缸盖沸腾冷却气泡控制的研究

基于沸腾气泡消失过程的可视化试验研究,提出了气泡消失假设,根据能量方程和变形分析建立了气泡消失数学模型并经试验验证。根据缸盖内流场特征和沸腾气泡特点提出气泡消失控制方法,以避免气泡对节温器等部件造成损害。根据核化理论提出气泡聚合抑制方法,缸盖应避免铸造砂眼。     

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。     

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。     

模拟柴油机缸盖水道沸腾传热的实验研究

采用2种装甲车辆常用冷却液(纯水和-35号冷却液),进行模拟柴油机缸盖水套的铸铝水道过冷沸腾传热实验。根据柴油机缸盖内冷却液的工作情况和实验装置的可控条件,对上述2种冷却液分别进行了冷却液不同主流流速(0.4~3m/s)、不同主流温度(75~95℃)和不同系统压力(0.1~0.25MPa)等工况实验。结果表明,不同流体主流流速与温度和系统压力对过冷度有一定的影响,进而对沸腾换热产生显著的影响。降低流速、提高流体主流温度和降低系统压力,均有助于强化沸腾换热效果。与纯水相比,-35号冷却液能较好地适应车辆冬季使用要求,但其饱和温度相对较高,较难出现沸腾换热现象,降低了换热的效果。     

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%。     

发动机缸盖国产化对性能及标定的影响研究

汽油发动机的缸盖是影响混合气形成和燃烧的重要零部件,是决定发动机性能和可靠性的关键零部件。本文通过试验分析在缸盖国产化后,缸盖的差异对发动机燃烧性能的影响;提出了对发动机电喷系统数据采取重新标定的方法,来改善发动机的性能。同时,通过本文介绍,提供了一种对缸盖进行分析研究的一种方法。     

采用模拟缸盖时发动机缸筒变形的仿真分析

针对测量发动机缸筒变形的传统方法成本较高的问题，提出了在测量过程中采用模拟缸盖代替真实缸盖的方法，并选用6种不同的缸盖，在某6缸发动机上进行了试验研究。研究结果表明，对于该6缸发动机，在测量其缸筒变形量时，可采用40mm钢板挖孑L的模拟缸盖(第3种缸盖)代替真实缸盖。     

EQ6102缸盖螺栓拉长原因分析及装配工艺改进

分析了EQ6102发动机缸盖螺栓在装配中拉长的原因，采用人工扭矩转角法对缸盖螺栓进行拧紧试验，根据试验结果确定了人工扭矩转角拧紧工艺参数、电动组合拧紧机拧紧工艺参数，保证了缸盖螺栓的装配质量。     

发动机缸盖热机械疲劳及寿命预测研究

缸盖作为发动机的关键组成部件,使用工况较复杂,容易发生热机械疲劳(TMF)失效,其疲劳强度特性的优劣直接影响发动机的寿命。文章针对发动机开发过程中缸盖开裂的工程问题,建立了缸盖高周疲劳(HCF)和低周疲劳(LCF)计算模型,综合分析缸盖开裂的原因。根据发动机热冲击试验规范计算了缸盖的瞬态温度场,以反映实际试验中金属温度场情况;进行了缸盖TMF材料属性测试,得到了等温低周疲劳数据;同时在TMF计算模型中考虑了蠕变、氧化、硬化和软化等因素。计算结果表明,该缸盖局部存在寿命较低的情况,位置与试验中缸盖开裂位置吻合;经过局部结构优化,寿命达到设计要求,并通过了试验验证,解决了该缸盖的开裂问题,为后续开发提供了技术保障。     

基于计算机辅助工程技术的柴油机缸盖垫密封性分析

某柴油机缸盖垫在前期通过了面压试验确认,但在可靠性试验中出现缸盖垫开裂现象。利用Abaqus软件建立仿真计算模型,对不同工况下的缸盖垫线压力、波动量进行分析。结果表明,原缸盖垫线压力满足设计要求,但波动量超过了设计限值。随后提出改进方案,并对改进方案,进行仿真分析,最终通过缸盖垫疲劳振动试验验证2种缸盖垫的仿真计算结果。     

铸铁试件在热冲击下热疲劳寿命的研究

采用简单的模拟试件进行缸盖常用的铸铁材料在热冲击条件下的低周热疲劳试验,同时建立试件的有限元模型,并运用有限元法对试件进行了温度场和应力与应变场的模拟计算,预测了试件的疲劳寿命.预测的疲劳寿命与试验结果吻合良好,说明模拟计算方法和所建预测模型的正确性.缸盖受到的低周热疲劳损伤与试件所受的热疲劳损伤具有一定的相似性,因此本文中采用的试验与模拟方法也适用于实际缸盖热疲劳寿命的研究.     

