柴油机相似比例模型实验的控制方法、系统及介质技术方案

本发明专利技术提供了一种柴油机相似比例模型实验的控制方法、系统及介质，包括：步骤1：控制缩尺前后的发动机转速和燃油喷射压力；步骤2：控制缩尺前后的缸内传热影响相似；步骤3：控制缩尺前后的缸内流场相似；步骤4：控制缩尺前后的以曲轴转角计的滞燃期相同；步骤5：控制缩尺前后的以曲轴转角计的燃油喷射速率相似。本发明专利技术可以较低成本实现缩尺前后整个缸内工作过程的传热损失相似、缸内流场相似、以曲轴转角计的滞燃期相同和燃油喷射速率相似。

【技术实现步骤摘要】
柴油机相似比例模型实验的控制方法、系统及介质
本专利技术涉及柴油机及比例模型实验研究
，具体地，涉及一种柴油机相似比例模型实验的控制方法、系统及介质。尤其地，涉及一种柴油机相似比例模型实验的单值性条件控制方法。
技术介绍
采用相似比例模型实验进行新型柴油机研发可以极大地节约研发时间、成本及能源，促进柴油机产品研发集约化。已知有一种实现柴油机燃烧相似性的喷雾形成方法，可实现缩尺前后喷雾相似性，如专利文献1所记载。已知有一种基于柴油机燃烧相似性理论的模型机的设计方法，指明实现柴油机燃烧相似性需要满足缩尺前后喷油规律相同、涡流比相同、滞燃期相同、传热损失相似等单值性条件，如专利文献2所记载。然而，缩尺前后面容比(S/V)不同，导致缩尺后传热损失和摩擦损失增加，进而影响缸内温度、流动、燃烧及排放的相似性；缩尺前后发动机转速不尽相同，导致以曲轴转角计的滞燃期难以相同。专利文献2记载可通过修正缩尺前后壁面温度来实现传热损失相似，但未能给出具体的壁面温度修正方法。专利文献2记载可通过改变进气道形状来修正涡流比，该方法可以控制进气阀关闭时刻的缸内初始涡流比，并使缩尺前后缸内峰值涡流比相同，但无法实现整个缸内工作过程的涡流比相同。此外，现有专利尚未记载如何实现缩尺前后喷油规律相同。专利文献1：CN108286484A(申请号：201711483366.9)公开了一种实现柴油机燃烧相似性的喷雾形成方法，包含以下步骤：建立与大孔径喷油器(1)对应的小孔径喷油器(2)，所述大孔径喷油器(1)与小孔径喷油器(2)存在以下任一种或任多种关系：几何结构相似；喷孔个数相同；喷孔直径成比例缩放；燃油种类相同；环境介质相同；喷油压力成比例缩放；喷油持续期成比例缩放；喷油量成比例缩放。专利文献2：CN108268713A(申请号：201810020274.5)公开了一种基于柴油机燃烧相似性理论的缩放比例模型机的设计方法，包含以下步骤：建造与原型机对应的模型机，所述模型机与原型机之间存在以下任一种或任多种关系：几何相似；边界条件相似；介质条件相同；无量纲形式的活塞速度在对应的曲轴转角下保持相等；喷油规律相同；涡流比相同；滞燃期相同；传热损失造成的影响相同。本专利技术还提供了一种根据上述基于柴油机燃烧相似性理论的缩放比例模型机的设计方法制成的缩放比例模型柴油机。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种柴油机相似比例模型实验的控制方法、系统及介质。根据本专利技术提供的柴油机相似比例模型实验的控制方法，包括：步骤1：控制缩尺前后的发动机转速和燃油喷射压力；步骤2：控制缩尺前后的缸内传热影响相似；步骤3：控制缩尺前后的缸内流场相似；步骤4：控制缩尺前后的以曲轴转角计的滞燃期相同；步骤5：控制缩尺前后的以曲轴转角计的燃油喷射速率相似。优选的，控制发动机转速和燃油喷射压力使缩尺前后满足以下方程：其中，下标S表示缩尺后物理量，下标L表示缩尺前物理量；r为缩尺后和缩尺前的特征长度之比；n为发动机转速；u0为参考速度，为活塞平均速度或燃油喷射速度。优选的，通过以下任一种或任多种方式实现缩尺前后缸内传热影响相似：--提高缩尺后发动机进气道内气体温度；--提高缩尺后活塞、缸盖和缸套的壁面温度；--降低缩尺后活塞、缸盖和缸套的热导率。优选的，通过以下任一种或任多种方式实现缩尺前后缸内流场相似：--降低缩尺后活塞、缸盖和缸套的壁面粗糙度；--提高缩尺后初始涡流比。优选的，通过以下任一种或任多种方式实现缩尺前后以曲轴转角计的滞燃期相同：--缩尺前和/或缩尺后采用定量燃油预喷策略；--缩尺前和/或缩尺后燃油中添加十六烷值促进剂。优选的，通过以下任一种或任多种方式实现缩尺前后以曲轴转角计的燃油喷射速率相似：--优化缩尺前和/或缩尺后针阀弹簧预紧力；--优化缩尺前和/或缩尺后喷油嘴压力室及喷孔入口几何形状；--控制缩尺前和/或缩尺后燃油喷射电信号电流波形、峰值和脉宽。优选的，根据以下方程提高缩尺后活塞、缸盖和缸套的壁面温度：(T-Twall)S＝(T-Twall)L(DS/DL)1-m(cm,S/cm,L)1-m其中，T为缸内温度；Twall为壁面温度；D为气缸直径；Cm为活塞平均速度；m为模型常数；DS表示缩尺后气缸直径；DL表示缩尺前气缸直径；cm,s表示缩尺后活塞平均速度；cm,L表示缩尺前活塞平均速度。优选的，通过优化进气道/进气阀/扫气口几何形状及粗糙度、扫气口数量、进气阀的升程曲线，提高缩尺后初始涡流比。根据本专利技术提供的柴油机相似比例模型实验的控制系统，包括：模块M1：控制缩尺前后的发动机转速和燃油喷射压力；模块M2：控制缩尺前后的缸内传热影响相似；模块M3：控制缩尺前后的缸内流场相似；模块M4：控制缩尺前后的以曲轴转角计的滞燃期相同；模块M5：控制缩尺前后的以曲轴转角计的燃油喷射速率相似。根据本专利技术提供的一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的方法的步骤。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、本专利技术提供的柴油机相似比例模型实验的单值性条件控制方法，可以较低成本实现缩尺前后整个缸内工作过程的传热损失相似；2、本专利技术提供的柴油机相似比例模型实验的单值性条件控制方法，可实现缩尺前后整个缸内工作过程的缸内流场相似；3、本专利技术提供的柴油机相似比例模型实验的单值性条件控制方法，可以较低成本实现缩尺前后以曲轴转角计的滞燃期相同；4、本专利技术提供的柴油机相似比例模型实验的单值性条件控制方法，可实现缩尺前后燃油喷射速率相似。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术缩尺前后柴油机燃烧室示意图；图2为本专利技术缩尺前后喷油嘴剖面图；图中：1-进气道；2-活塞；3-缸盖；4-缸套；5-喷油嘴；6-进气阀；7-排气阀；8-排气道；9-喷油嘴压力室；10-喷孔；11-针阀。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。实施例：本专利技术提供的柴油机相似比例模型实验的控制方法，包含以下步骤：步骤S1：控制发动机转速和燃油喷射压力使缩尺前后满足以下方程：式中，下标S表示缩尺后物理量，下标L表示缩尺前物理量；r为相似比例，即缩尺后和缩尺前的气缸直径之比；n为发动机转速；u0为参考速度，可以为活塞平均速度或燃油喷射速度。步骤S2：通过以下任一种或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柴油机相似比例模型实验的控制方法，其特征在于，包括：/n步骤1：控制缩尺前后的发动机转速和燃油喷射压力；/n步骤2：控制缩尺前后的缸内传热影响相似；/n步骤3：控制缩尺前后的缸内流场相似；/n步骤4：控制缩尺前后的以曲轴转角计的滞燃期相同；/n步骤5：控制缩尺前后的以曲轴转角计的燃油喷射速率相似。/n

