外文翻譯--優(yōu)化活塞行動改進的發(fā)動機性能

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1 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )外文資料翻譯 系 部： 機械系 專 業(yè)： 機械工程及自動化 姓 名： 學(xué) 號： 外文出處： 附 件： 指導(dǎo)教師評語： 譯文基本能翻譯表達出原文的內(nèi)容，條理較為分明，語句基本通順，總體譯文質(zhì)量尚可，但少數(shù)專業(yè)術(shù)語翻譯不夠準(zhǔn)確，一些語句比較生硬。 簽名： 年 月 日 注： 請將該封面與附件裝訂成冊。 (用外文寫 ) 2 附 件 1：外文資料翻譯譯文 優(yōu)化活塞行動改進的發(fā)動機性能 (奧托循環(huán)或優(yōu)化熱引擎或最優(yōu)控制 ) R. S. 利諾伊州 ， 芝加哥大學(xué)化學(xué)系和， 詹姆斯法朗克研究所， 由 1980 年 12月 29日 摘要 利用 有限時間熱力學(xué)方法發(fā)現(xiàn)奧托循環(huán)的優(yōu) 先 時間路徑 及 摩擦和熱 滲 漏。 最優(yōu)性由工作的最大化定義每個周期 ; 系統(tǒng)被 控制在 一個固定的 空間 內(nèi) ，因此 便能 獲得最大 動力 。 結(jié)果是 每 一個近正弦 的發(fā)動機 改善 了 大約 10%的 效率 (第 二 定律 效率 )。有限時間熱力學(xué)是引伸常規(guī) 熱 力學(xué)相關(guān)原則上橫跨主題的整個間距，從最抽象的水平 到廣泛的 應(yīng)用。 方法 是 根據(jù)廣義熱力學(xué)的 創(chuàng)立 (1)為包含時間或?qū)υ谙拗浦械臈l件估計在系統(tǒng) 之內(nèi) (2)和在產(chǎn)生對應(yīng)于那些廣義潛力的極值 的 最佳路徑的 計算 。 迄今為止，有限時間熱力學(xué)的工作集中 于較為理想化的 模型 (2存在 性 定理 (2)，且 全部 集中在 抽象 方面 。這 項 工作 是希望 作為 一個步驟 連接在實用 的 有限時間熱力學(xué)方面涌現(xiàn)了的抽象熱力學(xué)概念，工程 學(xué) 方面的課題，一 臺實用 機器 的 設(shè)計的原則 。 在這個報告 中 ，我們 用 接近理想的奧多周期 來研究 內(nèi)燃機模型，但 由于 頻率限制 使得 在實際的發(fā) 動機中是以 二主要損失的形式 存在 。 我們通過 “ 控制 ” 時間 改善 活塞 運 動 來優(yōu)化發(fā)動機的性能 。 結(jié)果， 沒有進行 一項詳細(xì)的工程學(xué)研究，我們能 夠通過 受活塞的時間路徑的影響和優(yōu) 化 活塞行動獲得效率的改善 來 估計了解 是怎么 損失 的 。 模 型 我們的模型 是基于 標(biāo)準(zhǔn) 的 四沖程奧托循環(huán) 。 這包括進 氣 沖程、壓縮沖程、 作功 沖程和排氣沖程。 我們 在 這里簡要地描述這個模型和發(fā)現(xiàn)優(yōu) 化 活塞行動的使用方法 及 基本特點。 在別處將給一個詳細(xì)的介紹。 我們假設(shè)，壓縮比、空燃比、 燃油消耗 率和 時 間全部是固定的。這些制約因素有兩個目的。首先，他們 利用 減少優(yōu)化問題 來 找到 活塞 運 動。 并且，他們保證在這分析沒考慮的性能準(zhǔn)則與那些是為一個 實用的發(fā)動機做 比較的 。 