一种V型多缸发动机发火顺序合理性评价方法技术

本发明专利技术提供一种V型多缸发动机发火顺序合理性评价方法，包含如下步骤：1)确定发动机结构和性能参数；2)采集发动机台架试验数据；3)建立发动机一维性能仿真模型；4)标定上述一维性能仿真模型；5)整理不同曲轴结构型式对应的发火顺序，输入仿真模型进行仿真迭代；6)仿真结果处理，计算不同发火顺序的进气不均匀性；7)根据进气不均匀性指标判断发火顺序是否达到设计要求。本发明专利技术具有的优点和积极效果是：可以合理而全面评估发火顺序选择的优劣，能够更好地反映V型多缸发动机由于发火顺序的不同而导致各缸进气过程的干扰程度，从而可以更好地指导曲轴的结构设计和排气系统的型式设计。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于内燃机设计
，尤其是涉及一种V型多缸发动机发火顺序合理性评价方法。
技术介绍
V型多缸发动机发火顺序不同，使得各缸进气门前的压力波随曲轴转角变化的规律不同，所以各缸进气门前后压差的变化规律也不同，导致各缸进气间的相互干扰强度不同，造成整机性能受到单缸燃烧特性的影响各异，这也使得整机对外做功的潜力不同；另外，曲轴结构类型所配合的发火顺序不同，从而造成各缸进气不均匀性的差异很大，如十字曲轴和成对曲轴等结构并不能像平面曲轴那样保证单列气缸均匀发火，所以只能采用整机均匀而单列不均匀的交替式发火顺序，而该发火顺序造成的进气不均匀度(15％左右)远远大于单列气缸均匀发火造成的进气不均匀度(小于5％)。因此，现有技术中评价进气不均匀性的指标(不均匀度小于5％)只适合左、右缸顺序发火对应的进气不均匀性评价，带有一定的局限性。需要提供一种可以避开由于曲轴结构类型而导致的进气不均匀度差异，进而对发动机发火顺序的合理性做出评价的方法。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种V型多缸发动机发火顺序合理性评价方法，能够在V型多缸发动机研制阶段对气缸发火顺序的合理性做出评价，可以更好地指导曲轴的结构设计和排气系统的型式设计。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种V型多缸发动机发火顺序合理性评价方法，包含如下步骤：1)确定发动机结构和性能参数；2)采集发动机台架试验数据；3)建立发动机一维性能仿真模型；4)标定上述一维性能仿真模型；5)整理不同曲轴结构型式对应的发火顺序，输入仿真模型进行仿真迭代；6)仿真结果处理，计算不同发火顺序的进气不均匀性；7)根据进气不均匀性指标判断发火顺序是否达到设计要求。优选的，步骤1)中所述的发动机结构和性能参数，包括发动机气缸结构参数、进排气道结构参数、进排气门结构参数、进排气管路结构参数、喷油器结构参数以及发动机转速和负荷，其中所述发动机进排气道结构参数、进排气管路结构参数、进排气门结构参数是根据Pro-E三维模型通过GEM3D工具离散得来的。优选的，步骤2)中所述的发动机台架试验数据，包括测量整机功率、扭矩、有效燃油消耗率、空气流量、压后温度、中冷后压力、涡前排温、机械效率以及各缸燃烧压力。优选的，步骤3中所述的建立发动机一维性能仿真模型为建立发动机各个组成部分的模型，包括环境模型、增压器模型、中冷器模型、进排气管系模型、气缸模型、喷油器模型、曲轴箱模型、进排气阀模型、燃烧模型、缸内传热模型、管路壁面传热模型、摩擦模型。优选的，步骤4)中标定一维性能仿真模型，包括对功率、扭矩、燃油消耗率、空气量、压后温度、中冷后压力、涡前排温、爆压及爆压对应曲轴转角的计算值与试验值偏差控制在3％以内，对进气阶段和压缩阶段的缸压计算值与试验值偏差控制在5％以内。优选的，所述步骤5中的仿真迭代包括对仿真时间的控制、求解格式、壁温、摩擦流动求解控制、收敛控制和输出参数的控制。优选的，步骤6)计算不同发火顺序的进气不均匀性，所述进气不均匀性的计算方法如下： m ‾ = 1 n Σ i = 1 n m i - - - ( 1 ) ]]> Δm = 1 n - 1 Σ i = 1 n ( m i - m ‾ ) 2 - - - ( 2 ) ]]>式中：n为发动机缸数，mi为进入第i缸的实际流量，m为进入各气缸的平均流量，Δm为各气缸的进气波动系数。优选的，步骤7)中评价发火顺序合理性的准则：进气波动系数Δm＜0.5。本专利技术具有的优点和积极效果是：可以合理而全面评估发火顺序选择的优劣，能够更好地反映V型多缸发动机由于发火顺序的不同而导致各缸进气过程的干扰程度；通过在V型多缸发动机研制阶段对气缸发火顺序的合理性做出评价，从而可以更好地指导曲轴的结构设计和排气系统的型式设计。