【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于发动机涡流阀，具体涉及可变涡流阀对缸内燃烧性能的高精度瞬态影响分析方法。
技术介绍
1、在发动机上采用可变涡流阀能根据发动机的不同负荷，改变进气流量从而改变发动机的动力性能，发动机小负荷或者低于某一转速运转时，可变涡流阀阀门控制关闭，进气通道变小，产生较大涡流，改善低负荷燃烧效率，发动机负荷增大或者高于某一转速时，涡流控制阀打开，进气通道变大，提高进气效率，改善发动机输出功率，可变涡流阀虽然可以帮助提升发动机部分性能，但也会同时带来一些连带问题，是否可以使用可变涡流阀达到目标要求，需要进行可变涡流阀的瞬态性能评估来决策。
2、发表于车用发动机期刊的《柴油机可变涡流进气流动的数值模拟研究》作者王莉，该文章是采用的稳态分析方法，分析的进出口流量压力以及气门升程均为固定常数，而发动机在实际运行过程中，进出口的流量和压力均为瞬态变化的，显然稳态分析只能定性分析，不能完全反映实际情况，此外，稳态分析只能分析可变涡流阀对速度、压力、流量系数和涡流比的影响，无法考虑喷油燃烧过程，进而无法分析油气混合、排放、油耗和放热率水平，而喷油燃烧过程对发动机的性能影响起到了决定性作用，油气混合、排放、油耗、放热率水平是评估发动机性能的决定性参数，不分析喷油燃烧相当于没有分析发动机的核心工况。
3、目前国内对可变涡流阀的影响分析尚停留在稳态定性分析阶段，分析的进出口流量压力以及气门升程均为固定常数，而发动机在实际运行过程中，进出口的流量和压力均为瞬态变化的，显然稳态分析只能定性分析，不能完全反映实际情况，可能还会与实际
4、现有技术如相似论文因为是稳态分析且不包括燃烧过程，所以只能分析可变涡流阀对速度、压力、流量系数和涡流比的影响，无法考虑喷油燃烧过程，进而无法分析油气混合、排放、油耗和放热率水平，而喷油燃烧过程对发动机的性能影响起到了决定性作用，油气混合、排放、油耗、放热率水平是评估发动机性能的决定性参数，不分析喷油燃烧相当于没有分析发动机的核心工况。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供可变涡流阀对缸内燃烧性能的高精度瞬态影响分析方法，以解决上述
技术介绍
中国内汽车发动机可变涡流阀稳态分析存在不足之处的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：可变涡流阀对缸内燃烧性能的高精度瞬态影响分析方法，包括以下步骤：
3、步骤一，1d热力学软件计算进出口边界条件；
4、步骤二，建立可变涡流阀不同阀门开度的分析模型；
5、步骤三，动网格划分；
6、步骤四，3d求解的基础参数设置；
7、步骤五，设置分析涉及的各子模型；
8、步骤六，设置瞬态求解控制方程和输出方程；
9、步骤七，速度、压力、涡流比、油气混合、排放、油耗、放热率等性能评估。
10、优选地，步骤一1d发动机热力学和配气耦合分析通过发动机基本性能参数和排放指标、增压器参数、中冷器及egr冷却器技术参数、进排气道几何、凸轮正时等数据建立1d发动机热力学模型，根据摸底试验数据结果标定模型，评估发动机相关属性目标的达成情况，为3d缸内燃烧分析提供计算边界数据。
11、优选地，步骤二使用cfd仿真分析软件，建立可变涡流阀性能分析模型，模型包含进气歧管、可变涡流阀、发动机火力面、燃烧室、活塞顶面、进气道、进气门、排气道、排气门等零件，按发动机实际装配情况将各零件组装在一起，其中，可变涡流阀根据具体情况搭建不同开度的模型。
