專(zhuān)利名稱(chēng)：一種發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)仿真計(jì)算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到潤(rùn)滑系統(tǒng)的仿真計(jì)算方法。
背景技術(shù)：
潤(rùn)滑系統(tǒng)相當(dāng)于發(fā)動(dòng)機(jī)的血液，潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須要保證發(fā)動(dòng)機(jī)血液暢通，壓力和流量都分配的恰到好處。而當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在一定的盲目性，油道直徑、軸承間隙、油泵尺寸等只能依據(jù)簡(jiǎn)單的經(jīng)驗(yàn)公式或完全參照樣機(jī)，往往使得設(shè)計(jì)初期無(wú)法對(duì)潤(rùn)滑系統(tǒng)性能進(jìn)行有效的控制，從而帶來(lái)后期的試驗(yàn)成本增加。浪費(fèi)大量的人力物力。當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)還存在一定的盲目性，油道直徑、軸承間隙、油泵尺寸等只能依據(jù)簡(jiǎn)單的經(jīng)驗(yàn)公式或完全參照樣機(jī)，往往使得設(shè)計(jì)初期無(wú)法對(duì)潤(rùn)滑系統(tǒng)性能進(jìn)行有效的控制，從而帶來(lái)后期的試驗(yàn)成本增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種簡(jiǎn)單、高效的發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)仿真計(jì)算方法，從而更好地指導(dǎo)潤(rùn)滑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以提高開(kāi)發(fā)效率，節(jié)省試驗(yàn)成本。應(yīng)用商用流體軟件flowmaster 對(duì)潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)行一維模擬可以在設(shè)計(jì)初期模擬潤(rùn)滑系統(tǒng)的壓力分布、流量分配、溫度分布等，而且通過(guò)參數(shù)優(yōu)化，得到參數(shù)最優(yōu)化匹配。從模擬中獲取的信息比試驗(yàn)更全面，可以與試驗(yàn)互相驗(yàn)證、相互補(bǔ)充。設(shè)計(jì)部門(mén)首先提供給分析部門(mén)潤(rùn)滑系統(tǒng)總體布置形式、噴嘴、油道的長(zhǎng)度、直徑、 軸承類(lèi)型、軸承間隙、油泵特性曲線(xiàn)等參數(shù)。分析部門(mén)根據(jù)這些參數(shù)，根據(jù)分析目的搭建恰當(dāng)?shù)哪Ｐ汀８鶕?jù)需要分析不同工況下潤(rùn)滑系統(tǒng)的工作狀態(tài)，最后根據(jù)分析結(jié)果對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)與改進(jìn)。具體技術(shù)方案如下—種發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)仿真計(jì)算方法，采用CAE技術(shù)對(duì)潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)行一維流動(dòng)模擬，采用如下步驟(1)收集潤(rùn)滑系統(tǒng)部件相關(guān)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行參數(shù)化處理；(2)搭建一維模型；(3)進(jìn)行不同工況模擬計(jì)算；(4)分析計(jì)算結(jié)果。進(jìn)一步地，還包括步驟(5)當(dāng)步驟的計(jì)算結(jié)果結(jié)果未達(dá)到預(yù)期時(shí)，對(duì)潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)行常規(guī)優(yōu)化設(shè)計(jì)，并重新執(zhí)行上述步驟(1)- ),直至計(jì)算結(jié)果達(dá)到預(yù)設(shè)的設(shè)計(jì)指標(biāo)。進(jìn)一步地，步驟(1)中所述潤(rùn)滑系統(tǒng)部件包括機(jī)油濾清器，機(jī)油泵，機(jī)油收集器， 正時(shí)鏈條噴嘴，主軸承，主油道，排氣側(cè)凸輪軸承，進(jìn)氣側(cè)凸輪軸承，液壓張緊器。進(jìn)一步地，步驟(1)中所述相關(guān)數(shù)據(jù)包括油泵的特性曲線(xiàn)，管道的長(zhǎng)度、直徑，軸承的間隙，噴嘴的直徑等。
進(jìn)一步地，步驟(3)中所述工況包括潤(rùn)滑系統(tǒng)怠速工況、額定轉(zhuǎn)速工況、全工況。進(jìn)一步地，步驟(1)中進(jìn)一步包括從設(shè)計(jì)部門(mén)或供應(yīng)商收集潤(rùn)滑系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)以及特性數(shù)據(jù)油泵的特性曲線(xiàn)，管道的長(zhǎng)度、直徑，軸承的間隙，噴嘴的直徑等。進(jìn)一步地，步驟( 進(jìn)一步為在flowmaster —維流動(dòng)軟件平臺(tái)上，將潤(rùn)滑系統(tǒng)模型搭建完整，并對(duì)各部件參數(shù)進(jìn)行填充完善。進(jìn)一步地，步驟C3)進(jìn)一步為對(duì)潤(rùn)滑系統(tǒng)怠速工況、額定轉(zhuǎn)速工況、全工況等進(jìn)行穩(wěn)態(tài)或者瞬態(tài)模擬計(jì)算。進(jìn)一步地，步驟(4)進(jìn)一步為對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析，查看發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)的壓力分布、流量分布、溫度分布，評(píng)價(jià)主油道、缸蓋油道處的壓力是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)指標(biāo)。進(jìn)一步地，步驟( 進(jìn)一步為如果發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)壓力或流量不符合要求，通過(guò)修改油道尺寸或者更換匹配部件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，并重新開(kāi)始計(jì)算，如此反復(fù)直至系統(tǒng)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。