小型通用汽油机燃烧系统优化的模拟方法及装置.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010052779.7 (22)申请日 2020.01.17 (71)申请人 清华大学 地址 100089 北京市海淀区清华园 (72)发明人 帅石金赵洪雪许鹿冰肖建华 (74)专利代理机构 北京科领智诚知识产权代理 事务所(普通合伙) 11782 代理人 陈士骞王晓婷 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) (54)发明名称 一种小型通用汽油机燃烧系统优化的模拟 方法及装置 (57)摘要 本发明实施例公开一种小型通用汽油机燃 烧系统优化的模拟方法及。

2、装置， 该方法中可以获 得所要模拟的汽油机模型， 然后利用CAE软件对 得到的汽油机模型进行网格划分， 并将网格划分 后的汽油机模型输入至CONVERGE软件中进行缸 压模拟分析， 得到第一模拟缸压、 第一缸内平均 温度、 第一缸内氧气进气量、 第一NOx排放量、 第 一碳烟排放量和/或第一CO排放量。 使得开发人 员可以基于所得到的第一模拟缸压、 第一缸内平 均温度、 第一缸内氧气进气量、 第一NOx排放量、 第一碳烟排放量和/或第一CO排放量来确定对进 气道模拟改造后是否达到优化的目的， 由此， 通 过模拟的方式可以对进气道进行模拟改造并得 到进气道模拟改造结果， 无需实际操作， 避免了 。

3、消耗大量的人力和物力。 权利要求书2页 说明书10页 附图8页 CN 111291508 A 2020.06.16 CN 111291508 A 1.一种小型通用汽油机燃烧系统优化的模拟方法， 其特征在于， 包括以下步骤： S1： 获得所要模拟的汽油机模型： 采用逆向工程扫描仪对硅胶模型进行扫描得到散点 测量数据， 利用CAD软件对所述散点测量数据进行建模得到汽油机模型， 其中， 所述硅胶模 型为对所要模拟的汽油机的内壁进行硅胶拔模处理得到的； S2： 利用CAE软件对步骤S1得到的汽油机模型进行网格划分， 并将网格划分后的汽油机 模型输入至CONVERGE软件中进行缸压模拟分析， 具体包括步。

4、骤： S21： 给定初始边界条件， 基于所述初始边界条件对网格划分后的所述汽油机模型进行 预设次数的模拟计算， 得到满足预设边界要求的第一边界条件， 基于所述第一边界条件和 网格划分后的所述汽油机模型进行缸压标定模拟计算， 直至模拟得到的模拟缸压与实验缸 压之间的差值在预设范围内， 得到标定后的汽油机模型以及对应的第二边界条件； S22： 将所述标定后的汽油机模型的进气道设置为圆桶滚流进气道或者涡流进气道； S23： 基于进气道设置后的汽油机模型以及所述第二边界条件进行缸压模拟计算得到 第一模拟缸压、 第一缸内平均温度、 第一缸内氧气进气量、 第一NOx排放量、 第一碳烟排放量 和/或第一CO。

5、排放量， 其中， NOx中的X代表氧元素的个数。 2.如权利要求1所述的方法， 其特征在于， 在步骤S22之后， 还包括S24： 基于进气道设置 后的汽油机模型以及所述第二边界条件进行放热率模拟计算得到第一模拟放热率。 3.如权利要求1所述的方法， 其特征在于， 在步骤S21之后， 还包括S25： 将所述标定后的 汽油机模型的排气道设置为直排排气道； S26： 基于排气道设置后的汽油机模型以及所述第二边界条件进行缸压模拟计算得到 第二模拟缸压、 第二缸内平均温度、 第二缸内氧气进气量、 第二NOx排放量、 第二碳烟排放 量、 第二CO排放量和/或CO2排放量。 4.如权利要求3所述的方法， 其。

6、特征在于， 在步骤S25之后， 还包括S27： 基于排气道设置 后的汽油机模型以及所述第二边界条件进行放热率模拟计算得到第二模拟放热率。 5.如权利要求1所述的方法， 其特征在于， 步骤S22中： 所述圆桶滚流进气道与水平面呈 0 夹角， 或者， 所述圆桶滚流进气道与水平面呈30 夹角， 或者， 所述圆桶滚流进气道与水平 面呈60 夹角。 6.一种小型通用汽油机燃烧系统优化的模拟装置， 其特征在于， 包括： 获得模块， 用于 获得所要模拟的汽油机模型： 采用逆向工程扫描仪对硅胶模型进行扫描得到散点测量数 据， 利用CAD软件对所述散点测量数据进行建模得到汽油机模型， 其中， 所述硅胶模型为对 。

