参数耦合对电磁阀前油路压力波动的影响研究

电液可变气门液压系统的稳定性对发动机的燃烧排放具有重要意义。文章针对自主研发的某型号船用柴油机的电液可变气门系统,建立压力波动的评价体系,通过试验与仿真,分析供油压力P₀（10~13 MPa）与电磁阀的开启相位β（317~322 °CA）的耦合对电磁阀前液压油路压力波动的影响。电磁阀前液压油路压力曲线的瞬时压力变化量的波动曲线拐点处的特征值P_a–e与特征相位β_a–e受供油压力和电磁阀开启相位的影响结果是:P_a、P_c、P_e的幅值不受电磁阀开启相位的影响,P_b和P_d的幅值随电磁阀开启相位的延迟而增加;P_a、P_c、P_e的增幅随供油压力的增加而增加,P_b和P_d的降幅随供油压力的增加而增加;β_a–e之间的间隔差值几乎不受供油压力的影响且与电磁阀开启相位的间隔差值几乎一致,不受电磁阀开启相位的影响。     

柴油机凸轮-液压式气门启闭特性实验研究

自主开发一套电控液压进气门晚关机构(EHLIVC),将该机构应用在DK4A柴油机缸盖上,并搭建EHLIVC系统的试验台架,通过实验研究供油压力和控制脉宽对EHLIVC系统的气门启闭特性的影响规律。研究发现:供油压力对附加升程关闭动作完成时间影响很小,但供油压力对气门附加升程开启动作完成时间影响明显,附加升程开启动作完成时间随供油压力的增大而呈现线性减小的趋势;供油压力对附加升程开启延迟影响不大,但对附加升程关闭延迟影响明显,供油压力越大,关闭延迟越小,供油压力超过4.5 MPa时,关闭延迟基本保持不变;控制脉宽对附加升程开启、关闭延迟影响均不大,但对附加升程开启持续时间影响明显,附加升程开启持续时间随脉宽的增大而呈现线性增长的趋势。     

电液式柴油机可变气门系统结构强度分析

利用有限元法,对比分析原机配气机构与改进后可变气门机构关键零部件的结构强度,同时利用名义应力法对零部件的疲劳寿命进行对比。结果表明:相比原机气门机构,当液压缸内出现最大稳态压力载荷,可变气门机构零部件总体静应力分布与原机相差不大,应力最高增幅出现在挺柱组件中,应力最高增加20.2%;当缸内出现瞬态压力振动幅值,挺柱组件的应力增加到原机的127.4%,但零部件最大应力依旧远低于材料屈服极限,静应力满足强度要求。此外,分别使用Goodman方程和Gerber方程来描述应力幅和平均应力之间的关系时,零部件的应力幅低于材料的疲劳极限,零部件寿命满足发动机零部件无限寿命设计要求。     

内部废气耦合点火对甲醇燃烧和排放的影响

基于自主开发的液压可变气门机构,研究了内部废气再循环(EGR)耦合点火策略对甲醇发动机节能减排的改善潜力。结果表明,随着排气门升程的降低,内部EGR率增大。内部EGR增大导致缸内压力和缸内燃烧温度峰值下降,燃烧重心推迟,燃烧持续期延长,燃烧循环变动增加。适当地调整点火正时,甲醇发动机在42%内部EGR下仍能使燃烧重心分布在合理的范围内并平稳运行。另外,内部EGR结合点火正时在不同负荷下对油耗和排放的改善效果不同,在20%负荷下有效热效率和燃油消耗率改善效果最佳,分别提高了3.2%和12.7%;在40%负荷下对NO_x和HC排放改善效果最佳,分别降低了64.25%和20.8%。     

