耦合法在柴油机传热研究中的应用

利用流固耦合的分析方法,将柴油机气缸盖、气缸垫、气缸体、气缸套等柴油机主要零部件以及缸内气体、冷却介质作为一个耦合体,进行燃烧室部件的传热数值模拟实验。其中,冷却水侧的对流换热系数和温度由CFD软件Star-CD对整个水路进行模拟计算获得;底板火力面侧燃气的对流换热系数和温度由GT-POWER软件对缸内工作过程进行模拟获得;缸套燃气侧温度由活塞组——气缸套耦合传热模拟获得。最终的计算结果与实验数据较吻合,可以为柴油机热负荷分析和柴油机设计提供理论依据。     

4100QBZ增压柴油机活塞机械负荷与热负荷耦合分析

针对4100QBZ废气涡轮增压柴油机活塞的机械负荷和热负荷问题,实测了标定功率工况下活塞表面19个特征点的温度和缸内燃烧压力,并结合有限元分析法分析了机械负荷与热负荷共同作用下活塞的耦合应力场与变形.研究结果表明,标定功率工况下,4100QBZ增压柴油机活塞头部表面工作温度最高达367 ℃,缸内最高燃烧压力11.9 MPa,其曲轴转角363.75°CA;在机械负荷和热负荷共同作用下,最大耦合应力125.7 MPa,出现在活塞销座与销接触面上以及销孔上方销座内侧;最大变形0.416mm,出现在活塞头部主推力面上.     

大功率柴油机缸内传热与热负荷分析研究

在对柴油机缸内燃烧和传热研究的基础上,结合所研究的柴油机缸内高温部件的实际结构,应用GT-POWER软件建立了某型柴油机整机数值仿真模型.通过对标定工况和最大扭矩工况下缸内热流分布以及各高温部件的温度场分析表明:高温燃气与活塞的对流传热量最大,缸套与冷却液的对流传热量远大于缸盖与冷却液的对流传热量;缸套、缸盖、活塞的最高温度在标定工况时均高于最大扭矩工况,进、排气门的最高温度在最大扭矩工况均高于标定工况;在所有缸内高温部件中,排气门头部温度最高,最大扭矩工况时达到813K.     

柴油机活塞损坏的原因浅析

柴油机活塞损坏的原因浅析湖南常德农校朱玉祥活塞是柴油机的主要机件之一。它直接与高温高压燃气相接触，承受较高热负荷和机械负荷，且在润滑极差的缸套内进行高速往复运动，是一种容易损坏的机件。分析活塞损坏的原因，采取相应措施，有利于延长活塞的使用寿命，提高经...     

柴油机铝活塞设计(上)

<正> 活塞是柴油机的重要零件之一。它直接与高温高压燃气相接触,承受着较高热负荷和机械负荷,而且又在润滑极差的缸套内进行高速往复运动。所以它设计的好坏直接关系着柴油机的热效率,机械效率、能源消耗、运行可靠性,并与排气污染、噪声和缸套穴蚀有很大关系。本文论述缸径为110～160mm的柴油机铝活塞设计观点、方法和实践的结果。 1 活塞设计思想 1.1 活塞性能设计指导思想应使所设计的活塞具备下列性能: a.应有足够的热强度和机械强度; b.活塞整个温度场和各区域的热流量分布均匀,能把热量流畅(无热阻)地传给缸套,     

496ZQ柴油机活塞热负荷研究及评价

活塞工作时,高温的燃气使活塞产生的热应力和热变形可能导致活塞产生裂纹、活塞环胶结以及拉缸等现象,直接影响到内燃机工作的可靠性和耐久性。本论文利用ANSYS软件,对496ZQ柴油机活塞的热负荷进行研究和评价,结果表明:原活塞第一环槽的最高温度、销座的最高温度和最大热应力、顶面的最大热应力不满足设计要求,采用加隔热槽和冷却油腔的方法优化后,活塞各项热负荷指标均满足设计要求,为原活塞的改进提供了依据。     

柴油机气缸排气温度与排气管关系的研究

长期以来，气缸排气温度被看作是表征缸内热负荷的参数，各气缸排气温度不相同，被认为是各气缸工作不平衡的反映，在探清真正标志气缸内热负荷的主要内涵。及在各气缸工作平衡的条件下所测得的气缸排气温度也不应相同的机理后，将获得对排气温度的正确概念。这对指导分析柴油机性能和设计增压系统具有重要意义。     

排气背压对船用高速发动机性能的影响及优化研究

为了改善某型船用高速发动机在高排气背压下的性能,在GT-Power软件中建立了船用高速发动机的一维工作过程仿真模型,并试验验证了模型精度。针对高排气背压下船用高速发动机性能急剧下降的问题,重新匹配了小流通截面积的涡轮增压器,并采用粒子群优化算法对其配气系统和喷油系统的关键参数进行了优化。结果表明：排气背压对船用高速发动机性能影响显著,排气背压的升高导致发动机燃油消耗率上升及功率大幅下降;优化后的配气和喷油系统大幅提升了发动机在高背压下的性能,在170 kPa排气背压下的涡轮前排气温度较优化前降低99.3℃,功率较优化前提升9.9%,残余废气系数较优化前下降5.8%,改善了增加排气背压给发动机带来的动力性下降及热负荷等问题。     

