斯特林发动机配气活塞动力学仿真分析

随着能源危机的加剧和斯特林发动机技术的提高,斯特林发动机在车辆上的应用具有重要的意义。首先,通过分析配气活塞的结构组成,来建立其力学模型。其次,利用ADAMS软件对配气活塞进行了动力学分析,得出活塞运动中柔性弹簧的变形特征、受力、动能和势能、活塞的轴向与侧向频谱特征等力学性能,其结果可以作为斯特林发动机设计与优化的理论依据。     

斯特林发动机气缸与活塞间隙密封的泄漏量分析

斯特林发动机的密封关键是气缸与活塞的间隙密封,能否有效地将其密封直接影响了斯特林发动机的性能与可靠性。斯特林发动机采用间隙密封,可以在完成密封作用的同时消除接触磨损和因此而产生的污染,但由于间隙内气体的泄漏,引起了工质的损失。建立了层流工况下斯特林发动机气缸与活塞间隙密封的数学物理模型,推导了密封间隙的泄漏量。再考虑由于实际工况和位置偏心引起的密封间隙的泄漏量,最后与理想条件下的泄漏量进行比较,得出结论:实际工况和位置偏心引起的密封间隙的泄漏量较理想状态下泄漏量大。     

发动机应该何时换活塞?

发动机应该何时换活塞,可从以下几方面去判定：1．检查活塞与活塞环周边间隙各种活塞部自上而下装有2－3道气环和一道油环,用来封闭气缸,确保燃烧室应有的工作压力,同时刮除缸壁上多余的机油,防止其窜入燃烧室燃烧。如果活塞上的环槽磨损严重,会使活塞环装入后的周边间隙过大,既降低气缸密封性,还产生严重的“泵油”,造成发动机烧机油,缸内积炭增多,各零部件过热并加剧磨损。为此,可取标准活塞环装入槽内,用厚薄规来测量周边间隙。例如：95系列柴油机第一道环周边标准间隙为0．05－0．09mm,其余则为0．04－0．08mm。如果间隙…     

斯特林发动机配气活塞气体的作用效应

为了能够深入认识自由活塞斯特林发动机配气活塞的运动特性,对动力活塞固定不动时的配气活塞的气体作用效应进行了分析,并设计了配气活塞的单独运动实验,在此基础上提出了配气活塞固有频率的计算式。分析了工作腔压力波超前与滞后配气活塞位移两种情况下受到的气体力的作用情况,采用旋转矢量法阐述了气体力的作用机理。当压力波超前或滞后活塞位移小于90°时,认为一部分气体力发挥了气体弹簧的作用,使系统固有频率增大;当压力波超前或滞后活塞位移大于90°但小于180°时,认为一部分气体力发挥了惯性力的作用,使系统固有频率减小。热源温度越高,系统的固有频率越小。利用本实验室的一台自由活塞斯特林发动机进行实验,验证了上述气体力作用的效应与规律,且利用此理论计算了系统固有频率的准确性。     

活塞结构参数对二阶运动动态敲击力的影响规律研究

在考虑活塞二阶运动的基础上,建立了活塞的有限元模型,利用AVL EXCITE建立二阶运动仿真模型,并分析了活塞销偏置、活塞重心改变、配缸间隙等结构参数对活塞与缸壁之间动态敲击力的影响,最后设计了二次回归正交试验对活塞敲击力峰值的变化规律进行了方差分析。结论表明:对动态敲击力峰值影响最大的为配缸间隙,其次为活塞销偏置,影响最小的为活塞重心Y向偏置。     

某款发动机拉缸故障的分析和优化

拉缸故障是内燃机的重大质量问题,其原因在于气缸套与活塞环、活塞之间的油膜不够,从而导致润滑不够,直至发生干摩擦。本文针对某款量产发动机出现的拉缸问题进行了现场排查、缸孔直径测试和有限元CAE分析,并结合同类发动机的活塞结构和配缸间隙进行了对比论证。找出了拉缸故障的问题所在——活塞与缸体材料的热膨胀系数和比热容相差较大,配缸间隙过小,叠加冷却条件不足。基于分析结论,通过适当减小配缸间隙、加冷却喷嘴的措施,较圆满地解决了该拉缸故障问题。     

CATIA在活塞设计中的应用

以V型6缸发动机活塞设计为例,主要介绍了怎样利用CATIA的虚拟装配模块和DMU运动模块来建立曲柄连杆机构、配气机构和曲柄连杆机构的运动模型,并通过这两个运动模型来分析活塞和其它零件的间隙,从而提高设计质量和效率,减少试制和试验验证次数,降低开发成本。     

