【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于发动机的，特别是涉及基于数值测定的发动机缸内混合效果分析方法及系统。
技术介绍
1、发动机燃料与空气混合效果直接影响其动力性、排放性等性能。混合效果又极易受到发动机工况等因素的影响，为了能兼顾发动机的动力性与排放性，不同工况下应采用不同的燃料混合模式。考虑到气体燃料能量密度低，高速高负荷工况时，采用当量比均质混合模式，更有利于保证气体燃料发动机动力输出。而其他工况时，采用稀薄分层混合模式，更有利于提高发动机能量转换效率、降低尾气排放。
2、现有发动机试验方法通过测定燃油消耗率、污染物排放量等参数间接测定缸内混合效果。该测定方法对测量仪器技术指标要求较高，操作复杂，仪器设备及人工成本较高；发动机试验方法所得结果定量关系不明确，难以深入探究各因素对缸内燃料混合过程的内在影响机理，因此使用时具有局限性。
技术实现思路
1、本专利技术为解决上述
技术介绍
中存在的技术问题，提供了基于数值测定的发动机缸内混合效果分析方法及系统。
2、本专利技术采用以下技术方案：基于数值测定的发动机缸内混合效果分析方法，包括以下步骤：
3、创建发动机缸内直喷及混合过程的流体力学模型，并获取发动机的工作参数，所述工作参数包括：转速、负荷、进气压力和进气温度；
4、结合所述工作参数，对发动机缸内混合直至压缩终了时刻混合效果进行cfd模拟计算，并获取发动机缸内燃料的实时分布情况；
5、基于所述实时分布情况，计算发动机缸内燃料的体积比vol和均方差
6、根据所述测定效果调整转速和负荷，直至得到所需的目标缸内混合效果。
7、在进一步的实施例中，所述cfd模拟计算为不同变量关系引起的实时分布情况的计算流程；至少包括：燃料流量与供气曲轴转角之间的关系计算、空气进气量与进气压力之间的关系计算。
8、在进一步的实施例中，所述状态空间测定体系的建立流程如下：
9、以燃料的体积比为横轴，均方差为纵轴建立坐标系，并将计算到的体积比和均方差以数值形式定量的表示在所述坐标系内，构建线性图。
10、在进一步的实施例中，所述体积比vol采用以下计算公式得到：
11、根据流体力学模型模拟得到的发动机缸内的流体分布，获取发动机缸内的体积为va，其中，燃料浓度大于第一阈值的体积为vb，燃料浓度大于第二阈值的体积为vc，第一阈值的取值小于第二阈值的取值；
12、则，
13、在进一步的实施例中，所述均方差s的计算公式如下：
14、式中，为某一供气曲轴转角φg内燃料质量分数的平均值，xi为对应的网格单元i内的燃料质量分数，n为网格单元总数。
15、在进一步的实施例中，所述测定效果的获取方式如下：
16、根据发动机型号预先设定体积比阈值为x，均方差阈值为y，其中，0<x<1，0<y<1；若体积比vol％大于x，同时均方差s小于y，则混合燃料扩散区域大，且燃料区域内混合物的组成变化小，即燃料混合趋向于均质混合；
17、若体积比vol大于x，同时均方差s大于y，则混合燃料扩散区域大，且燃料区域内混合物的组成变化大，即燃料混合趋向于分层混合。
18、在进一步的实施例中，根据所述测定效果调整转速的方法如下：
19、以转速为变量，得到体积比与均方差的拟合关系式：
20、s＝a*vol+b a＜0，b＞0；
21、式中，a为斜率，b为截距；通过调整转速使在拟合关系中调整a和b的取值，直至体积比vol越大，均方差s越小。
22、在进一步的实施例中，根据所述测定效果调整负荷的方法如下：
23、以负荷为变量，得到体积比与均方差的拟合关系式：
24、s＝c*vol+d c＞0，d＞0；
25、式中，c为斜率，d为截距；通过调整负荷使其在拟合关系中调整c和d的取值，直至体积比vol越大，均方差s越大。
26、在进一步的实施例中，燃料流量与供气曲轴转角之间的关系计算如下：
27、计算周期性断续喷射状态下的燃料流量mg：
28、
29、其中，pr为发动机额定功率；ηe为发动机有效效率；hμ为燃料低热值；ρ为燃料密度；
30、基于所述燃料流量mg计算连续喷射状态下的燃料流量mg：
31、
32、其中，φg为供气曲轴转角；δt为喷射阀开启/关闭过渡时间。
