[发明专利]发动机外部EGR均匀性耦合计算方法

说明书

技术领域

本发明属于发动机开发技术领域，涉及一种汽车发动机换气系统,具体的说，本发明涉及一种发动机外部EGR均匀性耦合计算方法。

背景技术

EGR技术作为一种降低发动机油耗及排放污染物的有效技术越来越多地运用于发动机中，EGR均匀性是影响发动机性能和排放的重要指标。耦合计算发动机各缸EGR率方法，不仅通过一维计算分析了发动机实际工作状况，考虑了进气歧管的动态效应，而且通过三维计算分析了实际的流域，考虑了EGR废气与进气歧管新鲜空气的混合，一维三维耦合分析更能准确地模拟进气歧管及EGR管路的真实内部流动状况，根据耦合计算结果判断各缸的EGR均匀性是否满足评价指标，从而指导进气歧管和EGR管路设计。当前对EGR均匀性的计算方法，通过在三维瞬态流体计算中添加一维边界的方法，一维边界数据的准确性对计算结果影响很大，因此不能用于计算在靠近进气歧管出口处引入EGR废气的结构，使得该EGR均匀性计算方法通用性差。

发明内容

根据以上现有技术的不足，本发明提供一种发动机外部EGR均匀性耦合计算方法，该方法运用一维三维耦合计算发动机各缸的EGR率，根据计算结果评价各缸EGR均匀性是否满足评价指标，从而更准确、快速地指导进气歧管和EGR管路设计。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种发动机外部EGR耦合计算方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、建立发动机一维热力学模型，并在进气歧管及EGR管路的进出口位置处布置交界面耦合节点；步骤二、收集进气歧管及EGR管路的三维几何模型，并对几何模型进行网格划分，设置进气歧管及EGR管路的进出口处的边界为交界面耦合边界；步骤三、运用一维三维耦合方法，将步骤二中的三维几何模型代替步骤一中的一维热力学模型中的进气歧管及EGR管路；步骤四、进行一维三维耦合计算，分析发动机各工况进气歧管出口对应各缸的EGR率与平均值偏差是否满足评价指标。

本发明方法步骤一中耦合节点被布置在进气歧管及EGR管路的进出口处且流动已经稳定的领域。步骤二中进气歧管及EGR管路的进出口处的边界分为进气歧管入口、EGR管路入口以及进气歧管对应各缸出口。步骤二中，进气歧管及EGR管路的进出口处的边界处拉伸至少五层网格，在对应的各个耦合节点的管路处减去相应的拉伸长度。步骤二中网格划分的尺寸控制为2-6mm。步骤四中一维三维耦合计算具体为：初始化三维几何计算域；进行30循环以上的单纯一维热力学计算，得到稳定的一维热力学结果；进行20个循环以上的一维三维耦合计算，得到稳定的一维三维耦合计算结果。其中，EGR率在一维三维耦合计算的前5个循环设置为关闭。步骤四中各缸的EGR率与平均值偏差计算方法具体为：监测一维热力学模型中各缸的残余废气系数，计算各缸的EGR均匀性，根据废气系数可得EGR率，计算与平均值的偏差。所述一维热力学模型中各缸的残余废气系数计算采用组分映射的方法。

本发明有益效果是:通过以上方法，可以在样件试制以前，在计算机中模拟各种工况下发动机进气歧管及EGR管路的流动并得到发动机各缸EGR均匀性；该耦合计算方法适用于所有类型进气歧管及EGR管路布置结构。提高了研发效率，计算的可信度及通用性。

附图说明

下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本发明的具体实施方式的发动机一维热力学计算模型；

图2为本发明的具体实施方式进气歧管及EGR管路网格模型；

图3为本发明的具体实施方式一维三维耦合热力学计算模型；

图4为本发明的具体实施方式各缸残余废气系数计算循环的曲线；

图5为本发明的具体实施方式的方法流程示意图；

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。