【技术特征摘要】
1.一种柴油机相似比例模型实验的控制方法，其特征在于，包括：
步骤1：控制缩尺前后的发动机转速和燃油喷射压力；
步骤2：控制缩尺前后的缸内传热影响相似；
步骤3：控制缩尺前后的缸内流场相似；
步骤4：控制缩尺前后的以曲轴转角计的滞燃期相同；
步骤5：控制缩尺前后的以曲轴转角计的燃油喷射速率相似。


2.根据权利要求1所述的柴油机相似比例模型实验的控制方法，其特征在于，控制发动机转速和燃油喷射压力使缩尺前后满足以下方程：



其中，下标S表示缩尺后物理量，下标L表示缩尺前物理量；r为缩尺后和缩尺前的特征长度之比；n为发动机转速；u0为参考速度，为活塞平均速度或燃油喷射速度。


3.根据权利要求1所述的柴油机相似比例模型实验的控制方法，其特征在于，通过以下任一种或任多种方式实现缩尺前后缸内传热影响相似：
--提高缩尺后发动机进气道内气体温度；
--提高缩尺后活塞、缸盖和缸套的壁面温度；
--降低缩尺后活塞、缸盖和缸套的热导率。


4.根据权利要求1所述的柴油机相似比例模型实验的控制方法，其特征在于，通过以下任一种或任多种方式实现缩尺前后缸内流场相似：
--降低缩尺后活塞、缸盖和缸套的壁面粗糙度；
--提高缩尺后初始涡流比。


5.根据权利要求1所述的柴油机相似比例模型实验的控制方法，其特征在于，通过以下任一种或任多种方式实现缩尺前后以曲轴转角计的滞燃期相同：
--缩尺前和/或缩尺后采用定量燃油预喷策略；
--缩尺前和/或缩尺后燃油中添加十六烷值促进剂。


6.根据权利要求1所述的柴油机相似比例模型...

【专利技术属性】
技术研发人员：李铁，周昕毅，张志飞，魏义杰，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31