发动机曲轴系非线性动力学分析

针对发动机曲轴系振动与主轴承油膜耦合问题，采用模态减缩法，将曲轴系中每个部件压缩为缩减自由度的子结构模型，并通过不同的连接体对它们进行连接，构成发动机曲轴系的非线性动力学模型，求解该模型，即可得到曲轴的动力学特性与主轴承油膜特性。本文以某四缸发动机为例，采用以上流程对其曲轴系进行非线性动力学仿真分析。计算结果表明，该发动机的曲轴系振动符合设计要求，且对于主轴承轴瓦磨损的预测与试验结果吻合，说明了曲轴系动力学仿真计算的正确性。     

一款不带平衡轴三缸发动机车型怠速抖动问题研究

某不带平衡轴的三缸发动机乘用车型在开发过程中出现了怠速抖动问题,降低了整车的NVH品质。文章通过曲柄连杆机构的动力学分析,发现旋转惯性力矩和往复惯性力矩不平衡,明确了发动机的激励方向和激励频率;通过建立包括动力总成和悬置在内的多体动力学模型,仿真出动力总成六自由度刚体模态,通过优化各悬置的刚度,实现了两种避频方案:方案一是Rx、Rz模态高于1阶激励,低于1.5阶激励;方案二是动力总成6个刚体模态均低于1阶激励。两种方案进行装车试验后,方案二怠速抖动现象得到了明显改善,此优化方案适用于不带平衡轴的三缸发动机悬置系统设计。     

三缸发动机缸体及平衡轴强度分析

三缸机相对于其他多缸机平衡问题更加复杂,可采用平衡轴设计来抵消发动机工作中的不平衡力矩,而增加平衡轴后发动机结构强度面临挑战。以某三缸发动机升级机型的结构强度为研究对象,搭建动力学模型获取发动机缸体所受的工作载荷,搭建有限元模型对平衡轴及缸体进行应力分析,使用疲劳软件对缸体进行疲劳强度校核。最后通过应变测试对仿真结果中的危险位置进行验证,保障发动机结构强度设计可靠性。     

燃气发动机进气不均匀性试验研究

通过对6190直列燃气发动机进行缸内压力、瞬时转速及同步信号等的测量,对比各缸做功效果,分析各缸进气不均匀性对发动机造成的影响。试验结果表明,在小负荷时,循环变动率大,随着负荷的增加,循环变动率有所改善,从6190发动机p-V曲线上可以看出各缸做功并不均匀。最后提出改进优化建议。     

某三缸发动机平衡轴机构设计与分析

以某直列三缸发动机为研究对象,对其旋转惯性力、往复惯性力及其力矩进行了平衡分析,确定采用单根平衡结构对发动机进行平衡。通过计算确定了平衡轴的关键设计参数,保证一阶往复惯性力矩得到有效平衡,减小了发动机的振动。同时对平衡轴机构进行了有限元分析,结果表明平衡轴的应力和变形量均满足设计要求。     

通过连杆配重实现发动机平衡

通常发动机的平衡问题是通过曲轴配重或平衡轴来解决的。本文介绍采用连杆配重来解决发动机的平衡问题。一个连杆质量动力学的计算结果指出,连杆质量的配置对自由惯性力、驱动装置载荷和惯性切向力都有着很大的影响。 通过连杆配重达到惯性力的部分平衡,使一台4缸轿车发动机的振动明显减小。     

载货汽车等速行驶油耗特性研究

基于发动机万有特性曲线和功率平衡分析计算得到某载货汽车满载时百公里等速燃油消耗理论值,并利用油耗仪对该载货汽车进行真实道路油耗测试,获得百公里等速燃油消耗实测值。对比发现,通过万有特性曲线计算得到的油耗理论值略大于试验实测值,相对误差小于15.5%,理论油耗与油耗仪实测油耗具有较好的一致性;该载货汽车以最高挡行驶时的经济车速为40~70km/h。     

基于带通滤波的电控柴油机各缸不均匀性检测

以YN30电控柴油机为研究对象,提出一种基于带通滤波的各缸不均匀性的检测手段.首先通过曲轴信号传感器获取发动机瞬时转速信号.然后经过低通滤波、重采样等处理后,以带通滤波的形式获取各缸不均匀性曲线.最后再以PI算法量化不均匀性,得到各缸具体所需修正的油量.     

2缸发动机平衡机理研究及悬置系统优化设计

以2缸发动机为研究对象,分析发动机曲柄活塞机构的运动规律,推导发动机在实际工作时产生的不平衡激励力和力矩,研究2缸发动机的旋转惯性力和往复惯性力的平衡方法,对一台2缸发动机在不同平衡条件下产生的激励进行数值模拟。在此基础上,建立2缸发动机悬置系统优化模型,以悬置系统的固有频率、能量解耦率和悬置动反力为优化目标,用序列二次规划法进行多目标的优化,对一台2缸柴油机进行了悬置系统优化设计。分析结果表明该优化方法可以有效减少发动机传递给车身的激励。     

车辆动力学建模及试验验证

为实现对某商用车辆的性能评估、参数优化设计,利用MSC.ADAMS/CAR软件建立了整车动力学模型,在多体动力学的理论基础上,充分考虑减震器、橡胶衬套等元件的非线性特性。通过对整车动力学模型进行仿真分析,将悬架特性曲线与利用KC试验台得到的相应特性曲线进行比较分析,证明该多体动力学模型的合理性和适用性。     

