DE102006051833A1

DE102006051833A1 - Simulation-based component optimization

Info

Publication number: DE102006051833A1
Application number: DE102006051833A
Authority: DE
Inventors: Volker Dr. Weng; Philipp Dr. Adomeit
Original assignee: FEV Motorentechnik GmbH and Co KG
Current assignee: FEV Europe GmbH
Priority date: 2006-11-03
Filing date: 2006-11-03
Publication date: 2008-05-08
Also published as: WO2008052743A1; WO2008052743A8

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur automatischen konstruktiven Bauteiloptimierung zur Erleichterung einer simulationsbasierten Optimierung und insbesondere Verringerung eines Prototypisierungsaufwandes, wobei in einem ersten Schritt ein Einflussparametervektor in einem wenigstens eindimensionalen Einflussparameterraum (2) automatisch ausgewählt wird, in einem zweiten Schritt anhand dieses Einflussparametervektors geometrische Bauteilkoordinaten (9) generiert werden oder aus einer unter verschiedenen CAD-Abbildungen ausgewählten CAD-Abbildung geometrische Bauteilkoordinaten entnommen werden, in einem dritten Schritt auf Basis dieser geometrischen Bauteilkoordinaten (9) eine numerische Simulation wenigstens einer Bauteileigenschaft (17) durchgeführt wird, in einem vierten Schritt die simulierte Eigenschaft des Bauteils (15) automatisch bewertet wird, in einem fünften Schritt der Einflussparameter gegebenenfalls zur Optimierung der Eigenschaft verändert und insbesondere das Verfahren ab dem zweiten Schritt wiederholt wird, bis ein Optimierungskriterium oder/und ein Abbruchkriterium erfüllt ist, wobei anhand in einem zweiten Schritt ermittelter geometrischer Bauteilkoordinaten (9) eine automatisierte Konstruktion, insbesondere eine computergestützte Fertigung, des Bauteils (15) erfolgt.Method and apparatus for automatic constructive component optimization to facilitate a simulation-based optimization and in particular reduction of a prototyping effort, wherein in a first step an influence parameter vector is automatically selected in an at least one-dimensional influence parameter space (2), in a second step generates geometrical component coordinates (9) on the basis of this influence parameter vector In a third step on the basis of these geometrical component coordinates (9) a numerical simulation of at least one component property (17) is performed, in a fourth step the simulated property of the Component (15) is evaluated automatically, in a fifth step, the influence parameter, if necessary, to optimize the property changed and in particular the method from d a second step is repeated until an optimization criterion and / or a termination criterion is met, whereby an automated construction, in particular a computer-aided manufacturing, of the component (15) takes place on the basis of geometric component coordinates (9) determined in a second step.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen konstruktiven Bauteiloptimierung, vorzugsweise bei Bauteilen einer Verbrennungskraftmaschine, beispielsweise zur Herstellung eines Prototyps einer Verbrennungskraftmaschine.The The invention relates to a method and a device for automatic constructive component optimization, preferably in components of a Internal combustion engine, for example for producing a Prototype of an internal combustion engine.

Simulationsverfahren werden in weiten Anwendungsbereichen für das Zusammenwirken von verschiedenen Bauteilen verwendet. Hierbei soll abgeschätzt werden, welche Vorschläge welche Vorteile oder Nachteile aufweisen können.simulation methods are widely used for the interaction of different Used components. It should be estimated, which proposals which May have advantages or disadvantages.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Simulationsverfahren zu erleichtern und insbesondere einer reinen Simulation nachfolgenden Schritte zu verringern bzw. zu vereinfachen.task The present invention is to facilitate a simulation method and in particular a pure simulation subsequent steps to reduce or simplify.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach Anspruch 15 sowie ein Computerprogramm-Produkt nach Anspruch 23 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben.According to the invention this Task by a method according to claim 1 and a device according to Claim 15 and a computer program product according to claim 23 solved. Advantageous developments are specified in the respective dependent claims.

Es wird ein Verfahren zur automatischen konstruktiven Bauteiloptimierung eines Fahrzeugbauteils vorgeschlagen, bei dem in einem ersten Schritt ein Einflussparametervektor in einem wenigstens eindimensionalen Einflussparameterraum automatisch ausgewählt, in einem zweiten Schritt anhand dieses Einflussparametervektors geometrische Bauteilkoordinaten generiert werden oder aus einer unter verschiedenen parametrisierten CAD-Abbildungen automatisch ausgewählten CAD-Abbildung geometrische Bauteilkoordinaten entnommen werden, in einem dritten Schritt auf Basis dieser geometrischen Bauteilkoordinaten eine numerische Simulation wenigstens einer Eigenschaft des Bauteils durchgeführt wird, in einem vierten Schritt die simulierte Eigenschaft des Bauteils automatisch bewertet, in einem fünften Schritt der Einflussparametervektor gegebenenfalls zur Optimierung der Eigenschaft verändert und insbesondere das Verfahren ab dem zweiten Schritt wiederholt wird, bis ein Optimierungskriterium oder/und ein vorzugsweise vorgebbares Abbruchkriterium erfüllt wird. Bei dieser Abfolge können jedoch auch ein oder mehrere Zwischenschritte eingefügt oder der vorgeschlagene Ablauf ohne weitere Zwischenschritte ausgeführt werden.It becomes a process for automatic constructive component optimization proposed a vehicle component, in which in a first step an influence parameter vector in at least one dimensional Influence parameter space automatically selected in a second step Geometric component coordinates based on this influence parameter vector be generated or parameterized from one of several CAD pictures automatically chosen CAD image geometric component coordinates are taken, in a third step based on these geometric component coordinates a numerical simulation of at least one property of the component is carried out, in a fourth step, the simulated property of the component automatically rated, in a fifth Step the influence parameter vector if necessary for optimization the property changes and in particular, the process is repeated from the second step, to an optimization criterion and / or a preferably specifiable Abort criterion fulfilled becomes. In this sequence can but also one or more intermediate steps inserted or the proposed procedure be carried out without further intermediate steps.

Bei einer Eigenschaft des Bauteils handelt es sich insbesondere um eine Funktion. Bevorzugt werden durch eine geometrische Ausgestaltung eines Bauteils mechanische oder physikalische Eigenschaften beeinflusst. Weiter bevorzugt ist eine Bauteileigenschaft eine Stabilität, ein Schwingungsverhalten oder eine Wärmeleitungseigenschaft. Besonders bevorzugt ist eine Bauteileigenschaft eine Strömungsführungsfunktion.at a property of the component is in particular a Function. Preferred are by a geometric configuration of a component affects mechanical or physical properties. More preferably, a component property is a stability, a vibration behavior or a heat conduction property. Particularly preferably, a component property is a flow guidance function.

Ein Einflussparameter beeinflusst insbesondere eine Eigenschaft des Bauteils, wobei verschiedene Einflussparameter korreliert sein können. Beispielsweise ist ein Einflussparameter eine geometrische Abmessung, eine Materialstärke und/oder eine Materialzusammensetzung des Bauteils. Ein Einflussparametervektor enthält insbesondere mehrere Einflussparameter.One Influence parameter influences in particular a property of the Component, whereby various influencing parameters can be correlated. For example is an influencing parameter a geometric dimension, a material thickness and / or a material composition of the component. An influence parameter vector contains in particular several influencing parameters.

