活塞顶面热障涂层对活塞热负荷的影响

活塞顶面热障涂层可以有效降低活塞工作热负荷、提高活塞使用寿命。以一款非道路高压共轨柴油机铝合金活塞为研究对象,采用硬度塞测温法试验测试了无热障涂层活塞在最大转矩工况下表面19个特征点的温度值,同时采用等参法建立了活塞有限元仿真分析模型,对比分析了活塞顶面热障涂层对活塞温度场和热应力场的影响。研究结果表明：活塞顶面热障涂层能有效降低活塞头部和环槽区域的工作温度,活塞头部顶面区域温度下降幅度为20~32 ℃,一环和二环的环槽区域温度下降幅度为15~18 ℃;但活塞顶面采用热障涂层后,活塞基体顶面黏结层区域的热应力会急剧升高,活塞基体顶面、喉口区域以及边缘棱角处热应力集中现象明显,在活塞顶面喉口黏结层区域最大热应力达到291MPa,易导致热障涂层的剥落失效。     

高频电磁阀喷油器能量释放与回收原理

喷油器能量释放与回收电路直接影响柴油机的工作状态,对整个喷油系统具有重要意义.在工程应用中发现喷油器驱动电路发热量较大,且在喷油器关断时电流下降速率较慢.经研究,原因在于续流结构存在缺陷.首先,对现有能量释放电路的优缺点和可靠性进行了分析.然后针对续流电路存在的问题,提出了一种基于金属-氧化物半导体场效应管的续流电路和控制方法,并在此基础上设计出了喷油驱动电路,新型电路能明显提高整个电路的安全性和可靠性.相同实验条件下,通过将该电路与传统续流电路进行对比实验,测量了喷油器在喷油时的电流下降速率、系统能耗和PCB板温度,以及驱动电源压降.实验结果表明:与双二极管续流相比,新型续流电路在采用48 V和24 V双电源驱动时,平均功率降低到0.2 W,能耗降低33.4%,电流下降时间减少23μs;同时PCB板温下降4℃,MOS管续流电路电源电压仅被拉低3 V.     

振荡条件下金属颗粒对气液两相流动与混合特性影响的试验研究

为进一步提升柴油机活塞腔的换热性能,通过加入金属颗粒来提升振荡状态下的两相混合程度。采用振荡流动试验方法,结合数字图像处理技术,研究金属颗粒在振荡状态下的运动学特性和两相振荡流动特性,进一步讨论转速、充液率对金属颗粒运动和最大气泡直径和混合率的影响。结果表明：转速是影响气液两相流振荡流动效果的主要因素。随着转速的增加,金属颗粒到达方腔上壁面时间缩短,瞬时速度增大,相对于270 r/min,330 r/min冲击上壁面的平均速度变化率增加133%,冲击壁面的强度增加。相对于25%充液率,75%充液率的金属颗粒冲击上壁面的最大瞬时速度降低68%,充液率过高,降低颗粒冲击上壁面强度。50%充液率左右和高转速条件下,颗粒冲击壁面强度降低,但气液两相流混合程度最好。     

不同平衡率对曲轴动力学特性与疲劳强度的影响研究

以非道路高压共轨四缸柴油机为研究对象,通过曲轴模态试验模态仿真,验证了曲轴有限元模型的准确性;基于柔性多体动力学与弹性流体动力润滑理论,建立了轴系多体动力学仿真模型,研究了曲轴不同平衡率与不同平衡块数对额定转速工况下主轴承载荷与润滑特性、曲轴应力与疲劳强度的影响.研究结果表明:随着平衡率增加,曲轴质量增加,内弯矩减小,平均轴承力减小;随着平衡率增加,MB3最大轴承力增加,其余主轴承最大轴承力基本不变;相同平衡率下,8块平衡重比4块平衡重方案曲轴内弯矩小.从轻量化角度出发,直列四缸机曲轴可采用4块平衡重50％平衡率方案,但在设计过程中需考虑第4主轴承的优化.     

