[发明专利]一种基于CAE的柴油机配气机构设计方法及柴油机配气机构

说明书

本发明涉及仿真分析技术领域，具体公开了一种基于CAE的柴油机配气机构设计方法及柴油机配气机构，该基于CAE的柴油机配气机构设计方法包括基于柴油机配气机构的三维模型采用CAE工具软件建立仿真模型；基于仿真模型分别设置多体运动学仿真求解器和多体动力学仿真求解器；基于仿真模型分别进行多体运动学仿真计算和多体动力学仿真计算，并得到多体运动学仿真计算结果和多体动力学仿真计算结果，当柴油机配气机构是否符合多体运动学要求且柴油机配气机构是否符合多体动力学要求时，确定柴油机配气机构合格。该基于CAE的柴油机配气机构设计方法无需实物，能够缩短开发周期，降低开发成本，避免台架尾气排放。

技术领域

本发明涉及仿真分析技术领域，尤其涉及一种基于CAE的柴油机配气机构设计方法及柴油机配气机构。

背景技术

柴油机配气机构由气门、气门导管、气门座、气门弹簧、摇臂、推杆、挺柱、凸轮轴、正时齿轮等组成，主要作用是按照发动机每一气缸内所进行的工作循环和点火顺序的要求，定时开启和关闭各气缸的进、排气门，使新鲜空气得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排出。

设计合理的配气机构应具有良好的换气性能，进气充分，排气彻底，泵气损失小，配气正时恰当，同时还具有良好的动力性能，工作时运动平稳，振动和噪音较小，不发生强烈的冲击磨损现象。所以，配气机构设计的优劣不仅影响发动机的性能指标、结构紧凑型和制造使用成本，还决定了高速运转时柴油机的工作可靠性和耐久性，这就对柴油机配气机构的设计提出了很高的要求。

现有技术对于柴油机配气机构设计的分析、验证和优化工作，通常要等实物样机完成后，才能在柴油机试验台架上开展。现有技术主要存在以下缺点：

1)如果在柴油机试验台架上发现配气机构设计存在不合理的情况，很多修改都不易实现，增大了优化设计的难度，具有滞后性。

2)在柴油机试验台架上开展分析验证，相比CAE(Computer Aided Engineering，计算机辅助工程)仿真分析耗时长，占用人员和台架资源多，成本过高，而且台架试验会排放大量柴油机尾气，不环保。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种基于CAE的柴油机配气机构设计方法及柴油机配气机构，以解决现有技术对于柴油机配气机构设计的分析、验证和优化工作，通常要等实物样机完成后，才能在柴油机试验台架上开展，具有滞后性、耗时长、成本高、不环保的问题。

一方面，本发明提供一种基于CAE的柴油机配气机构设计方法，柴油机配气机构包括凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂、气门桥、气门弹簧、气门导管、气门座、气门，所述凸轮轴与所述挺柱抵接，所述挺柱与所述推杆球铰，所述推杆与所述摇臂转动连接，所述气门导管安装于所述气门座，所述气门滑动穿设于所述气门导管，且所述气门连接于所述气门桥，所述气门用于打开或关闭设置于所述气门座的气道，所述气门弹簧套设于所述气门，且所述气门弹簧两端分别抵接于所述气门座和所述气门桥，包括：

S1：基于柴油机配气机构的三维模型采用CAE工具软件建立第一仿真模型；

S2：基于所述第一仿真模型设置多体运动学仿真求解器；

S3：基于所述第一仿真模型进行多体运动学仿真计算，并得到多体运动学仿真计算结果，所述多体运动学仿真计算结果包括气门弹簧富裕度、气门弹簧自振频率、凸轮与挺柱间接触应力、凸轮负曲率半径、气门与气缸活塞间的最小间隙量；

S4：基于所述多体运动学仿真计算结果评估所述柴油机配气机构是否符合多体运动学要求；

S5：基于柴油机配气机构的三维模型采用CAE工具软件建立第二仿真模型；

S6：基于所述第二仿真模型设置多体动力学仿真求解器；