CN114687858A - 发动机运行状态的确认方法、装置、存储介质和工程设备 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种发动机运行状态的确认方法、装置、存储介质和工程设备。确认方法包括：获取发动机的尺寸参数集和发动机的转速值；根据尺寸参数集确定发动机的活塞运动曲线；根据活塞运动曲线和发动机的转速值确定活塞至气门的最小间隙值；根据最小间隙值确认发动机的运行状态。在本发明的技术方案中，确认装置获取的发动机的尺寸参数集确定发动机的活塞运动曲线，然后结合获取的发动机的转速值计算出发动机运行过程中活塞至气门的最小间隙值，并根据最小间隙值确定发动机的运行是否存在气门撞击活塞的风险。这样，在确定存在风险时，可以及时提醒用户，避免了由于发动机运行过程中存在此类风险而引起安全事故，提高了工程设备运行的安全性。

Description

发动机运行状态的确认方法、装置、存储介质和工程设备

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，具体而言，涉及一种发动机运行状态的确认方法、装置、存储介质和工程设备。

背景技术

在发动机运行过程中，为了防止活塞和气门在上止点附近进行碰撞，气门和活塞的运动间隙有严格的要求。现有技术中，一般是根据CAE(Computer Aided Engineering计算机辅助工程)软件做简单的评估，但该技术方案由于未考虑尺寸链公差的影响，误差较大。因此，如何提供一种能够精准确定活塞至气门的最小间隙值，以判断发动机运行是否存在气门撞击活塞的风险的技术方案，成为亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的第一个方面在于提出一种发动机运行状态的确认方法。

本发明的第二个方面在于提出一种发动机运行状态的确认装置。

本发明的第三个方面在于提出一种可读存储介质。

本发明的第四个方面在于提出一种工程设备。

有鉴于此，根据本发明的一个方面，提出了一种发动机运行状态的确认方法，包括：获取发动机的尺寸参数集和发动机的转速值；根据尺寸参数集确定发动机的活塞运动曲线；根据活塞运动曲线和发动机的转速值确定活塞至气门的最小间隙值；根据最小间隙值确认发动机的运行状态。

需要说明的是，本发明所提出的发动机运行状态的确认方法的执行主体可以是发动机运行状态的确认装置，为了更加清楚的对本发明提出的发动机运行状态的确认方法进行说明，下面技术方案中以发动机运行状态的确认方法的执行主体为发动机运行状态的确认装置进行示例性说明。

在该技术方案中，上述发动机的转速值用于表示发动机的实际转速值；上述发动机的尺寸参数集用于指示发动机的多个部件的尺寸数据、尺寸公差和发动机多个部件中具有连接关系的部件之间的配合公差。例如，连杆的长度、连杆颈尺寸公差、连杆和曲轴的配合公差等。

在该技术方案中，确认装置获取发动机的尺寸参数集和发动机的转速值，并根据上述尺寸参数集计算出发动机的活塞运动曲线。具体地，根据尺寸参数集能够了解到发动机的曲柄半径、连杆长度、曲柄转角、偏心距等参数，根据这些参数能够计算出不同曲轴转矩下的活塞位移量。因此，确认装置可以根据发动机的尺寸参数集确定出发动机的活塞运动曲线。

进一步地，确认装置根据确定的活塞运动曲线和发动机的转速值计算发动机运行过程中活塞至气门的最小间隙值。具体地，根据发动机的转速值能够确定发动机的配气机构的气门的运动情况，通过活塞的运动曲线结合气门的运动情况能够计算出活塞至气门的间隙。因此，确认装置可以根据发动机的转速值和活塞的运动曲线确定出发动机运行时活塞至气门的最小间隙值。

进一步地，确认装置根据活塞至气门的最小间隙值判断发动机的运行状态。具体而言，如果活塞至气门的最小间隙值过小，则表明发动机的运行是否存在气门撞击活塞的风险。因此，在本发明的技术方案中，确认装置通过上述最小间隙值的大小确定发动机的运行状态，即判断发动机的运行状态是否存在安全隐患。

在该技术方案中，确认装置通过获取的发动机的尺寸参数集确定发动机的活塞运动曲线，然后结合获取的发动机的转速值计算出发动机运行过程中活塞至气门的最小间隙值，并根据最小间隙值确定发动机的运行是否存在气门撞击活塞的风险。这样，在确定存在风险时，可以及时提醒用户，避免了由于发动机运行过程中存在此类风险而引起安全事故，提高了工程设备运行的安全性和可靠性。

在上述技术方案中，尺寸参数集包括发动机的多个部件的公差参数集和尺寸数据集，发动机的多个部件包括活塞、活塞销、气缸、气缸垫、曲轴、曲柄、连杆、轴瓦、气门，公差参数集用于指示上述各部件的尺寸公差和上述各部件中具有连接关系的部件之间的配合公差。

在该技术方案中，上述发动机的尺寸参数集具体包括发动机的多个部件的公差参数集和尺寸数据集。具体地，上述发动机的多个部件包括活塞、活塞销、气缸、气缸垫、曲轴、曲柄、连杆、轴瓦、气门。需要说明的，公差参数集用于指示上述各部件的尺寸公差和上述各部件中具有连接关系的部件之间的配合公差。

在上述技术方案中，根据尺寸参数集确定发动机的活塞运动曲线的步骤具体包括：根据公差参数集确定发动机的尺寸链，将尺寸链中的封闭环确定为第一间隙值；根据尺寸数据集确定活塞位移量；根据第一间隙值、活塞位移量和间隙修正值确定活塞运动曲线；其中，间隙修正值用于指示活塞受热变形对尺寸的影响值。

