气门升程调节对发动机缸内流场的影响

发动机功率由进气量、气缸内的气流运动以及燃烧质量决定,可变升程也可以通过改善这几个方面来达到提高发动机性能的目的。所以主要研究了不同工况下的升程调节对发动机缸内流场的影响,通过采用Fluent建立进气道-气门-气缸三维瞬态CFD模型,对发动机转速为2 000 r/min时两种气门升程模式下的两种调节情况进行了速度场的模拟计算。最后对计算结果进行对比分析,得出了气门升程模式2优于气门升程模式1的结论。     

采用单气门变升程工作模式的发动机经济性能仿真

基于全柔性化的电磁驱动配气技术,提出了单气门变升程工作模式;在考虑驱动机构驱动功耗的基础上对发动机进行了建模和仿真分析。研究结果表明：在发动机中低转速工况下,采用单气门变升程工作模式能够适度增大充气流速,减小泵气损失和配气机构驱动功耗,进而达到改善发动机燃油经济性的目的;且随着发动机转速和负荷的降低,改善幅度呈上升趋势,如发动机转速1000r/min、负荷率40%工况下单气门2.00mm升程运行模式有效燃油消耗率相比原型机减小了12.2%。     

基于GT-POWER汽油机低速扭矩优化分析

某汽油机主要考虑匹配货车和客车,所以需要对发动机的低速扭矩进行优化。通过GT-Power软件建立发动机仿真模型,应用GT-Power中的DOE功能分析进气门升程和开启持续角对发动机扭矩的影响,得出2400 r/min以下转速,通过减小凸轮升程和包角来提升扭矩;然后采用EXCITE TD软件生成新的凸轮型线,并进行运动学和动力学分析,验证型线的有效性;最后,将优化后的凸轮型线输入到GT-power模型中,仿真结果为:2400 r/min以下转速,扭矩有2%左右的提升,但是高速扭矩有所下降。     

增压汽油机气门升程优化仿真及试验验证

使用AVL BOOST软件对某款增压汽油机的气门升程曲线进行优化,以提高发动机的低速扭矩。通过仿真计算和试验验证表明:保持排气门关闭角不变,推迟排气门开启角可以显著提高发动机的低速扭矩,而高速性能没有下降。     

柴油机排气管结构参数对性能影响仿真分析

基于某款6缸柴油机,对排气管进行结构参数分解和优化设计,应用仿真手段探究不同参数对性能影响规律,同时应用DOE方法,以油耗率最低为优化目标进行多因子优化,寻找最优参数组合。仿真研究表明：排气歧管的直径对发动机油耗影响最大,1400～1700r/min降低2.5g/kW·h以上,1200 r/min降低约1.5g/kW·h;其次是排气管主直径;涡轮入口直径的影响最小。通过原始设计参数与DOE优化后参数的性能对比,在1400r/min和1200r/min,优化后的结构参数油耗分别降低1.23%和0.89%。     

液压可变配气系统凸轮优化设计

液压可变配气系统是一种新型可变气门技术及系统,调节后的气门升程曲线变化趋势与发动机不同转速时最优气门升程曲线变化趋势相同,对进一步提升发动机中低转速的有效转矩具有重要意义。针对系统的工作特点,提出了分段地针对性凸轮设计方法,使凸轮既能满足充气效率、接触应力、工作平稳等基本要求,又能满足气门调节匹配和油液压缩补偿的特殊设计要求。通过对配气凸轮进行优化,不同转速时的气门实际相位与最优相位接近,气门实际升程均大于最优升程,有利于提高换气效率,实验结果较好地满足了发动机最优配气参数要求。     

基于AMESim软件的汽油机进气歧管和气门正时优化

为满足中低速较低油耗和较高扭矩输出,用AMESim软件对某小型涡轮增压汽油机进行了一维热力学过程仿真。在对仿真模型标定后,对所研究发动机的全负荷性能进行了优化。对进气歧管长度、气门正时对扭矩、充气效率和油耗的影响进行了计算分析。为克服高速和低速之间的矛盾,对采用可变气门正时策略进行了分析。结果显示,利用进气谐振效应合理地匹配进气歧管长度并对气门正时优化后,发动机中低速端扭矩和燃油消耗率都得到有效改善。     