直列4缸发动机曲轴平衡方案研究

针对某直列4缸发动机曲轴不同平衡方案,运用AVLEXCITEDesigner进行了仿真计算,得到了各方案下主轴承载荷随曲轴平衡率的变化情况：第1、3和第5主轴承的最大轴承载荷随着曲轴平衡率的增大而增大,而平均主轴承栽荷随着平衡率的增大而减小;第2、4主轴承的最大轴承载荷和平均轴承载荷随平衡率的增加变化不大,并通过计算结果对不同方案进行了比较。     

高压共轨柴油机故障诊断系统控制策略研究

基于高压共轨电控柴油机分析了柴油机电控单元故障诊断系统的工作原理,结合车载故障诊断系统的国际标准和电控系统模块化的设计思路,提出了针对各子模块的故障诊断控制策略,并完成了故障诊断模块的设计.通过对主要应用参数的标定,利用ETAS公司的ASCET软件实现控制策略的模拟仿真并在某型号高压共轨柴油机上进行台架试验.试验结果表明:采用控制策略可有效地实现柴油机的故障诊断.     

非对称孔结构载体对DPF及柴油机性能的影响研究

运用GT-Power建立柴油机整机耦合柴油机颗粒捕集器(diesel particle filter,DPF)的模型,研究非对称孔道结构DPF的压降特性及其对柴油机整机性能的影响。研究结果表明:随着进/出口孔道比例增加,碳烟容量增大,DPF压降降低,但过度增大进/出口孔道比例会使出口孔径过小而造成压降升高;柴油机加装洁净DPF时,柴油机各项性能指标随进/出口比例增加而降低,但随着DPF碳烟和灰分沉积量的增加,柴油机各项性能指标随进/出口比例增加均有所改善。DPF进/出口孔道比例为1.3时,柴油机综合性能最佳。     

不同海拔下VGT对含氧燃料柴油机性能的影响

利用大气压力模拟装置,试验研究了可变几何截面涡轮增压器(VGT)对高压共轨柴油机分别燃用纯柴油和生物柴油-乙醇-柴油(BED)含氧燃料的经济性、排放特性及燃烧特性的影响。结果表明:随着海拔的升高,柴油机经济性恶化,氮氧化物(NO_x)排放降低,而一氧化碳(CO)和碳氢化合物(HC)排放及烟度升高。燃用纯柴油与含氧燃料,随着VGT喷嘴环开度的增大,柴油机的经济性均有不同程度的恶化,而CO、HC排放及排气烟度也都有不同程度的升高。在高海拔地区,燃用纯柴油的经济性优于含氧燃料,但使用含氧燃料有助于改善柴油机的CO、HC排放及烟度。在中等负荷工况下,NO_x排放随着VGT喷嘴环开度的增大呈现先减小后增大的趋势;在高负荷工况下,放热率峰值和最高气缸压力均随着VGT喷嘴环开度的增大而降低,从而降低了NO_x排放。     

配缸间隙对发动机机体振动噪声影响研究

分析活塞配缸间隙对活塞2阶运动的影响,优化活塞动力学特性,对于发动机减振降噪具有重要意义。以非道路4缸高压共轨柴油机为研究对象,建立了活塞动力学计算模型及整机多体动力学计算模型,进行了配缸间隙对活塞动力学与发动机机体振动噪声影响的仿真分析;对机体和曲轴进行模态试验,验证了有限元模型的准确性。通过整机的仿真分析,结果表明:配缸间隙增大后,摩擦平均有效压力依次减小;活塞敲击力先小幅减少,然后急剧增大,最后趋于稳定。在主推力侧,不同配缸间隙计算方案均在2阶谐次下出现最大振动峰值;在次推力侧,振动在800～3 000 Hz频段内差异比较明显,在2 000～3 000 Hz频段内差异尤为显著。机体噪声的1/3倍频程分析显示不同配缸间隙计算方案在中心频率500Hz时出现最大声功率级。