專利名稱：一種發(fā)動機(jī)進(jìn)氣egr均勻性分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車發(fā)動機(jī)開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種發(fā)動機(jī)進(jìn)氣EGR均勻性分析方法。
背景技術(shù)：
發(fā)動機(jī)各缸EGR (Exhaust Gas Recirculation)均勻性對NOx排放有重要影響?，F(xiàn)階段發(fā)動機(jī)開發(fā)過程中，關(guān)于進(jìn)氣EGR均勻性仿真分析很少，大多基于設(shè)計-試驗(yàn)-修改這樣反復(fù)的模式，費(fèi)時、費(fèi)力、費(fèi)財，而且會因?yàn)樵谠囼?yàn)中很難確定氣體在管路中的流動情況，使得設(shè)計人員難以確定產(chǎn)生問題的原因。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種發(fā)動機(jī)進(jìn)氣EGR均勻性分析方法，可以在樣件試制以前，在計算機(jī)虛擬環(huán)境中模擬發(fā)動機(jī)在不同工況時各缸進(jìn)氣EGR均勻性，同時可以進(jìn)行多方案對比。根據(jù)本發(fā)明提供的發(fā)動機(jī)進(jìn)氣EGR均勻性分析方法，關(guān)鍵在于包括以下步驟
A、收集進(jìn)氣歧管及EGR管路幾何模型，進(jìn)行分組，并對幾何模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分；
B、對計算網(wǎng)格模型施加根據(jù)發(fā)動機(jī)一維熱力學(xué)計算得到各個進(jìn)出口的周期性瞬態(tài)邊界條件后進(jìn)行迭代計算；
C、結(jié)果評價根據(jù)B步驟的計算結(jié)果分析發(fā)動機(jī)各工況進(jìn)氣歧管出口對應(yīng)各缸的EGR率與平均值偏差是否滿足評價指標(biāo)；
D、若C步驟中的各工況進(jìn)氣歧管出口對應(yīng)各缸的EGR率與平均值偏差不滿足評價指標(biāo)，則對進(jìn)氣歧管和EGR管路布置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，并重復(fù)以上步驟。本發(fā)明的發(fā)動機(jī)進(jìn)氣EGR均勻性分析方法，運(yùn)用計算機(jī)流體動力學(xué)(CFD)技術(shù)，對各缸EGR率在不同發(fā)動機(jī)工況下進(jìn)行瞬態(tài)模擬分析，根據(jù)計算結(jié)果判斷各缸EGR率偏差是否滿足評價指標(biāo)，從而更好地指導(dǎo)進(jìn)氣歧管設(shè)計和EGR管路布置設(shè)計。所述C步驟還包括觀察計算流域內(nèi)EGR氣體隨時間的變化的流動情況，以輔助分析各缸EGR率存在的差異及原因。所述A步驟的分組至少包括空氣入口、EGR入口、歧管對應(yīng)各缸出口以及壁面，按照計算機(jī)流體動力學(xué)(CFD)技術(shù)的計算原則，保證網(wǎng)格模型與實(shí)際模型的吻合，同時控制網(wǎng)格數(shù)量以保證計算速度在可接受范圍內(nèi)。所述B步驟的周期性瞬態(tài)邊界條件包括多個完整發(fā)動機(jī)工作循環(huán)，保證計算過程的收斂性和計算結(jié)果的準(zhǔn)確性，至少包括三個以上的完整發(fā)動機(jī)工作循環(huán)。所述各個進(jìn)出口的周期性瞬態(tài)邊界條件包括入口流量、溫度，出口流量、溫度，以綜合考慮發(fā)動機(jī)進(jìn)氣的各種工況。所述A步驟的網(wǎng)格劃分的尺寸控制為3mm。


圖I為本發(fā)明的分析流程 圖2為本實(shí)施例的進(jìn)氣歧管及EGR管路分組示意 圖3為本實(shí)施例的進(jìn)氣歧管及EGR管路網(wǎng)格模型圖。
具體實(shí)施例方式下面對照附圖，通過對實(shí)施實(shí)例的描述，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
如所涉及的各構(gòu)件的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理等作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。 如圖I所示，本發(fā)明的發(fā)動機(jī)進(jìn)氣EGR均勻性分析方法包括以下步驟
A、收集進(jìn)氣歧管及EGR管路幾何模型，進(jìn)行分組，并對幾何模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分；
B、對計算網(wǎng)格模型施加根據(jù)發(fā)動機(jī)一維熱力學(xué)計算得到各個進(jìn)出口的周期性瞬態(tài)邊界條件后進(jìn)行迭代計算；
C、結(jié)果評價根據(jù)B步驟的計算結(jié)果分析發(fā)動機(jī)各工況進(jìn)氣歧管出口對應(yīng)各缸的EGR率與平均值偏差是否滿足評價指標(biāo)；
D、若C步驟中的各工況進(jìn)氣歧管出口對應(yīng)各缸的EGR率與平均值偏差不滿足評價指標(biāo)，則對進(jìn)氣歧管和EGR管路布置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，并重復(fù)以上步驟。CFD的基本思想是把原來在空間和時間坐標(biāo)中連續(xù)的物理量的場，用一系列有限個離散點(diǎn)的值的集合來代替，通過一定的原則建立起這些離散點(diǎn)上變量值之間關(guān)系的代數(shù)方程，求解所建立起來的代數(shù)方程以獲得所求解變量的近似解。因此在計算前，需要對進(jìn)氣歧管及EGR管路的內(nèi)流域進(jìn)行網(wǎng)格劃分。在劃分網(wǎng)格的過程中，既要保證網(wǎng)格模型與實(shí)際模型的吻合，又要注意控制網(wǎng)格數(shù)量以保證計算速度在可接受范圍內(nèi)。因此A步驟中，為根據(jù)幾何模型的實(shí)際情況對其進(jìn)行合理分組，一般可分為以下幾部分空氣入口，EGR入口，歧管對應(yīng)各缸出口以及壁面。本實(shí)施例分為空氣入口 I，EGR入口 2和歧管出口 3，如圖