放松這些限制中的任一個 可能 進一步 改善性能 。 3 我們采取 的 損失是熱 滲 漏和摩擦。 這 兩個是 依靠效率來 影響系統(tǒng)的時間反應(yīng)。 熱泄漏假設(shè)是圓筒的瞬間表面和與在工作流體和墻壁之間的 溫差 比例 (即，牛頓熱耗 )。 由于這個溫度區(qū)別 最 大是在 作功 沖程，熱 滲 漏 是只包含 在這個沖程 中 。摩擦力 與 活塞速度成正比 ，對應(yīng)于潤滑 良好 的金屬 表面； 因此，摩擦損失 也 直接與速度正方形有關(guān)。 這些損失 在 所有沖程 中 是不同樣 的 。高壓在 作功 沖程使它的摩擦系數(shù)高于在其他沖 程。 進氣沖程 得益于 。 我們優(yōu)選的作用是 確定 每 循環(huán)的 最大 功率 。 由于燃料消費和周期是固定的，這也與最大化效率和平均功率是等效的。 在 尋找 優(yōu)選的活塞行 程時 ，我們首先分離了 有能量 和 無能量的 沖程。 非特指，但 確定的時間 程 中無能量沖程 剩下的時間。 循環(huán) 的兩個部分優(yōu)選以 一 個限制時間和然后結(jié)合 找到 每 循環(huán)的 總工作 量 。 時間 程后 來 變化了，并且 這個 過程 會 被重覆，直到凈工作 量達到 最大值。 采取一個簡單形式 來描述無能量 沖程 的最佳 活塞 運動 。在每個沖程 的 大多數(shù) 時 間，由于摩擦損失 與 速度的二次方 成比例 ，最宜的 運 動 取 決 于 速度常數(shù)。 在 沖程的末 期 ，活塞以允許的最大 效 率加速并且減速。 由于摩擦損失在進 氣 沖程 較 高，與其他兩 個相比 ，這個最佳的解決辦法 是 把更多的時間分配到 這個沖程。 活塞速度 與作用 時間 的關(guān)系 顯示在 圖 1中 。 由于熱泄漏的出現(xiàn)， 作功 沖程更難優(yōu)選。問題是通過使用最優(yōu)控制理論 的 變化技術(shù)解決的 (8)。 利用實際情況的 非線性的微分方程產(chǎn)生活塞的運動方程式。 這些 都是實際 數(shù) 值 。整個 循環(huán)運動的結(jié)果 顯示在 圖 1上 。 4 圖 1 活塞速度 與作用 時間 的關(guān)系 ，從 作功 沖程開始 。 最大允許的加速度是 2 x 104 m/ 活塞行動的 不對稱的形狀 在作功 沖程 中的 摩擦和熱泄漏損失之間交 替 出現(xiàn) 。 在沖程初氣體是熱的，能產(chǎn)生高效率，并且散熱率高。在 作功 沖程 中得益于 活塞速度高。 這個 沖程 被選出 ，氣體冷卻率和熱泄漏相對 于 摩擦損失減少。 結(jié)果，當(dāng) 作功 沖程進行 時 ，最佳路徑的移動速度更低。 解決的辦法 在加速度和 上 首先獲得了 極大的 加速度然后 迅速 減速。后者情況以 “ 收費公路 ” 解 決方案 在其他 環(huán)境下 產(chǎn)生一個 交叉 結(jié)果 (9)。在這些速度之間以最高 效率進行 加速和減速 ，使 系統(tǒng) 盡量的 在它的最佳的向前和向后速度操作 下 盡可能 延長 。 這樣，系統(tǒng)花費同樣多時間盡可能沿它的最佳 路徑 移動 。 結(jié) 果 計算的參量從參考 10中獲取 ，在 給定的 摩擦系數(shù)下， 通過 參考 10中的變量 調(diào)整摩擦損失 的大小。 那些參量在表 1中給出 。一些典型的情況 下 的計算結(jié)果見表 2，但 在一個標(biāo)準(zhǔn)近正弦 運 動 下， 他們與常規(guī)奧托循環(huán) 的發(fā)動機相 比有同一壓縮比。