奥迪4.0T发动机新技术剖析(四)

(六)可控式活塞冷却喷嘴实际上,并不是在发动机的所有工况,活塞顶都需要喷射机油来冷却的。如果关闭了活塞冷却喷嘴,那么机油泵就要减少供油量了(容积流量调节),这也有助于节约燃油。活塞冷却喷嘴的接通和关闭,是由活塞冷却喷嘴阀N522来完成的。该阀位于缸体的内V形中。通过N522来液压操纵一个切换阀,该阀会让机油油流去往活塞冷却喷嘴。1.功能(1)活塞冷却喷嘴已接通如果发动机控制单元没有触发活塞冷却喷嘴控制阀N522,那么通向活塞冷却喷嘴的通道就是敞开着的,机油可以喷射到活塞顶,如图24所示。     

一款12L重型柴油机性能开发与GT仿真

基于13L发动机平台,更改了活塞、连杆和曲轴的尺寸,开发一款12L发动机,完成了主要的性能开发工作,并达到了预期的性能排放指标;在原13L发动机的GT-Power模型上进行修改和校核,建立12L发动机的GT-Power模型,对其模型进行标定和验证,最后利用12L发动机的GT-Power模型计算分析了高压共轨的燃油压力对燃油经济性的影响,并通过台架试验得到验证。     

活塞冷却喷嘴失效引发的发动机故障分析

随着发动机的不断强化,活塞的热负荷越来越高,常规的冷却已不能满足要求。为保证发动机的性能,因而采用了对活塞内腔顶部进行喷油冷却的结构措施。近年来广泛使用的是在机体的润滑油道上安装专用冷却喷嘴,对活塞内腔顶部进行强制喷油冷却。在使用中要保证冷却喷嘴畅通、有效,否则将因得不到喷油冷却而使活塞顶部与第一道环槽的温度升高,造成活塞顶部异常膨胀、烧蚀,甚至拉缸;环槽温度升高使机油胶结,造成卡环等发动机故障。下面以解放CA1380P4K2L11T4重型卡车为例分析活塞冷却喷嘴失效引发的发动机故障。该车发动机型号为CA6DF2-26,活塞冷却喷嘴安装在发动机机体的主油道上,活塞采用内冷油腔设     

一种基于双喷嘴模型的涡轮等效流通面积计算方法

基于双喷嘴模型,利用反动度求静叶喷嘴出口压力,对等效涡轮流通面积计算方法进行了研究。将计算结果输入经校核的GT-Power仿真模型中反算得到不同转速下涡轮前后的气体状态参数,绝大部分仿真值与试验值误差小于4%;计算得出的涡轮特性曲线与实测曲线误差低于9%,高膨胀比时涡轮未出现阻塞,优于简单喷嘴模型。利用此方法计算的变海拔涡轮等效流通面积可实现3 000 m范围内最大扭矩点转速到标定功率转速的柴油机增压压力恢复。表明此模型具有较高精度,能适应较宽的膨胀比范围,可用于描述涡轮的工作状态和工作过程,表征涡轮流通特性和做功能力,进一步服务于增压系统与柴油机的匹配过程。     

活塞开式内冷油腔振荡流动传热特性研究

采用商用软件FLUENT的动网格技术和多相流模型对某活塞开式内冷油腔中的振荡流动特性与传热特性进行了模拟研究,揭示了机油通过率、充油率和换热系数随转速、冷却机油流量的变化规律。结果表明:机油通过率在60%~80%左右;机油填充率与转速和机油流量密切相关;内冷油腔平均换热系数随转速的提高而迅速增大;油腔中机油填充率过多或过少都会导致换热性能的下降。选取50%的机油填充率,可在保证活塞振荡传热效果的前提下,降低了冷却喷嘴的机油流量。     

捷豹/路虎 IngeniumI63.0L汽油发动机与轻混MHEV 技术介绍(三)

正3.活塞冷却机油喷射器(PCJ)6个活塞冷却机油喷射器(PCJ)位于气缸缸体上,如图22所示。每个喷射器都靠近1个气缸,并由1个螺栓固定在气缸缸体中。机油喷射器出口喷嘴和支撑支架是1个总成。PCJ为活塞和活塞销提供了冷却和润滑。每个活塞冷却喷射器都有1个单出口喷嘴,此喷嘴将机油喷入活塞中的冷却室内。机油供应由一个活塞冷却机油喷射器电磁阀控制,该电     

活塞开式内冷油腔振荡流动传热特性研究EI北大核心CSCD

采用商用软件FLUENT的动网格技术和多相流模型对某活塞开式内冷油腔中的振荡流动特性与传热特性进行了模拟研究,揭示了机油通过率、充油率和换热系数随转速、冷却机油流量的变化规律.结果表明：机油通过率在60％～80％左右;机油填充率与转速和机油流量密切相关;内冷油腔平均换热系数随转速的提高而迅速增大;油腔中机油填充率过多或过少都会导致换热性能的下降.选取50％的机油填充率,可在保证活塞振荡传热效果的前提下,降低了冷却喷嘴的机油流量.     

