基于沸腾模型的汽油机缸盖温度场仿真

为提高缸盖温度场的仿真预测精度,合理运用沸腾换热的高效换热能力,利用矩形通道内沸腾传热试验台架研究了铸铝加热块、50%乙二醇水溶液在不同流速、入口温度和系统压力下的沸腾换热特性,并对现有渐进模型进行修正,建立适用于发动机缸盖材料及冷却液的沸腾传热模型。将修正后的沸腾传热模型嵌入STAR-CCM+软件进行仿真验证,结果表明,仿真所得壁面热流密度与试验结果的误差均小于5%。利用该模型建立缸体缸盖固体导热及冷却水腔沸腾换热耦合传热系统,仿真和试验结果表明:沸腾传热可有效提高缸盖与冷却液间的传热效率,该沸腾传热模型能更准确地预测缸盖温度分布。     

缸盖高热密度区纳米流雾化冲击冷却的研究

为进一步提升柴油机缸盖鼻梁区散热能力且解决多孔射流冲击下的干涉问题,提出了采用纳米流冷却液雾化冲击冷却方案,利用计算机仿真计算、高速摄影和柴油机台架综合测试研究了不同冷却方案对缸盖高热密度区换热效果和柴油机工作性能的影响。结果表明,采用雾化冲击冷却方式,因其冷却液沸腾换热以核态沸腾为主,传热效率高,故能实现缸盖高热密度区的良好冷却且温度比较均匀,温差小于6℃;该冷却方式还可增大柴油机的进气质量流量,在两种测试工况下,比传统冷却方式分别增加4%和8%。同时使NOx和烟度排放分别下降10×10-6和11%~15%。     

车用柴油机缸盖冷却水腔的CFD分析

对WD615普及型欧Ⅲ排放柴油机的冷却水腔进行了CFD模拟,对冷却水腔的整体流动均匀性和整机压力损失进行了分析评估,并对缸盖火力面、喷油器安装孔和排气道周围冷却水腔的冷却液流速和换热系数进行了详细分析。模拟计算结果表明,冷却水腔的流动均匀性和压力损失可以满足欧Ⅲ排放柴油机使用要求;流经火力面和排气道周围水腔的冷却液流量分配合理;缸盖火力面、喷油器安装孔和排气道周围水腔冷却良好。     

大气压力和冷却液温度对柴油机性能影响的试验研究

利用内燃机高海拔(低气压)模拟试验系统,研究了大气压力和冷却液温度对柴油机性能与燃烧特性的影响规律。试验结果表明:随着进气压力降低,柴油机最高燃烧压力下降,缸内平均温度大幅升高,燃烧始点推迟且持续期延长,后燃严重,燃烧过程未能及时释放热量,动力性能和燃料经济性下降明显;随着冷却液温度的升高,最高燃烧压力增大,燃烧始点提前且持续期略有延长,燃烧重心略微前移,燃烧放热率减小,且大气压力越低冷却液温度对柴油机燃烧过程的影响越明显。在高海拔(低气压)条件下,提高柴油机冷却液工作温度,可以明显减少冷却液散热量,提高柴油机的热-功转换效率,显著改善柴油机的高原动力性和经济性,同时柴油机热负荷升高幅度并不大。     

KM48天然气发动机水套的仿真与改进

KM48天然气发动机是在原重型柴油机平台上开发的,由于燃烧温度升高,热负荷增加,原机水套有可能不能满足冷却要求。据此,利用FLUENT软件对其冷却水套进行仿真和改进。结果表明,缸盖排气门侧的三角鼻梁区的冷却液流速仅为0.5~2m/s,不能满足冷却要求。为此提出了两种改善缸盖鼻梁区冷却效果的结构方案,仿真结果表明,在缸盖水套的排气门侧加一个面积为199mm2的上通道时,冷却液的流速可提高到2~2.5m/s,满足冷却要求。     

基于流固耦合模型的柴油机冷却系统优化设计

采用CFD方法,建立了由机体和缸盖中的水套组成的柴油机冷却系统的流固耦合传热仿真模型,进行了流体与固体之间的共轭传热仿真.结果表明,机体水套内的流动分布较好,基本满足换热要求;但缸盖水套内的流动分布较差,鼻梁区流速不足0.5m/s,造成缸盖火力面温度偏高.通过增加鼻梁区侧向水道、改进进水口结构等措施,使鼻梁区流速提高到1m/s以上,改善了缸盖的换热状况.     