7、所要模拟的汽油机的内壁进行硅胶拔模处理得到的； 缸压模拟分析模块， 用于利用CAE软件对获得模块得到的汽油机模型进行网格划分， 并 将网格划分后的汽油机模型输入至CONVERGE软件中进行缸压模拟分析， 所述缸压模拟分析 模块包括： 汽油机模型确定子模块， 用于给定初始边界条件， 基于所述初始边界条件对网格划分 后的所述汽油机模型进行预设次数的模拟计算， 得到满足预设边界要求的第一边界条件， 基于所述第一边界条件和网格划分后的所述汽油机模型进行缸压标定模拟计算， 直至模拟 得到的模拟缸压与实验缸压之间的差值在预设范围内， 得到标定后的汽油机模型以及对应 的第二边界条件； 进气道设置子模块， 用。

8、于将所述标定后的汽油机模型的进气道设置为圆桶滚流进气道 权利要求书 1/2 页 2 CN 111291508 A 2 或者涡流进气道； 第一缸压模拟计算子模块， 用于基于进气道设置后的汽油机模型以及所述第二边界条 件进行缸压模拟计算得到第一模拟缸压、 第一缸内平均温度、 第一缸内氧气进气量、 第一 NOx排放量、 第一碳烟排放量和/或第一CO排放量， 其中， NOx中的X代表氧元素的个数。 7.如权利要求6所述的装置， 其特征在于， 还包括第一模拟放热率计算子模块， 用于在 将所述标定后的汽油机模型的进气道设置为圆桶滚流进气道或者涡流进气道之后， 基于进 气道设置后的汽油机模型以及所述第二边界。

9、条件进行放热率模拟计算得到第一模拟放热 率。 8.如权利要求6所述的装置， 其特征在于， 还包括排气道设置子模块， 用于在得到标定 后的汽油机模型以及对应的第二边界条件之后， 将所述标定后的汽油机模型的排气道设置 为直排排气道； 第二缸压模拟计算子模块， 用于基于排气道设置后的汽油机模型以及所述第二边界条 件进行缸压模拟计算得到第二模拟缸压、 第二缸内平均温度、 第二缸内氧气进气量、 第二 NOx排放量、 第二碳烟排放量、 第二CO排放量和/或CO2排放量。 9.如权利要求8所述的装置， 其特征在于， 还包括第二模拟放热率计算子模块， 用于在 将所述标定后的汽油机模型的排气道设置为直排排气道之。

10、后， 基于排气道设置后的汽油机 模型以及所述第二边界条件进行放热率模拟计算得到第二模拟放热率。 10.如权利要求6所述的装置， 其特征在于， 所述进气道设置子模块中： 所述圆桶滚流进 气道与水平面呈0 夹角， 或者， 所述圆桶滚流进气道与水平面呈30 夹角， 或者， 所述圆桶滚 流进气道与水平面呈60 夹角。 权利要求书 2/2 页 3 CN 111291508 A 3 一种小型通用汽油机燃烧系统优化的模拟方法及装置 技术领域 0001 本发明涉及汽油机技术领域， 具体而言， 涉及一种小型通用汽油机燃烧系统优化 的模拟方法及装置。 背景技术 0002 目前， 小型通用汽油机燃烧系统的进气道为方。

11、形进气道， 方形进气道不利于混合 气体的进入， 导致燃烧温度低以及缸压较小， 使得汽油机的效率较低。 0003 如果对小型通用汽油机燃烧系统的进气道进行改造， 然后再基于改造后的汽油机 进行缸压的实验来确定改造是否对汽油机进行了优化， 将消耗大量的人力和物力， 因此， 目 前亟需一种小型通用汽油机燃烧系统优化模拟方法， 对小型通用汽油机燃烧系统的进气道 进行模拟改造。 发明内容 0004 本发明提供了一种小型通用汽油机燃烧系统优化的模拟方法及装置， 能够对小型 通用汽油机燃烧系统的进气道进行模拟改造， 得到进气道模拟改造结果， 以便开发人员基 于进气道模拟改造结果对汽油机进行优化。 具体的技术。

12、方案如下。 0005 第一方面， 本发明提供了一种小型通用汽油机燃烧系统优化的模拟方法， 包括以 下步骤： 0006 S1： 获得所要模拟的汽油机模型： 采用逆向工程扫描仪对硅胶模型进行扫描得到 散点测量数据， 利用CAD软件对所述散点测量数据进行建模得到汽油机模型， 其中， 所述硅 胶模型为对所要模拟的汽油机的内壁进行硅胶拔模处理得到的； 0007 S2： 利用CAE软件对步骤S1得到的汽油机模型进行网格划分， 并将网格划分后的汽 油机模型输入至CONVERGE软件中进行缸压模拟分析， 具体包括步骤： 0008 S21： 给定初始边界条件， 基于所述初始边界条件对网格划分后的所述汽油机模型 。

