发动机气缸套磨损谱编制方法研究

通过对气缸套-活塞环进行润滑分析,得到了不同曲轴转角位置活塞环的微凸体载荷分布及磨损速率。结合动载荷特点对Archard磨损计算模型进行了修正,同时根据载荷分级对发动机工况进行了离散,计算得到了各离散网格单元内的磨损参数,基于发动机整机载荷谱,采用时间插值方法,编制了典型任务剖面下的气缸套磨损谱。     

催化燃烧应用于均质压燃发动机的几种计算模型

通过耦合DETCHEM软件包及CHEMKIN软件包中的SENKIN模块,对活塞顶及活塞冠周边涂有催化剂的HCCI发动机燃烧过程进行了数值计算,建立了多区模型。针对在处理缝隙区存在催化剂时出现的一些问题,提出了4种不同的计算模型,对比分析了这4种计算模型与基准模型在缸内温度、放热率和HC,NOx以及CO排放等方面的差别。     

高功率密度柴油机紧凑性研究

通过对国内外大量高紧凑装甲车辆柴油机总体设计参数统计类比与计算分析,进行了基本柴油机紧凑性设计影响因素分析,主要研究了V形夹角、气缸直径、气缸数目对柴油机外廓尺寸的影响规律,建立气缸中心距、连杆长度、活塞压缩高度与气缸直径或活塞行程的近似关系,得到高紧凑柴油机最小外廓尺寸推荐估算公式。介绍了基于高强化热力过程大功率柴油机总体特征参数设计选取方法,总结出现代柴油机强化程度、紧凑性、先进性等的评价方法,对柴油机研发战略决策和总体设计参数的选择起到一定的指导作用。     

米勒循环发动机缸内气体流动与燃烧分析

在某1．6L发动机的基础上进行纵向开发,以此来实现高压缩比米勒循环发动机。利用大型三维计算流体动力学（CFD）软件STAR‐CD对采用进气门晚关策略的高压缩比米勒循环发动机进行数值模拟,对比分析了采用两种几何形状活塞的米勒循环发动机的缸内气体流动模式及燃烧过程。计算结果表明：经过结构优化的活塞方案相对于原方案可以获得较优的缸内流动及燃烧特性。计算结果将为实际开发中的高压缩比米勒循环发动机的活塞选型及燃烧室优化提供理论及数据支撑。     

发动机运转噪声的动力学分析及试验研究

建立了活塞系统工作过程的动力学方程和油膜润滑方程,并根据实测的解放CA6102汽油机的气缸压力对活塞二阶运动进行了计算。通过分析不同情况下活塞的无量纲横向位移和无量纲横向加速度随曲轴转角的变化关系,得出了影响发动机运转噪声的实质性因素。     

叠加封口式活塞环在柴油机上的应用研究

针对目前常用活塞环在使用过程中存在的问题,设计了一种叠加封口式活塞环,它由上下两片楔形的单片环组合成一组气环。分析了新型活塞环提高气缸密封性能的机理,通过对单缸和整机柴油机性能对比试验证明,该活塞环具有降低燃油消耗和机油消耗、提高活塞环寿命、降低排放的特点,对提高柴油机的综合性能作用明显。     

Integration of a single cylinder engine model and a boost system model for efficient numerical mapping of engine performance and fuel consumption

A numerical engine mapping methodology is proposed for the engine performance and fuel consumption map generation. An integrated model is developed by coupling a single cylinder GT-Power® engine model with a MATLAB/ Simulink® based boost system model to simulate a turbocharged diesel engine over the entire engine operating speed and load ranges within reasonable computational constraints. A single cylinder engine model with the built-in multi-zone combustion modeling option in GT-Power® is configured as a predictive engine model. The cycle averaged simulation result from the engine model is used as the boundary conditions of the boost system including intake and exhaust manifolds and a turbocharger. The boost system model developed in MATLAB/Simulink® platform calculates the intake and exhaust conditions which are fed back to the engine model. The integrated system model predicts the performance and fuel consumption of a turbocharged diesel engine with better predictive capability than mean value engine models. Its computational time is fast enough to simulate the engine over the entire engine operation range compared to multi-cylinder engine models.     

