GDI发动机活塞的停止过程特性

基于发动机动力学理论,建立发动机停止过程中活塞的动力学模型,推导出停油熄火后缸内气体力矩以及曲轴输出力矩的计算公式.以三菱公司的4G15GDI发动机为例进行了仿真计算和台架实验,详细分析了发动机停止过程的缸内气体力矩和曲轴输出力矩特性、曲轴速度特性及活塞停止位置概率分布.仿真和实验结果显示:停机过程的缸内气体力矩和曲轴输出力矩变化过程是周期衰减过程,经过1.28 s转速由2000 r/s降至0 r/s.活塞自由停止位置约90%分布在上止点前60°~80°CA.     

火花点火发动机运行参数对其循环变动的影响——建模和仿真

基于循环间变动的排气温度建立了一个发动机循环变动模型. 在这个模型中,第n个循环的排气温度作为模型的输入,通过定压进气过程、绝热压缩过程、定容燃烧过程、绝热膨胀过程、定容放热过程和定压排气过程来近似汽缸内的热力学过程,最后得出第n+1个循环的排气温度. 由于把发动机运行参数,如转速、点火角、计量比、进气压力和进气温度等加入该模型,可定量地估计这些参数对发动机循环变动的影响. 因为循环间排气温度的波动反映了循环变动程度,对排气温度影响最敏感的参数最可能被用于循环变动控制. 模型仿真结果表明,对于接近化学计量比的混合气,循环变动不明显,对于稀薄混合气,在部分负荷和较大点火角的情况下,循环变动以混沌或分岔的形式出现.     

气动发动机活塞运动轨迹的优化设计

为解决高转速下动力与经济性能的下降，提出一种新的气动发动机曲轴连杆机构.通过建立气动发动机的进气模型和缸内工作过程模型，以压缩空气的比输出功最大为目标函数，给出优化的活塞运动轨迹曲线.分析了进气阀与活塞运动之间新的匹配关系.设计了复曲轴连杆结构，并得到调节进排气门的开关时刻与持续时间的方法.结果表明，在该机构实现的优化轨迹曲线中，在缸内压力达到进气压力之前，活塞的运动速度应该保持静止；缸内高压建立后，活塞的运动速度应与进气门的截面积保持线性关系；进气门关闭后，活塞速度应保持匀速运动.采用新机构后的压缩空气比输出功比原系统提高了一倍.     

发动机曲轴动力学仿真研究

探讨了结合有限元分析软件ANSYS和多体系统动力学分析软件。ADAMS对曲轴进行动力学仿真的方法．运用ANSYS建立某军用V8柴油机曲轴的有限元模型，结合ADAMS建立了包括曲轴柔性体以及随曲轴一起转动的零件刚性体在内的发动机曲轴系的多体系统动力学模型，得到了关键构件的运动及载荷变化曲线，为更深入的分析曲轴系动态响应奠定了基础．     

燃烧室构形对内燃机缸内湍流特性的影响

内燃机缸内流动是极其复杂的三维湍流流动,其流动具有强压缩性、强旋转和各向导性的特点。模拟和分析内燃机的燃烧和排放,离不开对缸内湍流运动的正确描述和模拟。为了考察非线性三方程模型对内燃机缸内湍流特性的预测能力,用修正的非线性三方程模型对平顶活塞燃烧室内流动进行了计算,计算采用任意拉格朗日欧拉法,结果表明非线性三方程模型在定量和定性上较之k-ε模型有较大的改进,此模型适合于计算内燃机缸内湍流流动。为了考察燃烧室几何构形对内燃机缸内湍流特性的影响,用修正的非线性三方程模型对不同结构燃烧室缸内流动进行计算,给出了用非线性三方程模型计算得到的结果,结果表明内燃机燃烧室几何形状对缸内湍流特性有很大的影响。     

单组元液压自由活塞发动机关键技术

为解决传统内燃式液压自由活塞发动机对压缩比控制要求严格的缺点,采用单组元推进剂代替传统的矿物燃料,利用单组元燃料催化分解后释放出的高温混合气推动活塞组件往复运动,提出了一种对外输出液压能的新型液压自由活塞发动机.采用Fluent软件模拟在脉冲工作方式下,催化床的床载、比表面积、孔隙率、流阻等对单组元燃料分解特性和寿命的影响.通过在动力腔头部安装辅助电磁排气阀的方式来提高活塞的运行频率,提高输出功率.采用隔热陶瓷和合理的排气口设计来减小动力腔壁面热量损失,提高输出功率.利用软密封和硬密封相结合的方式来阻止动力腔的气体进入液压泵,保证了系统工作可靠.     

