[发明专利]四气门柴油机气缸盖正向排气道模型设计方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种模型设计方法及装置，特别涉及一种柴油机气缸盖正向排气道模型设计方法及装置。

背景技术

现有单缸四气门柴油机排气道多为切向式，详见图1。图1中序号1为螺旋气道，序号2为切向气道，序号3为气门座圈底孔。螺旋气道外壁为绕气门中心呈螺旋状旋转走向；而切向气道外壁则是沿与气门座圈底孔外圆相切走向。目前国内外多数采用逆向进行气道设计(非参数化设计)，非参数化带来的后果就是柴油机缸盖设计必须配合气道设计进行缸盖整体布局(即气道尺寸、位置设计好后再进行缸盖的整体布局)，大大增加了缸盖结构设计的局限性，容易造成缸盖内的水套芯过薄，鼻梁区产生烧结及出现裂纹等缺陷。由于逆向气道是非参模型，所以得到逆向的模型即定型，不能与缸盖布局进行合理调整，而且气道设计效率较低，缸盖设计周期长。

发明内容

本发明是为了克服上述现有技术中缺陷，采用了正向排气道模型设计方法和装置，相对于逆向气道而言，正向参数化设计气道提高了气道设计效率，缩短了缸盖设计周期，并且有效的提供一致性良好的柴油机气道模型。

本发明的四气门柴油机气缸盖正向排气道模型设计方法，包括如下步骤：获取设于气缸盖侧面的排气入口尺寸以及排气道周边与其相邻部件的边界条件；根据所述排气入口尺寸和边界条件建立边界条件尺寸位置草图以及排气口尺寸位置草图；以气缸中心和排气口中心建立排气道顶部、底部轮廓线平面，以该平面为基准建立排气道顶部尺寸位置和底部尺寸位置草图；以气缸盖底面为基准建立排气道外壁；分别将所述排气道外壁的轮廓线，排气道顶部、底部轮廓线生成曲面，并分别对排气道各部位曲面进行造型；通过对各造型曲面的修剪、缝合，生成正向参数化排气道实体模型。

其中，排气道包括长、短排气道，长、短排气道各生成实体模型后，将所述两个实体模型间的缝隙进行填补，从而获得符合气道参数目标的气道模型。

其中，可以在生成符合气道参数目标的气道模型后，对所述模型进行CFD分析和计算。

其中，CFD分析和计算具体包括：确定CFD模型，即将排气道模型、气门导杆模型以及稳压箱模型组合在一起形成CFD模型；确定CFD计算的边界条件，所述CFD计算的边界条件具体包括入口总压、出口静压、理想空气计算流体以及发动机的各个参数；设定试验条件，模拟发动机工况，获得排气道理论上的流量系数和涡流比。

其中，可在CFD分析和计算的步骤之后，将所述排气道模型制作成气道芯盒并进行吹气实验，即利用排气道模型制作气道芯盒实物，在排气道试验台架上模拟发动机工况，获得排气道实际流量系数和涡流比数值。

其中，可将所述排气道实际流量系数和涡流比数值与理论上的流量系数和涡流比进行比对判断是否吻合；若是，则完成正向建模排气道模型的最终定型；若否，则对所述排气道模型进行修改。

其中，获取排气道周边与其相邻部件的边界条件具体为：依据先后建立的气缸盖底面、气缸盖顶面，建立所述相邻部件的边界条件；所述边界条件具体包括：螺栓尺寸位置、四气门尺寸位置以及喷油器尺寸位置。

其中，建立排气口尺寸位置草图具体为：建立排气口尺寸位置平面，并在此平面内建立排气口尺寸位置平面草图。

其中，排气道上的任意线条与边界条件上涉及的线条相交尺寸小于等于0.5mm。

本发明的四气门柴油机气缸盖正向排气道模型设计装置，包括：草图建立模块，用于建立边界条件尺寸位置草图以及排气口尺寸位置草图，并生成排气道外壁轮廓；建模功能模块，用于根据所述草图建立模块建立的轮廓线生成排气道模型曲面；曲面修剪、缝合模块，用于对建模功能模块生成的曲面进行修剪，并对排气道外形各曲面进行缝合；排气道实体模型生成模块，用于将修剪、缝合后的曲面生成正向参数化排气道实体模型。

其中，还可以包括：缝隙填补模块，用于在长、短排气道各生成实体模型后，将两个实体模型间缝隙进行填补，从而获得符合气道参数目标的排气道模型；CFD分析和计算模块，用于在生成符合气道参数目标的气道模型后，对所述模型进行CFD分析和计算，获得排气道理论上的流量系数和涡流比；参数比对判断模块，用于将获取的排气道理论上的流量系数和涡流比与利用排气道模型制作气道芯盒实物获得的排气道实际流量系数和涡流比数值进行比对，判断是否吻合，若是，则完成正向建模排气道模型的最终定型；若否，则对所述排气道模型进行修改直至符合吻合条件为止。