CN102622490A - 一种发动机进气egr均匀性分析方法 - Google Patents

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徐亚飞
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Abstract

本发明提供一种发动机进气EGR均匀性分析方法，包括收集进气歧管及EGR管路几何模型并对其进行网格划分、对计算网格模型施加根据发动机一维热力学计算得到各个进出口的周期性瞬态边界条件后进行迭代计算、根据计算结果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、若EGR均匀性不满足评价指标，对进气歧管和EGR管路布置进行优化设计四步骤。这样可以在样件试制以前，通过在计算机虚拟环境中模拟发动机在不同工况时各缸进气EGR均匀性并进行必要的优化，同时可以进行多方案对比，大大的缩短了产品开发周期，提高开发效率，节省大量的物质成本，为进气歧管设计和EGR管路布置设计指明了方向。

Description

一种发动机进气EGR均匀性分析方法
技术领域
本发明涉及汽车发动机开发技术领域，具体涉及一种发动机进气EGR均匀性分析方法。
背景技术
发动机各缸EGR（Exhaust Gas Recirculation）均匀性对NOx排放有重要影响。现阶段发动机开发过程中，关于进气EGR均匀性仿真分析很少，大多基于设计-试验-修改这样反复的模式，费时、费力、费财，而且会因为在试验中很难确定气体在管路中的流动情况，使得设计人员难以确定产生问题的原因。
发明内容
本发明的目的是提出一种发动机进气EGR均匀性分析方法，可以在样件试制以前，在计算机虚拟环境中模拟发动机在不同工况时各缸进气EGR均匀性，同时可以进行多方案对比。
根据本发明提供的发动机进气EGR均匀性分析方法，关键在于包括以下步骤：
A、收集进气歧管及EGR管路几何模型，进行分组，并对几何模型进行网格划分；
B、对计算网格模型施加根据发动机一维热力学计算得到各个进出口的周期性瞬态边界条件后进行迭代计算；
C、结果评价：根据B步骤的计算结果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；
D、若C步骤中的各工况进气歧管出口对应各缸的EGR率与平均值偏差不满足评价指标，则对进气歧管和EGR管路布置进行优化设计，并重复以上步骤。
本发明的发动机进气EGR均匀性分析方法，运用计算机流体动力学（CFD）技术，对各缸EGR率在不同发动机工况下进行瞬态模拟分析，根据计算结果判断各缸EGR率偏差是否满足评价指标，从而更好地指导进气歧管设计和EGR管路布置设计。
所述C步骤还包括观察计算流域内EGR气体随时间的变化的流动情况，以辅助分析各缸EGR率存在的差异及原因。
所述A步骤的分组至少包括空气入口、EGR入口、歧管对应各缸出口以及壁面，按照计算机流体动力学（CFD）技术的计算原则，保证网格模型与实际模型的吻合，同时控制网格数量以保证计算速度在可接受范围内。
所述B步骤的周期性瞬态边界条件包括多个完整发动机工作循环，保证计算过程的收敛性和计算结果的准确性，至少包括三个以上的完整发动机工作循环。
所述各个进出口的周期性瞬态边界条件包括入口流量、温度，出口流量、温度，以综合考虑发动机进气的各种工况。
所述A步骤的网格划分的尺寸控制为3mm。
附图说明
图1为本发明的分析流程图；
       图2为本实施例的进气歧管及EGR管路分组示意图；
         图3为本实施例的进气歧管及EGR管路网格模型图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施实例的描述，对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等作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明的发动机进气EGR均匀性分析方法包括以下步骤：
A、收集进气歧管及EGR管路几何模型，进行分组，并对几何模型进行网格划分；
B、对计算网格模型施加根据发动机一维热力学计算得到各个进出口的周期性瞬态边界条件后进行迭代计算；
C、结果评价：根据B步骤的计算结果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；
D、若C步骤中的各工况进气歧管出口对应各缸的EGR率与平均值偏差不满足评价指标，则对进气歧管和EGR管路布置进行优化设计，并重复以上步骤。
CFD的基本思想是：把原来在空间和时间坐标中连续的物理量的场，用一系列有限个离散点的值的集合来代替，通过一定的原则建立起这些离散点上变量值之间关系的代数方程，求解所建立起来的代数方程以获得所求解变量的近似解。因此在计算前，需要对进气歧管及EGR管路的内流域进行网格划分。在划分网格的过程中，既要保证网格模型与实际模型的吻合，又要注意控制网格数量以保证计算速度在可接受范围内。因此A步骤中，为根据几何模型的实际情况对其进行合理分组，一般可分为以下几部分：空气入口，EGR入口，歧管对应各缸出口以及壁面。本实施例分为空气入口1，EGR入口2和歧管出口3，如图2、3所示。分组完成后进行网格划分，建议网格尺寸控制在3mm。
B步骤中，为保证计算过程的收敛性和计算结果的准确性，计算的周期性瞬态边界条件包括四个完整发动机工作循环。其中周期性瞬态边界条件包括入口流量、温度，出口流量、温度。
C步骤中，结果评价还包括观察计算流域内EGR气体随时间的变化的流动情况，以辅助分析各缸EGR率存在的差异及原因。
Figure 2012100858530100002DEST_PATH_IMAGE001
本发明的发动机进气EGR均匀性分析方法，在样件的试制以前，可以在虚拟环境中模拟EGR气体在进入气缸前的流动分布情况，判断各缸EGR均匀性是否满足评价指标，大大的缩短了产品开发周期，提高开发效率，节省大量的物质成本，为进气歧管设计和EGR管路布置设计指明了方向。

Claims (7)

1.一种发动机进气EGR均匀性分析方法，其特征在于包括以下步骤：
A、收集进气歧管及EGR管路几何模型，进行分组，并对几何模型进行网格划分；
B、对计算网格模型施加根据发动机一维热力学计算得到各个进出口的周期性瞬态边界条件后进行迭代计算；
C、结果评价：根据B步骤的计算结果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；
D、若C步骤中的各工况进气歧管出口对应各缸的EGR率与平均值偏差不满足评价指标，则对进气歧管和EGR管路布置进行优化设计，并重复以上步骤。
2.根据权利要求1所述的发动机进气EGR均匀性分析方法，其特征在于所述C步骤还包括观察计算流域内EGR气体随时间的变化的流动情况。
3.根据权利要求1所述的发动机进气EGR均匀性分析方法，其特征在于所述A步骤的分组至少包括空气入口、EGR入口、歧管对应各缸出口以及壁面。
4.根据权利要求1所述的发动机进气EGR均匀性分析方法，其特征在于所述B步骤的周期性瞬态边界条件包括多个完整发动机工作循环。
5.根据权利要求4所述的发动机进气EGR均匀性分析方法，其特征在于所述B步骤的周期性瞬态边界条件包括三个以上完整发动机工作循环。
6.根据权利要求1所述的发动机进气EGR均匀性分析方法，其特征在于所述各个进出口的周期性瞬态边界条件包括入口流量、温度，出口流量、温度。
7.根据权利要求1所述的发动机进气EGR均匀性分析方法，其特征在于所述A步骤的网格划分的尺寸控制为3mm。
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