增压发动机怠速敲缸噪声研究

通过研究某增压发动机的怠速敲缸噪声,总结了活塞总成系统的噪声分类,研究了活塞偏心量、连杆大头油孔以及活塞冷却喷嘴对怠速敲缸噪声的影响。研究结果显示,活塞偏心量和连杆大头的油孔对于改善怠速敲缸噪声有很好的效果,而活塞冷却喷嘴不仅能起到冷却活塞的作用,还对怠速敲缸噪声有决定性的影响。通过改变活塞冷却喷嘴的开启压力,在怠速时开启,可以完全消除怠速敲缸噪声。     

基于多物理场耦合的发动机温度仿真研究

文章利用STAR-CCM+软件,对发动机温度仿真进行了深入研究,通过与试验对标,建立并优化沸腾模型,通过对活塞与缸套换热边界的研究,引入冷却喷嘴、PCV冷却和摩擦热,提高了温度场的计算精度。建立了多物理场耦合的发动机温度仿真流程体系,可以用于指导设计开发,评估爆震趋势,避免膜态沸腾,并预估暖机时间,为发动机疲劳耐久仿真提供热边界,为发动机热管理系统设计提供重要依据。     

考虑进气冷却的柴油机活塞温度场分析

考虑进气过程对缸内气体温度和活塞顶面温度分布的影响,通过柴油机缸内燃烧过程仿真获得活塞顶岸对流传热系数、燃气温度曲线以及活塞组热边界条件,进行了柴油机冷起动和标定工况下的活塞温度场分析,利用活塞测温试验对仿真分析结果进行了验证。结果显示,考虑进气冷却影响的活塞温度场计算结果精度较高,与实测特征点温度的相对误差在6%以内,为活塞应力应变分析和结构优化设计提供了准确的边界条件和有意义的参考。     

基于一维-三维耦合仿真的进气系统优化方法

提出了基于一维-三维耦合仿真的进气系统优化方法,此方法兼具CFD对进气系统三维流动特性准确描述与一维仿真对内燃机进气系统全局控制的优点。建立了进气歧管三维模型,采用GT-Power软件进行缸内工作过程模型仿真,根据试验数据标定仿真模型。通过一维-三维耦合仿真计算得到进气歧管各转速下的流动参数,以此作为CFD仿真的边界条件,优化进气歧管的结构参数。通过整机试验对进气歧管流动性能进行了验证。试验结果表明,该方法能够较好地指导进气歧管设计。     

基于CFD和整车试验一维热管理模型标定的对比

为了标定基于一维热管理仿真软件KULI搭建起的发动机冷却模型,分别使用了基于CFD分析结果耦合KULI软件标定一维模型以及利用实车试验结果耦合KULI标定一维模型两种方法。比较两种方法的标定过程、结果精度和优缺点得出,现阶段基于CFD分析结果耦合KULI软件进行一维模型标定可能会与实际结果有一定误差,需要结合经验值进行一定程度的修订。     

基于柴油机考核工况的活塞高周疲劳寿命预测

针对柴油机台架耐久性试验规范规定的柴油机考核方法及工况,建立了多工况循环载荷作用下活塞高周疲劳寿命预测流程;采用Abaqus有限元分析软件建立活塞温度及应力计算模型,通过与试验数据对比进行模型标定,计算了各工况下活塞温度场及应力;采用Femfat软件考虑温度场及各种修正因素的影响对活塞单工况下高周疲劳寿命进行预测,采用双线性累积损伤准则对柴油机考核工况下活塞疲劳寿命进行预测。结果表明:采用双线性累积损伤准则可便捷地进行多工况周期性载荷下活塞高周疲劳寿命预测;活塞冷却油腔位置处寿命最低,但可满足柴油机考核使用要求。     

基于GT-Power的8190柴油机涡轮增压 系统仿真研究

文章基于GT-Power仿真模拟软件,以8190柴油机为基础构建整机模型对涡轮增压系统进行研究。通过更改不同的相继涡轮增压系统设置,如大小增压器的位置、流量比和增压器开闭,得到不同工况下的发动机运行参数并分析对比,使8190柴油机整机经济性和动力性处于最佳。     