與目前現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用一維流體仿真技術(shù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析，從而在發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)初期直至整個(gè)開(kāi)發(fā)階段均能判斷潤(rùn)滑系統(tǒng)的壓力、流量是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)指標(biāo)，預(yù)測(cè)潛在的風(fēng)險(xiǎn)，并根據(jù)分析結(jié)果對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。


圖1是本發(fā)明發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)仿真計(jì)算方法的流程圖；圖2為某汽油機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)模型圖；圖3為該潤(rùn)滑系統(tǒng)仿真模型；圖4為計(jì)算結(jié)果的壓力與流量分布曲線(xiàn)。其中，圖2與圖3中的數(shù)字分別代表的位置為①油底殼與油泵連接處；②主油道流向主軸承與連桿軸承的油道處；③正時(shí)鏈噴嘴處；④流向液壓張緊器的油道處；⑤缸蓋油道流向排氣凸輪軸承的油道處；⑥缸蓋油道流向進(jìn)氣凸輪軸承的油道處。
具體實(shí)施例方式下面根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，其為本發(fā)明多種實(shí)施方式中的一種優(yōu)選實(shí)施例。本實(shí)施例對(duì)某款汽油機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬。通過(guò)本次分析，旨在根據(jù)詳細(xì)的壓力與流量分配結(jié)果，查出油壓偏低原因；并對(duì)不同正時(shí)鏈噴嘴直徑和缸蓋節(jié)流孔直徑的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，進(jìn)而對(duì)噴嘴和節(jié)流孔直徑給出合理建議。圖1為發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)仿真計(jì)算的流程圖。首先根據(jù)圖2中的潤(rùn)滑系統(tǒng)模型，收集相關(guān)數(shù)據(jù)，包括油泵特性曲線(xiàn)；油管長(zhǎng)度、直徑；主軸承、連桿軸承的間隙、尺寸等。然后搭建圖3的潤(rùn)滑系統(tǒng)仿真模型。各參數(shù)填入相應(yīng)部件的參數(shù)表中。最后根據(jù)圖4中的壓力與流量分配結(jié)果，可以看出，正時(shí)鏈噴嘴處的流量占總流量一半以上，從而導(dǎo)致了軸承流量偏小，主油道油壓偏低。建議減小正時(shí)鏈噴嘴直徑或者采用帶閥門(mén)控制的噴嘴結(jié)構(gòu)，從而限制正時(shí)鏈噴油量，提高油道壓力。CAE是英文Computer Aided Engineering(計(jì)算機(jī)輔助工程)的簡(jiǎn)稱(chēng)。它是伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)值計(jì)算技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。簡(jiǎn)單地說(shuō)，CAE相當(dāng)于"虛擬"地在計(jì)算機(jī)做實(shí)驗(yàn)，在計(jì)算機(jī)這個(gè)虛擬平臺(tái)上，模擬汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)等某個(gè)系統(tǒng)或者部件的工作狀態(tài)。其基本思想是把原來(lái)在空間和時(shí)間坐標(biāo)中連續(xù)的物理量的場(chǎng)，用一系列有限個(gè)離散點(diǎn)的值的集合來(lái)代替，通過(guò)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(lái)的代數(shù)方程以獲得所求解變量的近似解。潤(rùn)滑系統(tǒng)由于部件繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，應(yīng)用三維技術(shù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行建模的可能性較小。而一維計(jì)算，是將包括油泵、管道、潤(rùn)滑軸承等部件進(jìn)行參數(shù)化設(shè)置，即能方便建模，又在一定程度上反應(yīng)了部件的特性。CAE仿真具有成本低、速度快、資料完備且可模擬各種不同的工況等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)， 本發(fā)明利用計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大功能，通過(guò)仿真技術(shù)對(duì)潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)行一維流動(dòng)計(jì)算，可以在設(shè)計(jì)初期樣件試制以前就模擬出整個(gè)潤(rùn)滑系統(tǒng)的壓力、流量分配，在較廣的范圍內(nèi)對(duì)進(jìn)行尺寸優(yōu)化，部件匹配。提高了開(kāi)發(fā)效率，節(jié)省了大量的試驗(yàn)成本。上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)直接應(yīng)用于其它場(chǎng)合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)仿真計(jì)算方法，采用CAE技術(shù)對(duì)潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)行一維流動(dòng)模擬， 其特征在于，采用如下步驟(1)收集潤(rùn)滑系統(tǒng)部件相關(guān)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行參數(shù)化處理；(2)搭建一維模型；(3)進(jìn)行不同工況模擬計(jì)算；(4)分析計(jì)算結(jié)果。