13、进行预设次数的模拟计算， 得到满足预设边界要求的第一边界条件， 基于所述第一边界条 件和网格划分后的所述汽油机模型进行缸压标定模拟计算， 直至模拟得到的模拟缸压与实 验缸压之间的差值在预设范围内， 得到标定后的汽油机模型以及对应的第二边界条件； 0009 S22： 将所述标定后的汽油机模型的进气道设置为圆桶滚流进气道或者涡流进气 道； 0010 S23： 基于进气道设置后的汽油机模型以及所述第二边界条件进行缸压模拟计算 得到第一模拟缸压、 第一缸内平均温度、 第一缸内氧气进气量、 第一NOx排放量、 第一碳烟排 放量和/或第一CO排放量， 其中， NOx中的X代表氧元素的个数。 0011 可选。

14、的， 在步骤S22之后， 上述方法还包括S24： 基于进气道设置后的汽油机模型以 及所述第二边界条件进行放热率模拟计算得到第一模拟放热率。 0012 可选的， 在步骤S21之后， 上述方法还包括S25： 将所述标定后的汽油机模型的排气 道设置为直排排气道； 说明书 1/10 页 4 CN 111291508 A 4 0013 S26： 基于排气道设置后的汽油机模型以及所述第二边界条件进行缸压模拟计算 得到第二模拟缸压、 第二缸内平均温度、 第二缸内氧气进气量、 第二NOx排放量、 第二碳烟排 放量、 第二CO排放量和/或CO2排放量。 0014 可选的， 在步骤S25之后， 上述方法还包括S2。

15、7： 基于排气道设置后的汽油机模型以 及所述第二边界条件进行放热率模拟计算得到第二模拟放热率。 0015 可选的， 步骤S22中： 所述圆桶滚流进气道与水平面呈0 夹角， 或者， 所述圆桶滚流 进气道与水平面呈30 夹角， 或者， 所述圆桶滚流进气道与水平面呈60 夹角。 0016 第二方面， 本发明提供了一种小型通用汽油机燃烧系统优化的模拟装置， 包括： 0017 获得模块， 用于获得所要模拟的汽油机模型： 采用逆向工程扫描仪对硅胶模型进 行扫描得到散点测量数据， 利用CAD软件对所述散点测量数据进行建模得到汽油机模型， 其 中， 所述硅胶模型为对所要模拟的汽油机的内壁进行硅胶拔模处理得到的。

16、； 0018 缸压模拟分析模块， 用于利用CAE软件对获得模块得到的汽油机模型进行网格划 分， 并将网格划分后的汽油机模型输入至CONVERGE软件中进行缸压模拟分析， 所述缸压模 拟分析模块包括： 0019 汽油机模型确定子模块， 用于给定初始边界条件， 基于所述初始边界条件对网格 划分后的所述汽油机模型进行预设次数的模拟计算， 得到满足预设边界要求的第一边界条 件， 基于所述第一边界条件和网格划分后的所述汽油机模型进行缸压标定模拟计算， 直至 模拟得到的模拟缸压与实验缸压之间的差值在预设范围内， 得到标定后的汽油机模型以及 对应的第二边界条件； 0020 进气道设置子模块， 用于将所述标定。

17、后的汽油机模型的进气道设置为圆桶滚流进 气道或者涡流进气道； 0021 第一缸压模拟计算子模块， 用于基于进气道设置后的汽油机模型以及所述第二边 界条件进行缸压模拟计算得到第一模拟缸压、 第一缸内平均温度、 第一缸内氧气进气量、 第 一NOx排放量、 第一碳烟排放量和/或第一CO排放量， 其中， NOx中的X代表氧元素的个数。 0022 可选的， 上述装置还包括第一模拟放热率计算子模块， 用于在将所述标定后的汽 油机模型的进气道设置为圆桶滚流进气道或者涡流进气道之后， 基于进气道设置后的汽油 机模型以及所述第二边界条件进行放热率模拟计算得到第一模拟放热率。 0023 可选的， 上述装置还包括排。

18、气道设置子模块， 用于在得到标定后的汽油机模型以 及对应的第二边界条件之后， 将所述标定后的汽油机模型的排气道设置为直排排气道； 0024 第二缸压模拟计算子模块， 用于基于排气道设置后的汽油机模型以及所述第二边 界条件进行缸压模拟计算得到第二模拟缸压、 第二缸内平均温度、 第二缸内氧气进气量、 第 二NOx排放量、 第二碳烟排放量、 第二CO排放量和/或CO2排放量。 0025 可选的， 上述装置还包括第二模拟放热率计算子模块， 用于在将所述标定后的汽 油机模型的排气道设置为直排排气道之后， 基于排气道设置后的汽油机模型以及所述第二 边界条件进行放热率模拟计算得到第二模拟放热率。 0026 。

19、可选的， 所述进气道设置子模块中： 所述圆桶滚流进气道与水平面呈0 夹角， 或 者， 所述圆桶滚流进气道与水平面呈30 夹角， 或者， 所述圆桶滚流进气道与水平面呈60 夹 角。 0027 由上述内容可知， 本实施例可以获得所要模拟的汽油机模型， 然后利用CAE软件对 说明书 2/10 页 5 CN 111291508 A 5 得到的汽油机模型进行网格划分， 并将网格划分后的汽油机模型输入至CONVERGE软件中进 行缸压模拟分析， 得到第一模拟缸压、 第一缸内平均温度、 第一缸内氧气进气量、 第一NOx排 放量、 第一碳烟排放量和/或第一CO排放量。 使得开发人员可以基于所得到的第一模拟缸 。