Eine parametrisierte CAD-Abbildung ist beispielsweise ein CAD-Template, welches insbesondere mit einem Maßstab parametrisiert ist und vorzugsweise skaliert werden kann. Bevorzugt wird auf verschiedene CAD-Abbildungen in einer CAD-Template-Datenbank zurückgegriffen. Besonders bevorzugt kann mit Hilfe der CAD-Template-Datenbank zeiteffizient eine große Menge geometrischer Bauteilkoordinaten bereitgehalten bzw. bereitgestellt werden. Für eine automatische Auswahl einer CAD-Abbildung anhand eines Einflussparametervektors sind den CAD-Templates beispielsweise verschiedene Parametervektoren oder zumindest Parametervektorbereiche zugeordnet.A parameterized CAD image is for example a CAD template, which is parametrized in particular with a scale and preferably can be scaled. Preference is given to various CAD illustrations are used in a CAD template database. Particularly preferred can with the help of the CAD template database time efficient a big Amount of geometric component coordinates held or provided become. For one Automatic selection of a CAD image using an influence parameter vector For example, the CAD templates are different parameter vectors or at least assigned to parameter vector areas.

In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass anhand in einem zweiten Schritt ermittelter und transferierter geometrischer Bauteilkoordinaten eine automatische Konstruktion, insbesondere eine computergestützte Fertigung oder zumindest eine Fertigungssimulation, des Bauteils erfolgt.In A further embodiment of the method provides that based on in a second step determined and transferred geometric component coordinates an automatic construction, in particular a computer-aided manufacturing or at least a production simulation of the component takes place.

Bevorzugt wird bei der Generierung geometrischer Bauteilkoordinaten oder bei der Entnahme geometrischer Bauteilkoordinaten aus der ausgewählten CAD-Abbildung anhand des Einflussparametervektors im zweiten Schritt des Verfahrens wenigstens eine Eigenschaft einer Bauteilklasse berücksichtigt. Eine Bauteilklasse gibt insbesondere eine Reihe von Bauteileigenschaften vor, so dass vorzugsweise eine Reduktion einer Dateninformation zur Beschreibung des Bauteils erfolgen kann. Bei einer strömungstechnischen Anlage ist eine erste Bauteilklasse beispielsweise ein gerades Rohr und eine zweite Bauteilklasse ein gewinkeltes Rohr. Aufgrund dieser bereits in der Klasse enthaltenen Information lässt sich ein in diesen Klassen enthaltenes Bauteil mit verhältnismäßig wenigen Parametern, beispielsweise mit einem Radius und einer Länge bzw. einem Krümmungsradius beschreiben.Prefers is used when generating geometric component coordinates or at the extraction of geometric component coordinates from the selected CAD image based on the influence parameter vector in the second step of the procedure considered at least one property of a component class. In particular, a component class gives a number of component properties before, so that preferably a reduction of data information to Description of the component can be done. In a fluidic Plant is a first component class, for example, a straight pipe and a second class of component an angled pipe. Based on these already contained in the class information can be in these classes contained component with relatively few Parameters, for example with a radius and a length or a radius of curvature describe.

Besonders vorteilhaft werden in einer Datenbank hinterlegte verschiedene Bauteilklassen verwendet, wobei jeweils insbesondere geometrische Bauteilkoordinaten mittels wenigstens eines Einflussparameters parametrisiert werden. Bevorzugt sind die verschiedenen parametrisierten CAD-Abbildungen in Bauteilklassen partitioniert. Weiter bevorzugt kann bereits anhand verhältnismäßig weniger Einflussparameter ein großer Bereich möglicher geometrischer Bauteilkoordinaten abgedeckt werden. Beispielsweise lassen sich anhand verschiedener Rohrradien und verschiedener Rohrlängen vollständige geometrische Innenrohr-Bauteilkoordinaten einer Vielzahl gerader Rohre erstellen.It is particularly advantageous to use different component classes stored in a database, with geometric component coordinates in each case being parameterized by means of at least one influencing parameter. The various parameterized CAD images are preferred are partitioned into component classes. With further preference, a large range of possible geometric component coordinates can already be covered on the basis of relatively few influencing parameters. For example, with the help of various tube radii and different tube lengths, complete geometric inner tube component coordinates of a plurality of straight tubes can be created.

Bevorzugt für eine Erweiterung der CAD-Template-Datenbank ist vorgesehen, dass anhand des ausgewählten Einflussparametervektors eine neue parametrisierte Abbildung mit neuen geometrischen Bauteilkoordinaten generiert wird. Insbesondere wird damit ein bei der Optimierung der Eigenschaft zugrunde gelegter Einflussparameterbereich erweitert.Prefers for one Extension of the CAD template database is provided by of the selected Influence parameter vector with a new parameterized figure new geometric component coordinates is generated. Especially This is one of the basis for optimizing the property Influence parameter range extended.

Vorzugsweise für eine gitterbasierte numerische Simulation ist vorgesehen, dass anhand der geometrischen Bauteilkoordinaten ein Simulationsgitter, insbesondere für eine numerische diskrete Lösung eines Differential-Gleichungssystems, erzeugt wird. Derartige Verfahren werden insbesondere zur Beschreibung einer Kontinuummechanik oder eines Wärmetransportes herangezogen. Des Weiteren werden derartige Verfahren beispielsweise in der Strömungsmechanik verwendet.Preferably for one Grid-based numerical simulation is provided by using the geometric component coordinates a simulation grid, in particular for one numerical discrete solution of a differential equation system. Such methods especially for the description of a continuum mechanics or a heat transport used. Furthermore, such methods are for example in fluid mechanics used.

In einer ersten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Simulation statisch erfolgt. Bevorzugt wird eine statische Simulation für stationäre oder eingeschwungene Vorgänge verwendet.In A first embodiment provides that the simulation is static he follows. Preference is given to a static simulation for stationary or steady events used.

In einer zweiten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Simulation dynamisch erfolgt. Bevorzugt wird eine dynamische Simulation bei instationären Prozessen beispielsweise aufgrund instationärer Randbedingungen oder bei zeitabhängigen Funktionen verwendet. Insbesondere wird eine dynamische Simulation bei transienten Vorgängen angewendet. Auch besteht die Möglichkeit, der Simulation statische und dynamische Anteile zuzuordnen. Beispielsweise kann vorab eingestellt werden, welche Bereiche dynamisch und welche statisch zu berechnen sind. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, gleiche Bereiche statisch wie auch dynamisch zu berechnen.In A second embodiment provides that the simulation done dynamically. Preferably, a dynamic simulation is included unsteady Processes, for example, due to unsteady boundary conditions or in time-dependent Functions used. In particular, a dynamic simulation in transient processes applied. There is also the possibility Assign static and dynamic components to the simulation. For example can be pre-set, which areas are dynamic and which to be statically calculated. Furthermore, there is the possibility to compute the same areas both statically and dynamically.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Optimierung mittels eines mathematischen Optimierungsverfahrens wie beispielsweise eines Gradientenabstiegsverfahrens oder eines Simplexverfahrens erfolgt.Prefers is provided that the optimization by means of a mathematical Optimization method such as a gradient descent method or a simplex method.

