第40卷 第2期吉林大学学报(工学版) Vol.40 No.22010年3月 Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition ) Mar.2010 收稿日期:2008205213. 基金项目:国家自然科学基金项目(50575024). 作者简介:金辉(19722),男,副教授,博士.研究方向:汽车自动变速技术.E 2mail :jinhui @https://www.doczj.com/doc/3d19133379.html, 柴油机电子油门系统的优化设计 金 辉,王昊森,陈慧岩 (北京理工大学机械与车辆学院,北京100081) 摘 要:比较了不同油门机构方案的特点,分析了采用连杆机构的电子油门机构各零件的设计 准则,并完成了其零件的几何参数确定、零件设计和强度校核,这种综合应用了CA TIA 、Mat 2lab &Simulink 和MSC.Adams 等设计辅助软件进行的系统优化设计可以对设计方案进行综合分析和快速修改,大大缩短了设计周期。介绍了电子油门试验系统的组成,进行了电子油门系统的台架和实车试验。试验结果表明,所设计的系统具有优良的随动和调速性能,装有该电子油门系统的机械式自动变速系统不但可以获得良好的乘坐舒适性,还可以大大减少离合器主、从动盘同步的时间,提高了离合器的使用寿命。 关键词:动力机械工程;柴油机;电子油门;机械式自动变速器;优化设计中图分类号:T K42;TP391.75 文献标志码:A 文章编号:167125497(2010)022******* Optimization design of electronic accelerator system of diesel engine J IN Hui ,WAN G Hao 2sen ,C H EN Hui 2yan (S chool of Mechanical and V ehicular Engineering ,B ei j ing I nstitute of Technology ,B ei j ing 100081,China ) Abstract :The feat ures of different design concept s of t he diesel engine elect ronic accelerator system were compared ,t he design criteria of t he elect ronic accelerator wit h t he linkage mechanism were analyzed.The geomet ric parameters and construction of it s co mponent s were defined ,t heir st rengt hs were checked ,and t he optimization was realized by t he comp uter 2aided design softwares such as CA TIA ,Matlab &Simulink ,MSC.Adams ,which are capable of analyzing comprehensively t he design concept s and t heir rapid modification ,t hus shorten t he design cycle greatly.The set 2up of t he electronic accelerator test system was introduced and it s engine bench test and vehicle test were performed.The test result s show t hat t he developed system is characterized by good speed follow 2up and regulation performances.An automated manual t ransmission wit h t he developed elect ronic accelerator system gives out good vehicle ride comfort and reduces t he synchronizing period of driving and driven plates of t he clutch to enhance it s life span. K ey w ords :power machinery and engineering ;diesel engine ;elect ronic accelerator system ;automated manual t ransmission ;optimization design 乘坐舒适性不好和离合器使用寿命较短是制约机械式自动变速器(AM T )成功商业化最主要的两个方面。对于采用非电控发动机或者不能实 现发动机和变速器协同控制的机械式自动变速系统,加装电子油门是解决上述两大难题最有效的方法[127]。