20、压、 第一缸内平均温度、 第一缸内氧气进气量、 第一NOx排放量、 第一碳烟排放量和/或第一 CO排放量来确定对汽油机进行进气道模拟改造后是否达到对汽油机燃烧系统进行优化的 目的， 由此， 通过模拟的方式可以对小型通用汽油机燃烧系统的进气道进行模拟改造并得 到进气道模拟改造结果， 无需实际操作， 避免了消耗大量的人力和物力。 当然， 实施本发明 的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。 0028 本发明实施例的创新点包括： 0029 1、 获得所要模拟的汽油机模型， 然后利用CAE软件对得到的汽油机模型进行网格 划分， 并将网格划分后的汽油机模型输入至CONVERGE软件中进行。

21、缸压模拟分析， 得到第一 模拟缸压、 第一缸内平均温度、 第一缸内氧气进气量、 第一NOx排放量、 第一碳烟排放量和/ 或第一CO排放量。 使得开发人员可以基于所得到的第一模拟缸压、 第一缸内平均温度、 第一 缸内氧气进气量、 第一NOx排放量、 第一碳烟排放量和/或第一CO排放量来确定对汽油机进 行进气道模拟改造后是否达到对汽油机燃烧系统进行优化的目的， 由此， 通过模拟的方式 可以对小型通用汽油机燃烧系统的进气道进行模拟改造并得到进气道模拟改造结果， 无需 实际操作， 避免了消耗大量的人力和物力。 0030 2、 将进气道设置为圆桶滚流进气道或者涡流进气道， 有利于混合气体的进入， 提 高。

22、汽油机的效率。 0031 3、 在将排气道设置为直排排气道并进行模拟后， 使得排气道排气顺畅， 由于排气 顺畅， 使得缸内废气可以有效排出， 进一步使得缸内可以充入较多新鲜混合气体， 除第二碳 烟排放量略有增加外， 第二NOx排放量、 第二CO排放量和CO2排放量均降低， 且第二模拟缸压 和第二缸内平均温度均降低， 提高了汽油机的排放效果。 0032 4、 通过模拟的方式， 可以对小型通用汽油机燃烧系统的排气道进行模拟改造并得 到排气道模拟改造结果， 无需实际操作， 避免了消耗大量的人力和物力。 附图说明 0033 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例或现 有技。

23、术描述中所需要使用的附图作简单介绍。 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本发 明的一些实施例。 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根 据这些附图获得其他的附图。 0034 图1为本发明实施例提供的小型通用汽油机燃烧系统优化的模拟方法的一种流程 示意图； 0035 图2为网格划分后的汽油机模型的示意图； 0036 图3为将网格划分后的汽油机模型输入至CONVERGE软件中进行缸压模拟分析的流 程示意图； 0037 图4为缸压标定模拟计算所得到的模拟缸压与实验缸压的结果示意图； 0038 图5为圆桶滚流进气道与水平面呈0 夹角、 30 夹角以及60 夹角的示意图；。

24、 0039 图6为涡流进气道的示意图； 说明书 3/10 页 6 CN 111291508 A 6 0040 图7为进行进气道设置后的汽油机模型模拟得到的第一模拟缸压和第一模拟放热 率以及原机模拟得到的缸压和放热率的对比示意图； 0041 图8为进行进气道设置后的汽油机模型模拟得到的第一缸内平均温度以及原机模 拟得到的缸内平均温度的对比示意图； 0042 图9为进行进气道设置后的汽油机模型模拟得到的第一缸内氧气进气量以及原机 模拟得到的缸内氧气进气量的对比示意图； 0043 图10为进行进气道设置后的汽油机模型模拟得到的第一NOx排放量以及原机模拟 得到的NOx排放量的对比示意图； 0044 。

25、图11为进行进气道设置后的汽油机模型模拟得到的第一碳烟排放量以及原机模 拟得到的碳烟排放量的对比示意图； 0045 图12为进行进气道设置后的汽油机模型模拟得到的第一CO排放量以及原机模拟 得到的CO排放量的对比示意图； 0046 图13为进行排气道设置后的汽油机模型模拟得到的第二模拟缸压和第二模拟放 热率以及原机模拟得到的缸压和放热率的对比示意图； 0047 图14为进行排气道设置后的汽油机模型模拟得到的第二缸内平均温度以及原机 模拟得到的缸内平均温度的对比示意图； 0048 图15为进行排气道设置后的汽油机模型模拟得到的第二缸内氧气进气量以及原 机模拟得到的缸内氧气进气量的对比示意图； 0。