缸套振动求解及其对活塞裙润滑性能影响分析

摘 要：建立了考虑缸套振动的活塞动力学和混合润滑耦合模型,并使用Broyden算法对缸套振动特性进行了求解。在综合考虑活塞裙部及缸套的表面粗糙度、弹性变形、接触等因素对活塞裙部润滑性能影响的基础上,使用Broyden算法求解缸套振动特性,并研究了缸套振动对活塞二阶运动、活塞裙部润滑性能的影响。结果表明：做功冲程缸套的振动位移以及加速度最大,且随着转速的增加,位移响应幅值增大;与不计缸套振动相比,计入缸套振动的活塞二阶运动速度出现剧烈振荡,局部油膜压力幅值以及最小油膜厚度会明显波动,平均摩擦功耗增加。     

基于虚拟样机的HCPE运转稳定性研究

液压约束活塞发动机（HCPE）是一种新型的将燃料在发动机缸内燃烧产生的热能转化成流体压力能的动力装置,其运转平稳性是设计分析和性能评价的重要依据。针对假定曲轴等角速度转动研究发动机的工作平稳性的方法与实际不符,基于CAD/CAE软件建立了三缸轴向HCPE的仿真模型,提出不动点迭代的转速调控方法可使曲轴很快收敛到某一工作转速。假定瞬时角速度可变进行了仿真研究,结果表明,三缸轴向HCPE的运转不均匀度为4.75%,可以满足使用要求。     

自由活塞膨胀机-直线发电机集成系统动力特性研究

为了提高车用内燃机余热能回收系统中膨胀机热功转换效率,通过试验与仿真相结合的方法,在压缩空气平台上对一台自由活塞膨胀机-直线发电机集成系统进行了试验研究,同时,基于MATLAB/Simulink软件搭建了系统仿真模型并进行了验证. 基于该仿真模型研究了活塞初始位移、活塞-动子连杆质量以及工作频率等对系统动力特性的影响. 结果表明:当仿真进气压力为 0. 188 MPa、工作频率为 2. 5 Hz 时,初始位移存在唯一值-0. 045 307 m,使得活塞以位移0点为中心做往复运动;当进气压力、工作频率一定时,活塞运动行程、速度峰值、加速度峰值以及指示功均随活塞-动子连杆质量增大而减小. 当系统启动时,工作频率应高于固有撞击频率f0 ,避免活塞对气缸顶面(或端面)产生撞击.     

活塞环-缸套摩擦磨损模拟实验方法研究

提出了一种评价活塞环柛滋啄Σ聊ニ鹦阅艿目焖倌D馐笛榉椒ǎ兄屏送词侥D饽Σ聊ニ鹗笛榛睾伞⑺俣鹊仁笛椴问湍Σ亮Α⒆苣コ痰仁笛榻峁牟馐宰爸眉捌浼扑慊莶杉硐低常- 实验直接采用被测的活塞环和缸套作为试样,这不仅使模拟实验更接近实际情况而且大大减少了试样制备的工作量. 以表面涂覆Ti-TiN耐磨涂层的492 发动机活塞环及与其配副的缸套为试样进行了重复性实验,结果表明:用质量法测量的磨损量最大相对误差＜8.5%;摩擦力的最大相对误差<2%.     

Theoretical Analysis of Noise of Piston Knocking Cylinder Wall in Automotive Engines

Based on the loading conditions of engine, applying difference method to solve the hydrodynamic lubrication equation of piston skirt movement, the force acting on piston skirt and the moment on wrist pin were obtained. A computer program for simulating the piston second order motion was conducted to calculate the lateral motion of the upper part and the bottom part of piston skirts of the engine of automotive model CA1091. From the simulated result, the maximal impacting phase and the maximal impacting region of the piston were obtained. The result can be used for designing engine, diagnosing the noise of piston knocking cylinder wall and explaining many practical fault phenomena in theory.     

液态LPG直喷发动机混合气形成的数值解析

首先数值解析了缸内电控直喷汽油机的混合气形成过程,并且与光学纹影实验结果比较,验证了解析方法的可行性。在此基础上,分别考察了电控LPG直喷发动机曲面活塞顶燃烧室和凹坑型活塞顶燃烧室在部分负荷工况下混合气的形成过程。结果表明:在部分负荷下、压缩行程后期喷射时,由于缸内滚流的作用,两种不同形状活塞顶的燃烧室在接近压缩终了时,缸内混合气都能呈明显分层构造,即在火花塞附近聚集了较浓的混合气,而离火花塞较远处则是较稀的混合气,整个燃烧室的空燃比达到40∶1。     

三角活塞发动机工作原理和理论型线的创成

介绍了三角活塞旋转发动机的工作原理,提出了气缸型线的创成方法和计算公式.     