一、前言 20世纪90年代以来，汽车行业的竞争已从单一的性能竞争转向性能、环保、节能等多元综合竞争。仅就汽车发动机而言，为应对世界能源危机和减少对环境污染，其研究开发工作已侧重于降低油耗、减少排放、轻质及减少磨损等方面，在这些研究中优化技术将得到广泛的应用。汽车发动机与航空发动机同属热机范畴，二者在许多方面有相通之处。近年来，汽车发动机优化工作已具有一定基础，而针对航空航天发动机所建立及应用的优化技术则已取得较大的进展。将这些先进优化技术特别是多学科优化技术移植应用于汽车发动机优化设计可望提高汽车以节能与环保为中心的综合性能。作者就当前汽车发动机及航空航天发动机领域的优化技术的一些进展作一个简略的叙述，并对利用优化技术提高汽车发动机综合性能潜力进行一些探讨。二、发动机优化技术研究和应用现状目前各类发动机研发工作的共同重点包括降低油耗、减少排放、减轻质量以及减少磨损等，为了达到这些目标，在发动机设计中应用优化技术是一个重要的手段。当前发动机的优化工作主要在发动机结构、材料、燃料及燃烧、排放以及多学科优化等几个方面展开。（一）发动机结构及材料优化技术发动机结构优化主要是优化关键零部件的形状以改善发动机性能，此方面的研究有：将BP神经网络和遗传算法相结合用于航空发动机的结构优化以获得最优的推重比；通过优化固体火箭发动机的结构以获得最轻的结构质量和最大的装填密度；总结了国内外对航空发动机叶片-轮盘结构优化设计的研究现状，提出了一种将动态分析与结构形状优化设计相结合的新方法；阐述了CAD/CFD技术在汽车发动机设计开发中的重要性，给出了CAD/CFD技术在电喷汽油机进气歧管设计和柴油机螺旋气道设计的应用效果；将边界元法与罚函数优化方法相结合，研究了承受拉、压交变载荷的发动机连杆的形状优化；基于一种高效的有限元方法对三维复杂形状连杆进行优化设计；基于有限元分析和优化技术，提出了一种发动机曲轴的结构优化方法；对火箭发动机机匣进行优化，讨论了应力比及PV/W的优化选择问题等。为改进发动机结构及使发动机轻量化，对其材料进行优化设计是一种重要手段。近年来，包括新型复合材料如碳化硅、氮化硅、氧化锆、石墨及合成石墨等不断用于发动机结构。通过建立发动机复合材料叶片各截面应力应变解析式和最大应力准则，对叶片进行最大强度的优化分析。对固体火箭发动机的复合材料壳体进行优化设计，使得发动机结构在满足强度约束的要求下获得最小的质量。（二）发动机燃烧优化技术随着世界能源问题和环境污染问题的日趋严重，飞机及汽车作为污染环境和消耗能源的大户，备受人们的关注。发动机燃烧过程直接影响节能和环保，对发动机燃烧过程优化的研究越来越受到重视。目前主要是从喷射系统、进气管系、燃烧室形状等几方面对其进行优化设计。在发动机燃烧喷射系统方面，借助于先进电子控制技术，能准确地调节燃油供给，优化喷油定时和喷油次数，控制气缸内的混合状态、燃烧室内的燃油分布，降低排放污染。对新型脉动式电控燃油喷射系统的喷射定时问题，研究了发动机直接喷射技术的优化问题。采用了多目标设计方法，优化了发动机燃烧系统和配气机构匹配。在新型燃料发动机燃烧过程的优化研究中，在建立氢燃料发动机最优控制模型的基础上，提出了双模式控制方式；用计算机仿真分析手段对天然气汽车发动机的空燃比进行优化来改善发动机的性能。（三）发动机多学科优化技术发动机设计以结构、热力、燃烧、强度、振动、流体、传热等多个学科为基础，可变因素多，随机性大，是一个可变互耦系统的优化问题。多学科设计优化通过充分利用各个学科之间的相互作用所产生的协同效应，获得系统的整体最优解，因而在发动机设计图1 传统设计流程图上有很大的应用优势。 在航空发动机领域，多学科优化技术已被用于建立优化模型并开展了涡轮叶片设计、压气机叶片设计及发动机总体方案设计，将传统的优化设计方法（如图1所示）转变为图2所示多学科优化并行设计流程，综合考虑了气动、振动、强度和疲劳寿命等方面的要求，可缩短设计周期和提高优化效果。如：利用单级优化算法对航空发动机喷管进行了多学科优化设计；在内燃机的优化研究中引入了多学科鲁棒性设计优化方法来评价设计过程中的不确定性；采
多学科设计优化简要介绍 多学科设计优化 (Multidisciplinary Design Optimization,简称 MDO)是一种通过充分探索和利用工程系统中相互作用的协同机制来设计复杂系统和子系统的方法论。其主要思想是在复杂系统设计的整个过程中利用分布式计算机网络技术来集成各个学科 (子系统 )的知识，应用有效的设计优化策略，组织和管理设计过程。其目的是通过充分利用各个学科(子系统 )之间的相互作用所产生的协同效应，获得系统的整体最优解，通过实现并行设计，来缩短设计周期，从而使研制出的产品更具有竞争力。因此，MDO宗旨与现代制造技术中的并行工程思想不谋而合，它实际上是用优化原理为产品的全寿命周期设计提供一个理论基础和实施方法。 MDO研究内容包括三大方面：1，面向设计的各门学科分析方法和软件的集成；2，探索有效的 MDO算法，实现多学科 (子系统 )并行设计，获得系统整体最优解；3，MDO分布式计算机网络环境。 多学科设计优化问题 ,在数学形式上可简单地表达为： 寻找：x 最小化：f=f(x,y) 约束：hi(x,y)=0 (i=1 ,2 ,… ,m) gj(x,y)≤ 0 (j=1 ,2 ,… ,n) 其中：f 为目标函数；x为设计变量；y是状态变量；hi(x,y)是等式约束；gj(x,y)是不等式约束。状态变量 y，约束 hi 和 gj以及目标函数的计算涉及多门学科。对于非分层系统，状态变量 y，目标函数 f，约束hi 和 gj 的计算，需多次迭代才能完成；对于分层系统，可按一定的顺序进行计算。这一计算步骤称为系统分析。只有当一设计变量 x通过系统分 随着科学技术日新月异的发展，我们的武器装备，尤其是战斗机的水平日益提高，装备复杂程度已远超乎平常人的想象，装备设计不单要用到