在该技术方案中，上述间隙修正值用于指示活塞受热变形对尺寸的影响值。

在该技术方案中，根据尺寸参数集确定发动机的活塞运动曲线的过程为：确认装置根据上述公差参数集确定发动机的尺寸链，并将尺寸链中的封闭环确定为第一间隙值。具体而言，发动机的尺寸链表示发动机的多个互相联系的零部件的尺寸按照顺序首尾相接排列而成的封闭尺寸组；上述封闭环表示尺寸链中最后间接获得的尺寸，在本发明的技术方案中，将其作为第一间隙值，即静态的活塞至气门的最小间隙值。

进一步地，确认装置根据上述尺寸数据集计算不同曲轴转矩下的活塞的位移量。具体地，根据尺寸数据集中发动机的曲柄半径、连杆长度、曲柄转角和偏心距对活塞的位移量进行计算。

进一步地，在确定活塞位移量后，确认装置综合第一间隙值、活塞位移量和间隙修正值三种参数确定活塞运动曲线。可以理解的是，活塞的运动会产生热量，这些热量或可能会导致活塞受热出现变形。因此，在本发明的技术方案中，引入了间隙修正值，使得确定出的活塞运动曲线更加准确。

在该技术方案中，确认装置根据公差参数集确定了第一间隙值(活塞至气门的静态最小间隙值)，根据尺寸数据集确定了发动机运行过程中不同曲轴转矩下的活塞位移量，然后根据活塞至气门的静态最小间隙值和活塞位移量并结合间隙修正值(活塞受热变形对尺寸的影响值)确定出活塞运动曲线。在本发明的技术方案中，确定活塞运动曲线时，综合考虑了活塞至气门的静态最小间隙值和活塞受热变形对尺寸的影响值，这样，提高了确定的活塞运动曲线的准确性。

在上述技术方案中，根据公差参数集确定发动机的尺寸链的步骤具体包括：根据活塞与上止点的位置关系，确定发动机的多个部件的位置关系图，上止点用于指示活塞在气缸里做往复直线运动时，向上运动的最高位置；根据公差参数集采用统计法计算尺寸链的尺寸公差，并根据位置关系图和尺寸链的尺寸公差确定尺寸链。

在该技术方案中，上述上止点用于指示活塞在气缸里做往复直线运动时，向上运动的最高位置，上述统计法是利用尺寸分布规律对尺寸链进行计算的方法。

在该技术方案中，根据公差参数集确定发动机的尺寸链的过程为：确认装置根据活塞与上止点的位置关系确定发动机的多个部件的位置关系图。具体而言，活塞在上表面时，由于会受到气缸内气体力和活塞惯性力作用，导致活塞和活塞销，活塞销和连杆小头，连杆大头和曲柄连杆轴颈，曲轴和缸体轴瓦之间的位置关系发生变化，会对发动机的尺寸链计算产生影响。因此，在该技术方案中，确认装置需要根据活塞与上止点的位置关系，确定出发动机的多个部件的位置关系图。

进一步地，确认装置根据上述公差参数集采用统计法计算尺寸链中封闭环的尺寸公差，并结合上述位置关系图，简历出完整的发动机的尺寸链。具体而言，确认装置中存储有用于计算尺寸链中封闭环的尺寸公差的程序，在计算封闭环的尺寸公差时，只需将公差参数集输入至确认装置存储的程序中，就可得出封闭环的尺寸公差。

需要说明的是，上述统计算法需遵循高斯分布的原则。在计算具有连接关系的两个部件之间的配合公差时，采用的是半径方向的配合公差。

在该技术方案中，确认装置根据公差参数集确定尺寸链的过程中，考虑到活塞与上止点的位置关系发生变化时，可能会导致发动机的各个部件的位置变化，进而会影响尺寸链的计算。因此，在该技术方案中，确认装置在建立尺寸链的过程中，首先根据活塞与上止点的位置关系建立了发动机的多个部件的位置关系图，然后结合计算得出的尺寸链的封闭环的尺寸公差建立完成的尺寸链。这样，提高了建立的尺寸链的准确性，进而保证了确定的活塞运动曲线的准确性。

在上述技术方案中，根据第一间隙值、活塞位移量和间隙修正值确定活塞运动曲线的步骤具体包括：利用间隙修正值对第一间隙值进行修正，确定第二间隙值；根据第二间隙值和活塞位移量之和确定活塞运动曲线。

在该技术方案中，根据第一间隙值、活塞位移量和间隙修正值确定活塞运动曲线的过程为，确认装置利用间隙修正值对第一间隙值进行修正以确定第二间隙值。具体地，第二间隙值等于第一间隙值与间隙修正值得差值。

进一步地，确认装置计算第二间隙值与活塞位移量和，并将第二间隙值与活塞位移量和作为最终的活塞位移量，以确定出在精准的活塞运动曲线。

在该技术方案中，确定活塞运动曲线时，综合考虑了活塞至气门的静态最小间隙值(第一间隙值)和活塞受热变形对尺寸的影响值(间隙修正值)，这样，提高了确定的活塞运动曲线的准确性。

在上述技术方案中，在根据第一间隙值、活塞位移量和间隙修正值确定活塞运动曲线之前，确认方法包括：获取活塞的线膨胀系数、活塞的工作温度、活塞的受热区域的轴向高度；根据线膨胀系数、工作温度、轴向高度确定间隙修正值。

在该技术方案中，在根据第一间隙值、活塞位移量和间隙修正值确定活塞运动曲线之前，确认装置还需要获取活塞的线膨胀系数、活塞的工作温度、活塞的受热区域的轴向高度计算活塞受热变形对尺寸的影响值，即上述间隙修正值。