為 了優(yōu)化發(fā)動機使 第一列的常規(guī) 發(fā)動機 最大 值， 活塞加速度被限制 在 5 x 10 m3/得 有效 利用 率 ε (有用功與可逆功的比 率，也稱 第 二 定律 效率 )稍微提高 。 如果 發(fā)動機的 活塞允許有 4個 時間 的加速度，有效率 將 增加 9%； 如果加速度是不受強制的，有效率 比以前將 增加 11%。 5 表 1 發(fā)動機參數(shù) * 發(fā)動機參數(shù) ： 壓縮比 =8 在最小 容積 的活塞位置 =1厘米 位移 = 7 缸 直徑 (b) = 缸 容量 (v) = 400 期 (t) = 3600轉(zhuǎn)每分鐘 熱力學(xué)參量： 壓縮沖程 作功 沖程 最初的溫度 333K 2795K 摩爾氣體 定熱容量 容量 缸 壁溫度 (T) = 600 K 可逆循環(huán) 的動能 ( 可逆的能力 ()= 瓦 損失條件： 摩擦系數(shù) (a) = 12.9 kg/泄漏系數(shù) (K)= 1305 千克 / (度 /每循環(huán) 的 時間損耗和 摩擦損失的能量 = 50 J 表 2 結(jié)果 (所有能量 單位用 焦耳 ) 6 t'， 在 作功 沖程上 所用 的時間 ； 功 沖程完成的工作 量； 每循環(huán)的 凈工作 量；摩擦損失 的能量； 作 中的 熱泄漏 損失的能量； Q， 熱泄漏 ； 作功 沖程 結(jié)束時的 溫度 ； ε ，有效 利用 率。 這些 改善 是 顯而易見的 ， 但 不是最有利 的 。如果 傳統(tǒng)發(fā)動機 的總損失是保持大約 固定的常數(shù) ，但 是減少高于 80%的熱耗和 低于 60%的摩擦損失， 有效 利用 率 獲得提高 ，到達 傳統(tǒng)發(fā)動機 有效 利用 率 的 17%以上 。 當(dāng) 潤滑油流過發(fā)動機 的最高溫度附近時，在這個分析過程中的 改善 的主要來源 是 熱耗的減少。 這就是為什么 在較大的 摩擦力 下 改善 發(fā)動機的 熱泄漏和 降低 摩擦 損失 比 發(fā)動機使用 更好的絕緣材料 要好 ，。 最后 ，在 相應(yīng) 時間 內(nèi) 為優(yōu)化 發(fā)動機 和為它的 傳統(tǒng)對應(yīng)部分， 它是指導(dǎo)研究活塞 運動的最佳 路 徑 的方法 ?；钊奈恢?和作用時間的關(guān)系顯示在圖 2上 在 結(jié)束時 ，強調(diào) 在 這工作 中 說明 了 一個熱力學(xué)的系統(tǒng)非 傳統(tǒng) 的優(yōu)化被方法。而 不是控制熱效率 、熱容量、 傳熱 、摩擦系數(shù)、 冷卻水 溫度，或者熱力 發(fā)動機 的其他通常參量，我們控制了 發(fā)動機 容量時間路徑。 7 圖 2 在 作功 、 排氣 、 進氣 和壓縮沖程 中 優(yōu) 化 的 (□ )和 傳統(tǒng)的 (○ )活塞 運動 比較 ； 最佳路徑的最大加速度被 限制在 2 x 104 m3/考文獻： 1、王遂雙等主編．《汽車電子控制系統(tǒng)的原理與維修》．北京：北京理工大學(xué)出版社． 1998 2、弈其文主編．《上海帕薩 特 車故障診斷手冊》．遼寧：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社． 2003 3、 楊怡 主編．《汽車電子控制技術(shù)》．北京：機械工業(yè)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