飞行器多学科设计优化复习题 1.优化设计问题的三要素是什么？给出一个优化设计问题的例子，分别说明三个要素的具体内容。 三要素分别是设计变量，约束条件和目标函数。 以结构优化设计为例，设计变量可能是蒙皮厚度，前后翼梁缘条厚度，前后翼梁腹板厚度等结构参数；约束条件是机翼强度要求、刚度要求等目标函数是最小化结构重量。 2.飞行器设计一般分哪几个阶段？飞行器多学科优化设计有什么意义？ 飞行器设计分三个阶段：概念设计、初步设计、详细设计。 飞行器MDO的意义为： （1）MDO符合系统工程的思想。能有效提高飞行器的设计质量 （2）MDO为飞行器设计提供了一种并行设计模式。 （3）MDO的设计模式与飞行器设计组织体制一致，能够实现更高程度的自动化。 （4）MDO的模块化结构使飞行器设计过程具有很强的灵活性。 3.在飞行器设计过程中，多学科设计优化方法与传统设计方法之间有哪些相同和不同点。 传统的飞行器设计优化中,采取的是一种串行的设计模式，往往首先进行性能设计优化,然后进行结构、操纵和控制系统设计优化,最后进行工艺装备设计。在传统的方法中，各个学科任务成了实现系统设计的最基本单元，影响飞机性能的气动、推进、结构和控制等学科被人为地割裂开来，各学科之间相互耦合所产生的协同效应并未被充分考虑进去，这可能导致失去系统的整体最优解，串行的模式也使得设计时间周期和成本大大增加。 而多学科优化设计技术是一种并行设计模式，它以各子系统、学科的优化设计为基础，在飞行器各个阶段力求各学科的平衡，充分考虑哥们学科之间的相互影响和耦合作用，应用有效的设计/优化策略和分布式计算机网络系统，来组织和管理整个系统的设计过程，通过充分利用各个学科之间的相互作用所产生的协同效应，以获得系统的整体最优解。 相同点在于都有对于子学科的分解，但是MDO更注重子学科间的协同。 4.给出MDO的三种定义，根据你的理解，MDO该如何定义？ Definition1：MDO是一种通过充分探索和利用系统中相互作用的协同机制来设计复杂系统和子系统的方法论。 Definition2：MDO是指在复杂工程系统的设计过程中，必须对学科（子系统）之间的相互作用进行分析，并且充分利用这些相互作用进行系统优化合成的方法。 Definition3：多学科设计优化就是进行复杂系统的设计过程中，结合系统的多学科本质，充分利用各种多学科设计与多学科分析工具，最终达到基于多学科优化的方法论。 My Definition：当设计中每个因素都影响另外的所有因素时，确定该改变哪个因素以及改变到什么程度的一种设计方法。 5.多学科设计优化中，什么是学科分析？什么是系统分析？ 学科分析：也成为子系统分析或子空间分析，以某一学科设计变量，其他学科对该学科的耦合状态变量和系统的参数为输入，根据某一学科满足的物理规律确定其物理特性的过程 系统分析：对整个系统，给定一组设计变量X，通过求解系统的状态方程得到系统状态变量的过程。 6.什么是多学科设计优化的状态变量？学科状态变量和耦合状态变量之间有什么区别?
汽车发动机新技术 河北工业大学/内燃机/韩超 【内容提要】汽车的诞生发展已经经历的一个多世纪，汽车技术的发展已成为带动整个社会科技进步的重要标志，对人类文明有着不可忽视的影响，而汽车的心脏——发动机的科学技术水平起着重中之重的作用，随着信息、机械和电子等技术的快速发展，发动机电子控制、多气门、可变气门正时、可变气门升程、双涡轮增压、高压共轨等先进技术也已经深入人心，此外，为适应汽车的多变工况运行，还有一些特别的新技术——可变压缩比、缸内直喷、自动启停等应运而生。【关键字】汽车发动机、可变压缩比、缸内直喷、自动启停 伴随汽车工业近百年的连续进步,汽车发动机技术也综合了大量的高新技术使其具有更高的功率密度、更好的燃油经济性、更低的排放污染，如发动机电子控制、多气门、可变气门正时、可变气门升程、双涡轮增压、高压共轨、可变压缩比、BlueDIRECT、缸内直喷、自动启停等等。下面我们就后四种作详细介绍。 一、可变压缩比（Variable Compression Ratio） 可变压缩比（VCR）的目的在于提高增压发动机的燃油经济性。在增压发动机中为了防止爆震其压缩比低于自然吸气式发动机。在增压压力低时热效率降低使燃油经济性下降。特别在涡轮增压发动机中由于增压度上升缓慢在低压缩比条件下扭矩上升也很缓慢形成增压滞后现象。即发动机在低速时，增压作用滞后，要等到发动机加速至一定转速后增压系统才起到作用。解决这个问题，可变压缩比是重要方法。即在增压压力低的低负荷工况使压缩比提高到与自然吸气式发动