26、049 图16为进行排气道设置后的汽油机模型模拟得到的废气排放量以及原机模拟得 到的废气排放量的对比示意图； 0050 图17为本发明实施例提供的小型通用汽油机燃烧系统优化的模拟装置的一种结 构示意图。 具体实施方式 0051 下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完 整的描述。 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基 于本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其 他实施例， 都属于本发明保护的范围。 0052 需要说明的是， 本发明实施例及附图中的术语 “包括” 和 “具有” 以及它们。

27、的任何变 形， 意图在于覆盖不排他的包含。 例如包含的一系列步骤或单元的过程、 方法、 系统、 产品或 设备没有限定于已列出的步骤或单元， 而是可选地还包括没有列出的步骤或单元， 或可选 地还包括对于这些过程、 方法、 产品或设备固有的其他步骤或单元。 0053 本发明实施例公开了一种小型通用汽油机燃烧系统优化的模拟方法及装置， 能够 对小型通用汽油机燃烧系统的进气道进行模拟改造， 得到进气道模拟改造结果， 以便开发 人员基于进气道模拟改造结果对汽油机进行优化。 下面对本发明实施例进行详细说明。 0054 图1为本发明实施例提供的小型通用汽油机燃烧系统优化的模拟方法的一种流程 示意图。 该方法。

28、应用于电子设备。 该方法具体包括以下步骤： 0055 S1： 获得所要模拟的汽油机模型： 采用逆向工程扫描仪对硅胶模型进行扫描得到 散点测量数据， 利用CAD软件对散点测量数据进行建模得到汽油机模型， 其中， 硅胶模型为 说明书 4/10 页 7 CN 111291508 A 7 对所要模拟的汽油机的内壁进行硅胶拔模处理得到的。 0056 为了避免消耗大量的人力和物力来对汽油机进行优化， 本发明实施例提供了一种 小型通用汽油机燃烧系统优化模拟方法。 为了对汽油机燃烧系统优化模拟， 需要获得所要 模拟的汽油机模型。 0057 为了获得所要模拟的汽油机模型， 需要对所要模拟的汽油机进行拆卸， 然后。

29、对拆 卸后的汽油机的内壁进行硅胶拔模处理得到硅胶模型， 再采用逆向工程扫描仪对硅胶模型 进行扫描得到散点测量数据， 所得到的散点测量数据就是用来构建汽油机模型的数据， 最 后利用CAD软件对散点测量数据进行建模得到汽油机模型。 0058 S2： 利用CAE软件对步骤S1得到的汽油机模型进行网格划分， 并将网格划分后的汽 油机模型输入至CONVERGE软件中进行缸压模拟分析。 0059 在获得所要模拟的汽油机模型后， 利用CAE软件对得到的汽油机模型进行网格划 分， 网格划分后的汽油机模型如图2所示， 图2为网格划分后的汽油机模型的示意图。 0060 然后将网格划分后的汽油机模型输入至CONVE。

30、RGE软件中进行缸压模拟分析。 0061 参见图3， 图3为将网格划分后的汽油机模型输入至CONVERGE软件中进行缸压模拟 分析的流程示意图， 步骤S2可以包括： 0062 S21： 给定初始边界条件， 基于初始边界条件对网格划分后的汽油机模型进行预设 次数的模拟计算， 得到满足预设边界要求的第一边界条件， 基于第一边界条件和网格划分 后的汽油机模型进行缸压标定模拟计算， 直至模拟得到的模拟缸压与实验缸压之间的差值 在预设范围内， 得到标定后的汽油机模型以及对应的第二边界条件。 0063 为了在进行缸压模拟时更接近实际的汽油机， 需要以实际汽油机的参数为准， 选 取50负荷的试验数据作为模拟。

31、标定数据给定初始边界条件， 需要说明的是初始边界条件 中的如发动机壁面温度和缸内残余废气的比例采用经验值， 其中， 实际汽油机的参数如下 表所示： 0064 名称参数 发动机形式四冲程单杠发动机 缸径mm58 冲程mm40 转速r/min4491 压缩比8.5 供油方式化油器 燃油消耗量kg/h0.534 A/F14.52 0065 由于给定的初始边界条件可能并不合理， 因此， 在给定初始边界条件后， 需要基于 初始边界条件对网格划分后的汽油机模型进行预设次数的模拟计算， 得到满足预设边界要 求的第一边界条件， 其中， 预设次数可以为2次。 0066 由于第一边界条件是满足预设边界要求的， 也。

32、就说第一边界条件是较为合理的边 界条件， 因此可以基于第一边界条件和网格划分后的汽油机模型进行缸压标定模拟计算， 直至模拟得到的模拟缸压与实验缸压之间的差值在预设范围内， 得到标定后的汽油机模 型， 示例性， 缸压标定模拟中设置进气为均质混合气体， 设置混合气的空燃比为实际汽油机 说明书 5/10 页 8 CN 111291508 A 8 实验得到的空燃比。 0067 其中， 缸压标定模拟计算所得到的模拟缸压与实验缸压结果如图4所示， 图4为缸 压标定模拟计算所得到的模拟缸压与实验缸压的结果示意图。 0068 由于在进行缸压标定模拟计算时， 还可以对第一边界条件进行反复修订， 因此， 在 缸压。