发动机不同气门升程下气道及缸内流场分析

介绍了发动机螺旋进气道参数化设计的方法,使用Pro/E软件建立了螺旋进气道的三维模型,实现了螺旋进气道在不同气门升程下的参数化设计。应用Star-CD分析软件对螺旋进气道内的气体流动进行数值模拟计算,得到不同气门升程下气道及缸内流体的速度场和压力场分布图,计算出螺旋进气道的涡流比和流量系数,可以为螺旋进气道的改进设计提供指导。     

发动机关键配气相位角的分析与优化

发动机的四个配气相位角中,排气提前角和进气晚关角最为重要。运用AVL BOOST软件建立了某款汽油发动机的数值仿真模型,根据台架实验数据对模型进行了标定。保持原气门重叠角和升程不变,按每5°CA的间隔分别对排气提前角和进气晚关角进行改变,研究不同排气提前角和进气晚关角对发动机不同转速扭矩和功率的影响规律,确定最佳的排气提前角和进气晚关角。经过优化发动机的最大扭矩提高了5.39N·M,最大功率提高了2.82kW。     

某三缸发动机性能分析与优化

某三缸发动机原设计为增程器用发动机,现将该款发动机改为传统汽车用发动机,主要是通过对发动机燃烧室、气道、进排气歧管进行重新设计,提高发动机的功率和扭矩,样机试验后,发动机的油耗比较理想,但是最大功率和扭矩没有达到设定目标。通过GT power软件搭建发动机模型,并联合modefrontier优化软件对进气歧管结构、进气凸轮型线、配气相位进行优化,最终获得两个方案:功率最大化和扭矩最大化方案。功率最大化方案的最大功率为55.25kW/5250rpm,扭矩106N·m/4250rpm;扭矩最大化方案的最大功率为50kW/5250rpm,108.1N·m/3500rpm,优化结果达到预期目标。     

采用电磁驱动配气机构的汽油机换挡过程控制

针对采用电磁驱动配气机构（EMVT）的汽油机,建立了面向控制的无凸轮发动机平均值模型。设计了EMVT的控制模块,实现了直接通过控制进气门运动来调节进气量,进而控制发动机转速和转矩输出。在此基础上,针对电控机械式自动变速器（AMT）的换挡过程,提出了一种基于离合器传递转矩的发动机转速和转矩控制策略,以缩短换挡时间和提高换挡品质。在MATLAB/Simulink环境中进行了仿真,验证了EMVT控制模块和发动机换挡过程控制策略的有效性。     

高速钻削碳纤维复合材料轴向力的非线性回归分析

针对高速钻削碳纤维复合材料的轴向力问题,采用φ5.0 mm的硬质合金麻花钻钻头进行了试验研究。得到转速n和进给速度vf在9 000 r/min≤n≤19 000 r/min和40 mm/min≤vf≤130mm/min范围内成立的二元非线性回归公式的2种形式Fz=Fz(vf,n)和Fz=Fz(f,n)。还给出固定其中任何1个自变量,约化出的一系列一元函数公式的曲线,并从中总结出4点唯象规律。     

基于数值仿真的往复式压缩机进气阀参数研究

应用计算流体动力学方法(CFD)对往复式压缩机进气阀的工作过程进行内流场的瞬态数值模拟,确定了膨胀、进气过程中温度场、压力场、速度场等物理场的分布,研究了曲轴转速、弹簧刚度对进气阀工作特性的影响。计算结果表明:进气阀工作过程的仿真必须对膨胀和进气过程进行连续动态模拟以确定工作特性;对于一定结构的进气阀,当弹簧刚度由455N/m增大到8000N/m时,压缩机进气量从11.3×10-3m3降至8.8×10-3m3,因为泄漏,在刚度为2000N/m时具有最大实际吸入量11.2×10-3m3;当曲轴转速由300r/min提高到2000r/min时,实际吸入量由11.6×10-3m3降至8.6×10-3m3;从避免阀片颤振、降低瞬时流量波动、限制关闭滞后角和泄漏量以及提高实际吸入气量等方面综合考虑,较合理的弹簧刚度在2000N/m左右,大于原设计的455N/m。通过对进气阀的数值模拟,为优化弹簧刚度、进一步分析变转速下气阀的工作性能提供了依据。     