机压缩比相同或超过，在高增压的高负荷工况下适当降低压缩比。换言随着负荷 的变化连续调节压缩比以便能够从低负荷到高的整个工况范围内有提高热效率。 多连杆VCR系统 VCR系统使用一种新的活塞-曲轴系统并入一个多连杆机制来改变活塞在上止点的移动并因此获得了与工况相匹配的最佳的压缩比。这一多连杆可变压缩比机构可以在不提高发动机尺寸和重量的情况下安装。 运动规律：活塞与曲轴通过上连杆与下连杆连在一起。下连杆也通过控制连杆连接到了控制轴偏心轴颈中心。曲轴的旋转导致了下连杆围绕着主轴颈的中心旋转，同时围绕着曲柄销的中心转动。 压缩比改变的原理：移动偏心轴的中心向上使下连杆顺时针倾斜，因此使活塞的上止点和下止点的位置同时下降以降低压缩比。相反，偏心轴的中心向下移动可以提高压缩比。 ①在低速低负荷时采用高压缩比14：1以获得提高燃油经济性的最佳效果； ②随着负荷的增加，减小压缩比以防止爆震发生； ③为了在全负荷时采用高增压，将压缩比设为最低值8：1。 结果发现：通过在发动机低负荷下应用废气再循环并提高压缩比、在高负荷下采用更高的增压压力并降低压缩比，这样都可以提高发动机的燃油经济性和输出功率。 二、缸内直喷技术（BlueDirect、TFSI、EcoBoost、SIDI） 缸内直喷就是将燃油喷嘴安装于气缸内，直接将燃油喷入气缸内与进气混 合。喷射压力也进一步提高，使燃油雾化更加细致，真正实现了精准地按比例控 制喷油并与进气混合，并且消除了缸外喷射的缺点。同时，喷嘴位置、喷雾形状、
叙述影响柴油机性能的因素 1 前言 燃料在柴油机气缸中的燃烧过程，就是燃料与空气中的氧发生剧烈氧化反应，并产生大量热的过程。燃烧过程对柴油机性能的影响是至关重要的，它在本质上决定了柴油机性能的优劣，柴油机的燃烧过程是整个工作过程中最重要的环节。为了使柴油机能够充分燃烧，必须要有足够的空气。理论上，lkg柴油完全燃烧需要14.3kg空气，故对柴油机而言，理论可燃混合气的空燃比为143。对于不同的燃料，其理论空燃比是不同的。 目前，提高柴油机性能、改善柴油机排放主要从提高燃油品质、改善燃烧过程和采取排气后处理这三个方面着手，由于柴油机的有害排放物主要是在缸内燃烧过程中产生的，所以改善缸内燃烧是提高燃油经济性和减少有害排放物的根本途径，而柴油机的燃烧过程的好坏取决于缸内的气流运动、燃油喷射和燃烧室结构三者之间的匹配。同时，柴油机缸内燃烧过程也是极其复杂的，它包含有燃料的喷射雾化、受热蒸发、与空气混合及氧化燃烧等诸多复杂过程，具有典型的高温、高压、高湍动性和不定常化学反应的特点。 2 影响柴油机性能的主要因素 2.1 从燃料性质分析 2.1.1 柴油的十六烷值 在稳态工况下，随燃料十六烷值的降低，着火始点延迟；滞燃期、预混合燃烧量、缸内压力峰值、放热率峰值及压力升高率有所增加，燃烧速率加快，致使燃烧持续期、扩散燃烧期有所缩短，当燃料十六烷值大于55时，滞燃期差别较小。 在恒转速增转矩瞬态工况下，随循环数的增加,缸内压力、温度、放热率峰值、燃烧持续期、扩散燃烧期和扩散燃烧量逐渐增加，预混合燃烧期和预混合燃烧量降低。 在增负荷工况下，随燃料十六烷值的增加，滞燃期、预混合燃烧期及预混合燃烧量降低，燃烧持续期、扩散燃烧期及扩散燃烧量均有所增加,致使缸内压力峰值和放热率峰值有所降低，适当提高燃料十六烷值，有助于降低NOx排放和燃烧噪声。 2.1.1 生物柴油 江苏大学利用可视化装置，分析比较了直喷式柴油机燃用生物柴油与常规柴油的喷雾燃烧过程。研究结果表明:生物柴油的喷油时刻较早，着火时刻提前，着火滞燃期缩短，在早期预混燃烧阶段的燃烧速度大于柴油，而在扩散燃烧阶段的燃烧速度比柴油低。通过分析燃料性质、转速和喷油压力这3种因素对生物柴油燃料喷雾燃烧过程的影响，从而得出影响规律为:混合燃料喷油始点、着火时刻均有所提前，滞燃期变短，BS混合燃料的最高燃烧压力最高且出现稍早；生物柴油在最高转速工况时的燃烧速度大，且最高燃烧压力也略高;随着喷油压力的提高，滞燃期缩短，燃烧持续期相应缩短，最高燃烧压力升高。 2.2 从柴油机固有性质分析 2.2.1 工作温度 当柴油机温度较高时，则燃料的蒸发和氧化反应速度较快.进而着火延迟期缩短，柴油机工作比较柔和，经济性较好;当柴油机温度较低时，则燃料的蒸发和氧化反应速度较慢，进而着火延迟期增加，柴油机工作比较粗暴，经济性较差，甚至不能着火。因此，柴油机工作中应该保持正常的温度。 2.2.2 压缩比
优化柴油机印象长城GW4D20发动机技术详解 2010-10-18 14:37:28来源: 网易汽车跟贴191 条手机看新闻 版权声明：本文版权为网易汽车所有，转载请注明出处。 网易汽车10月18日报道 10月15日，长城汽车最新SUV车型——哈弗H5绿静2.0T 柴油新动力车型正式上市，其售价为11.38至16.38万元。作为新车最大亮点，哈弗H5 2.0T 柴油车型搭载了一台编号为GW4D20的柴油发动机，这款发动机宣传达到国际水平的柴油机究竟有何能耐，不妨一起了解一番。 哈弗H5 进入哈弗H5频道>> 参数配置图片口碑 价格: 9.28~17.08 万元上市时间: 2010年最新年款: 2012款
排量: 2.0T/2.4/2.5T四驱类型: 分时四驱 从数据来看，绿静2.0T柴油机的转速在4000rpm时可输出最大功率110kw，转速在1800-2800rpm即可实现峰值扭矩310Nm，升功率可达55Kw,达到了3.0L汽油机的动力标准。发动机百公里综合工况油耗仅为7.0L。其排放达到欧Ⅳ、欧Ⅴ水平，驾驶室内平均噪声仅有45.3分贝。 GW4D20发动机 技术方面，GW4D20采用了DOHC双顶置凸轮轴结构，融汇VGT涡轮增压中冷系统、第三代德尔福电控高压共轨系统、EGR废气再循环及冷却系统等发动机技术。这些技术都能带来哪些方面的改良？ 德尔福电控高压共轨系统：传统泵喷嘴柴油发动机，由于高压油管中压力随车速波动，从而产生大量烟雾、碳氢化合物，而且整机油耗高、噪声大。采用的德尔福电控高压共轨系统，可通过对共轨管内油压进行精准控制，发动机转速变化对高压油管内压力微乎其微，而且可保证缸内压力稳定，各缸喷油均匀性好，从而使发动机工作平稳，有效改善了排放、油耗、噪声等性能。 VGT可变截面废气涡轮增压、中冷：该系统保证发动机进气压力高，通过较高的燃油喷射压力使柴油达到很高的雾化，实现油气混合充分燃烧，从而保证降低燃油消耗，大幅提升整机的升功率、升扭矩。
