专利名称：一种发动机润滑系统仿真计算方法
技术领域：
本发明属于汽车发动机润滑系统技术领域，特别涉及到润滑系统的仿真计算方法。
背景技术：
润滑系统相当于发动机的血液，润滑系统设计必须要保证发动机血液畅通，压力和流量都分配的恰到好处。而当前发动机润滑系统设计存在一定的盲目性，油道直径、轴承间隙、油泵尺寸等只能依据简单的经验公式或完全参照样机，往往使得设计初期无法对润滑系统性能进行有效的控制，从而带来后期的试验成本增加。浪费大量的人力物力。当前发动机润滑系统设计还存在一定的盲目性，油道直径、轴承间隙、油泵尺寸等只能依据简单的经验公式或完全参照样机，往往使得设计初期无法对润滑系统性能进行有效的控制，从而带来后期的试验成本增加。
发明内容
本发明的目的在于提出一种简单、高效的发动机润滑系统仿真计算方法，从而更好地指导润滑系统的设计，以提高开发效率，节省试验成本。应用商用流体软件flowmaster 对润滑系统进行一维模拟可以在设计初期模拟润滑系统的压力分布、流量分配、温度分布等，而且通过参数优化，得到参数最优化匹配。从模拟中获取的信息比试验更全面，可以与试验互相验证、相互补充。设计部门首先提供给分析部门润滑系统总体布置形式、喷嘴、油道的长度、直径、 轴承类型、轴承间隙、油泵特性曲线等参数。分析部门根据这些参数，根据分析目的搭建恰当的模型。根据需要分析不同工况下润滑系统的工作状态，最后根据分析结果对系统进行评价与改进。具体技术方案如下—种发动机润滑系统仿真计算方法，采用CAE技术对润滑系统进行一维流动模拟，采用如下步骤(1)收集润滑系统部件相关数据，并进行参数化处理；(2)搭建一维模型；(3)进行不同工况模拟计算；(4)分析计算结果。进一步地，还包括步骤(5)当步骤的计算结果结果未达到预期时，对润滑系统进行常规优化设计，并重新执行上述步骤(1)- ),直至计算结果达到预设的设计指标。进一步地，步骤(1)中所述润滑系统部件包括机油滤清器，机油泵，机油收集器， 正时链条喷嘴，主轴承，主油道，排气侧凸轮轴承，进气侧凸轮轴承，液压张紧器。进一步地，步骤(1)中所述相关数据包括油泵的特性曲线，管道的长度、直径，轴承的间隙，喷嘴的直径等。
进一步地，步骤(3)中所述工况包括润滑系统怠速工况、额定转速工况、全工况。进一步地，步骤(1)中进一步包括从设计部门或供应商收集润滑系统部件的结构以及特性数据油泵的特性曲线，管道的长度、直径，轴承的间隙，喷嘴的直径等。进一步地，步骤( 进一步为在flowmaster —维流动软件平台上，将润滑系统模型搭建完整，并对各部件参数进行填充完善。进一步地，步骤C3)进一步为对润滑系统怠速工况、额定转速工况、全工况等进行稳态或者瞬态模拟计算。进一步地，步骤(4)进一步为对计算结果进行分析，查看发动机润滑系统的压力分布、流量分布、温度分布，评价主油道、缸盖油道处的压力是否满足设计指标。进一步地，步骤( 进一步为如果发动机润滑系统压力或流量不符合要求，通过修改油道尺寸或者更换匹配部件对系统进行优化，并重新开始计算，如此反复直至系统满足设计要求。与目前现有技术相比，本发明利用一维流体仿真技术对发动机润滑系统进行仿真分析，从而在发动机设计初期直至整个开发阶段均能判断润滑系统的压力、流量是否满足设计指标，预测潜在的风险，并根据分析结果对系统进行优化设计。
图1是本发明发动机润滑系统仿真计算方法的流程图；图2为某汽油机润滑系统模型图；图3为该润滑系统仿真模型；图4为计算结果的压力与流量分布曲线。其中，图2与图3中的数字分别代表的位置为①油底壳与油泵连接处；②主油道流向主轴承与连杆轴承的油道处；③正时链喷嘴处；④流向液压张紧器的油道处；⑤缸盖油道流向排气凸轮轴承的油道处；⑥缸盖油道流向进气凸轮轴承的油道处。
具体实施例方式下面根据附图对本发明进行详细描述，其为本发明多种实施方式中的一种优选实施例。本实施例对某款汽油机润滑系统进行计算机数值模拟。通过本次分析，旨在根据详细的压力与流量分配结果，查出油压偏低原因；并对不同正时链喷嘴直径和缸盖节流孔直径的结果进行对比分析，进而对喷嘴和节流孔直径给出合理建议。图1为发动机润滑系统仿真计算的流程图。首先根据图2中的润滑系统模型，收集相关数据，包括油泵特性曲线；油管长度、直径；主轴承、连杆轴承的间隙、尺寸等。然后搭建图3的润滑系统仿真模型。各参数填入相应部件的参数表中。最后根据图4中的压力与流量分配结果，可以看出，正时链喷嘴处的流量占总流量一半以上，从而导致了轴承流量偏小，主油道油压偏低。建议减小正时链喷嘴直径或者采用带阀门控制的喷嘴结构，从而限制正时链喷油量，提高油道压力。