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.     

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。     

活塞双射流入口内冷油腔振荡换热特性研究

为研究活塞双射流入口内冷油腔在活塞往复运动时机油的振荡流动情况和换热效果，基于CFD软件采用动网格研究了双射流入口油腔在瞬态运动条件下冷却机油在油腔内的分布规律和油腔壁面的换热情况，并与相同边界下单射流入口油腔的机油分布和油腔换热能力进行了对比。分析表明，相较单射流入口油腔，双射流入口油腔的机油填充率提升11.5%,平均传热系数提升13.3%,并且机油和壁面传热系数在油腔周向的分布也更均匀。最后将振荡冷却计算的结果映射至活塞温度场边界，分析开设两种油腔的活塞温度场，结果表明，开设双射流入口油腔的活塞顶部温度整体较低，最高温度降低了7℃,顶面副推力侧温度降低明显。     

汽油机活塞内冷油腔振荡冷却特性的仿真研究

为研究汽油机活塞内冷油腔在高转速下的振荡冷却效果,搭建了计算流体力学仿真模型,模拟研究了额定转速下内冷油腔的机油瞬态分布、壁面换热系数和换热速率,分析了机油喷射速度、喷孔直径、机油温度等喷射参数的影响,并采用Box-Behnken组合设计,以换热速率最大化为目标优化了喷射参数。结果表明,换热速率除了受喷射速度和机油温度的交互作用影响外,还与腔内充油率决定的机油振荡状况有关,并可与喷孔直径拟合成抛物线关系。     

基于活塞振荡冷却的流动与换热特性分析

基于柴油机高速化、增压化的发展大背景下,对活塞冷却的结构性能进行优化具有重要意义。借助CFD软件对活塞的振荡冷却瞬态流动与传热进行数值分析,得到了冷却油腔的机油体积分数、壁面换热系数以及进出口压力降等随曲轴转角的变化规律。结果表明,机油平均体积分数随着曲轴转角的增大先升高后减小;但是油腔壁面的平均换热系数随着曲轴转角的增加先升高后降低;油腔壁面的进出口压力降变化趋势与壁面平均换热系数保持一致;机油的射流冲击的驻点区附近壁面换热系数明显高于其他区域,并且对冷却油腔顶部和底部的强化换热明显高于侧壁。该结果可为优化燃机理论应用提供前瞻性基础。     

基于活塞传热与强度分析的内冷油腔的优化

采用内冷油腔冷却可显著加强活塞的传热,但也会影响活塞头部的强度。为系统研究活塞结构与位置参数对活塞传热与结构强度的影响,优化内冷油腔的型式与其在活塞中的位置,以一款高压共轨柴油机活塞为研究对象,结合活塞的温度场测试,建立了活塞流固耦合传热有限元模型,对活塞的传热与结构强度进行了分析。在此基础上,采用正交试验设计法,分析内冷油腔的型式、距顶面距离和表面积3个因素对活塞传热与强度的影响。结果表明:3个因素对最高温度的影响基本相当,但其中表面积的影响最大,距顶面距离稍小,型式的影响最小。适当减小油腔的表面积可改善活塞顶面受热和油腔、回油孔和销座位置的应力集中,并减小变形量。     

内冷油腔对高强化内燃机活塞2阶运动的影响

采用硬度塞测量活塞表面温度,借助有限元分析获得活塞的温度场和变形量,并进一步采用动力学软件研究内冷油腔冷却和内腔喷油冷却对活塞在缸内2阶运动和受力的影响。结果表明,与内腔喷油冷却相比,采用内冷油腔冷却时活塞的温度梯度和热变形量减小,摆角和横向位移幅值增大,由此引起的活塞与缸套之间的峰值作用力减小,活塞的热负荷降低,预期的疲劳寿命延长;同时,摩擦、磨损、侧向力和裙部压力等也明显改善。     

增压柴油机内冷油腔活塞结构分析及评价

以增压柴油机振荡内冷却油腔活塞非对称性结构为研究对象,构建了全活塞-活塞销-连杆小头的有限元接触模型,分析了活塞工作条件下的导热耦合关系。确定了当量换热边界条件;进行了在机械-热负荷联合作用下的结构应力及变形分析;为直观反映温度因素对活塞结构强度的影响,提出了对结构应力合理表述的应力-温度散点图评价方法;在此基础上对原有的活塞结构进行了改进。     

多相流振荡传热湍流数值模型的比较研究

为确定准确描述多相流振荡传热过程的湍流数值模型,分别采用Realizable κ‐ε模型和SST κ‐ω模型对多相流振荡传热的流动过程进行了仿真分析,对其传热效果进行了预测,并与多组试验结果进行比对。结果表明：无论是针对闭式空腔振荡传热还是开式内冷油腔振荡传热,采用SST κ‐ω模型都可以更为准确地模拟多相流振荡运动规律,传热系数计算值与试验结果保持了较高的一致性。对于开式内冷油腔振荡传热计算,随着雷诺数增大,传热系数计算值的误差开始增大,说明SST κ‐ω模型在低雷诺数条件下准确性更高。     

