外文翻译--优化活塞行动改进的发动机性能

1 毕业设计 (论文 )外文资料翻译 系 部： 机械系 专 业： 机械工程及自动化 姓 名： 学 号： 外文出处： 附 件： 指导教师评语： 译文基本能翻译表达出原文的内容，条理较为分明，语句基本通顺，总体译文质量尚可，但少数专业术语翻译不够准确，一些语句比较生硬。 签名： 年 月 日 注： 请将该封面与附件装订成册。 (用外文写 ) 2 附 件 1：外文资料翻译译文 优化活塞行动改进的发动机性能 (奥托循环或优化热引擎或最优控制 ) R. S. 利诺伊州 ， 芝加哥大学化学系和， 詹姆斯法朗克研究所， 由 1980 年 12月 29日 摘要 利用 有限时间热力学方法发现奥托循环的优 先 时间路径 及 摩擦和热 渗 漏。 最优性由工作的最大化定义每个周期 ; 系统被 控制在 一个固定的 空间 内 ，因此 便能 获得最大 动力 。 结果是 每 一个近正弦 的发动机 改善 了 大约 10%的 效率 (第 二 定律 效率 )。有限时间热力学是引伸常规 热 力学相关原则上横跨主题的整个间距，从最抽象的水平 到广泛的 应用。 方法 是 根据广义热力学的 创立 (1)为包含时间或对在限制之中的条件估计在系统 之内 (2)和在产生对应于那些广义潜力的极值 的 最佳路径的 计算 。 迄今为止，有限时间热力学的工作集中 于较为理想化的 模型 (2存在 性 定理 (2)，且 全部 集中在 抽象 方面 。这 项 工作 是希望 作为 一个步骤 连接在实用 的 有限时间热力学方面涌现了的抽象热力学概念，工程 学 方面的课题，一 台实用 机器 的 设计的原则 。 在这个报告 中 ，我们 用 接近理想的奥多周期 来研究 内燃机模型，但 由于 频率限制 使得 在实际的发 动机中是以 二主要损失的形式 存在 。 我们通过 “ 控制 ” 时间 改善 活塞 运 动 来优化发动机的性能 。 结果， 没有进行 一项详细的工程学研究，我们能 够通过 受活塞的时间路径的影响和优 化 活塞行动获得效率的改善 来 估计了解 是怎么 损失 的 。 模 型 我们的模型 是基于 标准 的 四冲程奥托循环 。 这包括进 气 冲程、压缩冲程、 作功 冲程和排气冲程。 我们 在 这里简要地描述这个模型和发现优 化 活塞行动的使用方法 及 基本特点。 在别处将给一个详细的介绍。 我们假设，压缩比、空燃比、 燃油消耗 率和 时 间全部是固定的。这些制约因素有两个目的。首先，他们 利用 减少优化问题 来 找到 活塞 运 动。 并且，他们保证在这分析没考虑的性能准则与那些是为一个 实用的发动机做 比较的 。 放松这些限制中的任一个 可能 进一步 改善性能 。 3 我们采取 的 损失是热 渗 漏和摩擦。 这 两个是 依靠效率来 影响系统的时间反应。 热泄漏假设是圆筒的瞬间表面和与在工作流体和墙壁之间的 温差 比例 (即，牛顿热耗 )。 由于这个温度区别 最 大是在 作功 冲程，热 渗 漏 是只包含 在这个冲程 中 。摩擦力 与 活塞速度成正比 ，对应于润滑 良好 的金属 表面； 因此，摩擦损失 也 直接与速度正方形有关。 这些损失 在 所有冲程 中 是不同样 的 。高压在 作功 冲程使它的摩擦系数高于在其他冲 程。 进气冲程 得益于 。 我们优选的作用是 确定 每 循环的 最大 功率 。 由于燃料消费和周期是固定的，这也与最大化效率和平均功率是等效的。 在 寻找 优选的活塞行 程时 ，我们首先分离了 有能量 和 无能量的 冲程。 非特指，但 确定的时间 程 中无能量冲程 剩下的时间。 循环 的两个部分优选以 一 个限制时间和然后结合 找到 每 循环的 总工作 量 。 时间 程后 来 变化了，并且 这个 过程 会 被重覆，直到净工作 量达到 最大值。 采取一个简单形式 来描述无能量 冲程 的最佳 活塞 运动 。在每个冲程 的 大多数 时 间，由于摩擦损失 与 速度的二次方 成比例 ，最宜的 运 动 取 决 于 速度常数。 在 冲程的末 期 ，活塞以允许的最大 效 率加速并且减速。 由于摩擦损失在进 气 冲程 较 高，与其他两 个相比 ，这个最佳的解决办法 是 把更多的时间分配到 这个冲程。 活塞速度 与作用 时间 的关系 显示在 图 1中 。 由于热泄漏的出现， 作功 冲程更难优选。问题是通过使用最优控制理论 的 变化技术解决的 (8)。 利用实际情况的 非线性的微分方程产生活塞的运动方程式。 这些 都是实际 数 值 。整个 循环运动的结果 显示在 图 1上 。 4 图 1 活塞速度 与作用 时间 的关系 ，从 作功 冲程开始 。 最大允许的加速度是 2 x 104 m/ 活塞行动的 不对称的形状 在作功 冲程 中的 摩擦和热泄漏损失之间交 替 出现 。 在冲程初气体是热的，能产生高效率，并且散热率高。在 作功 冲程 中得益于 活塞速度高。 这个 冲程 被选出 ，气体冷却率和热泄漏相对 于 摩擦损失减少。 结果，当 作功 冲程进行 时 ，最佳路径的移动速度更低。 解决的办法 在加速度和 上 首先获得了 极大的 加速度然后 迅速 减速。后者情况以 “ 收费公路 ” 解 决方案 在其他 环境下 产生一个 交叉 结果 (9)。