摘要：工程系统近年来变得相当大和复杂。所要求的设计相当复杂并且仅仅考虑一个学科的话不容易满足设计要求。因此，需要考虑到不同学科的设计方法。多学科设计优化是考虑到多学科设计环境所形成的优化方法。MDO包含七中方法。他们是多学科可行方法MDF,单学科可行方法IDF,同时运行方法AAO,并行子空间优化方法CSSO,合作优化CO,错落综合系统合成方法BLISS,基于子空间的多学科优化MDOIS.通过几个数学例子，方法的性能可以得到评估和比较。用于比较所定义的具体要求和新的数学问题类型是根据要求所定义的。所有的方法被编码并且可以在数量和质量上比较方法的性能。 1．简介 目前，工程系统都是相当大而且复杂的。对于这类系统，设计要求是严苛的。因此，设计工程师正在寻求新的方法，其中之一是多学科设计优化(MDO；Balling 和Sobieszcznski-Sobieski在1996提出)。MDO是一种设计优化方法。一般来说，优化在实施时，仅仅只考虑到了一门学科。然而，用单一的学科去解决现代工程问题是相当困难的。因此，我们需要一种可以覆盖多学科的设计方法。 在Sobieszczanski-Sobieski于1998年提出并行子空间优化之后，其他的几种方法也被相继提出来。多学科设计优化方法分为单级方法和多级方法。单级方法一般有一个单一的优化程序并且直接使用非层次结构。以下这些方法就是属于单级方法，其中包括多学科可行法（MDF；Cramer等在1993年提出）、独立学科可行法（IDF；Cramer等在1993年提出；Lee在2004年提出）、All-at-once （AAO；Cramer等在1993年提出；Haftka在1985年提出）和基于独立子空间的多学科优化（MDOIS;Park在2007年提出；Park和Shin在2005年提出）。 在单级方法下，除了MDOIS以外，所有的学科都不能决定设计，并且分析只在学科之间进行。在MDOIS情况下，各个学科都决定了设计。另一方面，多级方法能够将非层次的机构关系转化为层次结构而且每个层次都有优化程序。这些多级方法包括并行子空间优化（CSSO，Park和Lee在2001年提出；Renaud 和Gabriele在1994年提出；Sobieszczanski-Sobieski在1982年提出；Tappeta 在1998年提出）、双极集成系统合成（BLISS；Sobieszczanski-Sobieski在1998
1 机械传动汽车动力传动系统参数的优化通常包括发动机性能指标的优选，机械变速器传动比的优化和驱动桥速比的优化，以下分别阐述。 7.1汽车发动机性能指标的优选方法 在汽车设计中，发动机的初选通常有两种方法： 一种是从保持预期的最高车速初步选择发动机应有功率来选择的，发动机功率应大体上等于且不小于以最高车速行驶时行驶阻力功率之和；一种是根据现有的汽车统计数据初步估计汽车比功率来确定发动机应有的功率。 在初步选定发动机功率之后，还需要进一步分析计算汽车动力性和燃料经济性，最终确定发动机性能指标（如发动机最大转矩，最大转矩点转速等）。 通常在给定汽车底盘参数、整车性能要求（如最大爬坡度max i ，最高车速m ax V ，正常行驶车速下百公里油耗Q ，原地起步加速时间t 等），以及车辆经常运行工况条件下，就可以选择发动机的最大转矩T emax ，及其转矩n M ，最大功率max e P 及其转速P n ，发动机最低油耗率min e g 和发动机排量h V 。 在优选发动机时常常遇到两种情况：一种情况是有几个类型的发动机可供选择，在整车底盘参数和车辆经常行驶工况条件确定时，这属于车辆动力传动系合理匹配问题，可用汽车动力传动系统最优匹配评价指标来处理。 第二种情况是根据整车性能要求和汽车经常行驶工况条件来对发动机性能提出要求，作为发动机选型或设计的依据，而这时发动机性能是未知的。 对于计划研制或未知性能特性指标的发动机性能可看作为发动机设计参数和运行参数的函数，此时，外特性和单位小时燃油消耗率可利用表示发动机的简化模型。 优选汽车发动机参数的方法: （1） 目标函数F （x ） 目标函数为汽车行驶的能量效率最高。 （2） 设计变量X ],,,,[max h M p e em V n n P T X
多学科设计优化 HEEDS ? MDO——多学科设计优化软件 多学科 不论是结构问题（线性或非线性，静态或动态，散装材料或复合材料）、流体问题、热力学问题，或者声学问题、NVH问题、动力学问题以及同时存在以上几项问题，HEEDS MDO都可以帮助用户寻找最佳解决方案。 易于使用的界面 虽然HEEDS MDO使用的技术很复杂，但是软件用户界面友好。它特有的选项卡界面可以使用户明确项目建立和执行的六个过程。 与诸多CAE工具的连接 HEEDS MDO与所有常用的CAE应用软件均有接口，使设计优化过程自动化。它还能调用多种软件工具进行前处理，后处理，分析计算和多学科优化。HEEDS MDO为以下工具提供输入和输出接口： ?Abaqus ?ANSYS WB ?Excel ?LS-DYNA ?Nastran