发动机活塞环-缸套低摩擦设计仿真分析

以某直列3缸汽油机为研究对象,建立了仿真计算模型,验证了模型的正确性,利用该模型分析了活塞环结构对活塞环-缸套摩擦副润滑的影响。研究表明:过大或过小的活塞环径向桶面高度都会增加活塞环-缸套摩擦副的摩擦损失;在保证发动机平稳运行的基础上,应尽可能选择小的切向弹力;开口间隙对活塞环-缸套之间的窜气量影响很大,冷态时,该款发动机开口间隙为0.38~0.40mm时最佳。     

Effects of mixture formation on WOT output of a direct-injection gasoline engine

The effects of in-cylinder charge motion, fuel spray characteristics and piston crown geometry on WOT output of a direct-injection gasoline engine were investigated. The mixture formation process in the cylinder was analyzed by computer simulation and LIF visualization. The results made clear the technical factors for achieving sufficient fuel–air mixing in a DI gasoline engine with a bowl-in-piston geometry optimized for stratified charge combustion.     

对置活塞二冲程汽油机动力学特性分析

结合对置活塞二冲程汽油机对置曲柄连杆机构的设计要求,提出了4种布置方案,利用Matlab/Simulink建立了动力学仿真模型,分析了不同方案的动力学特性。结果表明,活塞运动相位差一定时,4种方案的活塞相对运动规律和缸体横向力变化规律相同;随着相位差增大,缸体横向力波动幅值增大,平衡性变差。轴对称布置的对置曲柄连杆机构曲轴旋向相反,对置活塞对缸体的侧压力方向相同;中心对称布置的对置曲柄连杆机构曲轴旋向相同,对置活塞对缸体的侧压力方向相反。轴对称布置的缸体竖直方向合力受相位差的影响极小,约为传统发动机的2倍,相对缸体中心的力矩随相位差的增大其幅值增大;中心对称布置的缸体竖直方向合力随着相位差的增大而增大,且远小于传统发动机,相对缸体中心的力矩受相位差的影响极小。方案3中进排气侧缸体侧压力的方向及变化规律有利于气缸体水平布置的缸套润滑和实现两侧曲轴的同向同步。     

Major sources of hydrocarbon emissions in a premixed charge compression ignition engine

Although premixed charge compression ignition (PCCI) combustion engines are praised for potentially high efficiency and clean exhaust, experimental engines built to date emit more hydrocarbons (HCs) and carbon monoxide (CO) than the conventional machines. These compounds are not only strictly controlled components of the exhaust gas of road vehicles but are also an energy loss indicator. The prime objective of this study was to investigate the major sources of the HCs formed in the combustion chamber of an experimental PCCI engine in order to suggest some effective technologies for HC reduction. In this study, to explore the dominant sources of HC emissions in both operation modes, a single cylinder engine was prepared such that it could operate using either conventional diesel combustion or PCCI combustion. Specifically, the contributions of the top-ring crevice volume in the combustion chamber and the bulk quenching of the lean mixture were investigated. To understand the influence of the shape and magnitude of the crevice on HC emissions, the engine was operated with 12 specially prepared pistons with different top-ring crevices installed one after another. The engine emitted proportionally more HCs as the depth of the crevice increased as long as the width remained narrower than the prevailing quench distance. The top-ring-crevice-originated exhaust HCs comprised approximately 31% of the total HC emissions in the baseline condition. In a series of tests to estimate the effects of bulk quench on exhaust HC emissions, intake air was heated from 300K to 400K in steps of 25K. With the intake air heated, HC and CO emissions decreased with a gradually diminishing rate to zero at 375K. In conclusion, the most dominant sources of HC emissions in PCCI engines were the crevice volumes in the combustion chamber and the bulk quenching of the lean mixtures. The key methods for reducing HC emissions in PCCI engines are minimizing crevice volume in the combustion chamber and maximizing intake air temperature allowed based on the permissible NOx level.     