12、优选地，步骤三动网格的划分是缸内模拟分析的重要基础工作，由于气门和活塞在发动机运行过程中是不断往复运动的，在实际工况点的各瞬态时刻的位置均有变化，静态模型不能满足运动件的实际要求，需要对整个瞬态720°发动机运行过程进行动网格划分以用于计算分析，气门按照气门升程曲线进行瞬态变化运动，活塞也按照规律瞬态运动，在动网格划分过程中气门升程曲线和活塞位移函数是指示气门和活塞运动情况的重要参数，如何既保证动网格质量，又保证网格数量不能过多导致后续计算问题，是动网格划分需要权衡之处。
13、优选地，步骤四根据发动机基本情况，设置发动机转速、计算的起止曲轴转角、1d计算的边界条件、流场的初始条件等，对于瞬态计算，边界条件和初始条件的设置十分重要，初始条件决定了气缸内的空气质量和初始状态，1d热力学分析结果作为边界条件和初始条件的输入可靠性高，可以降低边界条件带来的误差。
14、优选地，步骤五燃烧涉及的各子模型包括物质运输模型、燃烧模型、喷油模型及排放模型：
15、物质运输模型在计算域内提供了气、液相化学物质的运输方程，可以计算化学物质的物理性质和气液混合物成分，物质运输模型的相关参数来自1d热力学分析；
16、燃烧模型能够在预混、部分预混和非预混条件下计算物质混合现象并模拟燃烧情况；
17、喷油模型对燃烧分析的结果起到了至关重要的作用，喷油器参数来源于fie系统设计参数与实验标定策略，包括喷嘴出口位置和喷射方向，设置喷射起始时刻和持续期，计算单个喷孔的喷油量，以及喷入气缸的燃油温度及物性，喷油雾化效果直接影响缸内的混合气分布均匀性，局部区域的混合气分布间接影响点火燃烧；
18、排放模型用于计算发动机和其它燃烧装置中的排放物，通过设置nox和soot的生成反应模型，预测排放物的形成和氧化过程。
19、优选地，步骤六将以上参数设置完之后，设置瞬态求解的控制方程，以及需要输出的2d和3d相关数据，方便后续评估。
20、优选地，步骤七在求解计算完之后统计速度、压力、涡流比、油气混合、排放、油耗、放热率相关参数，速度、压力、油气混合主要是通过3d结果输出，查看后处理云图，涡流比、排放、油耗、放热率主要是通过2d结果统计或者计算得到，通过以上这些参数可以综合评估可变涡流阀对这些参数的影响，确定使用可变涡流阀欲实现的目标，权衡利弊后，判断是否使用可变涡流阀。
21、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
22、本专利技术的可变涡流阀对缸内燃烧性能的瞬态影响分析方法，边界条件为瞬态变化过程，可以模拟实际发动机运行状态，反应出可变涡流阀对缸内性能的瞬态影响，通过试验验证，与试验结果基本一致，在无法试验或者正向设计阶段快速评估可变涡流阀的影响，评估可变涡流阀在项目中的可行性。
23、本专利技术针对目前国内可变涡流阀稳态分析的不足之处，创建了一种可变涡流阀的高精度瞬态分析方法，通过分析发动机720°曲轴转角的运动周期，利用运动网格实现可视化实时模拟过程，模拟本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.可变涡流阀对缸内燃烧性能的高精度瞬态影响分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的可变涡流阀对缸内燃烧性能的高精度瞬态影响分析方法，其特征在于，步骤一1D发动机热力学和配气耦合分析通过发动机基本性能参数和排放指标、增压器参数、中冷器及EGR冷却器技术参数、进排气道几何、凸轮正时等数据建立1D发动机热力学模型，根据摸底试验数据结果标定模型，评估发动机相关属性目标的达成情况，为3D缸内燃烧分析提供计算边界数据。
