发动机开发流程 A

发动机开发过程

基于设计和开发发动机的长期经验，本人总结了一个发动机开发过程。它描述了设计和开发完整发动机所需的所有工作步骤及其依赖关系。过程总是作为项目的基础。

新发动机的设计和开发分为概念、布局、详细设计和开发四个部分。此外，还开展一些辅助工作，如生产工程、外包、文件编制和产品后续工作确定等。

概念阶段

在概念阶段，将决定发动机的主要特征和尺寸。在这四个月期间，将检查工厂及供应商的制造能力，进行初期模拟计算，以帮助就喷油设备的类型、气缸配置、孔和冲程、气缸距离和发动机的一些其他最重要尺寸作出决定。

新发动机的概念是一个重大的决定。某些参数对发动机的性能有很大的影响，在这一过程中，需要在很早就定义：

∙输出，包括未来的升级能力

∙速度

∙缸径中风

∙气缸压力峰值

∙涡轮增压概念

∙喷油概念

如果不想以很高的成本进行重大的重新设计，上述一些主要特征就不能在事后改变。它们是发动机能否适合市场的关键因素。

此外，发动机自动化概念将在概念阶段结束时选择，并确定发动机设计的主要特点。这些特点包括主要部件的基本设计和模块化水平、涡轮增压器和进气和排气系统的位置、曲轴和曲轴箱的主要特点以及凸轮轴和凸轮轴传动的位置和类型。

概念阶段的大部分必要信息来自成熟的数据库。在概念阶段将使用的第二个最重要的工具是模拟发动机性能的最现代的工具。

概念阶段的持续时间仅为整个过程的15%左右，但不仅在现在，而且在20或30年内，关于发动机成本和性能的最重要决定都是在概念阶段作出的。在我们看来，发动机制造商应该在概念阶段大量参与，并坚信只有自主的设计才能提供这种可能性。

下图显示了定义和实现的成本是如何在产品设计、开发、制造和交付中分配的。

发动机的设计和开发仅占发动机总成本的12%左右，但在这一阶段，几乎90%的成本被定义。在此阶段，应考虑生产和材料供应商的制造能力，以确保这些成本是尽可能低的。这是许可证厂家永远无法提供的东西，因为他设计了他的发动机，以适应他的制造能力和供应商。Development

Production Material Management Distribution Design Planning Supplier Administration

100

50

0Production D e f i n i t i o n (r e s p o n s i b l e )~9%~70%

~18%~7%~5%~22%

~38%

~28%~3%Product costs in [%]

defined costs realised costs

R e

a l i s a t i o n 在概念阶段进行的设计研究是使用客户选择的二维CAD 工具进行的。通常，主要部分和一些包装研究是在概念阶段进行的。

布局阶段

在布局阶段，概念阶段所做的决策将被解释

为三维设计，再次使用客户偏好的三维CAD 系

统。三维设计将对液体CFD 进行详细的模拟和

机械分析（图中显示了气缸盖冷却剂流动分析的

结果）和气体介质、进行动态分析和温度和应力

的有限元方法。

三维模型允许工程师审查和微调在系列生产中

使用的制造方法。

这些模型将用于规划和审查发动机装配和服务过程以及设计服务工具。

在布局阶段，最重要的决定是与发动机的制造和机械耐久性有关。这两个主题也会影响发动机的重量。

详细设计阶段

这一阶段主要是艰苦的工作，因为在布局阶段进行的三维设计被解释为图纸。这意味着所有的尺寸，公差，表面完成，装配扭矩和液压和其他装配指南将写在图纸上。

开发阶段

仿真和计算工具越来越好，但它们仍然不能完全取代试验台上发动机的最终开发。这一阶段有几个目的，最重要的是燃烧开发，机械开发和耐久性测试之前，第一系列发动机交付。

燃烧开发是开发阶段最具挑战性的任务，特别是当电子控制提高了发动机的设置自由度时。在此阶段，涡轮增压器将被匹配，活塞碗，喷油设备，阀门定时和压缩比将被微调。

周期

项目启动后，通常需要不到一年半的时间，直到第一个原型运行，不到三年后，第一个发动机就可以交付给客户。

粗略的项目计划如下图所示，不包括现场测试。

现场测试的广泛性取决于新发动机的尺寸和预期生产数量，特别是在生产开始时。