Besonders bevorzugt wird zur Optimierung ein genetischer Algorithmus eingesetzt. Beispielsweise werden dazu Einflussparameter in Form von Genen kodiert. Insbesondere werden mit Hilfe des genetischen Algorithmus mittels Generations-, Mutations- und/oder Rekombinationszyklen neue Gensequenzen bzw. Parametervektoren generiert, die für eine Optimierung eine Eigenschaft des Bauteils selektiert werden. Bevorzugt werden für die Anwendung eines genetischen Algorithmus auch verschiedene Klassen berücksichtigt. Insbesondere werden Einflussparametervektoren und Bauteilklassen genetisch kodiert.Especially Preferably, a genetic algorithm is used for optimization. For example, influence parameters are encoded in the form of genes. In particular, using the genetic algorithm using Generation, mutation and / or recombination cycles new gene sequences or parameter vectors that generate a property for optimization of the component are selected. Preferred are for the application a genetic algorithm also considers different classes. In particular, influence parameter vectors and component classes are used genetically coded.

In einer anderen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Optimierung auf Basis wenigstens eines neuronalen Netzes erfolgt. Eine Eingangsgröße eines insbesondere trainierbaren neuronalen Netzes ist insbesondere eine Eigenschaft des Bauteils. Eine Ausgangsgröße des neuronalen Netzes ist insbesondere ein Einflussparametervektor und/oder eine Bauteilklasse.In another embodiment provides that the optimization based on at least one neural network. An input of a In particular trainable neural network is in particular a Property of the component. An output of the neural network is in particular an influence parameter vector and / or a component class.

Eine Verbesserung der Simulation lässt sich beispielsweise erzielen, wenn eine Anpassung eines zur numerischen Simulation verwendeten Modells anhand wenigstens eines Messwertes einer Prüfvorrichtung erfolgt. Beispielsweise wird ein Parameter eines Modells insbesondere mittels eines Optimierungsverfahrens so modifiziert, dass sich eine verbesserte Übereinstimmung von Messwert und Simulation ergibt.A Improvement of the simulation leaves For example, when adjusting from one to the numeric Simulation used model based on at least one measured value a tester he follows. For example, a parameter of a model becomes particular modified by an optimization method so that a improved agreement of reading and simulation results.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass es zur Optimierung wenigstens eines strömungsführenden Bauteils einer Verbrennungskraftmaschine verwendet wird. Insbesondere wird es zur Optimierung bei einer nach dem Otto- oder Dieselverfahren arbeitenden Hubkolbenverbrennungskraftmaschine verwendet. Dieses kann die gesamte Verbrennungskraftmaschine umfassen, Anbauteile dazu, wesentliche Komponenten der Verbrennungskraftmaschine wie Zylinderkopf oder auch Kurbelgehäuse, fluidführende Bereiche oder Ähnliches.In an advantageous embodiment of the method is provided that for optimizing at least one flow-guiding component of an internal combustion engine is used. In particular, it is used for optimization in a the Otto or diesel process working reciprocating internal combustion engine used. This may include the entire internal combustion engine, attachments to, essential components of the internal combustion engine like Cylinder head or crankcase, fluid-carrying Areas or similar.

Bevorzugt ist das strömungsführende Bauteil aus der Gruppe Saugrohr, Abgasrohr, Einlasskanal, Auslasskanal, Ventil, Ventilsitz, Brennraumoberfläche, Kolbenoberfläche oder Brennraummulde gewählt. Bevorzugt wird das Verfahren zur strömungstechnischen Optimierung eines Ladungswechselvorganges verwendet.Prefers is the fluid component out the group intake manifold, exhaust pipe, intake port, exhaust port, valve, Valve seat, combustion chamber surface, piston surface or combustion bowl. The method for fluidic optimization is preferred used a charge exchange process.

Insbesondere für eine Optimierung eines Einlasskanals ist vorgesehen, dass

a) aus einer Einlasskanaldatenbank eine Einlasskanalklasse automatisch ausgewählt wird,
b) wenigstens ein Einflussparametervektor automatisch ausgewählt wird,
c) anhand des Einflussparametervektors und der Einlasskanalklasse aus einer unter verschiedenen CAD-Abbildungen ausgewählten CAD-Abbildung geometrische Bauteilkoordinaten entnommen werden oder geometrische Bauteilkoordinaten eines Einlasskanals generiert werden,
d) anhand der geometrischen Bauteilkoordinaten ein Simulationsgitter generiert wird,
e) auf Basis des Simulationsgitters eine numerische Strömungssimulation eines Ladungswechselvorgangs durchgeführt wird,
f) eine automatische Bewertung einer erzielten Eigenschaft erfolgt,
g) gegebenenfalls eine Änderung des Einflussparametervektors zur Optimierung der Eigenschaft erfolgt und insbesondere das Verfahren ab Schritt c) wiederholt wird, bis ein Optimierungskriterium oder/und ein beispielsweise vorgebbares Abbruchkriterium erfüllt ist

In particular, for an optimization of an intake passage is provided that

a) an intake duct class is automatically selected from an intake duct database,
b) at least one influence parameter vector is automatically selected,
c) using the influence parameter vector and the inlet channel class, to extract geometric component coordinates from a CAD image selected from various CAD images, or to generate geometric component coordinates of an inlet channel,
d) a simulation grid is generated on the basis of the geometric component coordinates,
e) a numerical flow simulation of a charge exchange process is carried out on the basis of the simulation grid,
f) an automatic evaluation of a property achieved takes place,
g) if appropriate, a change of the influence parameter vector for optimizing the property takes place and in particular the method is repeated from step c) until an optimization criterion and / or an example definable termination criterion is met

Gegebenenfalls erfolgt in einem weiteren Schritt anhand der in Schritt c) generierten geometrischen Bauteilkoordinaten eine automatisierte Konstruktion und/oder insbesondere eine computergestützte Fertigung.Possibly takes place in a further step based on the generated in step c) geometric component coordinates an automated design and / or in particular a computer-aided manufacturing.

Als Einlasskanalklassen stehen insbesondere die Klassen Tumble-Kanal, Tangentialkanal, Spiralkanal und Füllkanal zur Verfügung. Für jede dieser Klassen steht insbesondere wenigstens ein CAD-Template vor Beginn der Optimierung zur Verfügung, das insbesondere anhand weniger jeweils relevanter Einflussparameter skaliert werden kann. Vorzugsweise wird ein Variationsintervall dieser Parameter durch sinnvolle Grenzen eingeschränkt, insbesondere erforderliche Abhängigkeiten zwischen den einzelnen Einflussparametern durch Korrelationen beschrieben. Für eine Generierung des Simulationsgitters anhand geometrischer Bauteilkoordinaten liegen den CAD-Templates entsprechend auch (hexaedrische) Rechengitter in Form von Mesh-Templates vor, in denen eine sinnvolle Vernetzung bereits vorgegeben ist. Vorzugsweise wird eine Oberfläche dieser vorgegebenen Gitter bei Veränderung der Geometrie auf diese projiziert und anschließend ein Volumengitter mittels Glättungsroutine neu generiert. Insbesondere wird eine automatische Qualitätsanalyse eingesetzt, um eine gewünschte Gitterqualität zu gewährleisten.When Inlet channel classes are in particular the classes tumble channel, Tangential channel, spiral channel and filling channel available. For each of these classes is in particular at least one CAD template before the start of the optimization to disposal, in particular on the basis of less relevant influencing parameters can be scaled. Preferably, a variation interval this parameter is limited by reasonable limits, in particular required dependencies between the individual influencing parameters by means of correlations. For one Generation of the simulation grid based on geometric component coordinates according to the CAD templates are also (hexahedral) computational grid in the form of mesh templates, in which a meaningful networking already given. Preferably, a surface of this given grid when changing the geometry is projected onto this and then a volume grid by means of smoothing routine newly generated. In particular, an automatic quality analysis is used, to a desired grid quality to ensure.