33、标定模拟计算结束后， 还可以得到标定后的汽油机模型对应的第二边界条件。 0069 S22： 将标定后的汽油机模型的进气道设置为圆桶滚流进气道或者涡流进气道。 0070 由于方形进气道不利于混合气体的进入， 导致燃烧温度低以及缸压较小， 使得汽 油机的效率较低， 因此， 本发明实施例中将标定后的汽油机模型的进气道设置为圆桶滚流 进气道。 0071 其中， 圆桶滚流进气道与水平面之间的角度有多种， 示例性的， 步骤S22中： 圆桶滚 流进气道与水平面呈0 夹角， 或者， 圆桶滚流进气道与水平面呈30 夹角， 或者， 圆桶滚流进 气道与水平面呈60 夹角， 参见图5， 图5为圆桶滚流进气道与水平面呈。

34、0 夹角、 30 夹角以及 60 夹角的示意图。 0072 本发明实施例中还可以将标定后的汽油机模型的进气道设置为涡流进气道， 参见 图6， 图6为涡流进气道的示意图。 0073 S23： 基于进气道设置后的汽油机模型以及第二边界条件进行缸压模拟计算得到 第一模拟缸压、 第一缸内平均温度、 第一缸内氧气进气量、 第一NOx排放量、 第一碳烟排放量 和/或第一CO排放量， 其中， NOx中的X代表氧元素的个数。 0074 在进行进气道设置后， 可以基于进气道设置后的汽油机模型以及第二边界条件进 行缸压模拟计算得到第一模拟缸压和/或第一缸内平均温度。 0075 在图3所示方法的基础上， 在步骤S2。

35、2之后， 还可以包括S24： 基于进气道设置后的 汽油机模型以及第二边界条件进行放热率模拟计算得到第一模拟放热率。 0076 参见图7-图8， 图7为进行进气道设置后的汽油机模型模拟得到的第一模拟缸压和 第一模拟放热率以及原机模拟得到的缸压和放热率的对比示意图， 图8为进行进气道设置 后的汽油机模型模拟得到的第一缸内平均温度以及原机模拟得到的缸内平均温度的对比 示意图。 0077 在图7-图8中， 滚流进气道0 表示设置圆桶滚流进气道与水平面呈0 夹角时进行 模拟得到的曲线， 滚流进气道30 表示设置圆桶滚流进气道与水平面呈30 夹角时进行模拟 得到的曲线， 滚流进气道60 表示设置圆桶滚流进。

36、气道与水平面呈60 夹角时进行模拟得到 的曲线， 涡流进气道表示设置进气道为涡流进气道时进行模拟得到的曲线， 原机模拟或者 原机表示对未进行进气道设置的汽油机模型进行模拟时得到的曲线。 0078 由图7-图8可以看出， 与原机模拟情况相比， 在圆桶滚流进气道与水平面呈60 夹 角时第一模拟缸压最大且第一缸内平均温度较原机模拟温度略有升高， 圆桶滚流进气道与 水平面呈30 夹角时， 第一模拟缸压最小且第一缸内平均温度最小， 在设置进气道为涡流进 气道时， 第一模拟缸压较原机模拟缸压略有减小且第一缸内平均温度最高。 0079 在进行进气道设置后， 除了可以基于进气道设置后的汽油机模型以及第二边界条。

37、 件进行缸压模拟计算得到第一模拟缸压以及第一缸内平均温度外， 还可以得到汽油机的第 一缸内氧气进气量、 第一NOx排放量、 第一碳烟排放量和/或第一CO排放量， 其中， NOx中的X 代表氧元素的个数， 第一模拟缸压、 第一缸内平均温度、 第一缸内氧气进气量、 第一NOx排放 说明书 6/10 页 9 CN 111291508 A 9 量、 第一碳烟排放量和/或第一CO排放量为进气道模拟改造结果。 0080 参见图9-图12， 图9为进行进气道设置后的汽油机模型模拟得到的第一缸内氧气 进气量以及原机模拟得到的缸内氧气进气量的对比示意图， 图10为进行进气道设置后的汽 油机模型模拟得到的第一NO。

38、x排放量以及原机模拟得到的NOx排放量的对比示意图， 图11为 进行进气道设置后的汽油机模型模拟得到的第一碳烟排放量以及原机模拟得到的碳烟排 放量的对比示意图， 图12为进行进气道设置后的汽油机模型模拟得到的第一CO排放量以及 原机模拟得到的CO排放量的对比示意图。 0081 其中， 图9中的滚流0 表示设置圆桶滚流进气道与水平面呈0 夹角时进行模拟得 到的曲线， 滚流30 表示设置圆桶滚流进气道与水平面呈30 夹角时进行模拟得到的曲线， 滚流60 表示设置圆桶滚流进气道与水平面呈60 夹角时进行模拟得到的曲线， 涡流表示设 置进气道为涡流进气道时进行模拟得到的曲线， 原机表示对未进行进气道设。

