[发明专利]不同强化程度柴油机进排气门直径参数化设计方法

说明书

本发明提供一种不同强化程度柴油机进排气门直径参数化设计方法，属于柴油发动机优化设计技术领域。该方法用于在柴油机强化程度发生改变时，设计在对应强化程度下的最佳进排气门直径；首先建立柴油机的仿真计算模型；然后设定进排气门直径的优化范围；并在设定的进排气门直径的优化范围内选取多个样本点，得到样本集；选定优化目标为柴油机功率后，采用最优化方法在设定的进排气门直径范围内搜索使适应度函数值最大的进排气门直径作为对应强化程度下的最佳进排气门直径。通过该优化方法自动计算最佳的进排气门直径，整个过程无需人工干涉，从而大大提高了设计效率。

技术领域

本发明涉及一种参数化设计方法，具体涉及一种柴油机进排气门直径参数化设计方法，属于柴油发动机优化设计技术领域。

背景技术

近年来柴油发动机(简称“柴油机”)不断朝着高功率密度的方向发展，除了改善柴油机的结构参数外，提高平均有效压力和增加柴油机的转速成为提高升功率的主要技术途径和措施，但无论采取哪种措施，高充量系数都是必要条件。高充量系数可以使柴油机进更多的气，每个循环喷更多的燃油，发出更大的功率。

气门的大小是影响充量系数的重要因素。当柴油机的强化程度改变时，最佳的进排气直径也会发生变化，因此在改变柴油机的强化程度后，优化其进排气门的直径成为气门设计的首要工作。目前国内外优化进排气门直径的研究方法主要分为实验研究和计算机仿真两种方法。实验研究使用的工具主要是稳流气道试验台，基于稳流气道实验台架，对不同进排气门面积的进排气道的流量系数、涡流比和涡流强度、阻力特征等参数进行测量并用相关评价方法对气道特性进行评价。这些方法虽然比较接近实际情况，但技术要求较高，并且费用较大，不便推广。采用计算机仿真的方法可以大幅降低产品开发成本，缩短产品的开发周期。目前采用计算机仿真进行气门优化设计，都是通过手动调节仿真模型中进排气门直径，每次改变进排气门直径后，进行仿真计算，重复进行多次来获得最佳的进排气门直径。调整进排气门直径是一项比较耗时的步骤，对于进排气门直径，其微调单位达到0.1毫米级，工作量很大，不仅需要人工干预进行参数调整，对于最终计算结果也需要人工进行对比。

综上，现有技术在优化柴油机进排气门直径时存在费用大、技术要求高，采用计算机仿真手段进行优化时需要人工干预且耗时、费力的缺陷。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种不同强化程度柴油机进排气门直径参数化设计方法，通过该方法自动计算最佳的进排气门直径，整个过程无需人工干涉，从而大大提高了设计效率。

不同强化程度下柴油机进排气门直径参数化设计方法，该方法用于在柴油机强化程度发生改变时，设计在对应强化程度下的最佳进排气门直径；

步骤1：建立柴油机的仿真计算模型；

步骤2：设定进排气门直径的优化范围；

步骤3：在步骤2设定的进排气门直径的优化范围内选取多个样本点，得到样本集；其中每个样本点包括两个参数，分别为进气门直径和排气门直径；

步骤4：选定优化目标为柴油机功率；即适应度函数f为柴油机功率P关于进气门直径d1和排气门直径d2的函数：P＝f(d1，d2)；

步骤5：优化进排气门直径：

采用最优化方法在步骤2所设定的进排气门直径范围内搜索使适应度函数值最大的进排气门直径作为对应强化程度下的最佳进排气门直径。

作为本发明的一种优选方式，所述步骤1中，利用Ricardo Wave建立柴油机的仿真计算模型；