Für die Bewertung einer erzielten Eigenschaft werden bevorzugt charakteristische Kennwerte eines berechneten Strömungsfeldes herangezogen. Diese Kennwerte sind bei spielsweise der jeweiligen Analyseform angepasst. Beispielsweise wird eine stationäre Durchströmungsanalyse mit Abströmen über ein zylinderförmiges Äquivalentvolumen eines Brennraumes oder eine transiente Analyse eines Ansaug- und/oder Kompressionsvorganges mit bewegten Ventilen und Kolben verwendet. Insbesondere in einem stationären Fall erfolgt eine Analyse der Strömung im Einlasskanal im Hinblick auf Geschwindigkeitsverteilung und Druckverlustverlauf. In einem Ventilspalt erfolgt die Analyse insbesondere im Hinblick auf eine Geschwindigkeitsverteilung und daraus ermitteltem integralem Impulseintrag, besonders hinsichtlich Größe und Richtung. In einem Abströmteilvolumen erfolgt eine Analyse bevorzugt im Hinblick auf eine Geschwindigkeitsverteilung und daraus ermitteltem integralem Tumble, Omega-Tumble und/oder Drallmoment der Strömung.For the rating a property obtained are preferred characteristic characteristics a calculated flow field used. These characteristics are for example the respective Adapted form of analysis. For example, a stationary flow analysis with outflow over one cylindrical equivalent volume a combustion chamber or a transient analysis of an intake and / or Compression process with moving valves and pistons used. Especially in a stationary Case, an analysis of the flow in the inlet channel with respect on velocity distribution and pressure loss course. In a valve gap the analysis is carried out in particular with regard to a velocity distribution and integral pulse input determined therefrom, in particular with regard to Size and direction. In a discharge part volume An analysis is preferably carried out with regard to a velocity distribution and integral therefrom tumble, omega tumble and / or Swirl moment of the flow.

Des Weiteren wird bevorzugt ein Gesamtdruckverlust von einem Kanaleintritt bis zu einem Ausströmquerschnitt betrachtet. Bei einer instationären Strömung werden vorzugsweise analoge Kenngrößen gebildet. Beispielsweise werden bei einer Kanaldurchströmung durch zeitliche und durchflussgewichtete Integration analoge Kenngrößen für einen Druckverlust, Druckverlustverlauf und/oder Impulseintrag ermittelt. Bezüglich einer Brennraumströmung werden beispielsweise anhand einer räumlichen Integration einer Geschwindigkeitsverteilung Gesamtwerte von Tumble, Omega-Tumble und Drallmoment der Strömung ermittelt. Charakteristische Kenngrößen sind dabei insbesondere zu Zeitpunkten wie Einspritzbeginn und/oder Zündzeitpunkt vorliegende Integralwerte. Vorzugsweise ermöglichen diese Kenngrößen eine detaillierte Bewertung eines jeweiligen ausgewählten Einlasskanals bezüglich einer Strömungsführung, so dass diese vorzugsweise zur Optimierung einer Einlasskanaleigenschaft herangezogen werden können. Für eine instationäre Rechnung wird insbesondere auf wenigstens ein Turbulenzmodell zurückgegriffen. Bevorzugt ermöglicht dies eine Berechnung einer Flammfläche, welche weiter bevorzugt eine Simulation eines Brennstoffumsatzes ermöglicht.Of Furthermore, a total pressure loss of one channel inlet is preferred up to an outflow cross section considered. In a transient flow Preferably analog characteristics are formed. For example become at a channel flow by temporal and flow-weighted integration analogous parameters for a pressure loss, Pressure loss history and / or pulse entry determined. Regarding one Combustion chamber flow For example, a spatial integration of a Velocity Distribution Totals of Tumble, Omega Tumble and swirl moment of the flow determined. Characteristic parameters are in particular at times such as injection start and / or ignition present integral values. Preferably allow these parameters one detailed evaluation of a respective selected inlet channel with respect to a flow guide, so that these are preferably for optimizing an inlet channel property can be used. For one unsteady In particular, account is taken of at least one turbulence model. Preferably, this allows a calculation of a flame area, which further preferably simulates fuel turnover allows.

Vorzugsweise wird zu einer Optimierung auf Basis des jeweils vorgegebenen Einflussparametervektors und der erzielten Eigenschaft der Strömungssimulation eine rechnergestützte Optimierung beispielsweise mittels genetischer Algorithmen oder anderer Optimierungsverfahren wie zum Beispiel Design of Experiment (DOE) durchgeführt. Als ein Optimierungskriterium wird insbesondere wenigstens eine der oben aufgeführten Analysekenngrößen verwendet. Eine Optimierung kann dabei auch auf eine Teilmenge von Eigenschaften beschränkt werden. Bevorzugt wird mit Einsatz eines Optimierungsverfahrens ein in sich geschlossener Optimierungskreisprozess geschaffen, der insbesondere aufgrund seiner Durchgängigkeit in digitaler Datenform ablaufen kann. Während des Optimierungsverfahrens in Schritt h oder nach Beendigung des Optimierungsverfahrens werden generierte geometrische Bauteilkoordinaten vorzugsweise an eine computerge stützte Konstruktion übergeben und/oder insbesondere in eine computergestützte Fertigung eingespeist. Diese kann auch virtuell erfolgen. Bevorzugt folgt eine stichprobenartige Kontrolle der erzielten Eigenschaften des Einlasskanals zu verschiedenen Optimierungsstadien. Schließlich kann eine Fertigung des von dem Optimierungsverfahren ermittelten besten Einlasskanals erfolgen. Bei einer computergestützten Fertigung wird ein Einlasskanal beispielsweise bevorzugt mittels Lasersintern hergestellt. Weiter bevorzugt wird ein Einlasskanal mittels Stereophotolithographiedargestellt. Besonders bevorzugt wird ein Einlasskanal zweiteilig gefräst. Dabei werden insbesondere zwei halbrohrförmige Schalen des eines entsprechenden Einlasskanals gefräst sowie anschließend zusammengesetzt. Entsprechend können auch mehr als zwei Teile verwendet werden. Auf diese Weise sind jedoch auch Modelle herstellbar, die nachfolgend zur Erzeugung von Gussformen einsetzbar sind.A computer-aided optimization, for example by means of genetic algorithms or other optimization methods such as, for example, Design of Experiment (DOE), is preferably carried out for an optimization on the basis of the respectively predetermined influence parameter vector and the achieved property of the flow simulation. In particular, at least one of the above-mentioned analysis parameters is used as an optimization criterion. An optimization can also be limited to a subset of properties. Preferably, with the use of an optimization method, a self-contained optimization cycle process is created, which can run in particular due to its continuity in digital data form. During the optimization process in step h or after the end of the optimization process, generated geometric component coordinates are preferably transferred to a computer-supported construction and / or in particular fed into a computer-aided manufacturing. This can also be done virtually. Preferably, a random check of the achieved properties of the inlet channel follows different optimization stages. Finally, production of the best inlet channel determined by the optimization method can take place. In a computer-aided Ferti For example, an inlet channel is preferably produced by means of laser sintering. More preferably, an inlet channel is represented by stereolithography. Particularly preferably, an inlet channel is milled in two parts. In particular, two semi-tubular shells of a corresponding inlet channel are milled and then assembled. Accordingly, more than two parts can be used. In this way, however, models can be produced, which are subsequently used for the production of molds.

