【文章內(nèi)容簡介】 275/1400排放國V噪聲dB(A)≤971．2主要經(jīng)濟指標 項目完成當年，實現(xiàn)小批生產(chǎn)，可實現(xiàn)銷售收入1000萬，利潤80萬元，稅金70萬元。達產(chǎn)后，按年產(chǎn)1萬臺計，實現(xiàn)銷售收入28000萬，利潤2800萬元，稅金1680萬元，取得良好的經(jīng)濟效益。隨著人類對節(jié)約能源和環(huán)境保護的日益重視，節(jié)能和環(huán)保成為發(fā)動機技術(shù)發(fā)展的兩大主題。柴油機由于其強勁的動力、較低的油耗、卓越的可靠性等優(yōu)點，在各種動力應(yīng)用領(lǐng)域得到了快速發(fā)展。隨著發(fā)動機數(shù)量的增加，發(fā)動機消耗的燃油也在迅速攀升。另外由于我國發(fā)動機目前水平不高，污染較重，因此開發(fā)低耗能、低排放的柴油機是發(fā)動機企業(yè)義不容辭的社會責(zé)任。本項目產(chǎn)品融合了電控共軌、4氣門、冷卻EGR、POC或DPF等復(fù)雜技術(shù)，這將有力推動我國柴油機行業(yè)的快速發(fā)展，為壯大民族工業(yè)作出貢獻。本項目的成功開發(fā)將代表我國多缸小柴行業(yè)的最高水平，標志著我公司的技術(shù)水平將與國際先進水平保持同步。目前，從國IV進入國V排放的技術(shù)升級上，國家政策導(dǎo)向的意圖在于幫助企業(yè)，讓企業(yè)如何在盡量減少開發(fā)投入成本的情況下向國V進行平滑升級。我公司根據(jù)自身發(fā)動機的特點，選擇成熟技術(shù)路線，可以達到預(yù)期效果。升級到國V，對發(fā)動機來說，確實是個質(zhì)變。就國內(nèi)發(fā)動機市場發(fā)展來說，隨著排放法規(guī)的嚴格，發(fā)動機企業(yè)必須拿出高性能、低排放的產(chǎn)品，堅決貫徹執(zhí)行國家標準，因此，未來幾年的輕型車市場，必定是國V發(fā)動機唱主角，這是市場的發(fā)展規(guī)律，也是社會發(fā)展的必然。公司將取得本項目的全部自主知識產(chǎn)權(quán)的研究應(yīng)用成果，申請專利在5項以上，其中2項為發(fā)明專利。（五）項目實施方案、技術(shù)路線、組織方式與課題分解1．項目研究方案本項目采用有限元分析、計算流體力學(xué)（CFD）等最新設(shè)計技術(shù)，使設(shè)計更精細，研制時間更短。 利用CAD三維幾何圖形和圖像處理功能，在計算機上建立虛擬產(chǎn)品。 利用有限元結(jié)構(gòu)分析對零件及組合結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變和熱負荷進行分析（包括線性和非線性）。 利用概率可靠性分析預(yù)測零部件的壽命期內(nèi)的某一時間發(fā)生的故障，從而通過改進提高零部件的可靠性。利用計算流體力學(xué)（CFD）處理內(nèi)燃機缸內(nèi)進排氣、燃燒過程及燃油過程中的流體計算。利用發(fā)動機循環(huán)模擬，對發(fā)動機進行運動分析、氣體流動的分析及燃燒的分析。由于考慮了進氣與排氣、傳熱、摩擦與氣體密度變化所產(chǎn)生的能量得失，還考慮了渦輪增壓器的能量轉(zhuǎn)換，其預(yù)測結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)十分吻合。利用圖形軟件，對計算結(jié)果實現(xiàn)動態(tài)仿真。2．技術(shù)路線 本項目由下列技術(shù)環(huán)節(jié)組成。2．1 概念設(shè)計研究2．1．1初步的布局 — 發(fā)動機家族重要的考慮是發(fā)動機家族可能采用的設(shè)計變化的影響。主要研究下面的問題：氣缸體設(shè)計，滿足未來氣缸壓力要求氣缸中心，氣缸冷卻給定項目要求的最小外形尺寸2．1．2性能仿真。仿真使用GTPower 1維程序代碼。在目標排放水平下，對功率、扭矩和燃油經(jīng)濟性做出預(yù)計。仿真也對共軌、冷EGR、最大氣缸壓力220bar的發(fā)動機，在2013年國Ⅴ目標排放下的性能做出預(yù)計。2．1．3初步分析概念設(shè)計將由初步分析來支持，主要包括如下條目：l 軸頸直徑l 主軸承尺寸l 缸蓋及軸承螺栓尺寸l 增壓、最大氣缸壓力220bar對臨界曲軸和軸承臨界尺寸的影響2．1．4專利檢索進行專利檢索，確保不侵犯其他公司的專利。2．1．5報告準備總結(jié)報告，陳述概念研究中發(fā)現(xiàn)的結(jié)果和推薦那些覆蓋發(fā)動機功率范圍和排放指標的策略。2．1．6概念評審會完成概念設(shè)計報告后，在公司召開會議評審概念研究結(jié)果。選擇一個設(shè)計概念作為項目主設(shè)計階段的基礎(chǔ)。2．2 發(fā)動機設(shè)計2．2．