?NX ?Solidworks ?SW Simulation 另外，HEEDS MDO提供一种通用接口生成ASCII格式的输入输出文件，从而可以连接所有商业或者私有CAE工具。如果您不确定您的工具是否与HEEDS MDO兼容，可以联系我们。 独有的优化技术 HEEDS MDO默认的研发方式-SHERPA采用多重研发策略，可以动态和实时的随着优化范围的变化调整针对问题的研发方式。用户可以利用HEEDS软件进行众多的分析，快速确定优化空间，省去了众多的试验费用及时间；从大量的模型参数中提取出敏感参数，并对敏感性参数进行评估；对模型的健壮性和可靠性进行评估。通过对模型参数的优化，达到减少模型质量与成本的目的。 通过HEED优化分析，车身减重33.5kg
并行优化技术 HEEDS PARALLEL通过同时提交多个方案给不同的处理器，提高优化速度，且速度提高与硬件及软件资源几乎是线性的关系。 典型应用 BD公司：使用HEEDS MDO结合有限元方法对医疗器械设计进行优化和评估。 PRATT & MILLER：使用HEEDS MDO优化军用重型汽车底盘组件参数，为赛车优化齿轮速比，优化赛车悬挂系统的球形连接头。
汽车发动机VVT技术与FSI技术分析 摘要：随着科技的迅猛发展，发动机出现了许多新技术，VVT-i和FSI就是其中最为引人注目的两个，本文从这两个新技术的技术和使用层面分别讨论了两种技术的发展，对未来新技术的涌现有借鉴价值。 关键字：VVT-i，FSI，可变气门，缸内直喷，丰田，大众 近年来,当代汽车发动机飞速发展,新技术不断涌现和应用,带动汽车性能得到极大改善,其中有大名鼎鼎的丰田VVT-i和德国的FSI，下面就这些新技术的一些基本原理做简单介绍。 智能可变气门正时系统 近年生产的丰田轿车，大都装配了标注有“VVT-i”字样的发动机，经过商业宣传，很多人已经知道VVT-i这一新名词，但它的具体内容却鲜为人知。VVT 是英文缩写，全称是“Variable Valve Timing”，中文意思是“可变气门正时”，由于采用电子控制单元（ECU）控制，因此丰田起了一个好听的中文名称叫“智慧型可变气门正时系统”。该系统主要控制进气门凸轮轴，又多了一个小尾巴“i”，就是英文“Intake”（进气）的代号。这些就是“VVT-i”的字面含义了。 VVT-i是一种控制进气凸轮轴气门正时的装置，它通过调整凸轮轴转角配气正时进行优化，从而提高发动机在所有转速范围内的动力性、燃油经济性，降低尾气的排放。 VVT-i系统由传感器、ECU和凸轮轴液压控制阀、控制器等部分组成。ECU储存了最佳气门正时参数值，曲轴位置传感器、进气歧管空气压力传感器、节气门位置传感器、水温传感器和凸轮轴位置传感器等反馈信息汇集到ECU 并与预定参数值进行对比计算，计算出修正参数并发出指令到控制凸轮轴正时液压控制阀，控制阀根据ECU指令控制机油槽阀的位置，也就是改变液压流量，把提前、滞后、保持不变等信号指令选择输送至VVT－i控制器的不同油道上。 VVT-i系统视控制器的安装部位不同而分成两种，一种是安装在排气凸轮轴上的，称为叶片式VVT-i，丰田PREVIA（大霸王）安装此款。另一种是安装在进气凸轮轴上的，称为螺旋槽式VVT-i，丰田凌志400、430等高级轿车安装此款。两者构造有些不一样，但作用是相同的。叶片式VVT－i控制器由驱动进气凸轮轴的管壳和与排气凸轮轴相耦合的叶轮组成，来自提前或滞后侧油道的油压传递到排气凸轮轴上，导致VVT－i控制器管壳旋转以带动进气凸轮轴，连续改变进气正时。当油压施加在提前侧油腔转动壳体时，沿提前方向转动进气凸轮轴；当油压施加在滞后侧油腔转动壳体时，沿滞后方向转动进气凸轮轴；当发动机停止时，凸轮轴液压控制阀则处于最大的滞后状态。 螺旋槽式VVT-i控制器包括正时皮带驱动的齿轮、与进气凸轮轴刚性连接的内齿轮，以及一个位于内齿轮与外齿轮之间的可移动活塞，活塞表面有螺旋形花键，活塞沿轴向移动，会改变内、外齿轮的相位，从而产生气门配气相位的连续改变。当机油压力施加在活塞的左侧，迫使活塞右移，由于活塞上的螺旋形花键的作用，进气凸轮轴会相对于凸轮轴正时皮带轮提前某个角度。当机油压力施加在活塞的石侧，迫使活塞左移，就会使进气凸轮轴延迟某个角度。当得到理想的配气正时，凸轮轴正时液压控制阀就会关闭油道使活塞两侧压力平衡，活塞停止
1. 什么叫柴油机？ 柴油机是以柴油为燃料，当空气在气缸内被压缩而产生高温，使喷入的柴油自燃，燃气因膨胀而做工的内燃机。 2. 柴油机主要有哪些机构和系统组成？ 柴油机主要由机体组件、曲柄连杆机构、配气机构与进排气系统、燃料供给与调节系统、润滑系统、冷却系统、起动系统、增压系统构成。 3. 柴油机完成一个工作循环需依次经过四个行程是什么？ 柴油机完成一个工作循环需依次经过进气行程、压缩行程、燃烧做功行程、排气行程。 4. 柴油机能够运转的三个要素是什么？ 空气、柴油和压力。 5. 四冲程六缸柴油机各缸的工作次序是什么？ 1-5-3-6-2-4或1-4-2-6-3-5 6. 八缸直列型柴油机各缸的工作次序是什么？ 1-6-2-4-8-3-7-5 7. 柴油机的润滑方式主要有哪几种？ 压力润滑（主轴承、连杆轴承、凸轮轴承）、飞溅润滑（凸轮、挺住、摇臂等）、润滑脂润滑（水泵）。 