Insbesondere ist vorgesehen, dass ein Drallmoment, ein Omega-Tumble und/oder ein Tumble untersucht und insbesondere optimiert wird. Bevorzugt wird dabei unterstützend zur Simulation als eine Prüfvorrichtung ein beispielsweise anemometrisches Messelement verwendet.Especially is provided that a swirl moment, an omega tumble and / or a tumble is examined and optimized in particular. Prefers will be supportive for simulation as a test device an example used anemometric measuring element.

Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung wird eine Vorrichtung zur konstruktiven Bauteiloptimierung, insbesondere eines strömungsführenden Bauteils einer Verbrennungskraftmaschine vorgeschlagen, umfassend eine Datenverarbeitungsanlage mit einem Simulationsmodul zur numerischen Simulation wenigstens einer Eigenschaft des Bauteils anhand geometrischer Bauteilkoordinaten, ein Bewertungsmodul zur Bewertung der Eigenschaft des Bauteils, ein Optimierungsmodul zur Eigenschaftsoptimierung anhand einer Veränderung wenigstens eines Bauteilparameters, eine Schnittstelle zur Übergabe geometrischer Bauteilkoordinaten an eine externe Einheit, insbesondere eine computergestützte Konstruktionseinheit und/oder eine computergestützte Fertigungseinheit.According to one Another idea of the invention is a device for constructive Component optimization, in particular a flow-guiding component of an internal combustion engine proposed, comprising a data processing system with a Simulation module for the numerical simulation of at least one property of the component on the basis of geometric component coordinates, an evaluation module to evaluate the property of the component, an optimization module for property optimization based on a change of at least one component parameter, an interface to the transfer geometric component coordinates to an external unit, in particular a computer-aided Construction unit and / or a computer-aided manufacturing unit.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung wenigstens eine Prüfvorrichtung zur insbesondere automatischen Prüfung wenigstens einer Eigenschaft des Bauteils umfasst. Beispielsweise handelt es sich bei der Prüfvorrichtung um einen automatisierten Messstand.In An advantageous embodiment provides that the device at least one test device for in particular automatic testing of at least one property of the component. For example, the test device is an automated measuring stand.

Insbesondere zur Optimierung wenigstens eines strömungsführenden Bauteils einer Verbrennungskraftmaschine ist vorgesehen, dass die Prüfvorrichtung ein Strömungsprüfstand ist. Bevorzugt wird damit ein strömungsführendes Bauteil wie beispielsweise ein Saugrohr, ein Abgasrohr, ein Einlasskanal, ein Auslasskanal, ein Ventil, ein Ventilsitz, eine Brennraumoberfläche und/oder eine Kolbenoberfläche strömungstechnisch analysiert.Especially for optimizing at least one flow-guiding component of an internal combustion engine is provided that the testing device is a flow tester. Preference is thus given to a flow-leading Component such as a suction pipe, an exhaust pipe, an inlet channel, an exhaust passage, a valve, a valve seat, a combustion chamber surface and / or a piston surface aerodynamically analyzed.

Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung wenigstens eine Datenbank mit verschiedenen Bauteilklassen. Dadurch wird insbesondere eine Parametrisierung geometrischer Bauteildaten erleichtert.Preferably The device comprises at least one database with different ones Component classes. This is in particular a parameterization facilitates geometric component data.

Bevorzugt ist dazu vorgesehen, dass die Prüfvorrichtung ein anemometrisches Messmittel, insbesondere ein Anemometer, ein Heißdraht-Anemometer, ein Laser-Doppler-Anemometer, ein Fliehkraft-Druckdifferenz-Anemometer und/oder ein Particle-Image-Velocimetry-Messvorrichtung umfasst. Ein Anemometer ist dabei insbesondere so ausgestaltet, dass bewegliche Teile eine Strömung zumindest nur gering beeinflussen. Ein Heißdraht-Anemometer ist vorzugsweise so ausgestaltet, dass eine strömungstechnische Beeinflussung vernachlässigbar ist. Ein Laser-Doppler-Anemometer wird vorzugsweise dort eingesetzt, wo eine strömungstechnisch Beeinflussung durch ein Messmittel völlig ausgeschlossen werden soll. Ein Fliehkraft-Druckdifferenz-Anemometer ist beispielsweise in der DE 195 35 486 C1 beschrieben, auf die hiermit diesbezüglich im Rahmen der Offenbarung verwiesen wird. Damit erfolgt eine Messung einer fliehkraftbedingten Druckdifferenz mittels jeweils radial beabstandet angeordneten Messstellen, woraus eine Rotationsgeschwindigkeit der entsprechenden Strömung ermittelt werden kann. Die Vorrichtung kann beispielsweise dazu eingesetzt werden, das oben beschriebene Verfahren umzusetzen.It is preferably provided that the test apparatus comprises an anemometric measuring means, in particular an anemometer, a hot wire anemometer, a laser Doppler anemometer, a centrifugal pressure difference anemometer and / or a particle image velocimetry measuring device. An anemometer is in particular designed so that moving parts influence a flow at least only slightly. A hot-wire anemometer is preferably designed so that a fluidic influence is negligible. A laser Doppler anemometer is preferably used where a fluidic influence by a measuring means should be completely excluded. A centrifugal pressure difference anemometer is for example in the DE 195 35 486 C1 to which reference is made in this regard in the context of the disclosure. This results in a measurement of a centrifugal pressure difference by means of each radially spaced measuring points, from which a rotational speed of the corresponding flow can be determined. The device can be used, for example, to implement the method described above.

Schließlich betrifft die Erfindung des Weiteren ein Computerprogrammprodukt, mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Speichermedium gespeichert sind, um ein Verfahren wie oben beschrieben durchzuführen, wenn das Programm auf einem Computer ausgeführt wird. Ein Datenträger ist dabei insbesondere ein Speicherchip eines Computers, ein Magnetspeicher oder ein optisches Speichermedium. Des Weiteren kann das Computerprogrammprodukt auch mittels eines Fernspeichers beispielsweise in einem Computernetzwerk gespeichert sein.Finally, concerns the invention further comprises a computer program product, with program code means, which are stored on a computer-readable storage medium, to perform a procedure as described above when the program is up running a computer becomes. A disk is in particular a memory chip of a computer, a magnetic memory or an optical storage medium. Furthermore, the computer program product also by means of a remote memory, for example in a computer network be saved.

