[发明专利]一种车用高功率密度柴油机外形尺寸估算方法

说明书

技术领域

本发明属于车用动力选型匹配、柴油机设计研究领域，尤其是涉及一种车用高功率密度柴油机外形尺寸估算方法。

背景技术

随着重型车辆运输业的迅速发展，随之而来的燃油消耗和尾气排放问题尤为严重。整车开发过程中为满足日益严格的排放标准和节能需求，首当其冲的是动力的选型与匹配。

柴油机小型化(Downsizing)是中重型车辆最直接、最有效的节能减排技术。所以在整车概念设计初期迫切需要了解所匹配柴油机的外形尺寸在节能减排方面的贡献度以及是否能够满足车辆布置的空间约束。

影响柴油机外形尺寸的因素非常之多，例如包括：气缸直径、活塞行程、气缸中心距、连杆长度、气缸盖高度、配气机构尺寸、气缸套厚度、油底壳高度、传动箱占用空间尺寸、机体水腔和飞轮壳尺寸等。

所以，随着柴油机强化程度的逐渐提高，柴油机零部件的高效集成化设计，目前的估算方法已经不能很好地估算出现代高功率密度柴油机的外形尺寸。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种车用高功率密度柴油机外形尺寸估算方法，解决在概念设计初期外形尺寸影响因素众多、估算困难的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种车用高功率密度柴油机外形尺寸估算方法，包括如下步骤：

1)柴油机外形尺寸及影响因素数据收集整理；

2)根据上步获得的数据建立外形尺寸影响因素与气缸直径、活塞行程的倍数近似关系或取值范围关系；

3)根据上步获得的近似关系或取值范围建立车用高功率密度柴油机外形尺寸自编函数数学模型；

4)自编函数数学模型中自变量及因变量样本数据的整理与筛选；

5)建立车用高功率密度柴油机外形尺寸估算经验公式；

6)根据估算经验公式进行柴油机体积与气缸数目、气缸缸径、活塞行程及缸排夹角函数的三维切片图编程绘制。

进一步的，所述步骤1)中收集的数据包括柴油机整机长宽高、行程缸径比、气缸中心距、连杆长度、气缸盖高度、配气机构尺寸、气缸套厚度、油底壳高度、传动箱占用空间尺寸、机体水腔、活塞压缩高度、曲轴中心线－机体底面距离、机座高度和飞轮壳尺寸中的部分或全部。

进一步的，所述步骤3)是建立以气缸直径、活塞行程、气缸数目及缸排夹角为自变量的柴油机长宽高的函数数学模型。

进一步的，所述步骤4)是对样本数据采用μ±3σ异常数据取舍原则剔除异常数据。

进一步的，所述步骤5)是对每个引入的自变量系数进行修正和数学模型校验，根据自编函数中复相关性系数大小、显著性检验及实施例验证性分析，检验其可信度，最终确定车用高功率密度柴油机外形尺寸最终估算经验公式。

进一步的，所述步骤5)是对自变量气缸直径D、活塞行程S、气缸数目i及缸排夹角θ_v的系数进行修正和数学模型校验，对于V型布置车用高功率密度柴油机，在缸排夹角为30°～180°范围内得到的柴油机外形尺寸长宽高估算经验公式如下：

L＝(0.68i+0.5)D+300                  (3)。

进一步的，所述步骤6)是利用MATLAB软件对估算公式进行编程处理，得到与车用高功率密度柴油机体积相关的气缸数目i、气缸缸径D、活塞行程S及缸排夹角θ_v函数关系可视化的三维切片图，从而进行有效的柴油机外形尺寸的设计。

本发明具有的优点和积极效果是：

本发明以大量试验数据信息为估算公式分析结果的科学性和可靠性提供有力支撑，对于初步选定的气缸直径、活塞行程、气缸数目及缸排夹角基本参数，即可根据估算公式推算出相应柴油机的长、宽和高，为柴油机方案评价及整车动力匹配提供可靠的柴油机外形尺寸，避免造成颠覆性的方案反复，推广应用价值高；

同时该方法兼有直观实用、结果可靠、计算高效等优点。

附图说明

图1是本发明的步骤流程示意图；

图2是本发明实施例的三维切片图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。

一种车用高功率密度柴油机外形尺寸估算方法，包括如下步骤: