资源描述：
《16.汽油发动机开发中cae技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、2009年CDAJ－China中国用户论文集1汽油发动机开发中的CAE技术CAETechnologiesintheDevelopmentofGasolineEngine王伟民蔡志强汪源利史来锋(东风汽车公司技术中心湖北武汉430056)摘要:在近年来的汽油发动机开发中，随着先进的CAD/CAE/CAM等数字化设计技术的大量引入，使发动机设计方法出现了重大变革。特别是发动机各个领域的CAE技术正在不断进化，趋近于实际发动机试验的虚拟发动机技术正在广泛应用于发动机产品开发。本文阐述了发动机各个不同的
2、设计阶段中的各项CAE技术的内容，并提出了加快发动机CAE技术发展的对策。关键词:汽油发动机,CAE,计算流体力学,多体动力学,有限元分析,铸造成型流动分析Abstract：Intherecentdevelopmentofgasolineengine,enginedesignmethodshavehadimportantchangeswithintroductionofadvanceddigitaldesigntechnologiesincludedCAD/CAE/CAM.EspeciallyC
3、AEenginetechnologiesinvariousfieldsbecomeclosertotheactualenginetest,andvirtualenginetechnologyiswidelyusedinengineproductdevelopment.Inthispaper,CAEtechnologiesindifferentenginedesignphaseshavebeendescribed,andsomecountermeasuresofCAEtechnologiestos
4、peedupenginedevelopmenthavebeenputforward.Keywords:Gasolineengine,CAE,CFD,MBS,FEM,Castingformingflowanalysis1引言随着我国的自主品牌的汽车发动机开发的不断深入，正向开发所需的发动机设计的新技术正在不断发展。先进的CAD/CAE/CAM等数字化设计技术大量引入大大加快了产品的开发进程，一些大学和公司利用发动机性能预测和优化所用的CAE技术，进行设计方案改善、对策探讨、确认和新现象[1],[2
5、],[3]解析，发挥了很好的效果。发动机主机厂自主研发的重点主要是系统集成方面的创新。为了实现发动机各系统的良好的集成，主机厂需要进行发动机概念设计、系统参数优化，如选择合理的供油系统、增压器系统等，然后在概念设计的基础上进行详细的零部件设计。各类CAE分析技术已经渗透到发动机产品开发的各个设计阶段和不同的技术领域。本文全面阐述了在概念设计、详细设计和试验验证阶段的CAE分析项目的主要内容，并对预测一维发动机热力学性能仿真，进气道和缸内的流动喷雾和燃烧性能的三维CFD仿真，预测曲柄连杆机构、配气
6、机构和带系等机构动力学性能的多体动力学仿真(MBS)，预测各主要零部件强度的有限元2009年CDAJ－China中国用户论文集2分析(FEM)，有助于缸体缸盖等主要零部件的生产工艺及模具设计的成型流动分析的技术发展要点进行了分析，提出了加快发动机CAE技术发展的对策。2概念设计中的CAE技术2.1概念设计中的CAE分析项目发动机概念设计中的CAE分析项目如表1所示。本文仅阐述主要CAE分析项目（热力学性能仿真，润滑系统仿真，曲柄连杆机构动力学仿真和曲轴强度的初步计算）的基本内容。表1发动机概念设
7、计阶段的CAE分析项目No.项目名称目的支持发动机主要结构的布局设计和调查各结构参数对发1一维热力学性能仿真动机性能的影响。预测润滑系统的主回路压力，流量，油膜厚度等来支持2一维润滑系统仿真发动机润滑系统的布局设计。通过使用参数研究和试验数据库的发动机摩擦预测来支3轴承摩擦预测持轴承和其他转动副的布局的确定。预测不同发动机转速下的冷却液质量流量，压力损失，4一维冷却系统仿真确定冷却系统方案，水泵流量等。预测有平衡轴和没有平衡轴的情况下的自由力和自由力5曲柄连杆机构多体动力学仿真矩，确认往复惯性力
8、的平衡效果。还分析了曲轴系的扭转振动，探讨了满足最大扭转转角限制的设计方案。预测各种的转速和载荷条件下轴承载荷和轨道曲线，为6轴承载荷分析润滑系统分析提供输入。通过有限元分析能够预测应力和安全系数，支持曲轴结7曲轴强度的有限元分析构布局和材料的确定。为配气机构的设计提供重要依据，热力学性能仿真提供8凸轮配气机构动力学仿真输入。[4],[5]2.2一维热力学性能仿真在发动机概念设计阶段，基于GT-POWER的热力学性能仿真分析的基本内容如下:1）选取对标机型：对新机型的基本结构配置、参数和性能已经