Im Folgenden wird die Erfindung beispielhaft anhand der Zeichnungen im Einzelnen erläutert. Die Merkmale sind dort jeweils jedoch nicht auf die einzelnen Ausgestaltungen beschränkt. Auch sind die Ausgestaltungen wie auch die Merkmale nicht beschränkend auszulegen. Vielmehr sind jeweils in der Zeichnung und/oder in der Beschreibung einschließlich der Figurenbeschreibung angegebene Merkmale jeweils miteinander zu Weiterbildungen kombinierbar.in the The invention will now be described by way of example with reference to the drawings explained in detail. The features are there but not on the individual configurations limited. Also, the embodiments as well as the features are not restrictive interpreted. Rather, each in the drawing and / or in the description including The features specified in the description of the figures each with each other combined to formations.

Es zeigen:It demonstrate:

1 Einen ersten Verfahrensablauf, 1 A first procedure,

2 einen zweiten Verfahrensablauf und 2 a second procedure and

3 einen Einlasskanal einer Verbrennungskraftmaschine an einem Zylinder. 3 an intake passage of an internal combustion engine to a cylinder.

1 zeigt einen ersten Verfahrensablauf. Wesentliche Teile des Verfahrensablaufes sind in einer Datenverarbeitungsanlage 1 implementiert. Aus einem n-dimensionalen Einflussparameterraum 2, der in diesem Fall exemplarisch einen ersten Einflussparameter 3, einen zweiten Einflussparameter 4 und einen m-ten Einflussparameter 5, sowie eine Vielzahl hier in der Zeichnung nicht dargestellter Einflussparameter, enthält, wird mittels eines Optimierungsmoduls 6 eine automatisierte Parameterauswahl 7 getroffen, die einen k-ten Einflussparameter 8 bereitstellt. Anhand des k-ten Einflussparametervektors 8 werden unter verschiedenen CAD-Abbildungen aus einer CAD-Template-Datenbank 8.1, wobei hier exemplarisch eine erste CAD-Abbildung 8.2, eine zweite CAD-Abbildung 8.3 und eine k-te CAD-Abbildung 8.4 dargestellt sind, einer ausgewählten, in diesem Fall der k-ten CAD-Abbildung 8.4 geometrische Bauteilkoordinaten 9 entnommen oder alternativ geometrische Bauteilkoordinaten 9 generiert, die an eine computergestützte Konstruktionseinheit 10 übergeben werden. Im nächsten Schritt wird ein Simulationsgitter 11 generiert, welches beispielsweise ein hexaedrisches Volumengitter ist. Dieses Simulationsgitter 11 wird in einem Simulationsmodul 12 einer numerischen Simulation einer zu untersuchenden Eigenschaft zugrundegelegt. Das Simulationsmodul 12 führt in diesem Beispiel eine diskrete Strömungssimulation durch. Ein Resultat der Simulation wird anschließend einem Bewertungsmodul 13 übergeben, welches aus dem Simulationsergebnis eine charakteristische zu optimierende Kenngröße ableitet. Diese Information wird wiederum in das Optimierungsmodul 6 eingespeist, das in einem neuen Zyklus anhand einer Optimierungsstrategie aus dem Einflussparameterraum 2 einen neuen Einflussparameter auswählt. Ausgehend von diesem Schritt wird der vorbeschriebene Zyklus so lange weiter durchlaufen, bis der Optimierungsprozess abgebrochen wird. Ein Abbruchkriterium ist beispielsweise eine erzielte Optimierungsgüte oder ein Abbruchbefehl eines Benutzers. Insbesondere unterstützend zur Simulation kann aus der computergestützten Konstruktionseinheit 10 eine Einspeisung von Konstruktionsdaten in eine computergestützte Fertigungseinheit 14 erfolgen. In diesem Fall handelt es sich bei der computergestützten Fertigungseinheit 14 um eine CNC-Maschine, beispielsweise eine CNC-Fräsmaschine. Mit Hilfe der computergestützten Fertigungseinheit 14 wird anhand von der computergestützten Konstruktionseinheit 10 übergebener Daten automatisiert ein Bauteil 15 hergestellt. In einem anschlie ßenden Schritt wird dieses in einer Prüfvorrichtung 16 bezüglich der zu optimierenden Eigenschaft untersucht. Die Prüfvorrichtung 16 liefert damit in einem nächsten Schritt eine Bauteileigenschaft 17, die wiederum in das Bewertungsmodul 13 eingespeist werden kann. Die experimentell ermittelte Bauteileigenschaft 17 ist dabei insbesondere für eine Anpassung eines zur Simulation verwendeten Modells verwendbar. Des Weiteren kann die experimentell ermittelte Bauteileigenschaft 17 in gleicher Weise wie ein erzieltes Simulationsergebnis für die Optimierung im Optimierungsmodul 6 verwendet werden. Bei der Prüfvorrichtung 16 handelt es sich in diesem Beispiel um einen Strömungsprüfstand. 1 shows a first procedure. Essential parts of the procedure are in ei ner data processing system 1 implemented. From an n-dimensional influence parameter space 2 , which in this case exemplifies a first influencing parameter 3 , a second influence parameter 4 and an mth influence parameter 5 , as well as a plurality of influence parameters, not shown here in the drawing, contains, is by means of an optimization module 6 an automated parameter selection 7 hit, which has a kth influence parameter 8th provides. Based on the kth influence parameter vector 8th be under various CAD illustrations from a CAD template database 8.1 Here, by way of example, a first CAD image 8.2 , a second CAD image 8.3 and a kth CAD image 8.4 a selected, in this case the k-th CAD image 8.4 geometric component coordinates 9 taken or alternatively geometric component coordinates 9 generated, connected to a computer-aided design unit 10 be handed over. The next step will be a simulation grid 11 generated, which is for example a hexahedral volume grating. This simulation grid 11 is in a simulation module 12 based on a numerical simulation of a property to be examined. The simulation module 12 performs a discrete flow simulation in this example. A result of the simulation is then an evaluation module 13 pass, which derives from the simulation result a characteristic characteristic to be optimized. This information is in turn in the optimization module 6 fed in a new cycle based on an optimization strategy from the influence parameter space 2 select a new influence parameter. Starting from this step, the cycle described above is continued until the optimization process is aborted. An abort criterion is, for example, an achieved optimization quality or an abort command of a user. In particular, supportive to the simulation may be from the computer-aided design unit 10 a feed of design data into a computer-aided manufacturing unit 14 respectively. In this case, it is the computerized manufacturing unit 14 to a CNC machine, for example, a CNC milling machine. With the help of the computer-aided manufacturing unit 14 is based on the computer-aided design unit 10 transferred data automates a component 15 produced. In a subsequent step, this step is performed in a test device 16 examined with regard to the property to be optimized. The tester 16 provides a component characteristic in a next step 17 , in turn, in the evaluation module 13 can be fed. The experimentally determined component property 17 is particularly useful for adapting a model used for simulation. Furthermore, the experimentally determined component property 17 in the same way as a achieved simulation result for the optimization in the optimization module 6 be used. At the test device 16 this example is a flow tester.

