发动机试验太难--牵一而动百之三 可变压缩比

汽车淫才

不知楼主有没有想过做有限元分析，先将设计的部件通过有限元分析来检验其是否符合要求，模拟出各种工况下部件的状态，强度、受力变形量、受热膨胀收缩量，符合要求之后再进行加工，这样是不是可以少走弯路呢？节省时间和金钱啊

mfs

发动机试验太难--牵一而动百之三 可变压缩比

  在写之前先感谢大家鼓励和支持，尤其是叫《华普小子》专业人士，他的回复很好，内容如下：楼主勇气可嘉，但专业知识太贫乏，而且知道的都是皮毛，所以在你的描述中才会堆砌一大堆名词，很多是物理名词而非发动机专业名词。但楼主敢于实践，令人钦佩。这一点如在一百多年前，楼主一定会成为发动机发明家，但在今天是来不及了。我的回答是：2楼说的太对了，我没有学过内燃机专业系统知识，只能用白话说明。最好把你的心得写出来供大家借鉴，以便我们少走弯路使我们国家的发动机水平尽快的缩短与先进国家的差距，你能看出我是外行很不错，说明你对理论上的东西很有建树，但是你用专业名词能解决什么呢，不会是像大学教授一样用专业名词堆砌的一大堆陈年烂谷子，只说不会做的毕业生吧，诚望你多多指教

  先说几个专业名词
  
  1，燃烧室(Combustion Chamber)：书上学的是这样描述的，燃烧室 是活塞到达上死点后其顶部与汽缸盖之间的空间，燃料即在此室燃烧。还有这样描述的，活塞在上死点活塞顶面与气缸盖底面形成的空间为燃烧室，讲燃烧室形状的时候就单指用于形成混合气那部分的形状。我的理解是这样：燃烧室是由第一气环上面火力岸侧面活塞顶面汽缸壁气缸盖下面环绕的的边界组成的空间为燃烧空间。

  2，压缩比（compression ratio ）：压缩比是发动机中一个非常重要的概念，压缩比表示了气体的压缩程度，它是气体压缩前的容积与气体压缩后的容积之比，即气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比。看到这大家知道我为什么把燃烧室名词解释放在前面的原因。

  3.静态压缩比：我自己起的名词，因为书本上没有看到，或许是我知识有限了。是指发动机没有运转时候的压缩比，汽缸最大容积与燃烧室之比。

  4，动态压缩比：发动机运转过程中汽缸最大容积与燃烧室容积之比。发动机运转都活塞的线膨胀率大于汽缸线膨胀率，火力岸与汽缸壁间隙缩小，曲柄连杆机构在往复惯性力的作用下线性延伸，燃烧室容积随之减少，使得压缩比改变。我试验用的活塞火力岸直径90.5MM，汽缸直径92MM，可想而知这部分的空间有多大，活塞受热线膨胀使得这部分空间产生较大的变化，压缩比也就随之发生变化。

  5，燃烧：（Combustion）：燃烧学我看了N遍就是没有看懂，看到最后不是模型就是假说，可能我这辈子都弄不明白。看国外东西虽然英文不好但还能对付了，有用这个单词的（deflagration）也有用这个单词的（explosion）deflagration是爆燃的意思，explosion是爆炸的意思。在中文里根本就是俩回事，化学反应的机理是不同的，虽然都属于氧化过程，爆炸是支链反应，和自由基理论截然不同。或许，哈哈这个词没有科学用意，发动机燃烧过程在不同负荷下有不同的化学反应过程，氧化，自由基，支链这三种反应都存在？

  6，上止点：我应然给分成动态的和静态的两种，静态的很容易理解，为什么又出来一个动态上止点，在试验的过程中，尤其是用现代的检测工具时对上止点的标定是很麻烦的一件事，上止点的漂移对试验数据的准确性非常关键，为什么产生漂移？可能有的人知道一些，这就是我提出的动态上止点的原因。

工厂来电去看加工的部件，回来接着谈体会。

mfs

  去看了一下加工的部件，废物，哈哈，不是说人而是部件加工不符合要求，废品。
  
   在这个论坛里真是卧虎藏龙的地方，怕那些趴着的虎看的不清楚就做了简要的说明，不对的地方请指正。

可变压缩比（Variable compression ratio ）

可变压缩比的最早专利是1907大英帝国殖民地时期申请的早期专利，并没有看到实物也没有实施，一百多年过去应然没有一种可变压缩比发动机商品化。世界各国投入大量的人力物力想出各种方法去解决这个世界难题来提高发动机的热效率，可变压缩比的初衷是如果在涡轮增压器介入之前，压缩比就像自然吸气发动机一样能达到10:1，甚至更高，当增压器完全介入以后，压缩比降到7:1以下，这样的增压发动机将是非常完美。到目前制造出Engineering prototype 的国家也不算少，SVC（Saab Variable Compression）， MCE5 VCRi，日本的多连杆的，GOENGINE等等，唯有美国大陆公司的AVCR1360—2可变压缩比柴油机经过严格的道路试验，准备装在主战坦克上，后来没有参选上而流产。
   为什么这么多国家啊投入那么多的人力物力研制可变压缩比发动机，我认为主要是可变压缩比能增加热效率，尤其是部分负荷时的热效率，对汽油机来说部分负荷时混合气的压缩比较低，压缩比与热效率的关系大家都知道的，我就没有必要说明，其次是能设计制造出高的升功率，这一点从1.5L MCE5 VCRi发动机可以看出其所使用的可变压缩比技术可将压缩比可以控制在7:1至20:1之间，油耗仅为百公里6.7升，二氧化碳的排放量为每公里158克。不仅如此，法国标致集团还宣布，在今年晚些时候，将推出1.5L MCE5 VCRi发动机的GDI(汽油直喷)版本（2010版），随之其最大功率提升至270hp(199KW/rpm),最大扭矩460Nm，而油耗也将下降到每百公里6.0升。这些可变压缩比发动机的结构都经过重新设计，制造的成本较高市场的接受程度受到一定的限制。

   提高发动机热效率一直是各国努力的方向，从最初的4%到现在的水平经过了漫长的历史时期，唯有可变压缩比这个难题没有有效的解决，这是我选择这个课题作为研究学习的起点，试验的过程就是知识的积累过程，AVL能设计出一流水平的发动机是老李斯特家族的长期积累，尤其是试验数据的大量积累才能将知识和数据转化成现代水平的先进发动机。我不求成功与否只在于能在实践中丰富知识水平和设计能力，为我国发动机研发做点努力。

    个人没有能力去设计整体的发动机只能进行改造式的试验，第一次设计了四连杆可变压缩比发动机，改造发动机的时候就出现了很多难以跨越的难题，机件加工一堆只能看着自己的辛苦劳动没有果实，和原料试验一样失败而告终。第二次是将连杆做成可伸缩的形式，由于自己的水平没有积累到一定的水平，对连杆的受力分析没能计算明白，太复杂了，旋转惯性力和往复惯性力都作用在连杆上计算和模拟太难，索性不计算直接加工试验，结果不说大家也值得的。通过这次设计试验学了好多的发动机结构设计知识以及相关的材料知识，懂得可变压缩比的研究为什么这么难。总结阶段试验结果分析原因找出差距丰富所学知识继续设计试验，吸取了前人的经验和教训重新开始，在不改变发动机结构的情况下只设计一个部件达到可变压缩比的目的为出发点，经过多次的模拟之后又开始了设计加工和试验，结果还是很满意（自己满意），终于能运转，哈哈，小有成功的感觉。但是要达到正常运转还有很多工作要做，能否适用还在努力着。

   