活塞振荡冷却的数值模拟计算及温度场分析

利用CFD动态网格层变法建立了活塞振荡冷却的瞬态计算模型,并应用VOF模型对活塞的振荡冷却进行了瞬态数值模拟计算。分析了活塞在不同位置时油腔内冷却油的流动情况,得到了内冷油腔的机油填充率、壁面传热系数等随曲轴转角的变化规律。为验证其冷却效果,提取了内冷油腔壁面的换热边界,对活塞的温度场进行了有限元模拟计算,并与试验结果进行了对比,为活塞的优化设计提供了依据。     

宏观标定方法在Wiedemann驾驶行为阈值研究中的应用

基于流量速度图对Wiedemann74模型参数标定的宏观方法进行了研究,建立了集成VISSIM、Matlab、ExcelVBA的参数标定平台,以最小化流量速度图的实测值与仿真值的差异为优化目标,应用图像识别方法判剐图像的差异性,利用遗传算法优化参数值,实现了参数自动寻优的迭代过程.建立的参数标定平台能够利用流量、速度等宏观运行数据标定驾驶行为阈值参数,为利用检测器数据实现自动化标定提供了有效手段,为分析驾驶行为特点提供了方法,解决了VISSIM软件中默认参数不适合我国交通状况导致仿真精度不高的问题.利用路侧激光检测器采集长沙市南二环路断面交通数据,根据标定后的参数、实测数据对Wiedemann模型的驾驶行为阈值曲线进行了拟合,根据驾驶行为分区对长沙市南二环路的驾驶行为进行了分析.     

柴油机活塞拉缸实例分析和试验研究

针对某 4缸柴油机第 2缸出现的活塞拉缸事故 ,采用硬度塞法对其活塞温度场进行了实机测量 ,对活塞燃烧室底部烧穿的样品进行了金相分析。经分析表明 ,该型柴油机活塞的工作温度状态在标定功率下已达到了安全极限。最后从加强对活塞的冷却散热角度出发 ,提出了改进措施 ,并进行了实机试验     

带EGR的两段式VVL发动机点火策略仿真分析

基于GT-Power软件构建两段式可变气门升程发动机性能仿真模型,并对模型进行标定。燃烧模型及外特性计算结果与实测数据吻合,验证了模型的有效性。基于该仿真模型,分析采用大、小两种不同进气门升程时点火提前角对发动机爆震、动力性、经济性及NOx排放特性的影响。无EGR时,使用小进气门升程时较大气门升程有更高的缸内峰值压力和最高缸内温度,更易爆震且NOx排放也更高;在各自爆震边界点火时,两者动力性及经济性相近;EGR增加后爆震趋势减弱。     

Ford公司新型6.7 L Power Stroke柴油机燃烧系统的开发

Ford公司针对整个皮卡和轻型商用车市场设计开发了一款新型柴油机,即6.7 L Power Stroke?V8涡轮增压柴油机,产品代号“Scorpion”。新型柴油机燃烧系统的设计包括活塞燃烧室、涡流水平、喷嘴喷孔数、燃油喷射角度、喷嘴尖端突出量、喷嘴液压流量、喷孔锥度等。尽管这些参数都可以通过广泛的硬件测试得以确定,但仍利用三维计算流体动力学（CFD）研究方法快速筛选出2个活塞燃烧室方案,并评估其对其他参数的敏感性。为2个最有开发潜力的活塞燃烧室方案构建了单缸发动机,以对其余的燃烧系统参数进行优化。用一维CFD模型设置三维CFD在进气门关闭时的边界条件,后者被用于仿真的封闭循环部分。选择发动机测功器认证的关键工况C100,评估这些参数的每种组合在气缸内有限可用氧的利用好坏。开发了一种分数因子设计试验（DoE）方法,用于评估每个燃烧室方案的3种形状参数、2种涡流水平,以及3种燃油喷射角度。     

振荡式喷嘴结构参数对喷雾特性的影响研究

自主设计流量收集装置及高速纹影试验获得某振荡式喷嘴的流量分布、喷雾锥角和振荡频率,并建立了其内外流动特性的数值仿真模型,通过与试验结果的对比验证了该模型的准确性。利用该模型研究了振荡式喷嘴的外流场特性及内流道侧壁张角对喷雾性能的影响,结果表明:喷嘴入口压力为0.2 MPa时,侧壁张角在25°～29°范围内,流量分布均呈现双峰形式,随着侧壁张角增大,射流振荡频率减小,低流量区流量占比增加且流量分布更不均匀;侧壁张角对流量大小和喷雾锥角没有影响。