39、置的汽油机模 型进行模拟时得到的曲线， 氧气的质量为缸内氧气进气量。 0082 由图9-图12可以看出， 与原机模拟情况相比， 在圆桶滚流进气道与水平面呈0 夹 角、 30 夹角以及60 夹角时， 第一缸内氧气进气量均高于原机模拟得到的缸内氧气进气量， 且随着圆桶滚流进气道与水平面之间夹角的角度的增大， 第一缸内氧气进气量有所增加。 且在圆桶滚流进气道与水平面呈0 夹角以及圆桶滚流进气道与水平面呈30 夹角时， 由于 第一缸内平均温度降低， 导致第一NOx排放量有所降低， 又由于燃烧不完全导致第一碳烟排 放量和第一CO排放量有所升高。 0083 由上述内容可知， 大角度圆桶滚流进气道的设置有利。

40、于混合气的进入可有效增加 燃烧温度及缸压， 但第一NOx排放量和第一CO排放量会增加。 小角度圆桶滚流进气道的设置 虽然可以对混合气体的进气量有所增加， 但由于未形成较强的进气气流， 使得第一模拟缸 压及第一缸内平均温度均有所降低， 第一NOx排放量降低， 第一CO排放量及第一碳烟排放量 增加。 涡流进气道的设置使得进气量最小， 第一模拟缸压降低， 第一缸内平均温度略有升 高， 第一NOx排放量增加， 第一CO排放量及第一碳烟排放量减少。 0084 可见， 将进气道设置为圆桶滚流进气道或者涡流进气道， 有利于混合气体的进入， 提高汽油机的效率。 0085 综上所述， 本实施例可以获得所要模拟的。

41、汽油机模型， 然后利用CAE软件对得到的 汽油机模型进行网格划分， 并将网格划分后的汽油机模型输入至CONVERGE软件中进行缸压 模拟分析， 得到第一模拟缸压、 第一缸内平均温度、 第一缸内氧气进气量、 第一NOx排放量、 第一碳烟排放量和/或第一CO排放量。 使得开发人员可以基于所得到的第一模拟缸压、 第一 缸内平均温度、 第一缸内氧气进气量、 第一NOx排放量、 第一碳烟排放量和/或第一CO排放量 来确定对汽油机进行进气道模拟改造后是否达到对汽油机燃烧系统进行优化的目的， 由 此， 通过模拟的方式可以对小型通用汽油机燃烧系统的进气道进行模拟改造并得到进气道 模拟改造结果， 无需实际操作，。

42、 避免了消耗大量的人力和物力。 0086 同时， 在开发人员基于进气道模拟改造结果确定了对汽油机进行进气道模拟改造 后达到对汽油机燃烧系统进行优化的情况下， 进气道模拟改造结果可以对汽油机的开发提 供现实指导意义以及理论参考。 0087 在图3所示方法的基础上， 在步骤S21之后， 还可以包括S25： 将标定后的汽油机模 型的排气道设置为直排排气道。 说明书 7/10 页 10 CN 111291508 A 10 0088 由于现有技术中汽油机的排气道为涡流排气道， 涡流排气道影响缸内废气的迅速 排出， 对汽油机的效率有一定的影响， 因此， 继续参见图6， 为了使缸内废气排气通畅， 本发 明实。

43、施例中将标定后的汽油机模型的排气道设置为直排排气道。 0089 S26： 基于排气道设置后的汽油机模型以及第二边界条件进行缸压模拟计算得到 第二模拟缸压、 第二缸内平均温度、 第二缸内氧气进气量、 第二NOx排放量、 第二碳烟排放 量、 第二CO排放量和/或CO2排放量。 0090 在进行排气道设置后， 可以基于排气道设置后的汽油机模型以及第二边界条件进 行缸压模拟计算得到第二模拟缸压和/或第二缸内平均温度。 0091 在包括步骤S25和S26的方法的基础上， 在步骤S25之后， 还可以包括S27： 基于排气 道设置后的汽油机模型以及第二边界条件进行放热率模拟计算得到第二模拟放热率。 0092。

44、 参见图13-图14， 图13为进行排气道设置后的汽油机模型模拟得到的第二模拟缸 压和第二模拟放热率以及原机模拟得到的缸压和放热率的对比示意图， 图14为进行排气道 设置后的汽油机模型模拟得到的第二缸内平均温度以及原机模拟得到的缸内平均温度的 对比示意图， 在图13-图14中， 直排排气道表示设置排气道为直排排气道时进行模拟得到的 曲线， 原机表示对未进行排气道设置的汽油机模型进行模拟时得到的曲线。 0093 由图13-图14可以看出， 与原机模拟情况相比， 进行排气道设置后的汽油机模型模 拟得到的第二模拟缸压和第二缸内平均温度均降低。 0094 在进行排气道设置后， 除了可以基于排气道设置后。