在该技术方案中，考虑到活塞的运动会产生热量，这些热量可能会导致活塞受热出现变形，进而导致确定的静态的活塞至气门的最小间隙值(第一间隙值)存在偏差。因此，在该技术方案中，控制装置需要获取活塞的线膨胀系数、活塞的工作温度、活塞的受热区域的轴向高度来计算间隙修正值，以对第一间隙值进行修正，提高确定的活塞运动曲线的准确性。

在上述技术方案中，根据活塞运动曲线和发动机的转速值确定活塞至气门的最小间隙值的步骤具体包括：将发动机的转速值输入至动力学模型中，以确定气门运动曲线；根据活塞运动曲线和气门运动曲线的差值确定最小间隙值。

在该技术方案中，上述动力学模型是预先建立的，能够根据发动机的转速确定出气门的运动曲线。

具体地，确认装置将获取的发动机的转速值输入至上述动力学模型中，动力学运动模型确定不同曲轴转矩的气门位移量，进而根据气门位移量生成气门运动曲线。

需要说明的是，上述动力学模型构建过程中，考虑了凸轮型线，摇臂比，弹簧刚度，阻尼系数、缸内气体压力等多种因素对气门运动的影响。这样，保证了通过动力学模型确定气门运动曲线的准确性。

进一步地，确认装置根据活塞运动曲线和气门运动曲线计算发动机运行过程中活塞至气门最小间隙值。

在该技术方案中，确认装置通过将发动机的转速值输入至动力学模型中，即可直接得出气门运动曲线，提高了气门运动曲线的计算效率和准确性，进而提高了确定的发动机运行过程中活塞至气门最小间隙值的准确性。

在上述技术方案中，根据最小间隙值确认发动机的运行状态的步骤具体包括：确认最小间隙值是否小于预设阈值；在最小间隙值小于预设阈值的情况下，确认发动机存在气门撞击活塞的风险。

在该技术方案中，确认装置通过判断发动机运动过程中活塞至气门的最小间隙值与预设阈值的大小关系来确定发动机的运行状态。具体地，如果判断得出最小间隙值小于预设阈值，则表明发动机运动过程中活塞至气门的间隙过小，此时，确认装置确认发动机的运行存在气门撞击活塞的风险。

进一步地，如果判断得出最小间隙值大于或者等于预设阈值，则表明发动机运动过程中活塞至气门的间隙处于安全范围，此时，确认装置确认发动机的处于正常的运行状态。

在该技术方案中，确认装置通过判断发动机运动过程中活塞至气门的最小间隙值是否小于预设阈值确定发动机的运行是否存在气门撞击活塞的风险，使得在确定存在风险时，可以及时提醒用户，避免了由于发动机运行过程中存在此类风险而引起安全事故，提高了工程设备运行的安全性和可靠性。

根据本发明的第二个方面，提出了一种发动机运行状态的确认装置，包括：获取单元，用于获取发动机的配气机构的多个部件的尺寸参数和发动机的转速值；处理单元，用于根据尺寸参数确定发动机的活塞运动曲线；处理单元还用于根据活塞运动曲线和发动机的转速值确定活塞至气门的最小间隙值；处理单元还用于根据最小间隙值确认发动机的运行状态。

在该技术方案中，上述发动机的转速值用于表示发动机的实际转速值；上述发动机的尺寸参数集用于指示发动机的多个部件的尺寸数据、尺寸公差和发动机多个部件中具有连接关系的部件之间的配合公差。例如，连杆的长度、连杆颈尺寸公差、连杆和曲轴的配合公差等。

在该技术方案中，通过获取单元获取发动机的尺寸参数集和发动机的转速值，处理单元根据上述尺寸参数集计算出发动机的活塞运动曲线。具体地，根据尺寸参数集能够了解到发动机的曲柄半径、连杆长度、曲柄转角、偏心距等参数，根据这些参数能够计算出不同曲轴转矩下的活塞位移量。因此，处理单元可以根据发动机的尺寸参数集确定出发动机的活塞运动曲线。

进一步地，处理单元根据确定的活塞运动曲线和发动机的转速值计算发动机运行过程中活塞至气门的最小间隙值。具体地，根据发动机的转速值能够确定发动机的配气机构的气门的运动情况，通过活塞的运动曲线结合气门的运动情况能够计算出活塞至气门的间隙。因此，处理单元可以根据发动机的转速值和活塞的运动曲线确定出发动机运行时活塞至气门的最小间隙值。

进一步地，处理单元根据活塞至气门的最小间隙值判断发动机的运行状态。具体而言，如果活塞至气门的最小间隙值过小，则表明发动机的运行是否存在气门撞击活塞的风险。因此，在本发明的技术方案中，处理单元通过上述最小间隙值的大小确定发动机的运行状态，即判断发动机的运行状态是否存在安全隐患。

在该技术方案中，处理单元通过获取单元获取的发动机的尺寸参数集确定发动机的活塞运动曲线，然后结合获取的发动机的转速值计算出发动机运行过程中活塞至气门的最小间隙值，并根据最小间隙值确定发动机的运行是否存在气门撞击活塞的风险。这样，在确定存在风险时，可以及时提醒用户，避免了由于发动机运行过程中存在此类风险而引起安全事故，提高了工程设备运行的安全性和可靠性。

根据本发明的第三个方面，提出了一种可读存储介质，其上存储有程序或指令，程序或指令被处理器执行时实现如本发明第一方面提出的发动机运行状态的确认方法。因此，该可读存储介质具备本发明第一方面提出的发动机运行状态的确认方法的全部有益效果，在此不再赘述。