1發(fā)動機設(shè)計模型使用ProE（版本待定）作為本項目基本CAD軟件包，輸出到Unigraphics或AutoCad。合作單位將建立一個安全的FTP網(wǎng)站與我公司共享模型。通過建模過程，進行2D和3D布置研究，目的是保證部件的所有問題和要求得到充分考慮。 合作單位將構(gòu)建完整的3DCAD零件模型（下面的列出），模型適合我公司準備2D詳細圖紙。我公司將負責(zé)：2．2．2詳細圖紙l 準備圖紙包括非專利/非標準部件，組件圖、安裝圖和總裝圖。所有新的部件進行細化。2．2．3 圖紙檢查與發(fā)布檢查與發(fā)布設(shè)計功能、關(guān)鍵尺寸、關(guān)鍵公差、材料規(guī)格、設(shè)計注釋等。2．3．設(shè)計分析將進行廣泛的分析來支持設(shè)計過程，分析工作將包括如下任務(wù)：2．3．1循環(huán)仿真初步設(shè)計階段進行的循環(huán)仿真將被更新包括在實際發(fā)動機設(shè)計中執(zhí)行的變化。循環(huán)仿真的輸出結(jié)果將確定初始燃油系統(tǒng)和燃燒室特征，這些特征用于性能開發(fā)任務(wù)中。2．2．2．2．2．2． 正時驅(qū)動設(shè)計2．2．4． FEA與CFD分析2．l 機械及熱載荷l 預(yù)計溫度與熱應(yīng)力l 缸墊壓力l 缸徑變形l 氣門座變形l 螺栓頭壓力2． 缸體缸蓋的冷卻液流動CFDl 1D冷卻系統(tǒng)模型l 3DCFD水套模型l 流速和壓力特性l 傳熱系數(shù)l 優(yōu)化水套設(shè)計2． 曲軸箱隔板FEAl 主軸承組件變形l 動載荷變形l 高載荷區(qū)疲勞分析l 確認螺栓的擰緊力2．l 組件的變形l 動載荷變形l 大小頭孔和桿身疲勞分析l 確認桿身的強度和螺栓擰緊力2．5 進氣道開發(fā)在此任務(wù)期間， 使用快速成型流動箱，進行初始氣道模型的流動試驗。如果氣道不能滿足流動和渦流的要求，將進行流動箱的修改，滿足目標值。一旦開發(fā)完成，氣道注模將澆注并逆向創(chuàng)造最終氣道型芯CAD模型。然后修改缸蓋CAD模型符合變動后的設(shè)計。這種方法比使用CFD快速廉價。2．6．發(fā)動機性能開發(fā)2． 項目開發(fā)試驗完成性能與排放要求，性能開發(fā)試驗是必要的。性能開發(fā)工作的結(jié)果是燃燒系統(tǒng)規(guī)格數(shù)據(jù)，將按要求進行如下任務(wù)支持性能開發(fā)：● 安裝發(fā)動機● 檢查初始性能（包括安裝，儀器設(shè)備）● 檢查初始機油消耗和可溶性物質(zhì)對微粒排放的貢獻?！? 評估噴油孔尺寸、數(shù)目對性能與排放的影響● 評估待選的油泵凸輪型線對性能與排放的影響● EGR系統(tǒng)的匹配● 進行噴油定時的調(diào)整，測量NOx和微?！? 評估待選的氣門凸輪型線對性能與排放的影響● 評估輸送閥，高壓油管內(nèi)部直徑● 冷啟動/白煙開發(fā)● 確定批產(chǎn)燃油系統(tǒng)標定一旦批產(chǎn)燃油系統(tǒng)被確定，新的燃油系統(tǒng)將從供應(yīng)商訂購進行性能驗證和變質(zhì)因子試驗。第二臺發(fā)動機被用于這個試驗。2． 性能驗證和變質(zhì)因子試驗進行第二臺發(fā)動機和燃油系統(tǒng)試驗，保證設(shè)計滿足性能與排放目標。這第二臺發(fā)動機將進行變質(zhì)因子試驗。這個試驗是EPA要求的，測量經(jīng)過耐久試驗后排放值的變化。成功地完成這個試驗意味著這個級別的發(fā)動機可以準備進行認證試驗了。EPA沒有指定變質(zhì)因子試驗過程。發(fā)動機生產(chǎn)商必須確定典型的工作循環(huán)，開發(fā)一個試驗，目的在于制造發(fā)動機的典型磨損。通常，使用加速試驗（高速高負荷）減少變質(zhì)因子試驗周期。然而一般試驗周期是1000~3000小時。在耐久試驗過程中，定期進行排放試驗，以確定排放在整個發(fā)動機壽命中的變化。評估實際應(yīng)用中發(fā)動機的工作循環(huán)，開發(fā)試驗過程，進行變質(zhì)因子試驗。2． 性能驗證在完成項目開發(fā)后，進行最終性能驗證試驗。2．7． 發(fā)動機機械將進行如下任務(wù)，保證發(fā)動機可靠性和耐久性：● Fuji 紙試驗測量缸墊壓力載荷分布● 關(guān)鍵緊固件評估● 測量缸徑變形和一臺原型機的氣缸表面粗糙度● 在運轉(zhuǎn)的發(fā)動機上測量活塞和活塞頭溫度● 測量推桿應(yīng)變保證配氣系統(tǒng)性能● MAP潤滑和冷卻系統(tǒng)性能（溫度和壓力測量）● 機油消耗測量● 噪聲測量● 超速試驗—8小時準備機械開發(fā)報告，歸檔試驗結(jié)果推薦設(shè)計變化消除試驗中發(fā)現(xiàn)的問題。2．8．耐久試驗支持2． 耐久試驗計劃這個試驗計劃用來識別和解決初期死亡故障和建立發(fā)動機B10和B15壽命。2． 耐久試驗