气缸盖干式气压试验及压降允许值

为了避免发动机在工作时发生油水混合的不良现象,必须对气缸体进行密封渗漏试验。目前第二汽车制造厂现场使用的有两种方法,一是水压试验,二是湿式气压试验。水压试验就是向已被密封的缸盖水套内通以具有一定压力的水,直接观察有无渗漏现     

SMC复合材料在发动机缸盖罩上的应用

发动机缸盖罩的传统用材是薄钢板、铸造铝合金和复合钢板,简要介绍了3种材质缸盖罩的特点。为降低发动机的噪声和制造成本,开发了一种缸盖罩用SMC(片状模塑料)材料,并以此制造出1款缸盖罩。通过台架试验,测试了SMC发动机缸盖罩的使用可靠性和降噪效果。结果表明,与使用最广泛的铸铝缸盖罩相比,SMC缸盖罩在减重、降噪和降成本方面都有一定优势,值得推广使用。     

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。     

基于流固耦合方法的某缸盖热机疲劳分析及设计改进

为分析某增压柴油机缸盖排气道侧水套在台架耐久试验中发生多起开裂失效现象的原因,应用FEA-CFD耦合方法对缸盖进行温度场、应力、高周疲劳强度分析。通过仿真找出缸盖结构薄弱区域。温度场计算结果和火力面温度测量结果一致。经过分析,确认开裂区域应力水平过高、安全系数不足是导致缸盖失效的根本原因。对开裂区域结构进行优化,降低其应力水平,提高缸盖的疲劳安全系数,优化后的缸盖通过了试验验证。     

风冷汽油机缸盖及活塞不稳定传热研究的对比

结合CUB1004行程汽油机,在试验研究与模拟计算基础上,对过渡工况下缸盖及活塞的不稳定传热进行了对比研究。建立了缸盖及活塞三维有限元不稳定传热计算模型,获得了过渡工况下其表面温度变化特性,并对缸盖及活塞研究方法进行了对比,获得了一些有意义的结论。     

基于多尺度核独立元分析与核极限学习机的柴油机故障诊断

为提高柴油机故障诊断速度和精度,提出了基于改进多尺度核独立元分析与量子粒子群优化核极限学习机的故障诊断方法。首先利用固有时间尺度分解对缸盖振动信号进行多尺度时频分解,并根据故障敏感度参数筛选有效分量以实现振动冲击特征增强;然后利用核独立元分析消除有效分量间的频带混叠,分离故障敏感频带,并提取各频带的AR模型参数、多尺度模糊熵和标准化能量矩构造联合故障特征向量;最后建立基于量子粒子群优化的核极限学习分类器实现柴油机故障诊断。试验结果表明,该方法有效增强了缸盖振动信号中的故障敏感特征,提高了柴油机故障诊断速度和精度,故障分类准确率达到98.45%。     

采用模拟缸盖技术缸孔变形的数值分析与试验研究

建立了缸体,缸盖的仿真模型:对装配模拟缸盖和真实缸盖的缸体的缸孔变形进行了数值模拟;并在相同状态下进行静态测量。试验结果表明:采用模拟缸盖技术加工的缸体,在装配缸盖后缸孔圆度、圆柱度较加工后精度变化小,圆度误差减小了近90%,可以很好的保证缸体在装配模拟缸盖后与缸体机机后缸孔精度的一致性。     

缸盖处理不当引发的故障

在车辆维修过程中,常会遇到缸盖平面因烧蚀受损而形成环形痕迹,如果修补处理不得当的话,极易留下冲缸垫的隐患,而正确的修补处理,可以消除这种隐患,从而避免更换缸盖的经济损失.常用的方法有两种:缸盖表面研磨法和金属填补剂填补法.不久前我所在的修配厂就发生过一例由于缸盖处理不当引发的故障,现将维修过程记录下来,供同行们共同研究参考.     

一种基于广义S变换增强的柴油机失火故障特征提取方法

为有效提取柴油机缸盖振动信号失火故障特征,提出一种基于广义S变换增强的柴油机失火故障特征提取方法。首先根据柴油机燃烧过程与配气相位的关系对信号进行等角度重采样,然后利用广义S变换对信号进行消噪处理,并按工作循环将信号的周期性瞬态特征进行同步增强。通过仿真信号验证和某柴油机缸盖振动信号的实例应用,结果表明,此方法能有效地提取柴油机缸盖振动信号的失火故障特征,实现失火故障的准确诊断。