根据本发明的第四个方面，提出了一种工程设备，包括：如本发明第二方面提出的发动机运行状态的确认装置，和/或如本发明第三方面提出的可读存储介质，因此，该工程设备具备本发明第二方面提出的发动机运行状态的确认装置和/或本发明第三方面提出的可读存储介质的全部有益效果，在此不再赘述。

需要说明的是，工程设备可以为重卡、挂车、挖掘机、掘锚机、推土机、压路机、混凝土泵车等机械作业设备及车辆。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了本发明实施例的发动机运行状态的确认方法的流程示意图之一；

图2示出了本发明实施例的发动机运行状态的确认方法的流程示意图之二；

图3示出了本发明实施例的发动机运行状态的确认方法的流程示意图之三；

图4示出了本发明实施例的发动机运行状态的确认方法的流程示意图之四；

图5示出了本发明实施例的发动机运行状态的确认方法的流程示意图之五；

图6示出了本发明实施例的发动机运行状态的确认方法的流程示意图之六；

图7示出了本发明实施例的发动机运行状态的确认方法的流程示意图之七；

图8示出了本发明实施例的发动机运行状态的确认装置的示意框图；

图9示出了本发明实施例的工程设备的示意框图；

图10示出了本发明实施例的发动机的尺寸链的示意图；

图11示出了本发明实施例的发动机的多个部件的位置关系图；

图12示出了本发明实施例的活塞运动曲线和气门运动曲线示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不限于下面公开的具体实施例的限制。

下面结合图1至图12，通过具体的实施例及其应用场景对本发明实施例提出的发动机运行状态的确认方法、装置、存储介质和工程设备进行详细地说明。

图1示出了本发明一种可能的实施例的发动机运行状态的确认方法的流程示意图，其中，该确认方法包括：

步骤S102，获取发动机的尺寸参数集和发动机的转速值；

步骤S104，根据尺寸参数集确定发动机的活塞运动曲线；

步骤S106，根据活塞运动曲线和发动机的转速值确定活塞至气门的最小间隙值；

步骤S108，根据最小间隙值确认发动机的运行状态。

需要说明的是，本发明所提出的发动机运行状态的确认方法的执行主体可以是发动机运行状态的确认装置，为了更加清楚的对本发明提出的发动机运行状态的确认方法进行说明，下面实施例中以发动机运行状态的确认方法的执行主体为发动机运行状态的确认装置进行示例性说明。

在该实施例中，上述发动机的转速值用于表示发动机的实际转速值；上述发动机的尺寸参数集用于指示发动机的多个部件的尺寸数据、尺寸公差和发动机多个部件中具有连接关系的部件之间的配合公差。例如，连杆的长度、连杆颈尺寸公差、连杆和曲轴的配合公差等。

在该实施例中，确认装置获取发动机的尺寸参数集和发动机的转速值，并根据上述尺寸参数集计算出发动机的活塞运动曲线。具体地，根据尺寸参数集能够了解到发动机的曲柄半径、连杆长度、曲柄转角、偏心距等参数，根据这些参数能够计算出不同曲轴转矩下的活塞位移量。因此，确认装置可以根据发动机的尺寸参数集确定出发动机的活塞运动曲线。

进一步地，确认装置根据确定的活塞运动曲线和发动机的转速值计算发动机运行过程中活塞至气门的最小间隙值。具体地，根据发动机的转速值能够确定发动机的配气机构的气门的运动情况，通过活塞的运动曲线结合气门的运动情况能够计算出活塞至气门的间隙。因此，确认装置可以根据发动机的转速值和活塞的运动曲线确定出发动机运行时活塞至气门的最小间隙值。

进一步地，确认装置根据活塞至气门的最小间隙值判断发动机的运行状态。具体而言，如果活塞至气门的最小间隙值过小，则表明发动机的运行是否存在气门撞击活塞的风险。因此，在本实施例中，确认装置通过上述最小间隙值的大小确定发动机的运行状态，即判断发动机的运行状态是否存在安全隐患。

在该实施例中，确认装置通过获取的发动机的尺寸参数集确定发动机的活塞运动曲线，然后结合获取的发动机的转速值计算出发动机运行过程中活塞至气门的最小间隙值，并根据最小间隙值确定发动机的运行是否存在气门撞击活塞的风险。这样，在确定存在风险时，可以及时提醒用户，避免了由于发动机运行过程中存在此类风险而引起安全事故，提高了工程设备运行的安全性和可靠性。

在本发明一种可能的实施例中，尺寸参数集包括发动机的多个部件的公差参数集和尺寸数据集，发动机的多个部件包括活塞、活塞销、气缸、气缸垫、曲轴、曲柄、连杆、轴瓦、气门，公差参数集用于指示上述各部件的尺寸公差和上述各部件中具有连接关系的部件之间的配合公差。

在该实施例中，上述发动机的尺寸参数集具体包括发动机的多个部件的公差参数集和尺寸数据集。具体地，上述发动机的多个部件包括活塞、活塞销、气缸、气缸垫、曲轴、曲柄、连杆、轴瓦、气门。需要说明的，公差参数集用于指示上述各部件的尺寸公差和上述各部件中具有连接关系的部件之间的配合公差。

具体而言，公差参数集主要包括以下参数：缸体上顶面到曲轴中心孔的尺寸公差、气缸垫尺寸公差、轴瓦尺寸公差、曲轴主轴颈、连杆颈尺寸公差、连杆大头孔到小头孔尺寸公差、连杆和曲轴的配合公差、连杆和活塞销的配合公差、活塞销和活塞的配合公差、活塞的尺寸公差、气门下沉量公差、缸盖下表面气门下沉量、活塞上表面气门避让坑、制动气门间隙等。

