[发明专利]提取发动机缸孔各阶次变形的处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及提取发动机缸孔变形的方法，更具体来说，涉及一种提取发动机缸孔各阶次变形的处理方法。

背景技术

缸体是发动机中最重要的零部件之一。缸套作为发动机活塞做功运行的空间，其缸孔变形对活塞环的密封有着至关重要的影响。如果缸孔与活塞之间的间隙太大，会引起密封不良，产生漏气窜油，动力下降。如果间隙太小，会破坏润滑油膜，引起粘着磨损（拉缸）故障。缸孔的变形程度直接关系到发动机的顺利运转，机油消耗和动力利用效率。因此准确获得缸孔在装配和高温下的刚度和变形情况，对于提前预知活塞环在缸孔中运行的顺应性，预警发动机敲缸风险具有重要意义。

现有提取缸孔变形的方法包括试验测试法和有限元结构分析法。试验测试法通过圆度仪或者三坐标测量，得到缸孔的变形情况，这种方法的缺点是只能测试常温下的缸孔轮廓。有限元分析法采用计算机来做虚拟仿真，可以考虑多种因素的影响，更全面地获得变形数据。但目前现有的两种提取缸孔变形的方法都不能直接用于评判发动机缸体的刚度好坏，对发动机的设计缺乏指导意义。

发明内容

为解决上述问题，本发明的技术方案提出了一种提取发动机缸孔各阶次变形的处理方法。该处理方法包括：建立所述发动机的第一有限元模型，所述第一有限元模型适于进行温度场分析；对所述第一有限元模型进行温度场分析，以便得到所述发动机的装配体各处的温度分布结果；将所述第一有限元模型转换为第二有限元模型，所述第二有限元模型适于进行结构有限元分析；至少基于所述发动机的装配体各处的温度分布结果来对所述第二有限元模型进行结构分析和计算，以便得到所述发动机缸孔不同高度上节点路径的位移；以及基于所述位移来得出所述缸孔的变形的各阶次值。上述处理方法可快速提取发动机缸孔的变形的各阶次值，以便更全面了解缸孔变形。

在上述处理方法中，建立所述发动机的第一有限元模型包括：对所述发动机进行数学建模，获得其几何模型；对所述几何模型进行网格划分；在所述几何模型上定义所关注区域内的节点路径；对所述几何模型附以材料和属性；以及定义温度场边界，以便进行温度场分析。

在上述处理方法中，对所述几何模型进行网格划分包括：在缸孔圆柱表面上采用直角三角形网格进行划分，并使在圆周方向的网格数目为4的倍数。

在上述处理方法中，对所述第二有限元模型进行结构分析和计算采用考虑接触高温的热－机械顺序耦合有限元计算方法。

在上述处理方法中，除了所述温度分布结果之外，还基于如下载荷来对所述第二有限元模型进行结构分析和计算：阀座和阀杆压装入缸盖安装孔的过盈量；以及用于连接缸体和缸盖的螺栓预紧载荷。

在上述处理方法中，基于所述位移来得出所述缸孔的变形的各阶次值包括：计算各节点相对于变形后圆心的距离，从而获得距离值序列；以及对所述距离值序列进行傅立叶阶次变换，从而得到缸孔变形的各阶次值。

在上述处理方法中，所述第一有限元模型和所述第二有限元模型包括发动机缸体缸盖装配系统。

在上述处理方法中，所述第一有限元模型和所述第二有限元模型包括与发动机缸体缸盖连接的螺栓、阀座、阀杆、缸盖垫片。

在上述处理方法中，所述第一有限元模型和所述第二有限元模型为多个零部件模型的组合。

在上述处理方法中，对所述第二有限元模型进行结构分析和计算采用考虑接触的非线性有限元计算方法。

附图说明

在参照附图阅读了本发明的具体实施方式以后，本领域技术人员将会更清楚地了解本发明的各个方面。本领域技术人员应当理解的是：这些附图仅仅用于配合具体实施方式说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。

图1是根据本发明的一个实施例、提取发动机缸孔各阶次变形的处理方法的流程示意图；

图2是根据现有技术的有限元分析所获得计算结果的示意图；

图3a示意性地示出了圆轮廓线阶次变换的定义；

图3b根据本发明的实施方式所得到的缸孔不同高度第2至6阶变形值；

图4是示意性地示出了根据本发明的实施方式得到的缸体缸盖的有限元模型。

具体实施方式