排气道废气再循环策略下实现汽油可控自燃的气门定时区域

在装备有电控液压驱动可变气门机构的单缸机试验系统上,研究了使用排气道废气再循环(EGR)策略实现汽油可控自燃(CAI)时,气门定时对汽油CAI的影响。试验结果表明,在转速1000 r/min、过量空气系数λ为1条件下,采用进气门开启定时不变时(IVO=40°CAATDC)排气门关闭定时,(EVC)在126~176°CA ATDC范围内能够实现汽油CAI;采用EVC定时不变(EVC=146°CA ATDC)时,IVO在28~60°CA ATDC范围内也能够实现汽油CAI。EVC对从排气道吸入的废气的影响要大于IVO。在能实现汽油CAI的气门定时区域内,IVO变化范围仅为45°CA,EVC变化范围可达120°CA。     

进气门早关对汽油机进气过程及燃烧性能的影响

介绍了一种全可变液压气门机构(FHVVS),该机构采用进气门早关(EIVC)的方式取代节气门,实现无节气门汽油机负荷调节。研究发现:虽然进气门早关使中、小负荷工况下的泵气损失得到大幅度降低,但无节气门汽油机进气管压力的提高降低了残余废气倒流量,使油气混合不良、燃烧性能恶化,导致进气道喷射式汽油机的指示热效率明显降低。为改善燃烧性能,介绍了一种在气门小升程时能产生强烈进气涡流的螺旋气门。试验结果表明:螺旋气门显著改善了进气道喷射式无节气门汽油机的燃烧性能并提高了燃油经济性,使中、小负荷工况下的燃油消耗率比节气门汽油机降低了7.2%～12.5%。     

原型混流式水轮机压力脉动特性CFD模拟分析

水轮机压力脉动与流动特性紧密关联.在保证CFD模拟与原型试验结果吻合的基础上,对覆盖某原型水轮机运行区间的25个稳态工况进行了模拟,分析了压力脉动特性及流态特性的对应关系.结果表明,该水轮机存在不稳定的运行开度区间,区间大小和位置随水头而变动;转轮内存在叶道涡,尾水管内存在碎涡及螺旋涡带,碎涡相互干扰使得尾水管低频脉动丰富,螺旋涡带撞击尾水管壁面产生低频高幅脉动并向上游直线传播;动静干涉产生的高频高幅脉动幅值并非随导叶开度增加而成线性增大.该结论可为机组运行和振动特性研究奠定基础.     

不同分流叶片起始直径对离心泵压力脉动的影响

为分析低比转速复合叶轮分流叶片起始直径对蜗壳流道内压力脉动的影响,采用雷诺时均方法,通过标准k-ε湍流模型和滑移网格技术,对具有不同起始直径的两台离心泵进行三维非定常的数值计算。通过对蜗壳不同监测点处的压力进行时域和频域分析,得到蜗壳壁面沿周向及断面上沿径向压力脉动特性。计算结果表明:分流叶片起始直径大的离心泵蜗壳内压力脉动较大;两台离心泵内蜗壳内各监测点的压力脉动幅值波动具有明显的周期性且波动趋势基本一致;在周向监测点处,随着圆周角(逆时针方向)逐渐增大,蜗壳动静干涉效应的影响逐渐减弱,监测点处压力脉动逐渐减小;在相同断面处,位于蜗壳进口与壁面的监测点呈现较大的压力波动;两台离心泵的各监测点压力脉动的一阶主频均为叶片通过频率。     

不同分流叶片起始直径对离心泵压力脉动的影响

为分析低比转速复合叶轮分流叶片起始直径对蜗壳流道内压力脉动的影响,采用雷诺时均方法,通过标准k-ε湍流模型和滑移网格技术,对具有不同起始直径的两台离心泵进行三维非定常的数值计算.通过对蜗壳不同监测点处的压力进行时域和频域分析,得到蜗壳壁面沿周向及断面上沿径向压力脉动特性.计算结果表明:分流叶片起始直径大的离心泵蜗壳内压力脉动较大;两台离心泵内蜗壳内各监测点的压力脉动幅值波动具有明显的周期性且波动趋势基本一致;在周向监测点处,随着圆周角(逆时针方向)逐渐增大,蜗壳动静干涉效应的影响逐渐减弱,监测点处压力脉动逐渐减小;在相同断面处,位于蜗壳进口与壁面的监测点呈现较大的压力波动;两台离心泵的各监测点压力脉动的一阶主频均为叶片通过频率.