8. WD615柴油机按用途分为哪几种？ 车用、工程机械用、船用、发电用。 9. 柴油机的启动方式有哪些？ 电力启动、人力启动、压缩机启动、辅助汽油机启动。 10. WD615柴油机五大主要螺栓是指那些螺栓？ 连杆螺栓、汽缸盖螺栓（主、副）、飞轮螺栓、飞轮壳螺栓、主轴承螺栓。 11. WD615柴油机曲轴前段装减震器的目的是什么？ 如果柴油机共振振幅超过允许值，则要消减扭振，减振器增大系统阻尼，使它即使在主共振工况下也不致产生过大振幅。 12. 同一台柴油机对活塞和连杆的要求是什么？质量互差是多少？为何如此要求？ 同一台柴油机活塞、连杆质量互差尽可能小，连杆盖与连杆配对使用。小的质量互差使得发动机运转平稳，往复惯性力均匀，振动小。 13. 柴油机按进气方式分为哪几种？ 非增压（自然吸气）、增压、增压中冷 14. 常见的柴油机增压方式有哪些？ 机械增压、涡轮增压、气波增压、复合增压 15. 请解释WD615的含义？ Water diesel 6缸单缸排量1.5升 16. 根据柴油机用途的不同，有哪四种功率？ 15min功率、1h功率、12h功率、持续功率四种 17. WD615柴油机装配时常用的密封胶有哪几种？ 242、262、271、277、510 18. WD615柴油机的气门间隙时多少？为何排气门间隙比进气门的大？ 进气门0.3mm，排气门0.4mm，排气门比进气门间隙大是因为：排气温度比进气温度高，膨胀更显著 19. WD615柴油机的行程、缸径、总排量各是多少？ 行程130mm，缸径126mm，总排量9.726L 20.柴油机调速器按其调整范围可分为哪几种？ 单级调速器、两级调速器、全程调速器、全程两级复合式调速器 21. 柴油机窜气大，排除其他原因，仅考虑活塞环，你认为有哪些原因？工作一段时间后，如何判断活塞环的优劣？原因：1.活塞环转动，活塞环开口重叠；2.活塞环磨损过大；3.活塞环弹力不足 判断方法：1.活塞环断面磨损的程度；2.活塞环上积碳的多少；3.活塞环外表面磨损情况（点或面接触） 22. 6160柴油机相对于其他机型，机油压力低，主要有哪些特别原因？ 1.油底壳内机油面过低； 2.从机油箱到机油泵，吸油管有漏气现象； 3.机油中混入柴油或水，使机油粘度过低； 4.调压阀弹簧断裂或弹簧变形，机油滤清器太脏，阻力增大； 5.柴油机内机油管破裂。 23. 6170柴油机相对于其他机型，机油压力低，主要有哪些特别原因？
Equipment Manufacturing Technology No.11，2012 汽车发动机动力总成悬置系统分析设计技术是以提高乘坐舒适性为目的的ＮＶＨ（Ｎｏｉｓｅ，Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ，Ｈａｒｓｈｎｅｓｓ）拟制技术的核心，由于ＮＶＨ性能是衡量汽车品质的一个综合性重要指标，因此提高动力总成悬置系统隔振效果的问题越来越受到人们的重视和关注。 发动机悬置系统的基本功能［１］有：支承、限位以及隔振。作为研究重点的隔振是利用悬置元件的缓冲与吸能作用，隔离衰减来自发动机动力总成激励力引起的车架振动和来自路面随机激励力引起的发动机动力总成的振动。 悬置系统的一个主要隔振设计方式是通过合理设计悬置元件的各向刚度、悬置点的位置与以及悬置元件的角度，使整个悬置系统具有较高的振动解耦程度，以达到最大限度的减振、隔振性能，改善汽车的乘坐舒适性和稳定性。 柴油机悬置系统的特色是：由于发动机质量较大，为区别于汽油机的三点正装悬置，一般采用刚度较大的四点斜装悬置。 传统的悬置系统分析设计理论虽然有了很大的发展，但未能很好的与工程实际需要相结合，且由于受到发动机安装位置等因素的限制，一般解耦度并不高。目前国内外对悬置系统进行自动优化设计的文献［２，６］，优化模型考虑因素不够全面，且采用遗传算法，导致计算量大，优化效果并不明显［４］。 本文在悬置系统动力学分析的基础上，建立了以提高悬置系统解耦度和各向谐振频率与其期望值接近程度为目标的悬置系统自动优化设计数学模 型，采用以敏度为基础的优化算法，配合粗粒度离散 寻优，通过自动迭代计算，可以快速准确地找到悬置系统的最优设计方案。本文给出的某柴油机汽车算例充分表明本文优化算法可提高悬置系统解耦度和各向谐振频率与期望值接近程度，改善了悬置系统的减振、隔振效果。 １悬置系统模态分析 １．１悬置系统模态分析 为对悬置系统进行优化设计，先需对悬置系统进行模态分析，求出其固有频率和振型。由于悬置元件刚度远小于发动机与车架刚度，通常只考虑发动机的６个刚体位移自由度，同时将各悬置元件简化为空间三向弹簧单元。动力总成悬置系统的自由振动模态分析方程为： M 准咬＋K 准＝０（１） 其中向量准＝［x y z θX θY θZ ］T 由６个刚体位移自由度组成，刚度矩阵K 由各悬置元件的弹性主轴方向刚度、弹性主轴空间角度以及弹性中心的位置决定，质量阵M M ＝ m ００００００m ００００００m ０００ ０００IXX －IXY －YXZ ０００－IYX IYY －IYZ ０００－IZX －IZY IZ Z （２）柴油机汽车悬置系统优化设计 王科富，卢汉奎，陈树勋 （广西大学机械工程学院，广西南宁５３０００４） 摘要：柴油机汽车发动机悬置系统设计主要是通过合理设计悬置元件各向刚度、位置以及角度，以提高系统各向能量解耦度，并使各向自振频率落在期望值内。