发动机的GT—POWER模拟和试验验证分析

发动机工作过程仿真已经成为发动机开发设计和改进工作的一个重要手段和环节。然而,对于发动机仿真研究而言,仿真模型的准确性至关重要。以4CK发动机结构参数为基础,运用一维动力学软件GT-POWER建立发动机燃烧工作过程模型。通过发动机台架试验获取的外特性功率、油耗及最大扭矩功工况缸内压力数据和GT-POWER仿真计算结果的对比,验证发动机仿真模型的有效性。     

Numerical investigations on HCCI engine with increased induction induced swirl and engine speed

Homogeneous charge compression ignition(HCCI) mode of combustion is popularly known for achieving simultaneous reduction of NOx as well as soot emissions as it combines the compression ignition(CI) and spark ignition(SI) engine features. In this work, a CI engine was simulated to work in HCCI mode and was analyzed to study the effect of induction induced swirl under varying speeds using three-zone extended coherent flame combustion model(ECFM-3Z, compression ignition) of STAR-CD. The analysis was done considering speed ranging from 800 to 1600 r/min and swirl ratios from 1 to 4. The present study reveals that ECFM-3Z model has well predicted the performance and emissions of CI engine in HCCI mode. The simulation predicts reduced in-cylinder pressures, temperatures, wall heat transfer losses, and piston work with increase in swirl ratio irrespective of engine speed. Also, simultaneous reduction in CO2 and NOx emissions is realized with higher engine speeds and swirl ratios. Low speeds and swirl ratios are favorable for low CO2 emissions. It is observed that increase in engine speed causes a marginal reduction in in-cylinder pressures and temperatures. Also, higher turbulent energy and velocity magnitude levels are obtained with increase in swirl ratio, indicating efficient combustion necessitating no modifications in combustion chamber design. The investigations reveal a total decrease of 38.68% in CO2 emissions and 12.93% in NOx emissions when the engine speed increases from 800 to 1600 r/min at swirl ratio of 4. Also an increase of 14.16% in net work done is obtained with engine speed increasing from 800 to 1600 r/min at swirl ratio of 1. The simulation indicates that there is a tradeoff observed between the emissions and piston work. It is finally concluded that the HCCI combustion can be regarded as low temperature combustion as there is significant decrease in in-cylinder temperatures and pressures at higher speeds and higher swirl ratios.     

微小型发动机柱塞温度场和热变形的三维有限元数值模拟

对微型无人机用排气量在1ml以下的微小型发动机的柱塞组件进行了三维有限元热分析,并以0.33ml微小型机为例进行了实际计算,用热成像和易熔合金法进行了相关实验。根据实验数据利用反推法提高了模型精度,获得了微小型发动机的温度场和热变形的较准确结果。分析表明,排气系统等结构设计使柱塞的温度场和热变形轴向不对称,但差别很小;球铰的温度高,热应力大,容易发生失效。柱塞裙部轴向温度和变形呈指数分布,变形后形线内凹。高转速的强制冷却效果以及比表面积大的体积效应减少了热负荷,同时降低了热效率。本文建立的分析方法对1ml以下的微小型发动机具有通用性。     

活塞有限元分析

运用现代设计分析方法,建立了一种活塞实体有限元模型．分析计算了一种新设计的直径１００ｍｍ柴油机活塞的温度场以及综合变形与应力．计算结果表明：活塞综合变形不呈轴对称分布,裙部过大的径向变形是造成活塞拉缸的主要原因;综合应力峰值出现在销座内侧及冷却油腔处,是造成活塞常见破坏形式（销座及冷却油腔开裂）的主要原因．     

活塞润滑油膜历程的分析

对往复式内燃机活塞的动力特性进行了分析研究,导出了活塞润滑的雷诺方程和活塞运动方程,给出了可供实用的求解方法,并采用这种方法对S110柴油机进行了设计计算与试验研究,研究结果表明,活塞润滑油膜历程与活塞－缸套的间隙,活塞销的位置、润滑油的粘度等因素密相关。     

柴油机燃烧过程模拟分析

为了解柴油机燃烧的微观情况,利用商用计算软件STAR-CD对增压中冷柴油机进行了燃烧模拟分析。在试验台架上调整供油提前角,针对烟度及NOx排放性能进行了试验,为模拟计算获取了温度、压力等初始条件。对试验工况进行了燃烧模拟,结果表明,喷油过程会形成喷注头部,在喷油后期喷注尾部又从喷注整体上脱落;未来得及燃烧的燃油撞壁后,其小部分向上运动逐渐进入余隙狭缝之中,大部分向下沿ω形壁面形成滚流运动;着火首先发生在油束外缘区域,并且随着燃烧的进行,高温区一直出现在燃油蒸汽的外层。     

基于层次分析法的发动机缸体生产线设备可用性的模糊综合评价

依据层次分析法、模糊数学原理,结合问题的背景知识建立了设备模糊综合可用性层次分析模型。并利用该模型研究了发动机缸体生产线设备可用性的评价问题。以设备的平均无故障时间(MTBF)、平均维修周期(MTTR)、年均故障次数、年均维修费用、平均有效度的观测值为基础变量,建立了可用性指标模糊评价集的隶属度函数,利用层次分析法给出了评价准则关于评价目标的相对权重,最后利用模糊综合评价法给出了发动机缸体生产线所有在役设备的可用性排序。