FAST - 引擎摩擦预测

快速FMEP预测用于完整发动机摩擦评估

FAST提供了一种实用的方法来预测整个发动机的机械摩擦。它计算摩擦平均有效压力（FMEP），这是克服发动机摩擦所需的理论平均有效压力，并报告构成总发动机摩擦的关键系统的贡献。

该工具旨在开发初期使用，当时可能仅有有限的设计信息，但工程师仍需可靠地了解可能的摩擦损失。FAST使用经验和半经验公式，对每个发动机子系统进行单独计算，使其比简单的相关性方法更具预测性，同时比详细的CAE方法快得多。

FAST预测的内容

FAST包括针对发动机摩擦主要贡献者的经验模型，包括：

• 活塞环和活塞裙
• 主轴承和连杆大端轴承
• 气门传动机构
• 正时传动
• 曲轴油封
• 曲轴风阻
• 机油泵、水泵及其他传动附件
• FEAD皮带损失
• 适用湿式油底壳发动机的曲轴箱泵损失

使用FAST可以更早预测机械摩擦，快速了解发动机损失构成因素，并在投入硬件或详细CAE之前做出更明智的决策。

活塞环和裙

FAST通过接触力、滑动速度和摩擦系数之间的关系计算活塞环和裙在曲轴角度范围内的摩擦。对于活塞环，模型考虑了环张力及在燃烧条件下，气缸压力对上环和二环的影响。对于活塞裙摩擦，模型考虑了在不带动条件下的惯性效应和在燃烧条件下的气体力效应。摩擦系数根据滑动速度、力和油粘度通过Stribeck类型关系计算。

气门传动、正时传动和轴承

FAST使用半经验公式计算气门传动和正时传动摩擦。气门传动的计算反映了气门传动类型、凸轮-从动件接触类型、凸轮轴布置和间隙调整方法，而正时传动计算则考虑了传动类型和布局。轴承损失可以使用简化方程进行计算，如果需要也可以引入更详细的轴承分析。

油封、风阻、泵和FEAD

FAST考虑了组件级分析中常被忽略的摩擦和附带损失。这包括曲轴油封损失、曲轴风阻损失、机油泵和水泵驱动功耗、空载交流发电机和空调（A/C）损失，以及FEAD皮带摩擦。这提供了更全面的整个发动机机械摩擦预测。

典型用途

FAST支持工程任务，例如：

• 在可行性和概念阶段比较替代发动机架构
• 为新发动机开发设定摩擦目标
• 解释不带动摩擦拆解测试结果
• 评估摩擦减少措施的主张
• 了解缩小和适量化概念的摩擦影响
• 识别生产发动机中摩擦的主要贡献者

为何重要

在现实操作条件下，机械摩擦很难以高精度计算，物理测试方法可能昂贵、耗时且不确定。FAST为工程师提供摩擦行为的快速预测视图，帮助他们将开发重点放在影响最大的系统上。

使用FAST预测完整发动机摩擦，了解子系统贡献者，并提前就低摩擦发动机设计做出决策。