3.根据权利要求1所述的可变涡流阀对缸内燃烧性能的高精度瞬态影响分析方法，其特征在于，步骤二使用CFD仿真分析软件，建立可变涡流阀性能分析模型，模型包含进气歧管、可变涡流阀、发动机火力面、燃烧室、活塞顶面、进气道、进气门、排气道、排气门等零件，按发动机实际装配情况将各零件组装在一起，其中，可变涡流阀根据具体情况搭建不同开度的模型。
4.根据权利要求1所述的可变涡流阀对缸内燃烧性能的高精度瞬态影响分析方法，其特征在于，步骤三动网格的划分是缸内模拟分析的重要基础工作，由于气门和活塞在发动机运行过程中是不断往复运动的，在实
5.根据权利要求1所述的可变涡流阀对缸内燃烧性能的高精度瞬态影响分析方法，其特征在于，步骤四根据发动机基本情况，设置发动机转速、计算的起止曲轴转角、1D计算的边界条件、流场的初始条件等，对于瞬态计算，边界条件和初始条件的设置十分重要，初始条件决定了气缸内的空气质量和初始状态，1D热力学分析结果作为边界条件和初始条件的输入可靠性高，可以降低边界条件带来的误差。
6.根据权利要求1所述的可变涡流阀对缸内燃烧性能的高精度瞬态影响分析方法，其特征在于，步骤五燃烧涉及的各子模型包括物质运输模型、燃烧模型、喷油模型及排放模型：
7.根据权利要求1所述的可变涡流阀对缸内燃烧性能的高精度瞬态影响分析方法，其特征在于，步骤六将以上参数设置完之后，设置瞬态求解的控制方程，以及需要输出的2D和3D相关数据，方便后续评估。
8.根据权利要求1所述的可变涡流阀对缸内燃烧性能的高精度瞬态影响分析方法，其特征在于，步骤七在求解计算完之后统计速度、压力、涡流比、油气混合、排放、油耗、放热率相关参数，速度、压力、油气混合主要是通过3D结果输出，查看后处理云图，涡流比、排放、油耗、放热率主要是通过2D结果统计或者计算得到，通过以上这些参数可以综合评估可变涡流阀对这些参数的影响，确定使用可变涡流阀欲实现的目标，权衡利弊后，判断是否使用可变涡流阀。
...【技术特征摘要】
1.可变涡流阀对缸内燃烧性能的高精度瞬态影响分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的可变涡流阀对缸内燃烧性能的高精度瞬态影响分析方法，其特征在于，步骤一1d发动机热力学和配气耦合分析通过发动机基本性能参数和排放指标、增压器参数、中冷器及egr冷却器技术参数、进排气道几何、凸轮正时等数据建立1d发动机热力学模型，根据摸底试验数据结果标定模型，评估发动机相关属性目标的达成情况，为3d缸内燃烧分析提供计算边界数据。
3.根据权利要求1所述的可变涡流阀对缸内燃烧性能的高精度瞬态影响分析方法，其特征在于，步骤二使用cfd仿真分析软件，建立可变涡流阀性能分析模型，模型包含进气歧管、可变涡流阀、发动机火力面、燃烧室、活塞顶面、进气道、进气门、排气道、排气门等零件，按发动机实际装配情况将各零件组装在一起，其中，可变涡流阀根据具体情况搭建不同开度的模型。
4.根据权利要求1所述的可变涡流阀对缸内燃烧性能的高精度瞬态影响分析方法，其特征在于，步骤三动网格的划分是缸内模拟分析的重要基础工作，由于气门和活塞在发动机运行过程中是不断往复运动的，在实际工况点的各瞬态时刻的位置均有变化，静态模型不能满足运动件的实际要求，需要对整个瞬态720°发动机运行过程进行动网格划分以用于计算分析，气门按照气门升程曲线进行瞬态变化运动，活塞也按照规律瞬态运动，在动网格划分过程中气门升程曲线和活塞位移函数是指示气门和活塞运动情况的重要参...
【专利技术属性】
技术研发人员：张卓飒，曾小春，廖善彬，袁晓军，
申请(专利权)人：江铃汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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