2 zeigt einen zweiten Verfahrensablauf. Im Folgenden werden gleichwirkende Bauelemente mit den gleichen Bezugszeichen und Bezeichnungen versehen. Zusätzlich zum vorstehend gezeigten Verfahrensablauf ist in diesem Verfahrensablauf in der Datenverarbeitungsanlage 1 eine Datenbank 18 implementiert, die verschiedene Bauteilklassen, in diesem Beispiel exemplarisch eine erste Bauteilklasse 19, eine zweite Bauteilklasse 20, eine dritte Bauteilklasse 21 und eine n-te Bauteilklasse 22 enthält. In diesem Fall handelt es sich bei den verschiedenen Bauteilklassen um Klassen eines Einlasskanals einer Verbrennungskraftmaschine. Die verschiedenen Klassen repräsentieren einen Tumble-, einen Tangential-, einen Spiralkanal, sowie einen Omega-Tumble-Kanal. In jeder dieser Klassen sind jeweils charakteristische Merkmale des Kanals festgelegt, die über verschiedene Parameter parametrisiert werden können. Dadurch wird eine Beschreibung komplexer Geometrien mit verhältnismäßig wenigen Parametern ermöglicht. Eine Festlegung einer Bauteileigenschaft erfolgt dann mittels eines Einflussparametervektors. Dazu ist ein Einflussparameterraum 2 vorgesehen, der verschiedene Einflussparametervektoren, in diesem Beispiel exemplarisch einen ersten Einflussparametervektor 3, einen zweiten Einflussparametervektor 4 und einen m-ten Einflussparametervektor 5 enthält. Ein Einflussparametervektor ist in diesem Beispiel aus mehreren Einflussparametern zusammengesetzt. In diesem Beispiel besteht ein Parametervektor aus einem Kanaldurchmesser, einem Kanalwinkel sowie einem Kanalkrümmungsradius. Mit Hilfe eines Optimierungsmoduls 6 wird eine zweite Parameterauswahl 23 vorgenommen, die eine j-te Bauteilklasse 24 und einen k-ten Einflussparametervektor 8 enthält. 2 shows a second procedure. Hereinafter, equivalent components are provided with the same reference numerals and designations. In addition to the procedure shown above is in this process in the data processing system 1 a database 18 implements the different component classes, in this example exemplarily a first component class 19 , a second component class 20 , a third class of components 21 and an nth component class 22 contains. In this case, the various component classes are classes of an intake passage of an internal combustion engine. The various classes represent a tumble, a tangential, a spiral channel, and an omega tumble channel. In each of these classes characteristic characteristics of the channel are defined, which can be parameterized by different parameters. This allows a description of complex geometries with relatively few parameters. A definition of a component property then takes place by means of an influence parameter vector. This is an influence parameter space 2 provided, the various influence parameter vectors, in this example exemplarily a first influence parameter vector 3 , a second influence parameter vector 4 and an mth influence parameter vector 5 contains. An influence parameter vector in this example is composed of several influencing parameters. In this example, a parameter vector consists of a channel diameter, a channel angle, and a channel curvature radius. With the help of an optimization module 6 becomes a second parameter selection 23 made a jth component class 24 and a kth influence parameter vector 8th contains.

Aus diesen Informationen werden wiederum geometrische Bauteilkoordinaten 9 einer unter verschiedenen CAD-Abbildungen aus einer CAD-Template-Datenbank 8.1 ausgewählten CAD-Abbildung entnommen oder alternativ geometrische Bauteilkoordinaten generiert. Die CAD-Template-Datenbank 8.1 enthält hier exemplarisch eine erste CAD-Abbildung 8.2, eine zweite CAD-Abbildung 8.3 und eine k-te CAD-Abbildung 8.4, welche in diesem Fall die ausgewählte CAD-Abbildung ist. Die geometrischen Bauteilkoordinaten 9 werden an eine computergestützte Konstruktionseinheit 10 übergeben. Basierend auf den geometrischen Bauteilkoordinaten 9 wird ein Simulationsgitter 11 für eine numerische Strömungssimulation generiert. Das Simulationsgitter 11 wird einem Simulationsmodul 12 für diese Simulation zugrundegelegt. Ausgehend von Daten der Strömungssimulation erfolgt eine Bewertung charakteristischer Eigenschaften mittels eines Bewertungsmoduls 13. Alternativ oder unterstützend zur Computersimulation können Daten der computergestützten Konstruktionseinheit 10 an eine computergestützte Fertigungseinheit 14 übergeben werden, mit Hilfe derer eine automatisierte Fertigung eines Bauteils 15 erfolgt. Dieses Bauteil 15 wird in einer Prüfvorrichtung 16 bezüglich wenigstens einer zu untersuchenden Eigenschaft überprüft. Eine daraus ermittelte Bauteileigenschaft 17 wird ebenfalls dem Bewertungsmodul 13 übergeben. Dort kann es zum einen in gleicher Weise wie ein Simulationsergebnis für die Bewertung herangezogen werden, oder insbesondere zum anderen für eine Anpassung eines zur Simulation verwendeten Modells herangezogen werden. Ein Ergebnis des Bewertungsmoduls 13 wird wiederum dem Optimierungsmodul 6 zugeführt. Dieses Optimierungsmodul 6 wählt aus der Datenbank 18 eine geeignete Bauteilklasse und aus dem Einflussparameterraum 2 einen geeigneten Einflussparametervektor aus. Als Optimierungsverfahren wird in diesem Beispiel ein genetischer Algorithmus verwendet. Eine Codierung wird beispielsweise so vorgenommen, dass jedem Einflussparameter und jeder Bauteilklasse ein Gen zugeordnet wird. Ein Individuum wird dabei entsprechend durch die zugeordneten Gene charakterisiert. Das Optimierungsmodul 6 erzeugt insbesondere eine Startpopulation von Individuen, die vorzugsweise statistisch über den Raum der Gensequenzen verteilt sind. Eine Bewertung der Individuen bezüglich einer zu optimierenden Bauteileigenschaft erfolgt in der vorbeschriebenen Simulations- und Bewertungsschleife respektive in der Prüfschleife. Durch eine Selektion geeigneter Individuen und Verwerfen ungeeigneter Individuen kann insbesondere mit Hilfe von Generations-, Mutations- und/oder Kombinationszyklen eine sukzessive Optimierung erfolgen. Eine computergestützte Fertigung ist vorzugsweise nur stichprobenartig nötig, so dass aufgrund eines durchgängigen Ablaufes des Verfahrens in einer Datenverarbeitungsanlage ein hoher Simulationsdurchsatz erzielt werden kann. Des weiteren werden vorzugsweise zu einem durch Mutations- oder/und Generationszyklen erzeugten neuen Individuum entsprechend eine neue CAD-Abbildung mit neuen geometrischen Koordinaten automatisch generiert und in die CAD-Template-Datenbank 8.1 eingestellt.This information in turn becomes geometric component coordinates 9 one of several CAD images from a CAD template database 8.1 selected CAD image or alternatively generated geometric component coordinates. The CAD template database 8.1 Here is an example of a first CAD image 8.2 , a second CAD image 8.3 and a kth CAD image 8.4 which in this case is the selected CAD image. The geometric component coordinates 9 become a computer-aided construction unit 10 to hand over. Based on the geometric component coordinates 9 becomes a simulation grid 11 generated for a numerical flow simulation. The simulation grid 11 becomes a simulation module 12 based on this simulation. Based on data from the flow simulation, a charak evaluation is performed teristic properties by means of an evaluation module 13 , As an alternative or support to the computer simulation, data of the computer-aided design unit 10 to a computer-aided manufacturing unit 14 with the help of which an automated production of a component 15 he follows. This component 15 is in a tester 16 checked with respect to at least one property to be examined. A component property determined from this 17 will also be the evaluation module 13 to hand over. There, on the one hand, it can be used in the same way as a simulation result for the evaluation, or, on the other hand, it can be used to adapt a model used for the simulation. A result of the evaluation module 13 will turn the optimization module 6 fed. This optimization module 6 selects from the database 18 a suitable component class and from the influence parameter space 2 a suitable influence parameter vector. As an optimization method, a genetic algorithm is used in this example. An encoding is made, for example, so that a gene is assigned to each influencing parameter and each component class. An individual is characterized accordingly by the assigned genes. The optimization module 6 In particular, it generates a starting population of individuals, preferably randomly distributed throughout the space of the gene sequences. An evaluation of the individuals with regard to a component property to be optimized takes place in the above-described simulation and evaluation loop or in the test loop. By selecting suitable individuals and discarding unsuitable individuals, successive optimization can be carried out, in particular with the aid of generation, mutation and / or combination cycles. A computer-aided production is preferably only on a random basis, so that a high simulation throughput can be achieved due to a continuous flow of the process in a data processing system. Furthermore, preferably, a new CAD image with new geometric coordinates is automatically generated for a new individual generated by mutation or / and generation cycles and transferred to the CAD template database 8.1 set.