D-UAV旋翼结构动力学数值计算研究

为了得到旋翼升力与旋翼直径、桨叶角以及主轴转速之间的关系,以指导折叠翼无人飞行机器人的结构设计,采用正交试验法设计试验工况,在Fluent流体计算软件中进行数值计算,对计算结果加以分析;采用奇异值分解的最小二乘拟合算法处理试验数据,得出旋翼升力与旋翼系统参数之间的拟合公式;将拟合公式计算出的变形量理论值与对应试验值进行比较,结果表明：在试验涉及的桨叶角α∈[8.3°,14.3°]、主轴转速n∈[2 000 r/m in,4 000 r/m in]、旋翼直径d∈[480 m m,640m m]的范围内,检测误差不超过1.5%。     

轴流泵变转速性能试验及内部流场数值计算

研制比转速550 r/min、转速2 900 r/min型QY90-4.4-1.5潜水轴流泵样机。通过型式及变转速外特性试验,得出轴流泵qV-H、qV-Pa和qV-η性能曲线变化规律;验证qV-H、qV-Pa曲线及各转速最优工况之间换算均不满足相似定律,泵综合特性曲线等效曲线与相似抛物线差别较大;采用计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)方法进行转速对流场影响数值计算,得到不同转速下最优工况叶片表面速度和静压分布,阐明外特性变化规律内在原因;泵转速提高,叶片表面速度增大,内部流动基本符合圆柱层流面无关性假设;同时叶片所受升力增大,叶片背面所承受的负压强进一步降低,易发汽蚀的可能性增大,可以推测汽蚀是制约轴流泵高速化发展的主要因素之一。轴流泵内部液流轴向运动雷诺数较小,难以达到尼古拉兹试验粘性力相似的自动模型化区,且叶栅与单翼型升力系数的差异,也难以保持变转速工况之间升力的相似,这是不满足相似定律的主要原因。     

Experimental analysis of maximum valve lift effects in cam-follower system for internal combustion engines

Designing valve lift of cam-follower system is very important for improving dynamic performance of internal combustion engines. Potential problems due to unwanted vibrations in high-speed engine are the follower jump, colliding surface of the valves, and seats which cause collide in a cam-follower system. The degree of collide depends on the valve lift value and valve closing velocity. Large forces and stresses are introduced when the cam and follower collide. This might cause early failure of the system due to unwanted vibration. The main purpose of present experimental study was to investigate and analyze the dynamic behavior of the cam-follower system for different valve lift values and operating speeds using time domain and frequency domain analysis technique. Two cases for maximum valve lift values of 8 and 10 mm were tested with corresponding operating speeds of 450, 930, 1440, 1950 and 2430 rpm. From the results, it was observed that the higher the operating speed, the higher amplitude values were obtained. Statistical analysis of obtained data showed that the 10 mm valve lift produced much more power than the 8 mm valve lift.     

抗磁悬浮石墨转子理论分析与实验

提出了一种由钕铁硼永磁体和高定向热解石墨转子组成的抗磁悬浮结构。石墨转子采用四个叶片结构,其重力与永磁体对它的抗磁力相等,从而实现转子稳定地悬浮在永磁体上方,并在外界驱动转矩的作用下发生转动。有限元软件中仿真得到石墨转子的悬浮高度为130μm,与实验测量值吻合较好,仿真误差为1.5%。实验中利用针孔喷嘴向转子叶片处施加切向气流作为驱动转矩,对转子的旋转速度与气流流速的相对关系进行了测试分析,发现转子最大转速可达500r/min。该抗磁悬浮结构有望用于非接触式的微型传感器和微型电机中。     

二通插装式电液比例流量阀的仿真分析

为解决原始电液比例节流阀(结构简单但刚性差)负载变化大的执行元件的速度稳定性问题,基于Valvistor型液压插装阀的流量反馈原理,设计了具有较好的动静态特性的插装式流量反馈型电液比例流量阀,用位移传感器检测先导阀的位移,并对该原理的比例流量阀的动静态特性作了仿真分析,验证所提原理的正确性。     

先导式大流量高速开关阀的关键技术研究

介绍了一种新型的先导式大流量高速开关阀。先导阀采用无弹簧复位式双电磁铁驱动,大大提高了先导阀芯的开、关速度;先导阀结构形式采用二位三通滑阀式结构,加快了主阀芯上腔压力的上升与下降速度,从而提高了主阀芯的开启/关闭速度。试验结果表明,该阀在进口压力8 MPa的情况下,主阀开启/关闭时间均在0.8～1.0 ms之间。在阀口压差为1 MPa的情况下,测得的流量大于49.68 L/min。