45、的汽油机模型以及第二边界条 件进行缸压模拟计算得到第二模拟缸压以及第二缸内平均温度外， 还可以得到汽油机第二 缸内氧气进气量、 第二NOx排放量、 第二碳烟排放量、 第二CO排放量和/或CO2排放量， 其中， NOx中的X代表氧元素的个数。 0095 参见图15-图16， 图15为进行排气道设置后的汽油机模型模拟得到的第二缸内氧 气进气量以及原机模拟得到的缸内氧气进气量的对比示意图， 图16为进行排气道设置后的 汽油机模型模拟得到的废气排放量以及原机模拟得到的废气排放量的对比示意图， 其中， 废气排放量包括第二NOx排放量、 第二碳烟排放量、 第二CO排放量和/或CO2排放量。 0096 图1。

46、5-图16中， 直排排气道表示设置排气道为直排排气道时进行模拟得到的曲线， 原机表示对未进行排气道设置的汽油机模型进行模拟时得到的曲线。 0097 由图15-图16可以看出， 与原机模拟情况相比， 第二缸内氧气进气量略有降低， 第 二NOx排放量、 第二碳烟排放量、 第二CO排放量和CO2排放量均有不同程度的降低， 但由于第 二缸内平均温度的降低使得碳烟生成后不宜氧化， 因此第二碳烟排放量有所升高。 0098 由上述内容可知， 在将排气道设置为直排排气道并进行模拟后， 使得排气道排气 顺畅， 由于排气顺畅， 使得缸内废气可以有效排出， 进一步使得缸内可以充入较多新鲜混合 气体， 除第二碳烟排放。

47、量略有增加外， 第二NOx排放量、 第二CO排放量和CO2排放量均降低， 且第二模拟缸压和第二缸内平均温度均降低， 提高了汽油机的排放效果。 由此， 通过模拟的 方式， 可以对小型通用汽油机燃烧系统的排气道进行模拟改造并得到排气道模拟改造结 果， 无需实际操作， 避免了消耗大量的人力和物力。 0099 同时， 在开发人员基于排气道模拟改造结果确定了对汽油机进行排气道模拟改造 后达到对汽油机燃烧系统进行优化的情况下， 排气道模拟改造结果可以对汽油机的开发提 供现实指导意义以及理论参考。 说明书 8/10 页 11 CN 111291508 A 11 0100 图17为本发明实施例提供的小型通用汽。

48、油机燃烧系统优化的模拟装置的一种结 构示意图， 该装置可以包括： 0101 获得模块1701， 用于获得所要模拟的汽油机模型： 采用逆向工程扫描仪对硅胶模 型进行扫描得到散点测量数据， 利用CAD软件对所述散点测量数据进行建模得到汽油机模 型， 其中， 所述硅胶模型为对所要模拟的汽油机的内壁进行硅胶拔模处理得到的； 0102 缸压模拟分析模块1702， 用于利用CAE软件对获得模块得到的汽油机模型进行网 格划分， 并将网格划分后的汽油机模型输入至CONVERGE软件中进行缸压模拟分析， 所述缸 压模拟分析模块1702可以包括： 0103 汽油机模型确定子模块， 用于给定初始边界条件， 基于所述。

49、初始边界条件对网格 划分后的所述汽油机模型进行预设次数的模拟计算， 得到满足预设边界要求的第一边界条 件， 基于所述第一边界条件和网格划分后的所述汽油机模型进行缸压标定模拟计算， 直至 模拟得到的模拟缸压与实验缸压之间的差值在预设范围内， 得到标定后的汽油机模型以及 对应的第二边界条件； 0104 进气道设置子模块， 用于将所述标定后的汽油机模型的进气道设置为圆桶滚流进 气道或者涡流进气道； 0105 第一缸压模拟计算子模块， 用于基于进气道设置后的汽油机模型以及所述第二边 界条件进行缸压模拟计算得到第一模拟缸压、 第一缸内平均温度、 第一缸内氧气进气量、 第 一NOx排放量、 第一碳烟排放量。

50、和/或第一CO排放量， 其中， NOx中的X代表氧元素的个数。 0106 由上述内容可知， 本装置可以获得所要模拟的汽油机模型， 然后利用CAD软件对得 到的汽油机模型进行网格划分， 并将网格划分后的汽油机模型输入至CONVERGE软件中进行 缸压模拟分析， 得到第一模拟缸压、 第一缸内平均温度、 第一缸内氧气进气量、 第一NOx排放 量、 第一碳烟排放量和/或第一CO排放量。 使得开发人员可以基于所得到的第一模拟缸压、 第一缸内平均温度、 第一缸内氧气进气量、 第一NOx排放量、 第一碳烟排放量和/或第一CO排 放量来确定对汽油机进行进气道模拟改造后是否达到对汽油机燃烧系统进行优化的目的， 。