3 zeigt einen Einlasskanal einer Verbrennungskraftmaschine an einem Zylinder. An einem Zylinder 25 einer Verbrennungskraftmaschine befindet sich ein Einlasskanal 26, der einen charakteristischen Einlasskanalwinkel 27 und eine charakteristische Stutzenhöhe 28 sowie einen charakteristischen Krümmungsradius 29 aufweist. Bei einem vorstehend beschriebenen Verfahrensablauf werden die Parameter Kanalwinkel 27, Krümmungsradius 29 und Stutzenhöhe 28 als Einflussparameter definiert. Mittels einer Strö mungssimulation kann in diesem Fall eine Tumblebildung im Zylinder optimiert werden. Dabei wird entsprechend dem vorgenannten Verfahren mittels eines genetischen Algorithmus ein optimierter Parametersatz, bestehend aus einem Kanalwinkel 27, einem Krümmungsradius 29 und einer Stutzenhöhe 28, ermittelt. 3 shows an intake passage of an internal combustion engine to a cylinder. On a cylinder 25 an internal combustion engine is an intake passage 26 , which has a characteristic inlet channel angle 27 and a characteristic neck height 28 and a characteristic radius of curvature 29 having. In a method sequence described above, the parameters channel angle 27 , Radius of curvature 29 and nozzle height 28 defined as influencing parameter. By means of a flow simulation a tumble formation in the cylinder can be optimized in this case. In this case, according to the aforementioned method by means of a genetic algorithm, an optimized parameter set, consisting of a channel angle 27 , a radius of curvature 29 and a nozzle height 28 , determined.

Claims

Method for automatically constructive component optimization of a vehicle component, wherein in a first step an influence parameter vector in an at least one-dimensional influence parameter space ( 2 ) is selected automatically, in a second step using this influence parameter vector geometrical component coordinates ( 9 ) or from a CAD image automatically selected from various parameterized CAD images, geometrical component coordinates ( 9 ), in a third step on the basis of these geometrical component coordinates ( 9 ) a numerical simulation of at least one property of the component ( 15 ), in a fourth step the simulated property of the component ( 15 ) is evaluated automatically, in a fifth step, if necessary, the influence parameter vector is modified to optimize the property, and in particular the method is repeated from the second step until an optimization criterion and / or a termination criterion is fulfilled.

Method according to Claim 1, characterized in that geometric component coordinates determined and transferred in a second step ( 9 ) an automated construction, in particular a computer-aided manufacturing, of a component takes place.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that in the generation of geometric component coordinates ( 9 ) or in the extraction of geometric component coordinates from the selected CAD image based on the influence parameter vector in the second step, at least one property of a component class is taken into account.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that in a database ( 18 ) deposited different component classes are used, in each case in particular geometric component coordinates ( 9 ) are parameterized by means of at least one influencing parameter.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that based on the influence parameter vector, a new parameterized CAD image with new geometric component coordinates ( 9 ) is generated.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that based on the geometric component coordinates ( 9 ) a simulation grid, in particular for a numerical discrete solution of a differential equation system, is generated.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the simulation is static.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the simulation is dynamic.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that to optimize a genetic algorithm is used.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the optimization based on at least one neural network.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that an adaptation of a model used for numerical simulation based on at least one measured value of a test device ( 16 ) he follows.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that it is for optimizing at least one flow-guiding component an internal combustion engine is used.

Method according to claim 12, characterized in that that the flow-leading component made the group intake manifold, exhaust pipe, intake port, exhaust port, valve, Valve seat, combustion chamber surface, piston surface chosen becomes.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a. an intake duct class is automatically selected from an intake duct database, b. at least one influence parameter vector is automatically selected, c. Geometric component coordinates based on the influence parameter vector and the inlet channel class from a CAD image selected from various CAD images ( 9 ) or geometric component coordinates ( 9 ) of an inlet channel, d. a simulation grid is generated on the basis of the geometric component coordinates, e. based on the simulation grid, a numerical flow simulation of a charge exchange process is performed, f. an automatic evaluation of a property obtained, g. If appropriate, a change of the influence parameter vector for optimizing the property takes place and, in particular, the method is repeated from step c until an optimization criterion and / or a termination criterion is met.

A method according to claim 14, characterized in that based on the generated and transferred in step c geometric component coordinates ( 9 ) an automatic construction and / or in particular a computer-aided manufacturing takes place.

Method according to one of claims 12 to 15, characterized that a swirl moment, an omega tumble or / and a tumble is being investigated and is optimized in particular.

Device for constructive component optimization of a vehicle component, in particular a flow-guiding component of an internal combustion engine, comprising a data processing system ( 1 ) with a simulation module ( 12 ) for the numerical simulation of at least one property of the component ( 15 ) based on geometric component coordinates ( 9 ), an evaluation module ( 13 ) for evaluating the property of the component ( 15 ), an optimization module for property optimization based on a change in at least one component parameter, an interface for transferring geometrical component coordinates ( 9 ) to an external unit, in particular a computer-aided design unit ( 10 ) and / or a computer-aided manufacturing unit ( 14 ).

Device according to claim 17, characterized in that it comprises at least one test device ( 16 ) for in particular automatic testing of at least one property of the component ( 15 ).

Device according to claim 18, characterized in that the test device ( 16 ) is a flow tester.

Device according to one of the preceding claims 17 to 19, characterized in that it comprises a computer-controlled construction unit ( 10 ) and / or in particular a computer-controlled production unit ( 14 ).

Device according to one of the preceding claims 17 to 20, characterized in that it comprises at least one database ( 1 ) with different component classes.

Device according to one of the preceding claims 17 to 21, characterized in that it comprises an anemometric measuring means, in particular an anemometer, a hot wire anemometer, a laser Doppler anemometer, a centrifugal pressure difference anemometer and / or a paricle image velocimetry measuring device.

Computer program product with program code means, which are stored on a computer readable storage medium for execution A method according to at least one of claims 1 to 16, in an embodiment of the Program on a computer.