发动机缸盖缸体一体化三维模拟.pdf

2008年10月 四川兵工学报 汽车设计与开发 发动机缸盖缸体一体化三维模拟 周舟，杨怀刚 长安汽车股份有限公司汽车I程研究院，重庆如1120 接i：应用=维有限元方甚。在发动机开发的布置设计阶段，建i发动机缸盖缸体的一体化模型，并进行温度场 分布和络陶耐^性计算在Ⅲ度场分析中，引^水套cFD计算结果作为辖^条件，并考虑材料的非线性温度敏 应，计算符台实际I况的温度分布利用温度场的计算结果，进而进行结构分析，在考虑n垫材料非线性行为和 各部件接触非线性的基础j二，进行多十I况模拟．考察缸盖Ⅱ体的应n情况Ⅻ菠劳安仝系数，对缸垫Ⅱ力分布和 缸套变形进行分析 关键诃缸盖缸体；有限元；发动机设计 中圈分类号：uH1Ⅺ 文献标识码：B 女章螭号：1006—0707(20∞)5i一00。8一∞ 缸茬和缸体是发动机最重要的主体结构部件．他们的 进行适当加密对f缸垫、螺持厦气门座等规则n何体，剐 耐久性和日靠性直接影响整个发动m的性能所“在设计 采用^面体或者Ⅱ目傩单元栗构造建立的有限尤模型如 前期，就必须对Ⅱ盖缸体在各种工况下的m度和“度、缸 图l所示，包括缸体、缸盖、缸垫、缸体螺栓及气门结构等 套变形、缸垫Ⅸ力，“及这培结构的高周疲劳进行评估 单元教为1740G0，节点数为埘000 技术背景 在“往的发动机全新开发中，对f结构的耐^性太多 以后物理样机的可靠性试验来考棱而随着伽技术的不 断发展，i维模拟计算m被纳^整机开发流程，在产目设 计阶段就可“通过有限元等分析方法对缸盖缸体等结构 进行分析和计算．找出设计弱点井在设计阶段优化．镕免 I妙 物理样机出来后产生致命的质量问题国外一些整车r… 田l“i“镕女折模《 平D专业发动机设计公司¨01在近年来的发动机开发中应 用这些先进的模拟技术来考察缸盖缸体系统的可靠忭 本研究结合实际的发动机产品*牲，在布霄世¨阶 3温度场分析 段+在设计的三维c^D模■基础t．韭t有限i分析模Ⅻ． 分别进行温度场和结构分析，获得温度、应力、疲劳安全系 分析缸体缸盖温度场是为r求解n体Ⅱ盖一体化在 数、缸套变彤等重要指标，米评估缸盖缸体的设计合理性 热机I况(高温燃气、冷却水、润滑油)下的温度分布是自 台理，并为缸体缸盖的结掏分析据供输^条件 2分析模型 3l疆廑场分析边界条件 Ⅺ度场分析的边界条件鞍为复杂 Ⅱ盖自缸体一体化分析±要分为m度自结构分析2个 I)术套热边界条件在发动机C作过程巾．通过冷却 部分，都是采用=维有限元方法来进行分析缸盖缸体系 东在水套中的流动带走缸盖和缸体产哇的热量，所H水套 的=维c^D模■a PmE软件中建i，然后导^脚州^k“中∞水流Ⅲ度和对《换热系数是非常重要的边界条件在 僦相关几何清理．依趺划分各部分同梏，最后装配在一起 这里．应用=维《悻分析软什AVT，nm莒先进行水套的 率研究丹析的对象为直刘口缸发曲机．考虑到结构的 ∞分析，计算得列水流％度分布Ⅻ对洫换热秉散(如目2 对称性厦缩短计算时间，仅建i1／2模女同格类■采用二 所示)然后通过Hm软件的映射功能．将其映射到有限元 阶口面体单i，对于重点关注的缸盖燃烧童顶鄂Ⅸ域，要 用格±．得到有限t软件W薄∞女件 柞誊简介周舟(1螂一)，男，高级I程师，博士，主要从事汽车Ⅻ发动机Ⅲ分析研究 3)与润滑油接触表面的热边界条件在缸盖缸悻十． ．2立：l：耋2垫兰苎兰竺=兰些三2茎盐一一! 与润措油接触的有Ⅱ盖的顶部表面、油道展缸体裙部，在 这里．设置