大功率柴油机排气管改进设计研究

针对某型高速大功率柴油机排气管设计了改进方案,采用热机耦合的方法分析该20缸柴油机原排气管和改进排气管的温度场、变形量和应力场。利用BOOST软件进行发动机热力学计算,得到排气管内外壁面的对流换热系数和温度,将排气管内外壁面的热边界映射到有限元模型中,计算出排气管的温度场和热应力。计算结果表明:原排气管存在着结构刚度不均匀、变形量大和局部应力高的问题,在改进结构上增加加强筋,有利于增加排气管变形均匀度,减少局部应力及排气管漏烟的风险。实施改进方案后进行了100小时验证试验,没有出现漏烟现象,证明改进措施有效。     

柴油机增压器与排气歧管结合面漏气改进措施

某研发阶段的四缸柴油机在台架试验过程中,增压器与排气歧管结合面经常发生漏气现象。经分析主要原因为增压器垫片设计存在缺陷以及增压器垫片、增压器螺柱与螺母材料选择不合适,无法满足增压器与排气歧管在高温恶劣环境下的密封条件,最终导致密封失效而发生漏气。因此,对增压器垫片设计及垫片、螺柱与螺母材料进行改进,最终解决了增压器与排气歧管法兰结合面漏气问题。     

排气管设计及热变形研究

发动机排气管在工作过程中承受较大的热负荷。本文以某款柴油发动机排气管为例,阐述了排气管设计过程中的仿真计算流程,重点对排气管的温度场,排气管的热变形与密封性能进行分析研究。最终通过试验证实排气管设计的正确性以及分析方法的正确性。     

脉冲排气系统三维非定常流动的计算研究

采用三维非定常流动计算对某大功率六缸柴油机的脉冲排气系统进行了研究。计算物理模型采用Fluent多面体网格单元,排气管进口边界条件由发动机工作过程模拟软件GT-Power给定,湍流模型采用标准k-ε模型;结合对排气管开启、关闭时刻点以及排气最大流量点的分析,探讨了该脉冲排气系统的流动特性;并提出了优化方案。     

高排温发动机EGR法兰面密封仿真及结构优化

某国六天然气发动机在进行台架试验时,排气歧管废气再循环(EGR)取气管面处发生漏气现象,影响发动机工作稳定性和可靠性,无法满足工作要求。数值仿真分析发现,原设计方案EGR法兰面最小接触压力较小,无法满足排气歧管与EGR取气管在高温恶劣条件下的密封要求。通过将EGR取气管中置、优化EGR密封垫片结构及法兰面螺栓布置方式等措施,提出了2种结构优化方案,并进行了密封性能仿真分析及试验验证。仿真结果表明,方案二最小接触压力较原失效方案增加63.9%,且螺栓轴力一致性及接触面密封均匀性优于方案一。后续试验结果也表明,采用第二种优化方案,EGR取气管法兰面漏气问题得到有效解决。     

16V190燃气发动机MPC排气系统设计优化

为提升增压器效率,实现降低排气温度的目标,在计算剖析颜巴赫排气系统的基础上,针对颜巴赫机型主要关注排气损失和功率要求,排气总管设计较粗的特点,对国产16V190燃气发动机模件式脉冲转换(modular pulse converter,MPC)排气系统进行设计优化;在满足16V190功率设计要求的前提下,主要从排气管管径设计及排气支管缩口设计对16V190排气管进行对比设计和计算分析,结果表明:优化获得了较低的排温,达到了设计优化的要求。     

排气道压力波动对发动机二冲程减压制动性能的影响

为分析排气管内压力波动对发动机二冲程制动功率的影响,以某重型柴油机为研究对象,利用GT-Power建立发动机二冲程制动一维模型,通过修改排气型线开展排气道压力波动对制动性能影响的研究。结果表明：第二次减压制动（the second compression release braking, 2nd CRB）相位开启时的压力波动会影响到其他气缸的排气回流,进而影响发动机的制动功率。进一步对排气管进行三维流场计算,证明了其他气缸2nd CRB相位排气门开启时的压力波传递对排气回流阶段排气回流的影响。最后通过试验设计（design of experiment, DoE）,结合响应面拟合和粒子群算法对排气管几何尺寸进行优化,优化后该柴油机二冲程减压制动模式下2 100 r/min工况的最大制动功率可达到395.08 kW。     

热循环工况下的发动机气缸盖垫片密封性能研究

针对气缸盖垫片在热循环试验中易发生泄漏及密封筋开裂的问题,讨论了气缸盖垫片的密封机理及泄漏模式;建立了缸体、缸盖、缸盖螺栓和气缸盖垫片的网格化模型,采用有限元分析方法计算了热循环工况下的气缸盖垫片最小线密封力和最大跳跃量,指出了不同的气缸盖垫片支撑结构高度、缸体法兰面结构、辅助螺栓数量及布置对气缸盖垫片密封性能的影响。     

无石棉垫片压缩回弹性能分析及密封设计改进

首先介绍了GASKET单元的模型属性,然后测试了无石棉垫片的压缩回弹曲线,模拟了垫片的加载和卸载过程,最后分析压缩回弹特性曲线参数对密封性能的影响规律。结合垫片密封性能仿真和面压试验,分析了发动机液压泵盖板密封漏油问题,通过更换Q235-A材料、密封面厚度增加至13 mm来提高法兰面刚度,最终解决了漏油问题。     

试用区域耦合法求解发动机排气管内的流动问题

试用区域耦合法求解发动机排气管内的流动问题吴琦瑾＊＊席时桐顾宏中（上海交通大学）引言排气系统的重要性决定了排气系统热力过程计算的重要性，因此一直有许多发动机工作者致力于发动机排气系统内气体流动特性的数值模拟方面的研究工作。在处理象排气系统这类具有不...     