在这些速度之间以最高 效率进行 加速和减速 ，使 系统 尽量的 在它的最佳的向前和向后速度操作 下 尽可能 延长 。 这样，系统花费同样多时间尽可能沿它的最佳 路径 移动 。 结 果 计算的参量从参考 10中获取 ，在 给定的 摩擦系数下， 通过 参考 10中的变量 调整摩擦损失 的大小。 那些参量在表 1中给出 。一些典型的情况 下 的计算结果见表 2，但 在一个标准近正弦 运 动 下， 他们与常规奥托循环 的发动机相 比有同一压缩比。为 了优化发动机使 第一列的常规 发动机 最大 值， 活塞加速度被限制 在 5 x 10 m3/得 有效 利用 率 (有用功与可逆功的比 率，也称 第 二 定律 效率 )稍微提高 。 如果 发动机的 活塞允许有 4个 时间 的加速度，有效率 将 增加 9%； 如果加速度是不受强制的，有效率 比以前将 增加 11%。 5 表 1 发动机参数 * 发动机参数 ： 压缩比 =8 在最小 容积 的活塞位置 =1厘米 位移 = 7 缸 直径 (b) = 缸 容量 (v) = 400 期 (t) = 3600转每分钟 热力学参量： 压缩冲程 作功 冲程 最初的温度 333K 2795K 摩尔气体 定热容量 容量 缸 壁温度 (T) = 600 K 可逆循环 的动能 ( 可逆的能力 ()= 瓦 损失条件： 摩擦系数 (a) = 12.9 kg/泄漏系数 (K)= 1305 千克 / (度 /每循环 的 时间损耗和 摩擦损失的能量 = 50 J 表 2 结果 (所有能量 单位用 焦耳 ) 6 t， 在 作功 冲程上 所用 的时间 ； 功 冲程完成的工作 量； 每循环的 净工作 量；摩擦损失 的能量； 作 中的 热泄漏 损失的能量； Q， 热泄漏 ； 作功 冲程 结束时的 温度 ； ，有效 利用 率。 这些 改善 是 显而易见的 ， 但 不是最有利 的 。如果 传统发动机 的总损失是保持大约 固定的常数 ，但 是减少高于 80%的热耗和 低于 60%的摩擦损失， 有效 利用 率 获得提高 ，到达 传统发动机 有效 利用 率 的 17%以上 。 当 润滑油流过发动机 的最高温度附近时，在这个分析过程中的 改善 的主要来源 是 热耗的减少。 这就是为什么 在较大的 摩擦力 下 改善 发动机的 热泄漏和 降低 摩擦 损失 比 发动机使用 更好的绝缘材料 要好 ，。 最后 ，在 相应 时间 内 为优化 发动机 和为它的 传统对应部分， 它是指导研究活塞 运动的最佳 路 径 的方法 。活塞的位置 和作用时间的关系显示在图 2上 在 结束时 ，强调 在 这工作 中 说明 了 一个热力学的系统非 传统 的优化被方法。而 不是控制热效率 、热容量、 传热 、摩擦系数、 冷却水 温度，或者热力 发动机 的其他通常参量，我们控制了 发动机 容量时间路径。 7 图 2 在 作功 、 排气 、 进气 和压缩冲程 中 优 化 的 ( )和 传统的 ( )活塞 运动 比较 ； 最佳路径的最大加速度被 限制在 2 x 104 m3/考文献： 1、王遂双等主编汽车电子控制系统的原理与维修北京：北京理工大学出版社 1998 2、弈其文主编上海帕萨 特 车故障诊断手册辽宁：辽宁科学技术出版社 2003 3、 杨怡 主编汽车电子控制技术北京：机械工业出版社 1999 8 附件 2：外文原文 by . S. 0637 . 9, 1980 of to of is by of is to at a so is an of 0% in of a is an in of to is on of 1) or on 2) on of to on on 2on 2), on of is as a in of of a In we a of to in in We 9 of As a a we to by of to in by ur is on of an a a an we of to A be We of to in to a of We to be of of is to be to of to is on is on is to be to to to in in a to we is is to 10 In we An t to of to of to t of a a of of of At of at on to to as a of is 11 to of by of 8). of of as a of is 1 of on At of 12 of of is It is to on of As is of to to as on a in 9). to as as at by at In as as or 10 in of to of in 10. . of of , a (of to is is x 103 m/ of of If is to of %; if is in up 1%. If of to to 0% 0% in 7% of of in of in 13 in of is is is it is to of in of as a of is 2. 14 In a by of or of we of 1, as of 1998 15 2, 5 2003 3, 1999