2、3所示。分組完成后進(jìn)行網(wǎng)格劃分，建議網(wǎng)格尺寸控制在3_。B步驟中，為保證計算過程的收斂性和計算結(jié)果的準(zhǔn)確性，計算的周期性瞬態(tài)邊界條件包括四個完整發(fā)動機(jī)工作循環(huán)。其中周期性瞬態(tài)邊界條件包括入口流量、溫度，出口流
量、溫度。C步驟中，結(jié)果評價還包括觀察計算流域內(nèi)EGR氣體隨時間的變化的流動情況，以輔助分析各缸EGR率存在的差異及原因。本發(fā)明的發(fā)動機(jī)進(jìn)氣EGR均勻性分析方法，在樣件的試制以前，可以在虛擬環(huán)境中模擬EGR氣體在進(jìn)入氣缸前的流動分布情況，判斷各缸EGR均勻性是否滿足評價指標(biāo)，大大的縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期，提高開發(fā)效率，節(jié)省大量的物質(zhì)成本，為進(jìn)氣歧管設(shè)計和EGR管路布置設(shè)計指明了方向。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)動機(jī)進(jìn)氣EGR均勻性分析方法，其特征在于包括以下步驟 A、收集進(jìn)氣歧管及EGR管路幾何模型，進(jìn)行分組，并對幾何模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分； B、對計算網(wǎng)格模型施加根據(jù)發(fā)動機(jī)一維熱力學(xué)計算得到各個進(jìn)出口的周期性瞬態(tài)邊界條件后進(jìn)行迭代計算； C、結(jié)果評價根據(jù)B步驟的計算結(jié)果分析發(fā)動機(jī)各工況進(jìn)氣歧管出口對應(yīng)各缸的EGR率與平均值偏差是否滿足評價指標(biāo)； D、若C步驟中的各工況進(jìn)氣歧管出口對應(yīng)各缸的EGR率與平均值偏差不滿足評價指標(biāo)，則對進(jìn)氣歧管和EGR管路布置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，并重復(fù)以上步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)動機(jī)進(jìn)氣EGR均勻性分析方法，其特征在于所述C步驟還包括觀察計算流域內(nèi)EGR氣體隨時間的變化的流動情況。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)動機(jī)進(jìn)氣EGR均勻性分析方法，其特征在于所述A步驟的分組至少包括空氣入口、EGR入口、歧管對應(yīng)各缸出口以及壁面。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)動機(jī)進(jìn)氣EGR均勻性分析方法，其特征在于所述B步驟的周期性瞬態(tài)邊界條件包括多個完整發(fā)動機(jī)工作循環(huán)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)動機(jī)進(jìn)氣EGR均勻性分析方法，其特征在于所述B步驟的周期性瞬態(tài)邊界條件包括三個以上完整發(fā)動機(jī)工作循環(huán)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)動機(jī)進(jìn)氣EGR均勻性分析方法，其特征在于所述各個進(jìn)出口的周期性瞬態(tài)邊界條件包括入口流量、溫度，出口流量、溫度。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)動機(jī)進(jìn)氣EGR均勻性分析方法，其特征在于所述A步驟的網(wǎng)格劃分的尺寸控制為3mm。
全文摘要
本發(fā)明提供一種發(fā)動機(jī)進(jìn)氣EGR均勻性分析方法，包括收集進(jìn)氣歧管及EGR管路幾何模型并對其進(jìn)行網(wǎng)格劃分、對計算網(wǎng)格模型施加根據(jù)發(fā)動機(jī)一維熱力學(xué)計算得到各個進(jìn)出口的周期性瞬態(tài)邊界條件后進(jìn)行迭代計算、根據(jù)計算結(jié)果分析發(fā)動機(jī)各工況進(jìn)氣歧管出口對應(yīng)各缸的EGR率與平均值偏差是否滿足評價指標(biāo)、若EGR均勻性不滿足評價指標(biāo)，對進(jìn)氣歧管和EGR管路布置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計四步驟。這樣可以在樣件試制以前，通過在計算機(jī)虛擬環(huán)境中模擬發(fā)動機(jī)在不同工況時各缸進(jìn)氣EGR均勻性并進(jìn)行必要的優(yōu)化，同時可以進(jìn)行多方案對比，大大的縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期，提高開發(fā)效率，節(jié)省大量的物質(zhì)成本，為進(jìn)氣歧管設(shè)計和EGR管路布置設(shè)計指明了方向。
文檔編號F02B47/08GK102622490SQ20121008585
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月28日
發(fā)明者徐亞飛 申請人:奇瑞汽車股份有限公司