图2示出了本发明一种可能的实施例的发动机运行状态的确认方法的流程示意图，其中，该确认方法包括：

步骤S202，获取发动机的尺寸参数集和发动机的转速值；

步骤S204，根据公差参数集确定发动机的尺寸链，将尺寸链中的封闭环确定为第一间隙值；

步骤S206，根据尺寸数据集确定活塞位移量；

步骤S208，根据第一间隙值、活塞位移量和间隙修正值确定活塞运动曲线；

步骤S210，根据活塞运动曲线和发动机的转速值确定活塞至气门的最小间隙值；

步骤S212，根据最小间隙值确认发动机的运行状态。

在该实施例中，上述间隙修正值用于指示活塞受热变形对尺寸的影响值。

在该实施例中，根据尺寸参数集确定发动机的活塞运动曲线的过程为：确认装置根据上述公差参数集确定发动机的尺寸链，其中，尺寸链的示意图如图10所示，其中，图中封闭环X₀即为本实施要确定的第一间隙值。具体而言，发动机的尺寸链表示发动机的多个互相联系的零部件的尺寸按照顺序首尾相接排列而成的封闭尺寸组；上述封闭环表示尺寸链中最后间接获得的尺寸，在本发明的技术方案中，将其作为第一间隙值，即静态的活塞至气门的最小间隙值。

进一步地，确认装置根据上述尺寸数据集计算不同曲轴转矩下的活塞的位移量。具体地，根据尺寸数据集中发动机的曲柄半径、连杆长度、曲柄转角和偏心距对活塞的位移量进行计算，其计算公式如下：

其中，X用于表示活塞位移量，R用于表示曲柄半径，L用于表示连杆长度，α用于表示曲柄转角，e用于表示偏心距，ε＝e/R，λ＝R/L。

进一步地，在确定活塞位移量后，确认装置综合第一间隙值、活塞位移量和间隙修正值三种参数确定活塞运动曲线。可以理解的是，活塞的运动会产生热量，这些热量或可能会导致活塞受热出现变形。因此，在本实施例中，引入了间隙修正值，使得确定出的活塞运动曲线更加准确。

在该实施例中，确认装置根据公差参数集确定了第一间隙值(活塞至气门的静态最小间隙值)，根据尺寸数据集确定了发动机运行过程中不同曲轴转矩下的活塞位移量，然后根据活塞至气门的静态最小间隙值和活塞位移量并结合间隙修正值(活塞受热变形对尺寸的影响值)确定出活塞运动曲线。在本发明的技术方案中，确定活塞运动曲线时，综合考虑了活塞至气门的静态最小间隙值和活塞受热变形对尺寸的影响值，这样，提高了确定的活塞运动曲线的准确性。

图3示出了本发明一种可能的实施例的发动机运行状态的确认方法的流程示意图，其中，该确认方法包括：

步骤S302，获取发动机的尺寸参数集和发动机的转速值；

步骤S304，根据活塞与上止点的位置关系，确定发动机的多个部件的位置关系图；

步骤S306，根据公差参数集采用统计法计算尺寸链的尺寸公差，并根据位置关系图和尺寸链的尺寸公差确定尺寸链，并将尺寸链中的封闭环确定为第一间隙值；

步骤S308，根据尺寸数据集确定活塞位移量；

步骤S310，根据第一间隙值、活塞位移量和间隙修正值确定活塞运动曲线；

步骤S312，根据活塞运动曲线和发动机的转速值确定活塞至气门的最小间隙值；

步骤S314，根据最小间隙值确认发动机的运行状态。

在该实施例中，上述上止点用于指示活塞在气缸里做往复直线运动时，向上运动的最高位置，上述统计法是利用尺寸分布规律对尺寸链进行计算的方法。

在该实施例中，根据公差参数集确定发动机的尺寸链的过程为：确认装置根据活塞与上止点的位置关系确定发动机的多个部件的位置关系图，如图11所示，根据图11能够确定活塞与上表面、活塞与活塞销孔、连杆小头孔、曲柄轴径、连杆大头、缸体主轴承、曲轴中心线的位置关系。具体而言，活塞在上表面时，由于会受到气缸内气体力和活塞惯性力作用，导致活塞和活塞销，活塞销和连杆小头，连杆大头和曲柄连杆轴颈，曲轴和缸体轴瓦之间的位置关系发生变化，会对发动机的尺寸链计算产生影响。因此，在该实施例中，确认装置需要根据活塞与上止点的位置关系，确定出发动机的多个部件的位置关系图。

进一步地，确认装置根据上述公差参数集采用统计法计算尺寸链中封闭环的尺寸公差，并结合上述位置关系图，建立完整的发动机的尺寸链。具体而言，确认装置中存储有用于计算尺寸链中封闭环的尺寸公差的程序，在计算封闭环的尺寸公差时，只需将公差参数集输入至确认装置存储的程序中，就可得出封闭环的尺寸公差。

具体地，通过统计法计算尺寸链的封闭环的尺寸公差的如表1所示，表中组成环公差(0.281)就是本实施例求解的封闭环的公差。

表1

需要说明的是，上述统计算法需遵循高斯分布的原则。在计算具有连接关系的两个部件之间的配合公差时，采用的是半径方向的配合公差。

在该实施例中，确认装置根据公差参数集确定尺寸链的过程中，考虑到活塞与上止点的位置关系发生变化时，可能会导致发动机的各个部件的位置变化，进而会影响尺寸链的计算。因此，在该实施例中，确认装置在建立尺寸链的过程中，首先根据活塞与上止点的位置关系建立了发动机的多个部件的位置关系图，然后结合计算得出的尺寸链的封闭环的尺寸公差建立完成的尺寸链。这样，提高了建立的尺寸链的准确性，进而保证了确定的活塞运动曲线的准确性。