CAE是英文Computer Aided Engineering(计算机辅助工程)的简称。它是伴随着计算机技术、数值计算技术的发展而发展的。简单地说，CAE相当于"虚拟"地在计算机做实验，在计算机这个虚拟平台上，模拟汽车发动机等某个系统或者部件的工作状态。其基本思想是把原来在空间和时间坐标中连续的物理量的场，用一系列有限个离散点的值的集合来代替，通过一定的原则建立起这些离散点上变量值之间关系的代数方程，求解所建立起来的代数方程以获得所求解变量的近似解。润滑系统由于部件繁多，结构复杂，应用三维技术对系统进行建模的可能性较小。而一维计算，是将包括油泵、管道、润滑轴承等部件进行参数化设置，即能方便建模，又在一定程度上反应了部件的特性。CAE仿真具有成本低、速度快、资料完备且可模拟各种不同的工况等独特的优点， 本发明利用计算机的强大功能，通过仿真技术对润滑系统进行一维流动计算，可以在设计初期样件试制以前就模拟出整个润滑系统的压力、流量分配，在较广的范围内对进行尺寸优化，部件匹配。提高了开发效率，节省了大量的试验成本。上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种发动机润滑系统仿真计算方法，采用CAE技术对润滑系统进行一维流动模拟， 其特征在于，采用如下步骤(1)收集润滑系统部件相关数据，并进行参数化处理；(2)搭建一维模型；(3)进行不同工况模拟计算；(4)分析计算结果。
2.如权利要求1所述的发动机润滑系统仿真计算方法，其特征在于，还包括步骤(5) 当步骤的计算结果结果未达到预期时，对润滑系统进行常规优化设计，并重新执行上述步骤(1)- )，直至计算结果达到预设的设计指标。
3.如权利要求1或2所述的发动机润滑系统仿真计算方法，其特征在于，步骤(1)中所述润滑系统部件包括机油滤清器，机油泵，机油收集器，正时链条喷嘴，主轴承，主油道，排气侧凸轮轴承，进气侧凸轮轴承，液压张紧器。
4.如权利要求1-3中任一项所述的发动机润滑系统仿真计算方法，其特征在于，步骤 (1)中所述相关数据包括油泵的特性曲线，管道的长度、直径，轴承的间隙，喷嘴的直径等。
5.如权利要求1-4中任一项所述的发动机润滑系统仿真计算方法，其特征在于，步骤 (3)中所述工况包括润滑系统怠速工况、额定转速工况、全工况。
6.如权利要求1-5中任一项所述的发动机润滑系统仿真计算方法，其特征在于，步骤(1)中进一步包括从设计部门或供应商收集润滑系统部件的结构以及特性数据油泵的特性曲线，管道的长度、直径，轴承的间隙，喷嘴的直径等。
7.如权利要求1-6中任一项所述的发动机润滑系统仿真计算方法，其特征在于，步骤(2)进一步为在flowmaster—维流动软件平台上，将润滑系统模型搭建完整，并对各部件参数进行填充完善。
8.如权利要求1-7中任一项所述的发动机润滑系统仿真计算方法，其特征在于，步骤(3)进一步为对润滑系统怠速工况、额定转速工况、全工况等进行稳态或者瞬态模拟计笪弁。
9.如权利要求1-8中任一项所述的发动机润滑系统仿真计算方法，其特征在于，步骤(4)进一步为对计算结果进行分析，查看发动机润滑系统的压力分布、流量分布、温度分布，评价主油道、缸盖油道处的压力是否满足设计指标。
10.如权利要求1-9中任一项所述的发动机润滑系统仿真计算方法，其特征在于，步骤(5)进一步为如果发动机润滑系统压力或流量不符合要求，通过修改油道尺寸或者更换匹配部件对系统进行优化，并重新开始计算，如此反复直至系统满足设计要求。
全文摘要
本发明涉及一种发动机润滑系统仿真计算方法，可以更好地指导润滑系统的设计与开发，以提高开发效率，节省试验成本。该设计方法运用一维流体仿真技术对润滑系统进行流动分析，包括如下步骤A收集润滑系统各部件相关数据，并进行参数化处理；B搭建一维模型；C进行不同工况模拟计算；D分析计算结果，在设计结果未达到预期时对润滑系统进行优化设计，并重新执行上述步骤，直至计算结果达到设计指标。计算模拟具有成本低、速度快、资料完备且可模拟各种不同的工况等独特的优点，本发明利用计算机的强大功能，应用商用流体软件对润滑系统进行一维模拟，可以在设计初期模拟润滑系统的压力分布、流量分配、温度分布等，而且通过参数优化，得到参数最优化匹配。从模拟中获取的信息比试验更全面，可以与试验互相验证、相互补充。提高了开发效率，节省了大量的试验成本。
文档编号G06F19/00GK102207996SQ20111014632
公开日2011年10月5日 申请日期2011年6月2日 优先权日2011年6月2日
发明者陶丽芳 申请人:奇瑞汽车股份有限公司