对强化柴油机活塞的冷却油腔横截面形状和位置的作用的评价

<正> 将发动机的主要零件,特别是活塞的热负荷控制在适当的限度,是关系到柴油机单位面积功率不断增长的最迫切的任务之一。因此,广泛采用活塞顶部带有冷却油腔,并使冷却油在油腔内振荡以加强冷却具有极大的实际意义。     

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     

层流状态下活塞环形油腔内对流传热的研究

<正> 文章叙述了厚壁环形油腔循环层流冷却液传热,介绍了冷却油腔的几何尺寸及冷却液性能参数对传热系数的影响。阐明了关于柴油机组合活塞研究方法的某些结论。     

某发动机活塞冷却喷嘴特性研究

以某发动机活塞冷却喷嘴为研究对象,采用GT-Power软件进行活塞冷却喷嘴建模,得出影响活塞喷嘴开启时刻、流量速率、最大流量等特性的变化规律。通过试验数据与仿真分析的结果进行标定GT-Power模型,标定后的活塞喷嘴仿真模型可以提高模型的计算精度,对活塞喷嘴选型及机油润滑校核具有指导作用。     

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。     

零油冷对改善压燃式发动机有效热效率的评估

随着柴油机排放法规的日趋严格,以及对提高发动机整体热效率的期望,对各种燃烧方式进行了研究和研究。获取更高效率的途径之一是减少缸内传热。探索了1种旨在通过提高活塞温度来减少缸内传热的概念。为了提高活塞温度并理想地减少缸内传热,对零油冷(ZOC)活塞进行了研究。为了研究这1技术,对测试发动机进行了修改,以使其停用活塞油冷,从而可以评估其对诸如有效热效率(BTE)、活塞温度和排放等参数的影响。该发动机配备了用于燃烧分析的缸内压力测量装置,以及用于评估活塞顶温度的活塞温度遥测系统。研究讨论了对发动机进行修改以实现ZOC并进行测试的过程。给出有/无油冷发动机和活塞的遥测数据,以验证油冷对BTE和活塞温度的影响。研究发现,发动机负荷受活塞金属温度的限制。在可能的情况下,停用活塞油冷却,通过减少机油泵的功率需求来减少摩擦。在所测试的发动机转速下,在未超过活塞温度极限的一系列负荷下,BTE改善了1%。在本试验条件下。分析损失减少途径与燃油能量的关系,可知在整个测试负荷范围内,缸内传热均降低了1%。未来研究可将ZOC概念与先进的活塞表面涂层相结合,以降低金属温度,从而扩大可实现高效率目标的转速和负荷范围。     

捷豹/路虎Ingenium I4 2.0L汽油发动机技术解析(二)

正四、润滑系统1.润滑系统部件润滑系统部件如图1 2所示,Ingenium I4 2.0L汽油发动机配备了可变流量机油泵和由电磁阀控制的活塞冷却机油喷射器(PCJ)。可变流量机油泵为润滑系统提供了根据发动机负载和转速改变输出体积的能力。来自泵的体积流量经过调节,以减少未被充分利用便流回储罐的机油量,从     

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     

大型轮式装载机湿式驱动桥工作热特性分析

采用集总参数法建立了ZL80型轮式装载机湿式后驱动桥的稳态传热网络模型;利用仿真软件对桥箱内机油温度及整体温度场进行仿真,将仿真结果与测试结果进行对比,并对桥箱整体传热、机油温度变化及整体温度场分布进行分析.结果表明:机油温度对环境温度变化很敏感,主传动锥齿轮啮合处和制动器摩擦片处温度相对较高,桥箱散热受桥箱换热面积和平均对流换热系数影响很大;仿真结果与测试结果吻合良好,可用于类似工程车辆驱动桥的热工况研究.     

柴油机的平衡轴

3、机油供应和机油循环通过直接紧固在机油泵上的机油吸入管从油底壳中吸出机油供应给平衡轴单元,见图3。毛坯上做出的机油道在平衡轴壳体内穿过。从机油道进入曲轴箱的进口处在与没有平衡时相同的位置。活塞与平衡轴利用同一个油路系统冷却,活塞冷却的进行与机油压力有关,通过一个中央阀控制。     

Volvo公司重型载货车柴油机的热管理系统

Volvo公司全新修改了其重型载货车柴油机平台的热管理系统,通过液体流量、活塞冷却和机油温度的主动调节,其燃油耗比本来就已高效的老机型最多能降低2.0%。