[发明专利]一种柴油机配气机构的模拟分析方法

说明书

本发明公开了一种柴油机配气机构的模拟分析方法，包括如下步骤：S1：温度场分析：使用模拟燃烧的方法，直接模拟柴油机燃烧室内燃料的燃烧反应，获得燃气温度场，并通过壁面换热得到燃烧室的壁面温度场，从而获得组件温度场；S2：热力耦合分析：对配气机构整体进行系统的热力耦合分析；S3：合理间隙分析：分析出热工作环境下，柴油机活塞与气缸、活塞与气门、气门与气门横臂之间的热变形，进而得到冷态下三组组件之间针对热变形应预留的合理间隙。为分析柴油机温度场提供一种新途径，同时本发明所获得的组件之间的间隙已应用在工厂实践中，证明本发明的研究结果对柴油机的设计应用上具有一定的参考价值，为配气机构优化设计和制造安装提供了依据。

技术领域

本发明涉及化学机械技术领域，特别涉及一种柴油机配气机构的模拟分析方法。

背景技术

配气机构作为柴油机的重要组成部分，其组件之间合理间隙的大小将直接影响柴油机稳定工作性能，间隙不合理会导致拉缸、活塞撞击气门、气门敲击气门横臂等故障发生，造成柴油机无法正常工作，因此对柴油机配气机构组件间的合理间隙进行分析是非常必要的。

(1)传统方法是以测点温度或者使用经验公式来模拟燃烧室的壁面温度场，分析结果与实际工况存在较大差异，本发明提出采用燃烧分析的方法得到稳态的缸内燃气温度场，再通过壁面换热的方法得到燃烧室内壁面温度场，分析结果更贴近实际工况，该分析方法目前未见相关报道。

(2)传统的分析方法是对配气系统的某一个组件或某几个组件进行热力耦合分析，本发明对配气机构整体进行分热力耦合分析，获得其应力应变和热变形分布规律，该分析方法明显优于传统方法，且该分析方法鲜有报道。

(3)本发明根据模拟分析获得了缸套与活塞、活塞与气门、气门与气门横臂之间间隙的变化量，进而得出冷态下三组组件之间应预留的合理间隙，该分析过程目前未见相关报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种柴油机配气机构的模拟分析方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种柴油机配气机构的模拟分析方法，包括如下步骤：

S1：温度场的分析：使用模拟燃烧的方法，直接模拟柴油机燃烧室内燃料的燃烧反应，获得燃气温度场，并通过壁面换热得到燃烧室的壁面温度场，从而获得组件温度场；

S2：热力耦合的分析：对配气机构整体进行系统的热力耦合分析；

S3：合理间隙的分析：分析出热工作环境下，柴油机活塞与气缸、活塞与气门、气门与气门横臂之间的热变形，进而得到冷态下三组组件之间针对热变形应预留的合理间隙。

进一步地，步骤1的柴油机气缸内燃气及壁面温度场分析包括燃烧模拟分析和建立有限元分析模型。

进一步地，燃烧模拟分析采用模拟燃烧的方法分析缸内壁面温度场，具体内容如下：

(6)利用Creo 3.0软件，根据265柴油机基本结构参数建立配气机构三维几何模型；

(7)利用Ansys Workbench 19.0软件中的DesignModeler模块建立燃烧区域的模型；

(8)将燃烧有限元模型导入Fluent 19.0软件中进行燃烧模拟，得到缸内燃气温度场；

(9)在Fluent 19.0软件中通过壁面换热的方法得到缸内壁面温度场；

(10)使用Ansys Workbench 19.0软件建立热分析有限元模型；

(6)将燃烧分析得到的壁面温度场作为边界条件，通过热传导和热辐射获得配气机构温度场。