图4示出了本发明一种可能的实施例的发动机运行状态的确认方法的流程示意图，其中，该确认方法包括：

步骤S402，获取发动机的尺寸参数集和发动机的转速值；

步骤S404，根据活塞与上止点的位置关系，确定发动机的多个部件的位置关系图；

步骤S406，根据公差参数集采用统计法计算尺寸链的尺寸公差，并根据位置关系图和尺寸链的尺寸公差确定尺寸链，并将尺寸链中的封闭环确定为第一间隙值；

步骤S408，根据尺寸数据集确定活塞位移量；

步骤S410，利用间隙修正值对第一间隙值进行修正，确定第二间隙值；

步骤S412，根据第二间隙值和活塞位移量之和确定活塞运动曲线；

步骤S414，根据活塞运动曲线和发动机的转速值确定活塞至气门的最小间隙值；

步骤S416，根据最小间隙值确认发动机的运行状态。

在该实施例中，根据第一间隙值、活塞位移量和间隙修正值确定活塞运动曲线的过程为，确认装置利用间隙修正值对第一间隙值进行修正以确定第二间隙值。具体地，第二间隙值等于第一间隙值与间隙修正值得差值。

进一步地，确认装置计算第二间隙值与活塞位移量和，并将第二间隙值与活塞位移量和作为最终的活塞位移量，以确定出在精准的活塞运动曲线。

在该实施例中，确定活塞运动曲线时，综合考虑了活塞至气门的静态最小间隙值(第一间隙值)和活塞受热变形对尺寸的影响值(间隙修正值)，这样，提高了确定的活塞运动曲线的准确性。

图5示出了本发明一种可能的实施例的发动机运行状态的确认方法的流程示意图，其中，该确认方法包括：

步骤S502，获取发动机的尺寸参数集和发动机的转速值；

步骤S504，根据公差参数集确定发动机的尺寸链，将尺寸链中的封闭环确定为第一间隙值；

步骤S506，根据尺寸数据集确定活塞位移量；

步骤S508，获取活塞的线膨胀系数、活塞的工作温度、活塞的受热区域的轴向高度；

步骤S510，根据线膨胀系数、工作温度、轴向高度确定间隙修正值；

步骤S512，根据第一间隙值、活塞位移量和间隙修正值确定活塞运动曲线；

步骤S514，根据活塞运动曲线和发动机的转速值确定活塞至气门的最小间隙值；

步骤S516，根据最小间隙值确认发动机的运行状态。

在该实施例中，在根据第一间隙值、活塞位移量和间隙修正值确定活塞运动曲线之前，确认装置还需要获取活塞的线膨胀系数、活塞的工作温度、活塞的受热区域的轴向高度计算活塞受热变形对尺寸的影响值，即上述间隙修正值。

具体地，根据活塞的线膨胀系数、活塞的工作温度、活塞的受热区域的轴向高度计算间隙修正值的公式如下：

ΔH＝αH(t-20℃)；

其中，ΔH用于表示间隙修正值，α用于表示活塞的线膨胀系数，H用于表示活塞的受热区域的轴向高度，t用于表示活塞的工作温度。

在实施例中，考虑到活塞的运动会产生热量，这些热量可能会导致活塞受热出现变形，进而导致确定的静态的活塞至气门的最小间隙值(第一间隙值)存在偏差。因此，在该技术方案中，控制装置需要获取活塞的线膨胀系数、活塞的工作温度、活塞的受热区域的轴向高度来计算间隙修正值，以对第一间隙值进行修正，提高确定的活塞运动曲线的准确性。

图6示出了本发明一种可能的实施例的发动机运行状态的确认方法的流程示意图，其中，该确认方法包括：

步骤S602，获取发动机的尺寸参数集和发动机的转速值；

步骤S604，根据尺寸参数集确定发动机的活塞运动曲线；

步骤S606，根据活塞运动曲线和发动机的转速值确定活塞至气门的最小间隙值；

步骤S608，将发动机的转速值输入至动力学模型中，以确定气门运动曲线；

步骤S610，根据活塞运动曲线和气门运动曲线的差值确定最小间隙值；

步骤S612，根据最小间隙值确认发动机的运行状态。

在该实施例中，上述动力学模型是预先建立的，能够根据发动机的转速确定出气门的运动曲线。

具体地，确认装置将获取的发动机的转速值输入至上述动力学模型中，动力学运动模型确定不同曲轴转矩的气门位移量，进而根据气门位移量生成气门运动曲线。

需要说明的是，上述动力学模型构建过程中，考虑了凸轮型线，摇臂比，弹簧刚度，阻尼系数、缸内气体压力等多种因素对气门运动的影响。这样，保证了通过动力学模型确定气门运动曲线的准确性。

进一步地，确认装置根据活塞运动曲线和气门运动曲线计算发动机运行过程中活塞至气门最小间隙值。

具体地，根据活塞运动曲线和气门运动曲线计算活塞至气门最小间隙值的示意图如图12所示，其中L1表示活塞运动曲线，L2表示气门运动曲线，L3表示通过对L1和L2作差得出的发动机运行过程中活塞至气门最小间隙值的曲线。

在该实施例中，确认装置通过将发动机的转速值输入至动力学模型中，即可直接得出气门运动曲线，提高了气门运动曲线的计算效率和准确性，进而提高了确定的发动机运行过程中活塞至气门最小间隙值的准确性。

