一種評(píng)估往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)機(jī)械損失和零配件能耗的通用模型

日益嚴(yán)格的排放法規(guī)以及因溫室氣體排放導(dǎo)致的氣候變化已將科研人員的研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)向內(nèi)燃機(jī)的整體優(yōu)化。因此，減少發(fā)動(dòng)機(jī)子系統(tǒng)的能量損失（如摩擦和零配件能量消耗）是科研人員關(guān)注的重點(diǎn)。在這項(xiàng)工作中，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)臺(tái)架獲得的參數(shù)，開發(fā)了一個(gè)確定摩擦損失和發(fā)動(dòng)機(jī)配件能耗的模型。提供了估算活塞組件、軸承和氣門機(jī)構(gòu)的摩擦損失以及冷卻液、機(jī)油和燃油泵能耗的模型。最后，本文建立了一個(gè)簡(jiǎn)短的公式來展示判斷和預(yù)測(cè)應(yīng)用中的模型潛力。

在本文中，考慮到每個(gè)元件摩擦，并建立了動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，并提出了半經(jīng)驗(yàn)數(shù)學(xué)模型，以方便估算活塞組和襯套、軸承和氣門機(jī)構(gòu)之間的摩擦損失的變化趨勢(shì)。同樣，本文使用到簡(jiǎn)化的幾何信息來估計(jì)每個(gè)泵的質(zhì)量流量和壓降，建立確定冷卻劑、油和燃料泵功率的簡(jiǎn)單數(shù)學(xué)模型。對(duì)于這些摩擦和零配件能耗模型，可以根據(jù)在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試臺(tái)獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來調(diào)整校準(zhǔn)常數(shù)。本文提出了在常規(guī)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)脈普?qǐng)D中評(píng)估摩擦和輔助損失的應(yīng)用，一下是測(cè)試結(jié)果結(jié)果：

Fig.23.Cam/follower dynamic scheme

——大多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦損失發(fā)生在活塞組件中，約占總機(jī)械損失的40%，相對(duì)于總輸入能量達(dá)到5.5%m H·fv。

——軸承摩擦損失達(dá)到2%m H·fv，而氣門機(jī)構(gòu)摩擦表示小于1%m H·fv。

——燃油泵的能耗約為0.7%m H·fv，

最重要的附加零部件能耗損失：冷卻液和油泵的能耗低于0.4%m H·fv。

為了測(cè)試該模型的預(yù)測(cè)潛力，進(jìn)行了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，其中包括用校準(zhǔn)的凸輪/滾動(dòng)從動(dòng)件替換凸輪/挺桿從動(dòng)件模型(見文中Fig.23)。結(jié)果表明，使用滾動(dòng)從動(dòng)件可將氣門機(jī)構(gòu)中的摩擦降低至70%。