351440000063
Figure BDA0003146351440000071
其中，Lv为气门升程；d为配气系统摩擦参数之四；e为配气系统摩擦参数之五。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
本发明的计算模型构建方法简单，设计合理，可以对不同发动机配气系统进行计算模型的搭建与摩擦评估，实现快速评估发动机配气系统摩擦并优化相关零部件设计，节约了试验成本。
值得注意的是，上述装置实施例中，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。
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)

1.一种发动机配气装置摩擦模型的构建方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
确定凸轮轴摩擦计算模型、凸轮轴摇臂摩擦计算模型和气门摆动摩擦计算模型，并基于所述凸轮轴摩擦计算模型、所述凸轮轴摇臂摩擦计算模型和所述气门摆动摩擦计算模型，构建发动机配气系统摩擦计算模型；
获取一定边界条件不同发动机转速下开展发动机摩擦分解试验所得的配气系统摩擦功，根据所获取的配气系统摩擦功，对所述发动机配气系统摩擦计算模型中配气系统摩擦参数进行设置，得到最终的发动机配气系统摩擦计算模型。
2.如权利要求1所述的发动机配气装置摩擦模型的构建方法，其特征在于，所述凸轮轴摩擦计算模型为
Figure FDA0003146351430000011
其中，
μ为机油粘度；N为发动机转速；nb为发动机主轴承个数；B为发动机缸径；S为发动机冲程、Nc为发动机缸数；μ0为模型标定用试验数据使用机油的粘度；a为配气系统摩擦参数之一。
3.如权利要求2所述的发动机配气装置摩擦模型的构建方法，其特征在于，所述凸轮轴摇臂摩擦计算模型为
Figure FDA0003146351430000012
其中，
nv为气门个数；b为配气系统摩擦参数之二；c为配气系统摩擦参数之三。
4.如权利要求3所述的发动机配气装置摩擦模型的构建方法，其特征在于，所述气门摆动摩擦计算模型为
Figure FDA0003146351430000013
其中，Lv为气门升程；d为配气系统摩擦参数之四；e为配气系统摩擦参数之五。
5.如权利要求4所述的发动机配气装置摩擦模型的构建方法，其特征在于，所述发动机配气系统摩擦计算模型为
Figure FDA0003146351430000014
Figure FDA0003146351430000021
6.如权利要求1所述的发动机配气装置摩擦模型的构建方法，其特征在于，根据所获取的配气系统摩擦功，通过曲线拟合与回归方式计算得到所述发动机配气系统摩擦计算模型中配气系统摩擦参数。
7.一种发动机配气装置摩擦模型的构建装置，其特征在于，包括：
模型初始构建单元，用于确定凸轮轴摩擦计算模型、凸轮轴摇臂摩擦计算模型和气门摆动摩擦计算模型，并基于所述凸轮轴摩擦计算模型、所述凸轮轴摇臂摩擦计算模型和所述气门摆动摩擦计算模型，构建发动机配气系统摩擦计算模型；
模型设置及最终输出单元，用于获取一定边界条件不同发动机转速下开展发动机摩擦分解试验所得的配气系统摩擦功，根据所获取的配气系统摩擦功，对所述发动机配气系统摩擦计算模型中配气系统摩擦参数进行设置，得到最终的发动机配气系统摩擦计算模型。
8.如权利要求7所述的发动机配气装置摩擦模型的构建装置，其特征在于，所述凸轮轴摩擦计算模型为
Figure FDA0003146351430000022
其中，
μ为机油粘度；N为发动机转速；nb为发动机主轴承个数；B为发动机缸径；S为发动机冲程、Nc为发动机缸数；μ0为模型标定用试验数据使用机油的粘度；a为配气系统摩擦参数之一。
9.如权利要求8所述的发动机配气装置摩擦模型的构建装置，其特征在于，所述凸轮轴摇臂摩擦计算模型为
Figure FDA0003146351430000023
其中，
nv为气门个数；b为配气系统摩擦参数之二；c为配气系统摩擦参数之三。
10.如权利要求9所述的发动机配气装置摩擦模型的构建装置，其特征在于，所述气门摆动摩擦计算模型为
Figure FDA0003146351430000031
Figure FDA0003146351430000032
其中，Lv为气门升程；d为配气系统摩擦参数之四；e为配气系统摩擦参数之五。
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