【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于发动机，尤其是涉及燃烧重心后移的低温燃烧低散热风冷发动机的设计方法。
技术介绍
1、在一般情况下，随着风冷柴油机的功率的提高，发动机所需要的散热量也会随之提高，但风冷柴油机的冷却能力有限，可能会导致部分零部件产生过热的问题；在风冷柴油机的冷却能力不变的情况下，只增加进气量和燃油喷射量会使气缸内燃烧温度和压力过大，可能会使发动机零部件过热和可靠性降低。在保证功率不降低的同时，可以利用将燃烧重心后移的办法发动机使散热量降低，使风扇可以较好的冷却发动机，但是目前尚未公开过燃烧重心后移的低温燃烧低散热风冷发动机技术。因此，亟需一种燃烧重心后移的低温燃烧低散热风冷发动机的设计方法，在保证发动机功率不降低的情况下，确保低温燃烧，从而使散热量减少。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供燃烧重心后移的低温燃烧低散热风冷发动机的设计方法，解决现有技术存在的风冷发动机功率提高的同时散热量也提高的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供燃烧重心后移的低温燃烧低散热风冷发动机的设计方法，包括以下步骤：
3、步骤1、建立风冷发动机的一维仿真模型，一维仿真模型包括涡轮增压模块和中冷器模块；
4、步骤2、根据步骤1建立的一维仿真模型计算出风冷发动机在额定工况下的功率、缸内散热量和缸内温度曲线图；
5、步骤3、在步骤1建立的一维仿真模型的基础上，通过控制变量的方法调整喷油时刻，使燃烧重心后移；
6、步骤4、计算调整完喷油时刻后一维仿真
7、步骤5、根据步骤4的计算结果，确定燃油喷射增加量，补偿因为燃烧重心后移而损失的功率；
8、步骤6、进行涡轮增压器匹配，计算出燃烧重心后移的风冷发动机功率、缸内散热量和缸内温度曲线图，保证涡轮增压器与发动机良好的匹配；
9、步骤7、基于步骤2和步骤6进行比对，得出结论，获得低温燃烧低散热的风冷发动机。
10、优选的，步骤2中缸内散热量的计算表达式如下：
11、;
12、;
13、式中，为缸内总传热面积，单位为m2，为平均壁面温度，单位为k，为换热系数，d为缸径，单位为m，为特征速度，单位为m/s，为气缸平均温度，单位为k，为缸内压力，单位为pa。
14、优选的，步骤3中控制变量的方法具体为：保证喷油持续期不变的情况下，不改变喷油压力，只调整喷油时刻。
15、优选的，步骤4中缸内指示热效率的计算表达式如下：
16、;
17、式中为指示功率，单位为kw，为每小时燃油消耗量，单位为kg/h，为所用燃料的低热值，单位为kj/kg。
18、优选的，步骤4中燃油功率的计算表达式如下：
19、;
20、式中，为每小时燃油消耗量，单位为kg/h，为所用燃料的低热值，单位为kj/kg。
21、优选的，步骤5中燃油喷射增加量的计算表达式如下：
22、;
23、式中，为最初一维仿真模型计算得到的功率，单位为kw，为调整后的功率，单位为kw， q为燃油功率，单位为kw， m为每循环燃油喷射量，单位为mg。
24、优选的，步骤7中基于步骤2和步骤6进行比对具体为：将实施燃烧重心后移策略的一维仿真模型的功率、缸内散热量和缸内温度曲线图与额定工况下的一维仿真模型的功率、缸内散热量和缸内温度曲线图作对比。
25、优选的，步骤7中的结论具体为：实施燃烧重心后移策略的功率不低于额定工况下的功率，实施燃烧重心后移策略的缸内散热量小于额定工况下的缸内散热量，实施燃烧重心后移策略的缸内温度曲线低于额定工况下的缸内温度曲线。
26、因此，本专利技术采用上述燃烧重心后移的低温燃烧低散热风冷发动机的设计方法，在保证功率不降低和冷却能力不变的同时，降低了散热量，确保了冷却风扇能够良好的冷却发动机。本申请利用合适的燃烧重心后移策略和增加合适的燃油喷射量，使排气能量有效增加，排气能量的增加可使涡轮增压器获得更多能量，从而使进气压力进一步提高，使进气量增加，实现低温燃烧，降低散热量，确保冷却的可靠性。本申请实际上是通过利用合理的燃烧重心后移策略，在保证功率不降低的前提下，实现低温燃烧，降低散热，减小风冷系统压力。
27、下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
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1.一种燃烧重心后移的低温燃烧低散热风冷发动机的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的燃烧重心后移的低温燃烧低散热风冷发动机的设计方法，其特征在于，步骤2中缸内散热量的计算表达式如下：
3.根据权利要求2所述的燃烧重心后移的低温燃烧低散热风冷发动机的设计方法，其特征在于，步骤3中控制变量的方法具体为：保证喷油持续期不变的情况下，不改变喷油压力，只调整喷油时刻。
4.根据权利要求3所述的燃烧重心后移的低温燃烧低散热风冷发动机的设计方法，其特征在于，步骤4中缸内指示热效率的计算表达式如下：
5.根据权利要求4所述的燃烧重心后移的低温燃烧低散热风冷发动机的设计方法，其特征在于，步骤4中燃油功率的计算表达式如下：
6.根据权利要求5所述的燃烧重心后移的低温燃烧低散热风冷发动机的设计方法，其特征在于，步骤5中燃油喷射增加量的计算表达式如下：
7.根据权利要求6所述的燃烧重心后移的低温燃烧低散热风冷发动机的设计方法，其特征在于，步骤7中基于步骤2和步骤6进行比对具体为：将实施燃烧重心后移策略的一维
8.根据权利要求7所述的燃烧重心后移的低温燃烧低散热风冷发动机的设计方法，其特征在于，步骤7中的结论具体为：实施燃烧重心后移策略的功率不低于额定工况下的功率，实施燃烧重心后移策略的缸内散热量小于额定工况下的缸内散热量，实施燃烧重心后移策略的缸内温度曲线低于额定工况下的缸内温度曲线。
...【技术特征摘要】
1.一种燃烧重心后移的低温燃烧低散热风冷发动机的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的燃烧重心后移的低温燃烧低散热风冷发动机的设计方法，其特征在于，步骤2中缸内散热量的计算表达式如下：
3.根据权利要求2所述的燃烧重心后移的低温燃烧低散热风冷发动机的设计方法，其特征在于，步骤3中控制变量的方法具体为：保证喷油持续期不变的情况下，不改变喷油压力，只调整喷油时刻。
4.根据权利要求3所述的燃烧重心后移的低温燃烧低散热风冷发动机的设计方法，其特征在于，步骤4中缸内指示热效率的计算表达式如下：
5.根据权利要求4所述的燃烧重心后移的低温燃烧低散热风冷发动机的设计方法，其特征在于，步骤4中燃油功率的计算表达式如下：
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【专利技术属性】
技术研发人员：吴晗，潘晨瑜，林晨，赵庆岚，周金城，靳高飞，郝强国，石智成，王字满，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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