柴油机水箱“开锅”故障排除

<正>"开锅"是指柴油机温度过高,冷却液在水箱内沸腾、冒蒸汽的现象。1冷却系结构及工作原理发动机的冷却系为强制循环水冷系,即利用水泵提高冷却液的压力,强制冷却液在发动机中循环流动。冷却系主要由水泵、散热器、冷却风扇、节温器、发动机机体和气缸盖中的水套以及附属装置组成。冷车着车后,发动机在渐渐升温,冷却液的温度还无法打开系统中的节温器,此时的冷却液只是经过水泵在发动机内进行"冷车循环",目的是使发动     

柴油机缸盖水套冷却流场的LDV试验研究

采用激光多普勒测速仪(LDV)对某柴油机缸盖水套内的流场分布状况进行了测量,测试结果与CFD计算结果具有较好的一致性。LDV测试和CFD仿真结果表明,在该缸盖水套两排气门之间的鼻梁区具有较好的流动分布,最大流速在1m/s以上;而在两对进、排气门之间的鼻梁区冷却液流速较低,最大流速仍低于0.5m/s,不利于该区域的换热。因此,需要对该款缸盖水套进行结构优化设计,以提高缸盖水套的整体换热效率。     

宝马车型故障4例

1.冷却液温度过高故障现象宝马汽车,发动机型号N2O,燃油直接喷射,可变进排气门正时和气门升程,单涡轮双涡管增压,信息屏出现“发动机过热!谨慎驾驶”。故障诊断与排除故障原因:(1)添加了未经BMW允许使用的发动机冷却液,或客户添加纯水,错误的冷却液成分形成沉积物,导致内部锈蚀;(2)一般按照50%冷却液和50%纯水的混合比,冷却液比重过大会降低冷却液流速,因此降低冷却效率.     

基于Fe_3O_4-乙二醇纳米流体的直喷汽油机冷却水套传热研究

在乙二醇冷却液中添加Fe_3O_4纳米粒子作为直喷汽油机冷却液,利用CFD软件Fluent对不同浓度冷却液下直喷汽油机冷却水套的传热进行了三维模拟计算,并考虑纳米流体导热系数、比热容等物性参数随温度的变化来提高计算的准确性,计算得到冷却液的流场、压力场及壁面温度的空间分布。结果表明,与传统冷却液相比,以Fe_3O_4-乙二醇纳米流体作为冷却液能够提高内燃机的散热性能,水套壁面温度降低明显,且浓度越大冷却效果越好。     

冷却液流动均匀性对缸套热变形的影响研究

对某一高压共轨柴油机的冷却液流动特性和缸盖、缸套关键点温度进行了台架测试,为热分析提供边界条件;建立了缸盖-缸套-冷却水-机体流固耦合模型,应用流-固耦合传热方法,研究了冷却液流动均匀性对缸套热变形的影响,并优化了机体分水孔和缸盖上水孔的流动特性。结果表明:优化后的水套,各缸冷却不均匀性系数平均减小了9.78%;缸盖水套最高温度下降了8.64%,缸套最高温度下降了2.03%,缸套热变形最大值减小了1.10%。     

某四缸柴油机冷却水套CFD分析

应用CFD软件AVL-FIRE,对某四缸柴油机冷却水套进行三维数值模拟,得到了冷却水套的流场速率,压力损失、温度场及换热系数分布等基本流场信息。计算结果表明,冷却水套平均流速大于0.5m/s,总压降仅为21.4k Pa,温度分布在350k~380k合理区间内,缸体前端的冷却液流速相对较低。该柴油机冷却水套结构基本能够满足设计要求。     

温度对共轨柴油机起动性能的影响

以Bosch第2代高压共轨燃油喷射系统为基础,建立了高压共轨试验测控系统.研究了进气温度和冷却液温度对高压共轨柴油机起动时间和排放性能的影响规律.试验结果表明,在不同起动油量和不同主喷油提前角条件下,进气预热有利于缩短起动时间、降低排放;在起动时间一冷却液温度曲线和HC排放-冷却液温度曲线上均存在最佳冷却液温度点,该点的起动性能最好.     