自由活塞斯特林发动机动力活塞气体作用效应

为了能够深入认识自由活塞斯特林发动机动力活塞的运行特性,找到提高自由活塞斯特林发动机效率的方法,对配气活塞固定不动时的动力活塞的气体作用效应进行了理论分析,并设计了动力活塞的单独运动实验,在此基础上提出了动力活塞自然频率的计算公式。研究了压缩腔压力波超前与滞后动力活塞位移两种情况下动力活塞受到的气体力的作用情况,采用旋转矢量法阐述了气体力的作用机理。当压力波超前或滞后活塞位移小于90°时,一部分气体力发挥了气体弹簧的作用,使系统自然频率增大;当压力波超前或滞后活塞位移大于90°但小于180°时,一部分气体力发挥了惯性力的作用,使系统自然频率减小,且热源温度越高,系统的自然频率越大。利用本实验室的一台自由活塞斯特林发动机进行实验,验证了上述气体力作用的效应与规律,利用此理论计算系统自然频率和实验相差不超过2%,使得斯特林发动机成功启动。     

活塞“偏缸”的判断和预防

“偏缸”是指大修发动机时,活塞连杆组安装入气缸后,活塞在气缸内向一侧偏斜,即活塞中心线与气缸中心线不重合。活塞连杆组在装配中,如各零件形位公差不符合技术要求,将使活塞在气缸中产生偏斜。根据实际使用情况及计算,当活塞在气缸中偏斜量在100mm长度上为30μm时,活塞压缸壁的力可达147N,而发动机装配后转动曲轴时,所需的力矩将成倍增加,达到196-245N·m;若偏斜量在200mm长度上为0.17-0.18mm时,则气缸的磨损量将增加30%-40%。“偏缸”的结果将导致气缸密封不良,功率下降,油耗增加,活塞、活塞环及气缸等相关零件磨损加剧,缩短发动机的使用寿命,严重时还会发生“咬缸”事故。     

活塞"偏缸"的判断和预防

"偏缸"是指大修发动机时,活塞连杆组安装入气缸后,活塞在气缸内向一侧偏斜,即活塞中心线与气缸中心线不重合.活塞连杆组在装配中,如各零件形位公差不符合技术要求,将使活塞在气缸中产生偏斜.根据实际使用情况及计算,当活塞在气缸中偏斜量在100mm长度上为30μm时,活塞压缸壁的力可达147 N,而发动机装配后转动曲轴时,所需的力矩将成倍增加,达到196～245 N·m;若偏斜量在200mm长度上为0.17～0.18 mm时,则气缸的磨损量将增加30%～40%."偏缸"的结果将导致气缸密封不良,功率下降,油耗增加,活塞、活塞环及气缸等相关零件磨损加剧,缩短发动机的使用寿命,严重时还会发生"咬缸"事故.     

气缸活塞压缩上止点位置的近似确定

气缸活塞压缩上止点位置的近似确定新疆昌吉州农机所赵东波通常在检查调整发动机气门间隙时，都必须确定气缸活塞压缩上止，点的位置。利用飞轮上给出的气缸活塞压缩上止，点记号（如销孔或刻线）来确定其位置是常见的方法。这种记号，对于四、六缸发动机来说，不仅是第一...     

浅析发动机敲缸故障机理与诊断方法

<正>0引言敲缸是指发动机在工作行程开始的瞬间,活塞头部或裙部与气缸壁相碰撞所发生的异常响声,是汽车较为常见的故障现象。该故障不仅会引起活塞与气缸壁的非正常磨损,而且还会影响车辆运行动力性和经济性,其产生的因素是多方面的,归纳起来有活塞与气缸壁的配合间隙过     

一种斯特林发动机的设计

针对汽车日益增多和汽车污染日益严重的问题,对发动机进行结构创新,用乙醇取代汽油燃料。通过对斯特林发动机的设计,使之长期连续运转,主动气缸的缸体内径与活塞外径有0.6mm的间隙,保证冷空气能通过缝隙流过,被动气缸的缸体内径与活塞外径为?16H7/g6的间隙配合,不允许漏气;增加进气门和排气口,使主动气缸和被动气缸的冷腔不是热气体而是室温气体,始终有温度差。通过对斯特林发动机的设计、制造和装配,试验运行正常,能够实现长期运转,降低了大气污染,符合国家发展需求。     