  

mfs

可变压缩比相关文章：可变压缩比技术优势http://wenku.baidu.com/view/03736bafdd3383c4bb4cd216.html看了之后就知道为什么要研究可变压缩比。

mfs

汽柴油发动机联姻是当前世界最先进的技术要求，2007年奔驰发布的F-700装载的DiesOtto发动机代表着当今世界最先进的技术集成，DiesOtto是Diesel和Otto组合意思就是柴油机和四冲程汽油机的的联姻。涵盖了可控点火系统、汽油直喷和可变压缩比等众多先进技术。其中，可控自动点火系统体现了DiesOtto技术的核心：当在发动机启动和全速运转时，将使用传统火花塞的点火方式；而在中低速运转状态下，发动机将自动采用可控点火技术，实现类似柴油发动机的高效燃烧过程，从而极大降低了汽油机的氮氧排放，在带来高扭矩的同时大幅提高了燃油经济性。DiesOtto发动机的另一优势在于，从实用性和可发展性的角度来讲，它不需要任何合成燃料，加油站里随处可见的普通汽油便可让它彰显高效能本色。其中的　HCCI（Homogeneous Charge Compression Ignition）是在可变压缩比的基础上实现的一种技术，汽油的压燃温度高于柴油，DiesOtto发动机是在中低速的时候采用调整压缩比的方式完成HCCI自然也就是奔驰所说的可控自动点火系统技术的核心。
  
  DiesOtto发动机综合了HCCI技术，可变压缩比技术，可控自动点火技术，增压技术等世界最先进的技术于一身。这里面最关键的技术就是可变压缩比它是实现HCCI的保障。

   看过这些技术后产生的一种想法就是研究可变压缩比，经过资料收集和整理在吸取前人经验教训的同时设计实验了可变压缩比发动机，说是可变压缩比发动机其实就是简单的改装使之达到压缩比可变的目的。设计难度不大真正的能运转很难，还要保证调整灵活功耗小，功耗一直是各国研究可变压缩比的一个障碍，在吸取各国教训的基础上，重点放在可控部分的设计上，要达到小的功耗就要找出受力最小的位置，对曲柄连杆机构的运动分析和动力分析要做到清晰准确，对我这个外行人来说太难了，试验的失败在一次次重演，虽然有收获有积累也有小的成功但是个人的水平和经济基础很难与大公司相比，大公司的技术研发是有研发流程保证的，是一个组织结构管理和流程管理的综合运用的结果，哈哈，再说就是研发管理的ERP内容还是收手吧，免得大家说我啰嗦。

mfs

这个论坛应该是卧虎藏龙之地真诚的希望大家共同探讨共同提高将内燃机的知识进一步深化，让我国的自有知识产权与国际水平更接近，不要掖着藏着抄来的也好自己积累的也好都拿出来晒晒免得发霉过时。

mfs

  动态上止点的意义：在发动机尤其是汽油机的燃烧分析中上止点每波动一度平均有效压力变化7-8%，要想精确到1%的平均有效压力曲轴转角的精度要达到0.2度，静态标定简单只要拆开缸盖就能在曲轴或飞轮上标出静态上止点，但是在运行中由于各个零部件的间隙以及受热膨胀变形导致的上止点漂移使得静态上止点发生变化，只要对平均有效压力和输出扭矩都发生误差，所以提出动态上止点概念。

  动态压缩比对中高负荷影响较大，理解动态压缩比才能很好的对设计和实验以及标定等过程做出准确的数据，尤其是对热力参数影响较大，提出的目的是作为研究测试人员的参考。

penglongfum

我们前几天才考试过的汽车设计，很多就是你上面的那些

ulm

楼主的研究方向是什么, 您就说了吧

mfs

   批评的语言都没有了！

dusdy

mfs 发表于 27-5-2011 17:08
去看了一下加工的部件，废物，哈哈，不是说人而是部件加工不符合要求，废品。
  
   在这个论坛里真是卧 ...

最后一段里的那句话讲得好：
在不改变发动机机构的情况下，只设计一部件以达到可变压缩比的目的为出发点。

其实内燃机有100多年历史了，演变到今天各个结构都是经过无数次进化而来的。
我们不需要想出一种全新的机构去革新现在的机构，重点做局部改善，然后横向到各方面。
因为我们不是乔布斯。

我在公司是做产品改善的，对这一点深有体会。

黄石崖

楼主：现在可变压缩比发动机情况咋样了？