图7示出了本发明一种可能的实施例的发动机运行状态的确认方法的流程示意图，其中，该确认方法包括：

步骤S702，获取发动机的尺寸参数集和发动机的转速值；

步骤S704，根据尺寸参数集确定发动机的活塞运动曲线；

步骤S706，根据活塞运动曲线和发动机的转速值确定活塞至气门的最小间隙值；

步骤S708，确认最小间隙值是否小于预设阈值；

步骤S710，在最小间隙值小于预设阈值的情况下，确认发动机存在气门撞击活塞的风险。

在该实施例中，确认装置通过判断发动机运动过程中活塞至气门的最小间隙值与预设阈值的大小关系来确定发动机的运行状态。具体地，如果判断得出最小间隙值小于预设阈值，则表明发动机运动过程中活塞至气门的间隙过小，此时，确认装置确认发动机的运行存在气门撞击活塞的风险。

进一步地，如果判断得出最小间隙值大于或者等于预设阈值，则表明发动机运动过程中活塞至气门的间隙处于安全范围，此时，确认装置确认发动机的处于正常的运行状态。

具体而言，在该实施例中，预设阈值的取值范围为1.2mm至1.3mm。

在该实施例中，确认装置通过判断发动机运动过程中活塞至气门的最小间隙值是否小于预设阈值确定发动机的运行是否存在气门撞击活塞的风险，使得在确定存在风险时，可以及时提醒用户，避免了由于发动机运行过程中存在此类风险而引起安全事故，提高了工程设备运行的安全性和可靠性。

图8示出了本发明一种可能的实施例的发动机运行状态的确认装置的示意框图，其中，该发动机运行状态的确认装置800包括：获取单元802，用于获取发动机的配气机构的多个部件的尺寸参数和发动机的转速值；处理单元804，用于根据尺寸参数确定发动机的活塞运动曲线；处理单元804还用于根据活塞运动曲线和发动机的转速值确定活塞至气门的最小间隙值；处理单元804还用于根据最小间隙值确认发动机的运行状态。

在该实施例中，上述发动机的转速值用于表示发动机的实际转速值；上述发动机的尺寸参数集用于指示发动机的多个部件的尺寸数据、尺寸公差和发动机多个部件中具有连接关系的部件之间的配合公差。例如，连杆的长度、连杆颈尺寸公差、连杆和曲轴的配合公差等。

在该实施例中，通过获取单元802获取发动机的尺寸参数集和发动机的转速值，处理单元804根据上述尺寸参数集计算出发动机的活塞运动曲线。具体地，根据尺寸参数集能够了解到发动机的曲柄半径、连杆长度、曲柄转角、偏心距等参数，根据这些参数能够计算出不同曲轴转矩下的活塞位移量。因此，处理单元804可以根据发动机的尺寸参数集确定出发动机的活塞运动曲线。

进一步地，处理单元804根据确定的活塞运动曲线和发动机的转速值计算发动机运行过程中活塞至气门的最小间隙值。具体地，根据发动机的转速值能够确定发动机的配气机构的气门的运动情况，通过活塞的运动曲线结合气门的运动情况能够计算出活塞至气门的间隙。因此，处理单元804可以根据发动机的转速值和活塞的运动曲线确定出发动机运行时活塞至气门的最小间隙值。

进一步地，处理单元804根据活塞至气门的最小间隙值判断发动机的运行状态。具体而言，如果活塞至气门的最小间隙值过小，则表明发动机的运行是否存在气门撞击活塞的风险。因此，在本发明的技术方案中，处理单元804通过上述最小间隙值的大小确定发动机的运行状态，即判断发动机的运行状态是否存在安全隐患。

在该实施例中，处理单元804通过获取单元802获取的发动机的尺寸参数集确定发动机的活塞运动曲线，然后结合获取的发动机的转速值计算出发动机运行过程中活塞至气门的最小间隙值，并根据最小间隙值确定发动机的运行是否存在气门撞击活塞的风险。这样，在确定存在风险时，可以及时提醒用户，避免了由于发动机运行过程中存在此类风险而引起安全事故，提高了工程设备运行的安全性和可靠性。

具体地，在该实施例中，尺寸参数集包括发动机的多个部件的公差参数集和尺寸数据集，发动机的多个部件包括活塞、活塞销、气缸、气缸垫、曲轴、曲柄、连杆、轴瓦、气门，公差参数集用于指示上述各部件的尺寸公差和上述各部件中具有连接关系的部件之间的配合公差。

进一步地，在该实施例中，在根据尺寸参数集确定发动机的活塞运动曲线的步骤中，处理单元804还用于根据公差参数集确定发动机的尺寸链，将尺寸链中的封闭环确定为第一间隙值；根据尺寸数据集确定活塞位移量；根据第一间隙值、活塞位移量和间隙修正值确定活塞运动曲线；其中，间隙修正值用于指示活塞受热变形对尺寸的影响值。

进一步地，在该实施例中，在根据公差参数集确定发动机的尺寸链的步骤中，处理单元804还用于根据活塞与上止点的位置关系，确定发动机的多个部件的位置关系图，上止点用于指示活塞在气缸里做往复直线运动时，向上运动的最高位置；根据公差参数集采用统计法计算尺寸链的尺寸公差，并根据位置关系图和尺寸链的尺寸公差确定尺寸链。

进一步地，在该实施例中，在根据第一间隙值、活塞位移量和间隙修正值确定活塞运动曲线的步骤中，处理单元804还用于利用间隙修正值对第一间隙值进行修正，确定第二间隙值；根据第二间隙值和活塞位移量之和确定活塞运动曲线。