基于温度场分布的排气歧管总成模态分析方法

在分析了温度对材料弹性模量及结构模态影响的基础上,提出了基于温度场分布的发动机排气歧管总成模态分析方法,即首先对排气歧管总成进行传热分析,以获得各部件的温度场分布,进而计算其在所得温度场分布下的模态频率与振型。针对某增压发动机的排气歧管总成,进行了不考虑温度影响、设置某一温度下材料弹性模量值与基于温度场分布三种方式的模态分析,结果表明基于温度场分布的模态分析方法更能准确的反映排气歧管总成在高温工况下的模态振型与频率。     

D系列柴油机气缸套变形和气缸垫密封可靠性的有限元分析

本文对发动机缸套-机体-垫片系统在缸盖螺栓压紧力作用下的受力进行了分析,采用轴对称模形,对D系列柴油机气缸套变形和气缸垫密封可靠性进行有限元分析。结果表明,D系列柴油机气缸套的变形不同于传统的柴油机气缸套,在各种影响因素中,温度的影响起主要作用;D系列柴油机缸盖螺栓压紧力在缸套和机体之间的分配是合理的,缸套凸出机体顶面的量对气缸垫密封压力有一定影响。     

BL12V190ZL柴油机的性能模拟计算

本文利用AVL Boost软件对BL12V190ZL型柴油机进行了基于一维气体动力特性的工作循环和气体交换过程仿真,对供油提前角、进排气门正时、增压系统、排气管直径做了优化计算,并对不同转速下发动机性能进行了预测。     

利用汽车发动机余热的溴化锂吸收式制冷研究

根据现有汽车空调的制冷系统和发动机冷却水及排气系统的结构特点,结合溴化锂吸收式制冷系统的工作原理,提出将汽车排气管和发动机冷却水箱进行结构改造作为溴化锂吸收式制冷系统的发生器,代替传统的汽车空调的制冷和采暖系统及发动机冷却系统。并对该溴化锂制冷系统进行了热力计算和传热面积的计算,计算结果表明,溴化锂制冷系统充分利用了废气余热和冷却水余热,减少了汽车油耗,并且改造后的排气热交换器和冷却水箱传热面积小,结构简单紧凑。     

小型二缸机用增压系统的开发及匹配研究

针对小型二缸柴油发动机排气为不连续脉冲的特点采用脉冲转换器配合脉冲涡轮的技术方案,综合考虑排气管、脉冲转换器、涡轮机、压气机等多个环节进行增压系统的设计,开发了小型二缸机增压系统.发动机的台架匹配试验表明该增压系统性能良好,能够充分满足小型二缸机实际应用的要求.     

边界元法与特征线法联合用于内燃机排气噪声预报及消声器声学性能分析

本文提出了一种有效预报内燃机排气噪声的新方法。在此方法中，使用边界元法计算消声器元件的４极参数并结合传递矩阵法获得整个排气系统的４极参数，以及使用特征线法计算内燃机的不稳定流动过程并依靠双负载法确定发动机的声源阻抗和强度，从而实现内燃机排气噪声预报及消声器声学性能分析。文中对一台柴油机排气消声系统进行了研究，其预测结果与实测结果吻合良好     

某型发动机排气歧管热应力分析

对某型发动机排气歧管在高温废气作用下的热应力进行计算.首先计算其流场的温度场数据,并将在流固交界面处的温度和换热系数作为载荷加载到固体表面上,最后计算固体温度场和热应力.热应力计算结果对于改进排气歧管结构和提高排气歧管质量具有一定的参考价值.     

基于双目立体光学测量法发动机排气歧管热应变试验研究

本文引入双目立体光学测量方法对排气歧管进行高温热应变测量,针对发动机台架搭建并标定三维数字图像相关变形测量系统,利用该系统监测排气歧管在发动机升温-停机-降温过程中的局部区域变形信息,结合数字图像处理算法计算出各测量点在不同温度下的高温热应变。     

发动机缸盖跳跃量测量与气缸盖垫片密封性能分析

发动机的最大缸盖跳跃量是影响气缸盖垫片密封性能的关键参数。为此,提出一种在全负荷耐久、冷起动和热冲击工况下最大缸盖跳跃量的实测方法,用于分析气缸盖垫片密封系统的密封性能,以检验气缸盖垫片设计的合理性,为气缸盖垫片的设计提供更加准确可靠的依据。     

某增压发动机排气系统热固耦合分析

针对发动机排气系统漏气质量问题进行排气歧管及增压器温度场测量试验,将试验温度数据对标仿真分析排气歧管气体温度边界,控制平均误差为1.1%。通过对发动机全负荷-部分负荷-怠速工况的循环热加载,模拟排气系统在交变循环热工况下的抗疲劳破坏性能,并得出主要结论:排气歧管分管与总管交汇处温度最高,其在热循环交变载荷作用下,该位置的累积塑性变形最大,最易发生疲劳损伤,从而产生裂纹,应在保证排气歧管排气效率的前提下,尽可能增大该区域结构刚度,减小产生的热变形。