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)仿真計(jì)算方法，其特征在于，還包括步驟(5) 當(dāng)步驟的計(jì)算結(jié)果結(jié)果未達(dá)到預(yù)期時(shí)，對(duì)潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)行常規(guī)優(yōu)化設(shè)計(jì)，并重新執(zhí)行上述步驟(1)- )，直至計(jì)算結(jié)果達(dá)到預(yù)設(shè)的設(shè)計(jì)指標(biāo)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)仿真計(jì)算方法，其特征在于，步驟(1)中所述潤(rùn)滑系統(tǒng)部件包括機(jī)油濾清器，機(jī)油泵，機(jī)油收集器，正時(shí)鏈條噴嘴，主軸承，主油道，排氣側(cè)凸輪軸承，進(jìn)氣側(cè)凸輪軸承，液壓張緊器。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)仿真計(jì)算方法，其特征在于，步驟 (1)中所述相關(guān)數(shù)據(jù)包括油泵的特性曲線(xiàn)，管道的長(zhǎng)度、直徑，軸承的間隙，噴嘴的直徑等。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)仿真計(jì)算方法，其特征在于，步驟 (3)中所述工況包括潤(rùn)滑系統(tǒng)怠速工況、額定轉(zhuǎn)速工況、全工況。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)仿真計(jì)算方法，其特征在于，步驟(1)中進(jìn)一步包括從設(shè)計(jì)部門(mén)或供應(yīng)商收集潤(rùn)滑系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)以及特性數(shù)據(jù)油泵的特性曲線(xiàn)，管道的長(zhǎng)度、直徑，軸承的間隙，噴嘴的直徑等。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)仿真計(jì)算方法，其特征在于，步驟(2)進(jìn)一步為在flowmaster—維流動(dòng)軟件平臺(tái)上，將潤(rùn)滑系統(tǒng)模型搭建完整，并對(duì)各部件參數(shù)進(jìn)行填充完善。
8.如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)仿真計(jì)算方法，其特征在于，步驟(3)進(jìn)一步為對(duì)潤(rùn)滑系統(tǒng)怠速工況、額定轉(zhuǎn)速工況、全工況等進(jìn)行穩(wěn)態(tài)或者瞬態(tài)模擬計(jì)笪弁。
9.如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)仿真計(jì)算方法，其特征在于，步驟(4)進(jìn)一步為對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析，查看發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)的壓力分布、流量分布、溫度分布，評(píng)價(jià)主油道、缸蓋油道處的壓力是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)指標(biāo)。
10.如權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)仿真計(jì)算方法，其特征在于，步驟(5)進(jìn)一步為如果發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)壓力或流量不符合要求，通過(guò)修改油道尺寸或者更換匹配部件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，并重新開(kāi)始計(jì)算，如此反復(fù)直至系統(tǒng)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)仿真計(jì)算方法，可以更好地指導(dǎo)潤(rùn)滑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，以提高開(kāi)發(fā)效率，節(jié)省試驗(yàn)成本。該設(shè)計(jì)方法運(yùn)用一維流體仿真技術(shù)對(duì)潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)行流動(dòng)分析，包括如下步驟A收集潤(rùn)滑系統(tǒng)各部件相關(guān)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行參數(shù)化處理；B搭建一維模型；C進(jìn)行不同工況模擬計(jì)算；D分析計(jì)算結(jié)果，在設(shè)計(jì)結(jié)果未達(dá)到預(yù)期時(shí)對(duì)潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并重新執(zhí)行上述步驟，直至計(jì)算結(jié)果達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。計(jì)算模擬具有成本低、速度快、資料完備且可模擬各種不同的工況等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明利用計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大功能，應(yīng)用商用流體軟件對(duì)潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)行一維模擬，可以在設(shè)計(jì)初期模擬潤(rùn)滑系統(tǒng)的壓力分布、流量分配、溫度分布等，而且通過(guò)參數(shù)優(yōu)化，得到參數(shù)最優(yōu)化匹配。從模擬中獲取的信息比試驗(yàn)更全面，可以與試驗(yàn)互相驗(yàn)證、相互補(bǔ)充。提高了開(kāi)發(fā)效率，節(jié)省了大量的試驗(yàn)成本。
文檔編號(hào)G06F19/00GK102207996SQ20111014632
公開(kāi)日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2011年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月2日
發(fā)明者陶麗芳 申請(qǐng)人:奇瑞汽車(chē)股份有限公司