进一步地，在该实施例中，在根据第一间隙值、活塞位移量和间隙修正值确定活塞运动曲线之前，获取单元802还用于获取活塞的线膨胀系数、活塞的工作温度、活塞的受热区域的轴向高度；处理单元804还用于根据线膨胀系数、工作温度、轴向高度确定间隙修正值。

进一步地，在该实施例中，在根据活塞运动曲线和发动机的转速值确定活塞至气门的最小间隙值的步骤中，处理单元804还用于将发动机的转速值输入至动力学模型中，以确定气门运动曲线；根据活塞运动曲线和气门运动曲线的差值确定最小间隙值。

进一步地，在该实施例中，在根据最小间隙值确认发动机的运行状态的步骤中，处理单元804还用于确认最小间隙值是否小于预设阈值；在最小间隙值小于预设阈值的情况下，确认发动机存在气门撞击活塞的风险。

根据本发明的一种可能的实施例，提出了一种可读存储介质，其上存储有程序或指令，程序或指令被处理器执行时实现如上述实施例提出的发动机运行状态的确认方法。因此，该可读存储介质具备上述实施例提出的发动机运行状态的确认方法的全部有益效果，在此不再赘述。

图9示出了本发明实施例的工程设备的示意框图，其中，该工程设备900包括：如上述实施例提出的发动机运行状态的确认装置800，和/或如上述实施例提出的可读存储介质902，因此，该工程设备900具备上述实施例提出的发动机运行状态的确认装置800和/或上述实施例提出的可读存储介质902的全部有益效果，在此不再赘述。

需要说明的是，工程设备可以为重卡、挂车、挖掘机、掘锚机、推土机、压路机、混凝土泵车等机械作业设备及车辆。

在本说明书的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，除非另有明确的规定和限定；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种发动机运行状态的确认方法，其特征在于，所述确认方法包括：

获取发动机的尺寸参数集和所述发动机的转速值；

根据所述尺寸参数集确定所述发动机的活塞运动曲线；

根据所述活塞运动曲线和所述发动机的转速值确定活塞至气门的最小间隙值；

根据所述最小间隙值确认所述发动机的运行状态。

2.根据权利要求1所述的发动机运行状态的确认方法，其特征在于，

所述尺寸参数集包括所述发动机的多个部件的公差参数集和尺寸数据集，所述发动机的多个部件包括活塞、活塞销、气缸、气缸垫、曲轴、曲柄、连杆、轴瓦和气门，所述公差参数集用于指示所述发动机的多个部件的尺寸公差和所述发动机的多个部件中具有连接关系的部件之间的配合公差。

3.根据权利要求2所述的发动机运行状态的确认方法，其特征在于，所述根据所述尺寸参数集确定所述发动机的活塞运动曲线，具体包括：

根据所述公差参数集确定所述发动机的尺寸链，将所述尺寸链中的封闭环确定为第一间隙值；

根据所述尺寸数据集确定活塞位移量；

根据所述第一间隙值、所述活塞位移量和间隙修正值确定所述活塞运动曲线；

其中，所述间隙修正值用于指示活塞受热变形对尺寸的影响值。

4.根据权利要求3所述的发动机运行状态的确认方法，其特征在于，所述根据所述公差参数集确定所述发动机的尺寸链，具体包括：

根据所述活塞与上止点的位置关系，确定所述发动机的多个部件的位置关系图，所述上止点用于指示所述活塞在气缸里做往复直线运动时，向上运动的最高位置；

根据所述公差参数集采用统计法计算所述尺寸链的尺寸公差，并根据所述位置关系图和所述尺寸链的尺寸公差确定所述尺寸链。

5.根据权利要求3所述的发动机运行状态的确认方法，其特征在于，所述根据所述第一间隙值、所述活塞位移量和间隙修正值确定所述活塞运动曲线，具体包括：

利用所述间隙修正值对所述第一间隙值进行修正，确定第二间隙值；

根据所述第二间隙值和所述活塞位移量之和确定所述活塞运动曲线。

6.根据权利要求3所述的发动机运行状态的确认方法，其特征在于，在所述根据所述第一间隙值、所述活塞位移量和间隙修正值确定所述活塞运动曲线之前，所述确认方法包括：

获取所述活塞的线膨胀系数、所述活塞的工作温度、所述活塞的受热区域的轴向高度；

根据所述线膨胀系数、所述工作温度、所述轴向高度确定所述间隙修正值。

7.根据权利要求1所述的发动机运行状态的确认方法，其特征在于，根据所述活塞运动曲线和所述发动机的转速值确定活塞至气门的最小间隙值，具体包括：

将所述发动机的转速值输入至动力学模型中，以确定气门运动曲线；

根据所述活塞运动曲线和所述气门运动曲线的差值确定所述最小间隙值。

8.根据权利要求1所述的发动机运行状态的确认方法，其特征在于，所述根据所述最小间隙值确认所述发动机的运行状态，具体包括：

确认所述最小间隙值是否小于预设阈值；

在所述最小间隙值小于预设阈值的情况下，确认所述发动机存在气门撞击活塞的风险。

9.一种发动机运行状态的确认装置，其特征在于，所述确认装置包括：

获取单元，用于获取发动机的配气机构的多个部件的尺寸参数和所述发动机的转速值；

处理单元，用于根据所述尺寸参数确定所述发动机的活塞运动曲线；

所述处理单元还用于根据所述活塞运动曲线和所述发动机的转速值确定活塞至气门的最小间隙值；

所述处理单元还用于根据所述最小间隙值确认所述发动机的运行状态。

10.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的发动机运行状态的确认方法的步骤。

11.一种工程设备，其特征在于，包括：

如权利要求9所述的发动机运行状态的确认装置；和/或

如权利要求10所述的可读存储介质。

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