建立了以提高悬置系统解耦度和各向谐振频率与期望值接近程度为目标的悬置系统优化设计数学模型，采用自创的基于敏度的优化算法，通过自动迭代计算，快速准确地找到悬置元件刚度、位置与角度的最优设计方案。某柴油机汽车发动机悬置系统的优化设计算例结果表明本方法优化效果明显，改善了悬置系统的减振、 隔振效果。关键词：发动机悬置系统；解耦度；谐振频率，优化设计中图分类号：Ｕ４６４．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２－５４５Ｘ（２０１２）１１－００３０－０３ 收稿日期：２０１２－０８－１２基金项目：广西制造系统与先进制造技术重点实验室课题基金资助０９－００７－０５Ｓ０１６。作者简介：王科富（１９８７—），男，在读研究生，研究方向：车辆系统动力学。 设计与计算 ZZZZ Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z 30
日本汽车发动机所采用的新技术 【摘要】发动机作为汽车的心脏，其重要性不言而喻。有了好的发动机，汽车性能将会大幅度提高，从而给人一种驾驶汽车的快感。现如今，日本的发动机技术处于全世界领先地位，学习和借鉴他们先进的技术和经验将对我国发动机技术的发展产生巨大的推动作用。 As the heart of the car engine, its importance is self-evident. A good engine, vehicle performance will be improved, so as to give a person a kind of driving a car of pleasant sensation. Nowadays, Japan's engine technology in the world leading position, study and learn their advanced technology and experience of China's engine will of the development of the technology has the huge role. 【关键词】VTEC i-VTEC 可变进气歧管技术VVT-i 偏置曲轴技术电子式节气门 引言：现如今，汽车应用日益普遍，走进了千家万户，而作为一辆汽车的心脏－发动机，其重要性不言而喻，而目前我们发动机技术水平与国外相差甚大，我们需要学习和借鉴国外先进的发动机技术，以提高我们汽车水平。 本田发动机 １.VTEC技术 VTEC是本田开发的先进发动机技术，也是世界上第一个能同时控制气门开闭时间及升程两种不同情况的气门控制系统。VTEC（Variable Valve Timing and Valve Life Electronic Control System）的意思“可变气门配气相位和气门升程电子控制系统”。与普通发动机相比，VTEC发动机所不同的是凸轮与摇臂的数目及控制方法，它有中低速用和高速用两组不同的气门驱动凸轮，并可通过电子控制系统的调节进行自动转换。通过VTEC系统装置，发动机可以根据行驶工况自动改变气门的开启时间和提升程度，即改变进气量和排气量，从而达到增大功率、降低油耗及减少污染的目的。目前本田车型都使用i-VTEC(智能可变气门配
浅谈如何提高柴油发动机动力性能 江苏鸿运汽车科技有限公司方琦 一、引言 随着当今社会工业化水平的迅猛发展，柴油发动机作为最常用的动力机械设备，广泛应用于石油矿场、固定发电、铁路牵引、工程机械及特种船舶等领域，日益朝着大型化、高速化、精密化方向发展，工作性能不断改善，自动化程度越来越高。一方面它将大大提高劳动生产率，提高产品质量，降低生产成本和能耗；但另一方面，带来的问题是，一旦其中某一部分或某一环节发生故障，往往会造成停工停产，直接或间接造成巨大的经济损失，甚至造成关键设备损坏，危及人身安全。 二、柴油发动机工作原理及结构 （一）柴油发动机工作原理 柴油发动机的每个工作循环经历进气、压缩、做功、排气四个行程。其工作原理是：柴油发动机在进气行程中吸入纯空气，在压缩行程接近终了时，柴油经喷油泵将油压提高到10MPa以上，通过喷油器喷入气缸，在很短时间内与压缩后的高温空气混合，形成可燃混合气。由于柴油发动机压缩比高（一般为16～22），所以压缩终了时气缸内空气压力可达3.5～4.5MPa，同时温度高达750～1000K，大大超过柴油的自燃温度。因此柴油在喷入气缸后，在很短时间内与空气混合后便立即自行发火燃烧。气缸内的气压急速上升到6～9MPa，温度也升到2000～2500K。在高压气体推动下，活塞向下运动并带动曲轴旋转而做功，同时废气经排气管排入大气中。 （二）柴油发动机结构 柴油发动机主要结构有：机组体、曲柄连杆机构、配气机构、供给系统、冷却系统、润滑系统和起动系统。柴发动机的结构分级：第一级是柴油发动机本身；第二级是组成柴油发动机的各个子系统；第三级是组成各子系统的各个部件。这些结构的划分为有效地组织不同的动力性能优化知识提供了条件。通过对这些结构的描述，可以将动力性能优化分块化，从而有利于动力性能优化策略控制。 三、柴油发动机典型故障 柴油发动机系统是非线性的复杂系统，激励和响应都具有非平稳性，这是因为：首先在结构上，发动机是由许多机、电、液等各种子系统组成的复杂机电设备，因而