基于改进局域波法的柴油机振动信号分析

提出了一种基于奇异值分解降噪的柴油机振动信号局域波分解方法,首先对原始振动信号进行相空间重构和奇异值分解,然后根据分解的奇异值降噪,接着利用经验模式分解法提取降噪后振动信号的基本模式分量,最后作出时频曲线和边界谱曲线。对滤波前和滤波后的柴油机振动信号进行了局域波分析,分析结果表明,奇异值分解能够有效地提高信噪比,突出原始振动信号的特征,使得降噪后的振动信号分解出的基本模式分量和时频曲线以及边界谱曲线具有更明确的物理意义,有利于对柴油机进行精确诊断。     

基于多体动力学的柴油机曲轴疲劳寿命分析

为分析4100QBZL柴油机曲轴的疲劳寿命,建立该曲柄连杆机构的刚柔耦合多体动力学模型,将多组试验测量的缸内压力作为驱动力,进行耦合仿真得到曲轴在柔性体模型下的主轴颈、连杆轴颈负荷仿真结果,并根据载荷结果对曲轴进行静强度校核。最后结合由多体动力学软件得到的载荷谱与有限元分析所得的曲轴在各个工况下的应力应变分析结果,以及通过材料的各项属性拟合出的S-N曲线,对曲轴进行了疲劳寿命预测。结果表明:曲轴的静强度及疲劳寿命均达到了工程设计要求,曲轴最危险部位的寿命次数也达到了1013以上,认为曲轴不会发生疲劳破坏。     

柴油机HCCI压缩过程缸内工质状态的模拟研究

分析了均质充量压燃(HCCI)的一个技术难点,即燃烧始点的控制,指出其燃烧两阶段性对应着放热的两阶段性。建立了HCCI柴油机早期缸内燃油喷射的压缩模型,通过对R4102柴油机的模拟计算,获得了压缩过程缸内工质T-p变化历程;从低温放热和高温放热分析了进气温度T0、过量空气系数a以及压缩比cε等因素对HCCI燃烧始点的影响。     

曲轴轴承系统动力学和摩擦学行为耦合分析

以多柔体动力学理论为基础,建立了某4缸柴油机曲轴—轴承系统考虑主轴承摩擦学特性的ADAMS动力学仿真模型,求解得到曲轴动力学响应和主轴承反力。在此基础上采用有限差分法进行主轴承润滑分析,得到各个主轴承最大油膜压力和最小油膜厚度的动态变化规律。计算结果表明,曲轴各个主轴颈的径向振动响应,各主轴承反力、最大油膜压力和最小油膜厚度具有结构对称性。     

柴油机全寿命振动试验及特征分析

研究了基于振动的柴油机寿命评估中特征提取及优选问题。通过对某型号柴油机台架考核试验进行全程振动监测记录,以考核期350 h~600 h数据为基础,分析了振动特征随柴油机使用时间的变化趋势。通过拟合误差分析、相关分析和基于欧式距离的最近邻识别方法对振动信号的特征参量进行优化选择,得到了能够反映柴油机状态的有效特征。样本的识别验证表明,基于振动参数的柴油机寿命评估是有效的。     

内燃机性能参数实时处理与分析系统

在弈科0301发动机试验控制系统基础上开发了内燃机性能参数实时分析与处理系统，介绍了该系统的功用、组成及试验方案的实现方法。通过对4100QB柴油机调整特性曲线与4100QBZ柴油机万有特性曲线的分析，可以看出该系统可实现内燃机台架试验、测试及特性曲线处理的自动化，提高了内燃机性能综合测试和分析水平。     

压燃式自由活塞直线发电机参数匹配设计与工作过程仿真

根据自由活塞发动机和直线电机之间存在的能量守恒关系,利用所选择的商用直线电机进行压燃式自由活塞发动机的参数匹配设计.通过分析得到直线电机与自由活塞发动机主要结构参数之间的关系,再对系统的工作过程、自由活塞发动机的换气和燃烧过程进行CFD仿真,反复进行迭代计算,确定压燃式自由活塞发动机的具体几何结构参数.从参数匹配关系式...     

发动机试验室安全罩包容性分析

针对由于涡轮飞散造成的发动机试验室安全问题,利用Ansysworkbech Autodyn软件进行非线性结构动力学分析,计算安全罩包容性。首先根据涡轮典型飞散形式进行输入分析,简化仿真模型,降低计算时间;然后根据现有安全罩厚度利用仿真软件计算分析其包容性,并计算得出安全罩被击穿时的临界厚度;最后通过安全性评价,确认现有安全罩设计厚度可完全满足发动机试验室安全要求。     

一种实现组合燃烧模式闭环控制的宽域氧传感器控制器

为了降低重型增压燃气发动机燃料消耗和热负荷,并使之运行在稀薄燃烧区,设计了一种宽域氧(UEGO)传感器控制器和基于此控制器快速实现稀薄燃烧控制的方法。该控制器通过采集UEGO、发动机转速和进气压力等信号,精确计算得到当前工况下的空燃比值,并与可标定的目标空燃比值进行比较,判断当前混合气的浓稀状态,向基于理论空燃比控制的燃气发动机ECU实时输出模拟的开关型氧传感器信号。试验表明:控制器结合基于理论空燃比控制的ECU能实现燃气发动机理论空燃比燃烧和稀薄燃烧组合模式的闭环控制。     

基于虚拟样机的3缸机曲轴系扭振分析及优化研究

3缸发动机的结构特点使得其惯性力和力矩相对于4缸机难以平衡,其曲轴系的扭转振动更难控制,从而严重影响发动机运转过程中的NVH性能。为改善发动机曲轴系扭振及整机NVH性能,采用一维与三维多体系统仿真体系对某3缸发动机扭转振动进行了分析预测,并进行试验验证,而且对3缸机的扭振特性与扭转控制进行了深入解析与研究。结果显示,虚拟样机能够精确地复现发动机的实际工作状态,其曲轴系上采用的非承载式曲轴扭振减振器使该款发动机的扭振保持在较好水平。