33、在进一步的实施例中，空气进气量与进气压力之间的关系计算如下：
34、
35、式中，m1燃料为额定功率(100％负荷)下燃料总质量，m2燃料为某负荷下燃料总质量，m1总为额定功率(100％负荷)下缸内气体总质量，m2空气为某负荷下缸内空气总质量；k为定值。
36、基于数值测定的发动机缸内混合效果分析系统，用于实现如上所述的混合效果分析方法，包括：
37、第一模块，创建发动机缸内直喷及混合过程的流体力学模型，并获取发动机的工作参数，所述工作参数包括：转速、负荷、进气压力和进气温度；
38、第二模块，结合所述工作参数，对发动机缸内混合直至压缩终了时刻混合效果进行cfd模拟计算，并获取发动机缸内燃料的实时分布情况；
39、第三模块，基于所述实时分布情况，计算发动机缸内燃料的体积比vol和均方差s，并建立关于发动机缸内燃料与空气混合效果的状态空间测定体系，实现发动机燃料混合直至压缩终了时刻混合效果的测定，得到测定效果；
40、第四模块，根据所述测定效果调整转速和负荷，直至得到所需的目标缸内混合效果。
41、本专利技术的有益效果：本专利技术提出的测定方法操作步骤简单，使用成本低，本专利技术通过体积比和均方差的数值解，能够定量的分析燃料混合直至压缩终了时刻的混合效果。
42、本专利技术采用状态空间分析，通过状态空间的定量测定，使得不同混合模式的测定具有可比性，并通过测定结果反作用于发动机的工作参数，优化混合效果。
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1.基于数值测定的发动机缸内混合效果分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于数值测定的发动机缸内混合效果分析方法，其特征在于，所述CFD模拟计算为不同变量关系引起的实时分布情况的计算流程；至少包括：燃气流量与供气曲轴转角之间的关系计算、空气进气量与进气压力之间的关系计算。
3.根据权利要求1所述的基于数值测定的发动机缸内混合效果分析方法，其特征在于，所述状态空间测定体系的建立流程如下：
4.根据权利要求1所述的基于数值测定的发动机缸内混合效果分析方法，其特征在于，所述体积比vol采用以下计算公式得到：
5.根据权利要求1所述的基于数值测定的发动机缸内混合效果分析方法，其特征在于，所述测定效果的获取方式如下：
6.根据权利要求5所述的基于数值测定的发动机缸内混合效果分析方法，其特征在于，根据所述测定效果调整转速的方法如下：
7.根据权利要求5所述的基于数值测定的发动机缸内混合效果分析方法，其特征在于，根据所述测定效果调整负荷的方法如下：
8.根据权利要求2所述的基于数值测定
9.根据权利要求2所述的基于数值测定的发动机缸内混合效果分析方法，其特征在于，空气进气量与进气压力之间的关系计算如下：
10.基于数值测定的发动机缸内混合效果分析系统，用于实现如权利要求1至9中任意一项所述的混合效果分析方法，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.基于数值测定的发动机缸内混合效果分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于数值测定的发动机缸内混合效果分析方法，其特征在于，所述cfd模拟计算为不同变量关系引起的实时分布情况的计算流程；至少包括：燃气流量与供气曲轴转角之间的关系计算、空气进气量与进气压力之间的关系计算。
3.根据权利要求1所述的基于数值测定的发动机缸内混合效果分析方法，其特征在于，所述状态空间测定体系的建立流程如下：
4.根据权利要求1所述的基于数值测定的发动机缸内混合效果分析方法，其特征在于，所述体积比vol采用以下计算公式得到：
5.根据权利要求1所述的基于数值测定的发动机缸内混合效果分析方法，其特征在于，所述测定效果的...
【专利技术属性】
技术研发人员：王天波，王鸿晨，陈晶，王成敏，
申请(专利权)人：江苏理工学院，
类型：发明
国别省市：
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