基于能量法的气缸盖低周热机疲劳寿命预测方法研究

通过测试气缸盖本体解剖试样,获得气缸盖材料的循环应力应变特性,并利用仿真方法验证其合理性。在此基础上,依据发动机低周疲劳台架考核方法,运用子模型分析技术,得到考核循环内气缸盖火力面的应力分布和塑性变形特性。基于塑性应变能理论,结合试验测试,对火力面低周热机疲劳寿命进行预测和评估,分析表明排气鼻梁区的寿命较低,约为1100次。     

采用可控散射喷嘴的高响应柴油喷油器和闭环喷油控制实现稳定性燃烧的研究

共轨系统自1996年首次推出以来，柴油机性能已得到了显著提升。多年来，共轨技术持续发展，降低了发动机燃油消耗和排放，提高了驾驶性能。然而，为满足世界范围内持续严格的排放限值并提供性能更加优越的柴油车，还需进一步提升燃烧精确控制技术。通过精确控制喷油量并提高喷油压力，共轨喷油器可显著提升燃烧性能。此外，还需要更接近矩形的喷油规律、更短间隔期内稳定多次喷射的能力及喷雾形状控制来优化燃油混合。另外，在优化喷射和燃烧时，还需考虑世界范围内燃油品质的不同。分别阐述了两种能够实现以上目标的创新喷油器技术，第一种是第四代压电喷油器（G4P）及具有特殊孔状（可控散射喷雾（CDS））的新型喷孔设计，有助于提高燃烧性能。其优势是降低热损失，提高燃烧效率。第二种是通过闭环控制提高喷油量的精确性，实现稳定性燃烧。主要实现途径是基于内置在喷油器中的压力传感器检测实际的喷油速率和燃油特性。上述两个技术是提高发动机性能和针对世界范围内所用燃油品质的多样性以改善燃烧稳定性的关键技术。     

发动机扭振试验有效性研究

分别采用两种联轴器和两套支撑系统进行了发动机扭振试验。试验结果表明,台架支撑系统和联轴器会对发动机扭振试验结果产生很大影响。通过理论分析发现,发动机采用不同支撑系统时,传感器支架振动也会不同,从而造成扭振试验结果存在差异。利用某发动机扭振仿真模型,提取影响系统扭振的因子,并进行敏感度分析,发现联轴器主动端惯量是影响发动机扭振综合幅值的主要参数。为保证扭振试验有效性,建议应根据不同试验目的,采用不同试验设计方案。     

某大功率柴油机机械损失试验研究

为了获得某大功率柴油机的机械损失随机油温度和转速的变化规律以及各系统的机械损失组成比例,采用倒拖法进行了机械损失试验研究。试验表明,同一转速下,机油温度每升高10℃,平均机械损失压力减小约0.01 MPa;将倒拖法测得的机械损失通过Chen-Flynn模型进行修正,和油耗线法测得的平均机械损失压力相比,倒拖法更为准确;获得了各系统的机械损失分配比例,其中活塞连杆组的机械损失所占比例最大,活塞平均速度为11.7m/s时所占机械损失比例达65.5%。     

高效天然气发动机

2020年以后，对CO2进行排放限制的法规迫使发动机采取更加强有力的技术措施。即使到2030年，虽然混合动力和电池电驱动车辆预计会持续增加，但仍有65%的道路车辆通过内燃机驱动。同时，诸如天然气或生物甲烷等低碳替代燃料将在加速交通领域低碳化、支撑有效循环经济方面起到重要作用。菲亚特克莱斯勒汽车公司（FCA）从20世纪90年代开始投资压缩天然气（CNG）车辆，是拥有相关产品系列最多的厂家之一，在欧洲成为了行业领导者。一直以来，FCA都在追求该技术的持续提升，但在未来几十年内，需要进一步提升当前CNG发动机技术，以实现更高的效率，并且消除其与传统燃料发动机之间的差别。CNG直喷技术将是一种技术趋势，更适用于新一代点火发动机，同时获得性能（与汽油机相似）和发动机效率（提高4%~6%）两方面的优势，尤其是与可变气门驱动、先进增压、高压缩比和替代燃烧循环结合使用时。综述了CNG直喷技术的进展，主要介绍了由欧盟协会赞助的名为“GasOn”的CNG大型合作项目。     

二级增压系统不同旁通结构流阻特性仿真分析

建立了Y型和直连型两种典型的二级增压系统旁通结构,利用CFD对其流阻进行了对比。结果表明:当旁通阀全关时,Y型旁通结构流动损失较直连型大,而当旁通阀开启时,Y型旁通结构流动损失较直连型小;对于同种旁通结构,旁通阀的开度越小,损失越大,但是随着开度的增加,由于流过旁通结构的气体质量增加,导致损失相对较大。     

内外EGR和喷油压力对柴油机低温燃烧的影响

在1台装有电液可变气门的单缸柴油机上,通过改变内外EGR策略和喷油压力,对柴油机小负荷工况下低温燃烧的燃烧特性和排放特性进行了试验研究。内部EGR通过排气门两次开启实现,发动机转速和喷油量分别固定为1 500r/min和20mg/cycle。研究结果表明,通过高EGR率控制可以实现超低NOx排放,其中采用高喷油压力可以降低内部EGR的炭烟排放,而采用低喷油压力可以降低外部中冷EGR的HC和CO排放。在内外EGR耦合控制策略中,提高内部EGR比例可以降低HC和CO排放,但改善效果逐渐减弱,同时为了抑制炭烟排放,需要结合更高喷油压力,而提高外部中冷EGR比例可以获得较高热效率。     

高原环境对缸内燃烧及壁面油膜的影响研究

为了分析高原环境下缸内燃烧过程及壁面油膜生成规律,采用 CFD 方法对不同海拔条件下柴油机燃烧过程进行了三维仿真计算,着重分析了海拔对壁面油膜的影响。结果表明：随海拔升高,过量空气系数降低,滞燃期延长,着火推迟,燃烧恶化,柴油机性能下降;高原条件对壁面油膜生成有较大影响,壁面累计油膜质量随海拔升高而增大,4500 m 海拔下壁面油膜累计质量最大可达19 mg ,约占总油量的8％;壁面油膜在燃油喷射弹着点处形成,随着时间推移,油膜向活塞边缘扩散,在高海拔条件下,燃烧结束时活塞边缘仍有油膜残留。