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。     

气浮式无摩擦气缸设计

简述了无摩擦气缸的定义与应用,根据圆柱活塞间隙密封与带径向两排节流小孔圆柱活塞的密封模型,指出了影响其内泄漏量的主要参数。结合理论分析与经验,设计了一种新型无摩擦气缸及其带径向节流孔与轴向密封槽的气浮活塞,应用计算机仿真技术分析了活塞与缸壁间隙处的气流压力与流速分布,研究表明活塞上密封槽具有提高密封与支撑作用。另外为获取无摩擦气缸的摩擦性能,研究了两种测试方法与装置,根据实验可得活塞表面带密封槽与节流小孔的气浮式气缸活塞向上运动时摩擦力极小,实现了气悬浮。     

汽车发动机冷机起步异响问题的分析

某款三缸汽车发动机冷机起步后,若直接行驶,则会出现类似于缺缸的异响,热机后异响消失.针对这一汽车发动机冷机起步异响问题进行了分析,确认原因为活塞配缸间隙大,连杆运行到上止点换向时,活塞对缸孔内部产生敲击,引起异响.通过减小活塞裙部直径,减小配缸间隙,解决了这一问题.     

发动机缸孔变形试验及工艺分析

汽车发动机缸体缸孔的加工质量直接影响发动机整机的性能,在工艺安排上,一直也是整个缸体加工工艺的重点。活塞在缸孔内高速往复运动,需要缸孔与活塞之间配合间隙合理。配合间隙太大,会引起密封不良（漏气、窜油）、动力下降;配合间隙太小则会使活塞裙部没有膨胀的余地,接触压力超过活塞和气缸之间的油膜所能承受的挤压强度（一般为4.9～9.8MPa）,润滑油膜将被破坏,引起黏着磨损（拉缸）故障。     

间隙宽度对冲击气缸间隙密封性能的影响

对冲击气缸间隙密封的理论分析表明,当冲击气缸的结构尺寸确定时,影响泄漏量的最主要因素为间隙宽度和密封间隙进出口压差。利用FLUENT软件建立机械振打系统冲击气缸间隙密封模型,分析冲击气缸密封间隙进出口压差和间隙宽度对间隙密封泄漏量的影响。结果表明,当缸筒静止时,冲击气缸入口操作压力从0.3 MPa变化到0.5 MPa时对其泄漏量影响不显著,实际工业应用中可以忽略;间隙密封的密封性能主要受间隙宽度控制,其泄漏量随着间隙宽度的增大而增大,但在间隙宽度小于0.03 mm时泄漏量随间隙宽度增加的变化较小,因此冲击气缸的活塞与缸筒之间的间隙密封的间隙宽度应控制在0.03 mm以下。     

间隙宽度对冲击气缸间隙密封性能的研究

对冲击气缸间隙密封的理论分析表明,当冲击气缸的结构尺寸确定时,影响泄漏量的最主要因素为间隙宽度和密封间隙进出口压差。利用FLUENT软件建立机械振打系统冲击气缸间隙密封模型,分析冲击气缸密封间隙进出口压差和间隙宽度对间隙密封泄漏量的影响。结果表明,当缸筒静止时,冲击气缸入口操作压力从0.3 MPa变化到0.5 MPa时对其泄漏量影响不显著,实际工业应用中可以忽略;间隙密封的密封性能主要受间隙宽度控制,其泄漏量随着间隙宽度的增大而增大,但在间隙宽度小于0.03 mm时泄漏量随间隙宽度增加的变化较小,因此冲击气缸的活塞与缸筒之间的间隙密封的间隙宽度应控制在0.03 mm以下。     

斯特林机菱形传动机构动力学建模与刚柔耦合问题求解

目前斯特林机的数字化样机广泛采用多刚体力学理论建立,忽略了运动过程中传动构件的弹性变形与内应力作用,难以准确反映斯特林机及菱形传动机构的真实工作过程。针对斯特林机及菱形传动机构复杂的运动学与动力学特性,基于三维建模技术、有限元方法和多体动力学理论建立其菱形传动机构的刚柔耦合模型。通过刚柔耦合动力学问题求解,获得了配气活塞和动力活塞的位移、速度、加速度等运动规律,分析了柔性化连杆对斯特林机配气活塞与动力活塞运动过程的影响,验证了斯特林机在启动阶段的波动情况。分析结果为深入分析连杆应力应变动态响应提供了更加准确的边界条件,也为斯特林机结构开发与优化设计提供了借鉴方法。