[發明專利]一種汽車發動機的氣門油封機油泄漏量的預測方法

有效

• 申請號: 202010986715.4
• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112131771B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 楊武;曾慶強;沈惠賢;康黎云;余鍇;張偉
• 申請（專利權）人: 重慶長安汽車股份有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/28;G06F30/15;G06F119/14
• 代理公司: 重慶華科專利事務所 50123
• 代理人: 唐錫嬌

1.一種汽車發動機的氣門油封機油泄漏量的預測方法，其特征在于，包括：

第一步、建立氣門油封有限元模型；

第二步、施加邊界條件，并提交有限元計算，得到氣門油封接觸分析結果；

第三步、根據氣門油封接觸分析結果，確定氣門油封的初始唇口型線H₁(z)、初始唇口壓力曲線以及唇口接觸力W；其中，z表示節點坐標；

第四步、輸入潤滑計算的基本參數，該基本參數包括初始機油粘度、初始機油密度、橡膠彈性模量、橡膠泊松比、氣門桿彈性模量、氣門桿泊松比、氣門桿外徑D、氣門桿速度曲線、凸輪軸轉速、最大分析輪次N_h、一個分析輪次內總的離散時間點數N_t、所述初始唇口型線H₁(z)、所述初始唇口壓力曲線和所述唇口接觸力W，其中，N_t為偶數；

第五步、通過三個循環求解氣門桿附著油膜厚度計算值H_oil(i)；其中，內層進行空間域的壓力迭代循環，得到滿足壓力收斂準則時一個分析輪次內一個時間點的氣門桿附著油膜厚度，中層進行時域循環，得到一個分析輪次內N_t個時間點的氣門桿附著油膜厚度，外層進行分析輪次循環，得到滿足膜厚收斂準則時一個分析輪次內N_t個時間點的氣門桿附著油膜厚度Th(i)，該氣門桿附著油膜厚度Th(i)即為所述氣門桿附著油膜厚度計算值H_oil(i)；i依次取1至N_t的所有整數，所述滿足壓力收斂準則是指：迭代前后各節點的油膜壓力的相對誤差之和小于壓力收斂誤差限值，所述滿足膜厚收斂準則是指：相鄰的兩個分析輪次的N_t個時間點的氣門桿附著油膜厚度的相對誤差之和小于膜厚收斂誤差限值；

第六步、利用公式：計算氣門油封機油泄漏量Q；其中，H_oil(k)表示第k個時間點的氣門桿附著油膜厚度計算值、H_oil(N_t-k)表示第N_t-k個時間點的氣門桿附著油膜厚度計算值、U(k)表示第k個時間點的氣門桿運動速度，max()表示取最大值函數；

所述第五步中，通過三個循環求解氣門桿附著油膜厚度計算值H_oil(i)的具體步驟為：

S1、設置分析輪次n_h＝1，設置時間點i＝1，然后執行S2；

S2、設置剛體位移H_j的初始值為H₀，并將初始唇口壓力曲線上各節點的初始唇口壓力作為各節點的油膜壓力，然后執行S3；

S3、根據各節點的油膜壓力，利用彈性力學中的表面法向分布載荷作用在半無限大平面上引起的表面變形公式，計算唇口的彈性變形V(z)，然后執行S4；

S4、利用公式：H(z)＝H_j+H₁(z)+V(z)，計算各節點的油膜厚度H(z)，然后執行S5；

S5、根據初始機油密度、各節點的油膜壓力，利用流體力學中的密壓方程，計算各節點的機油密度，根據初始機油粘度、各節點的油膜壓力，利用流體力學中的粘壓方程，計算各節點的機油粘度，然后執行S6；

S6、基于各節點的油膜厚度H(z)、氣門桿速度曲線、各節點的機油密度、各節點的機油粘度、橡膠彈性模量、橡膠泊松比、氣門桿彈性模量、氣門桿泊松比和氣門桿外徑D，迭代計算各節點的油膜壓力，然后執行S7；

S7、判斷迭代前后各節點的油膜壓力的相對誤差之和是否小于壓力收斂誤差限值，如果是，則執行S9，否則執行S8；

S8、計算載荷不平衡量ΔW，并根據載荷不平衡量ΔW更新剛體位移H_j，具體為：

其中，j表示更新次數，j為整數，且j≥1，ΔW等于所述唇口接觸力W減去各節點的油膜壓力積分值，ΔH₀等于利用Dowson-Higginson線接觸彈流膜厚公式計算得到的最小油膜厚度值的5‰，然后返回執行S3；

S9、記錄迭代后第i個時間點各節點的油膜厚度和油膜壓力，并根據該第i個時間點各節點的油膜厚度和油膜壓力，計算并記錄第i個時間點的氣門桿附著油膜厚度，該第i個時間點的氣門桿附著油膜厚度等于最大油膜壓力處的油膜厚度的然后執行S10；

S10、判斷時間點i是否等于N_t，如果是，則執行S12，否則執行S11；

S11、設置時間點i←i+1，然后返回執行S2；

S12、輸出一個分析輪次內N_t個時間點的氣門桿附著油膜厚度，然后執行S13；

S13、判斷分析輪次n_h是否等于1，如果是，則執行S14，否則執行S15；

S14、設置分析輪數n_h←n_h+1，設置時間點i＝1，設置剛體位移H_j的初始值為H₀，然后返回執行S3；

S15、判斷當前分析輪次與上一個分析輪次的N_t個時間點的氣門桿附著油膜厚度的相對誤差之和是否小于膜厚收斂誤差限值，如果是，則執行S17，否則執行S16；

S16、判斷分析輪次n_h是否等于N_h，如果是，則執行S18，否則返回執行S14；

S17、輸出第n_h個分析輪次內N_t個時間點的氣門桿附著油膜厚度Th(i)，并將該氣門桿附著油膜厚度Th(i)作為所述氣門桿附著油膜厚度計算值H_oil(i)，然后結束；

S18、輸出計算不收斂結果，然后結束。