附图说明图1是本专利技术的步骤流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细说明。本专利技术所述的V型多缸发动机发火顺序合理性评价方法，是基于计算机仿真分析，能够更好地指导曲轴的结构设计和排气系统的型式设计。核心思想是：首先根据发动机整机总体布置和收集整理的发动机结构参数建立发动机一维性能仿真模型，然后进行基于试验数据的仿真模型的标定，以保证仿真基础模型的正确性，之后通过运行模型得到V型发动机各缸的进气量，最后通过计算进气波动系数来确定发火顺序对发动机进气不均匀性的影响程度，进而完成对发火顺序合理性的评价。如图1所示，本专利技术所述的一种V型多缸发动机发火顺序合理性评价方法包括以下步骤：a、确定发动机结构和性能参数；b、采集发动机台架试验数据；c、建立发动机一维性能仿真模型；d、标定一维性能仿真模型；e、整理不同曲轴结构型式对应的发火顺序，输入仿真模型进行仿真迭代；f、仿真结果处理，计算不同发火顺序的进气不均匀性；g、根据进气不均匀性指标判断发火顺序是否达到设计要求。所述步骤a中的发动机结构和性能参数包括发动机气缸结构参数、进排气道结构参数、进排气门结构参数、进排气管路结构参数、喷油器结构参数以及发动机转速和负荷等，其中发动机进排气道结构参数、进排气管路结构参数、进排气门结构参数是根据Pro-E三维模型通过GEM3D工具离散得来的。所述步骤b中的发动机台架试验数据包括测量整机功率、扭矩、有效燃油消耗率、空气流量、压后温度、中冷后压力、涡前排温、机械效率以及各缸燃烧压力等。所述步骤c中建本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种V型多缸发动机发火顺序合理性评价方法，其特征在于，包含如下步骤：1)确定发动机结构和性能参数；2)采集发动机台架试验数据；3)建立发动机一维性能仿真模型；4)标定上述一维性能仿真模型；5)整理不同曲轴结构型式对应的发火顺序，输入仿真模型进行仿真迭代；6)仿真结果处理，计算不同发火顺序的进气不均匀性；7)根据进气不均匀性指标判断发火顺序是否达到设计要求。

【技术特征摘要】
1.一种V型多缸发动机发火顺序合理性评价方法，其特征在于，包含
如下步骤：
1)确定发动机结构和性能参数；
2)采集发动机台架试验数据；
3)建立发动机一维性能仿真模型；
4)标定上述一维性能仿真模型；
5)整理不同曲轴结构型式对应的发火顺序，输入仿真模型进行仿真迭
代；
6)仿真结果处理，计算不同发火顺序的进气不均匀性；
7)根据进气不均匀性指标判断发火顺序是否达到设计要求。
2.根据权利要求1所述的V型多缸发动机发火顺序合理性评价方法，
其特征在于：步骤1)中所述的发动机结构和性能参数，包括发动机气缸结
构参数、进排气道结构参数、进排气门结构参数、进排气管路结构参数、喷
油器结构参数以及发动机转速和负荷，其中所述发动机进排气道结构参数、
进排气管路结构参数、进排气门结构参数是根据Pro-E三维模型通过GEM3D
工具离散得来的。
3.根据权利要求1所述的V型多缸发动机发火顺序合理性评价方法，
其特征在于：步骤2)中所述的发动机台架试验数据，包括测量整机功率、
扭矩、有效燃油消耗率、空气流量、压后温度、中冷后压力、涡前排温、机
械效率以及各缸燃烧压力。
4.根据权利要求1所述的V型多缸发动机发火顺序合理性评价方法，
其特征在于：步骤3中所述的建立发动机一维性能仿真模型为建立发动机各
个组成部分的模型，包括环境模型、增压器模型、中冷器模型、进排气管系
模型、气缸模型、喷油器模型、曲轴箱模型、进排气阀模型、燃烧模型、缸
内传热模型、管路壁面传热模型、摩擦模型。
5.根据权利要求1所述的V型多缸发动机发火顺序合理性评价方法，
其特征在于：步骤4)中标定一维性能仿真模型，包括对功率、扭矩、有效
燃油消耗率、空气流量、压后温度、中冷后压力、涡前排温、爆压及爆压对
应曲轴转角的计算值与试验值偏差控制在3％以内，对进气阶段和压缩阶段的
缸压计算值与试验值偏差控制在5％以内。
6.根据权利要求1所述的V型多缸发动机发火顺序合理性评价方法，
其特征在于：所述步骤5中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王尚学，张志军，陈晋兵，程秀围，曹晶，
申请(专利权)人：中国北方发动机研究所天津，
类型：发明
国别省市：天津;12