发动机缸盖凹面结构对过冷沸腾影响的可视化实验研究

建立了一套可视化的快拆传热试验装置,对发动机缸盖高温鼻梁区几种凹面结构的过冷沸腾现象进行了传热试验和激光多普勒测速(LDV)流场测试。LDV流场测试的结果显示,过冷沸腾对壁面附近的主流方向(U向)的速度有一定的阻碍作用,对垂直加热壁面方向(V向)的速度有较大的强化作用,在低流速、高热通量下,沸腾可使壁面处的V向速度提高一个数量级。随着凹面半径的减小,U向速度有小幅度提高,V向速度脉动强度减弱,在一定程度上抑制了沸腾的发生;过冷沸腾传热总量提高,对流传热系数增大,提高了强制对流传热量。Chen模型和BDL模型对平面结构的预测结果较好,总体平均误差能控制在20%以内,BDL模型在某些工况下甚至可以将误差控制在10%左右。但两模型未考虑凹面结构的影响,故沸腾曲线总体呈低估趋势,平均误差在30%以上,尤其对低壁面过热度下的预测精度更差,某些工况的预测误差甚至接近200%。表明目前过冷沸腾传热模型应予修正。     

过冷沸腾多相流模拟及发动机冷却结构研究

介绍了壁面沸腾换热模型、两相间换热系数模型、曳力升力等系数模型在内的多相流模型,建立多个发动机多相流过冷沸腾模型,比较各模型模拟结果差异,得到适用于发动机的多相流过冷沸腾模型,并建立不同结构的发动机冷却通道模型,通过多相流模拟分析发动机冷却通道的流动换热特点。研究结果表明:分离式冷却通道温度分布更均匀,但需增加出入口;连体式冷却通道需要注重上、下冷却通道的串联和出、入口位置的选择。     

柴油机缸盖水腔沸腾传热的修正计算

基于单相流沸腾传热模型,提出一种用于沸腾传热计算的修正算法,通过在CFD软件外部修正热流密度和换热系数来反映沸腾传热的影响。采用修正算法分别对某试验水道和柴油机缸盖水腔内的沸腾传热过程进行了数值模拟计算,与试验测量值相比,试验水道的最大计算误差为7.2%,缸盖水腔的最大计算误差为8%,表明修正算法不仅容易在CFD软件中实现,而且具有足够的精度。     

某小排量欧6增压柴油机冷却水套CFD分析及设计优化

本文通过计算流体力学（CFD）分析方法来评判某小排量欧6增压柴油机冷却水套的换热性能即对流换热系数和冷却液流速、流通性。根据仿真结果比照工程标准,满足设计要求。     

增压中冷柴油机冷却水套流动特性研究

在不同工况下对冷却水套水流入口流量以及特征点的温度、压力进行了测试与分析.建立了冷却水套三维模型,对冷却水腔的流动均匀性、整机压力损失、冷却液流速和换热系数进行了分析.研究结果表明:强化机型冷却水套中的流速和换热系数均能满足冷却要求,但各缸冷却水套的流速不均匀,在进排气侧不同程度地出现了旋涡,第四缸附近的流速低于其它各缸;进入气缸盖冷却水套的流量不均匀;改进后的冷却水套结构使流动的均匀性得到改善.     

重型车用柴油机气缸盖内流动与传热研究

针对某重型车用六缸柴油机气缸盖热负荷过高、鼻梁区出现热裂情况,对冷却水套内的三维流动进行了数值模拟.根据数值模拟结果,提出了4种冷却水套改进方案,其中改进方案1使气缸盖底部的冷却水流速增大了68.73%,鼻梁区对流换热系数提高了56.55%.气缸盖底部温度测量结果表明,气缸盖鼻梁区最高温度降低9.2℃,垂直温度梯度降低19.55%,较好地改善了该型柴油机气缸盖的热负荷.     

冷却液温度为边界条件的柴油机起动试验研究

为了研究冷却液温度对柴油机起动过程初期燃烧不稳定性及排放的影响规律,在一台单缸直喷式柴油机上,利用缸压和单循环采样测试系统对柴油机起动初期单个工作循环的燃烧和排放进行了试验研究。结果表明:冷却液温度是影响柴油机起动过程不稳定的重要因素之一。较低的冷却液温度导致柴油机起动初期燃烧不稳定性增加,失火和不完全燃烧循环较多,从而导致HC排放升高,而且冷却液温度低造成的滞后燃烧会产生较高的CO排放。冷却液温度升高后,失火循环消除,同时着火延迟期明显缩短,最高燃烧压力升高,HC和CO排放显著降低,NOx排放升高,表明燃烧状况改善。