活塞组件耦合作用下的气缸套变形特征分析

为评估某V型高强化柴油机气缸套的变形特征,考虑活塞组件的耦合作用,建立气缸套变形分析的有限元分析模型。采用有限元非线性求解方法对气缸套热-机耦合工况下结构变形进行求解,获得气缸套工作状态下的结构变形量,并充分说明在气缸套结构变形分析中考虑活塞组件耦合效应的重要性。分析了缸套结构纵向及不同高度截面变形特点,结果表明,缸盖螺栓预紧载荷和活塞侧向作用力对缸套缸口和活塞上止点处的截面变形影响较大,气缸套中下部截面变形相对较小,主要以椭圆变形为主。     

液压自由活塞柴油机动力学参数研究

介绍了液压自由活塞柴油机的工作原理和结构特点,根据其特点对作用于活塞组件上的缸内气体压力、液压力进行了合理的简化,构建了活塞动力学模型,获取了活塞运动过程中的受力图谱,从力学角度分析了活塞的运动特性.通过对动力学模型的计算,获得了影响活塞运动特性的主要参数,分析了各个参数对活塞动力学的影响规律,为液压自由活塞柴油机的设...     

基于AVL EXCITE的活塞敲击故障诊断方法研究

活塞长时间运转磨损导致间隙增大,产生敲缸现象,影响机体振动噪声。以四缸柴油机为例建立活塞模型,通过设置不同的活塞间隙模拟活塞在不同故障程度下的磨损情况。在AVL EXCITE Power&Unit中建立发动机总成模型,分析活塞敲击对机体造成的影响。活塞敲击力主要为横向(Y方向)敲击缸套,引起振动加速度横向中高频信号频率能量增加,对水平和垂向及低频几乎没有影响。     

六面体网格下复杂型转化器的三维数值模拟

利用计算流体力学软件STAR-CD,对具有偏心锥台型扩张管催化转化器进行了全六面体网格下的三维稳态流动数值模拟;研究了该新型催化转化器载体区域的流动均匀性以及压力损失;阐述了其六面体网格生成过程,并探求和分析符合商用标准的计算方法,总结出有效的计算程序,为排气后处理系统的研制和开发提供了实用的参考。     

柴油机活塞拉缸实例分析和试验研究

针对某 4缸柴油机第 2缸出现的活塞拉缸事故 ,采用硬度塞法对其活塞温度场进行了实机测量 ,对活塞燃烧室底部烧穿的样品进行了金相分析。经分析表明 ,该型柴油机活塞的工作温度状态在标定功率下已达到了安全极限。最后从加强对活塞的冷却散热角度出发 ,提出了改进措施 ,并进行了实机试验     

CA488型发动机活塞的国产化

ＣＡ４８８型发动机，是从美国克莱斯公司引进的２．２Ｌ，直列四缸，四冲程，水冷，顶置凸轮轴，火花点火化油器式汽油发动机，介绍了国产化后的活塞的材料，结构，形位公差及粗糙度控制等方面的情况，以及各项检验，台架试验和道路试验结果。     

脉冲转换排气系统三维非定常流动计算研究

对大功率8缸柴油机采用的脉冲转换排气系统进行了三维非定常流动计算,针对发动机实际排气管形状,计算物理模型采用多面体网格单元,排气管进口边界条件采用简化的用于一维性能计算的质量流量条件,湍流模型采用标准kε-模型。结合对排气管开启、关闭时刻点以及排气最大流量点的分析,探讨了脉冲转换排气系统的流动机理。     

基于瞬态分析的柴油机活塞疲劳寿命预测

以某增压柴油机活塞为研究对象,建立了由曲柄连杆机构和缸套组成的装配体有限元模型,计算了活塞在热载荷、机械载荷和热-机耦合作用下的应力分布,在此基础上将计算得到的热-机耦合应力场作为疲劳载荷,采用名义应力法对活塞进行疲劳寿命计算。结果表明:活塞的短寿命区域出现在活塞销座内侧上部,最低循环次数为8.823×10~7次,折合1 470.5h。从计算结果看,活塞的结构较为合理,能满足柴油机的使用要求。