小型柴油机用活塞的研制

1.序言近年来,由于小型柴油机涡轮增压化的发展而实现了高功率化。因此对活塞提出了高负荷耐久性、高可靠性、高性能的要求。随着发动机的高功率化,接触高温燃气的活塞热负荷增加,活塞温度上升。在热负荷和燃烧压力都很高的柴油机上,如果对热负荷增加采取的措施不当,则功率会下降,漏气量和机油消耗量增加,噪声增大,并发生抱缸,所以,历来十分注意对活塞的研究。本文以C223型柴油机(表1)的活塞为例,简单介绍采取各种热负荷对策降低活塞温度的情况,同时介绍C223型涡轮增压柴油机用的有冷却孔(冷却通道)的活塞。     

不同海拔下柴油机氧化催化器与选择性催化还原系统对柴油机性能与排放的影响

基于柴油机高原试验台架,在80 kPa、90 kPa、100 kPa大气压力下进行了柴油机外特性试验,研究了不同海拔下加装柴油机氧化催化器（diesel oxidation catalyst,DOC）与选择性催化还原（selective catalytic reduction,SCR）系统对柴油机的进排气参数、动力性、经济性、燃烧性能及排放特性的影响。研究结果表明,加装DOC+SCR会使进气流量下降,排气背压升高,功率和转矩下降,油耗升高,排气温度升高,排气流量下降,而HC、CO、NOx与碳烟等污染物排放显著下降。不同海拔下加装DOC+SCR的影响程度也有所差异,尤其是对排气温度、排气背压、有效燃油消耗率与SCR转化效率的影响最为显著。加装DOC+SCR后,80 k Pa、90 k Pa、100 k Pa下的排气温度分别平均升高7.35%、7.21%、7.11%;排气背压分别平均升高28.02%、27.08%、26.81%;有效燃油消耗率分别平均升高1.64%、2.87%、2.94%;外特性工况下SCR最大转化效率分别为88.86%、86.11%、84.76%。     

6125柴油机活塞组设计

6125废气涡轮增压柴油机缸径125mm,行程155mm,额定转速2200r/min,单缸功率34kW,最大爆发压力11275kPa(115kgf/cm~2),活塞的比负荷为0.28kW/cm~2,上述参数表明活塞组的热负荷及作用在柴油机零件上的机械负荷均较严重。本文介绍6125柴油机活塞组的结构特点,论述其设计原则及实践结果。     

基于CFD数值模拟的汽车排气系统结构分析

采用台架试验与计算流体力学（CFD）数值模拟相结合的方法,对某款汽车排气系统进行结构优化,以降低其排气背压.根据台架试验结果,划分了原排气系统中紧耦合催化转化器、二级催化转化器、主消声器和副消声器等各部件对整个排气背压的贡献量.通过CFD数值计算,详细分析了原排气系统中的流动特性,找到各部分排气背压的产生原因.结合台架试验和CFD的分析结果,对原始方案进行了针对性的结构优化.优化方案的排气背压比原始方案的排气背压平均下降了40%左右,最大排气背压由原来的90 kPa下降到改进后的51 kPa左右,达到了设计要求.     

进排气压力对增压对置活塞二冲程发动机的影响研究

针对对置活塞二冲程发动机结构特点和性能匹配试验的需求,建立了复合增压对置活塞二冲程柴油机的一维仿真模型,根据试验数据对原机仿真模型进行校核。考虑进排气压力差对直流扫气有较大的影响,通过该仿真模型模似了排气压力一定时,进气压力对捕获率、捕获量和比燃油消耗率的影响规律,以及保证给气比一定,排气压力对比燃油消耗率、压差和捕获空燃比的影响。从仿真结果可知:进气压力对比燃油消耗率的影响较大,给气比每提高0.02,比燃油消耗率(从低速到高速)分别最多增加0.7%、1.3%和1.8%;三个工况下,排气背压在160kPa~170kPa之间时比油耗最小。     

进气阻力和排气背压对增压中冷柴油机性能影响的试验研究

良好的进、排气系统是保证柴油机正常工作的前提。在进排气系统中,进气阻力和排气背压是分别用来衡量进排气系统优劣的2个重要指标,所以在柴油机进排气系统设计过程中必须控制合理的进气阻力和排气背压,否则会造成柴油机性能恶化。通过柴油机台架试验,分别改变进气阻力和排气压力来研究进气阻力和排气背压对增压中冷柴油机动力性和经济性的影响。试验结果为进气系统和排气系统的优化设计提供依据。     

水下工作柴油机排气降温系统设计及试验

排气背压对柴油机的动力性能和油耗有着重要的影响,排气背压过大会造成动力性能的损失和油耗的增加,因此,在为柴油机设计排气后处理装置时,要充分考虑排气背压的大小。本文针对水下工作的柴油机,设计了一套排气降温系统,可以使得该柴油机在水下工作时,其排气可以被冷却后直接排向大气,并且其动力性能不受影响,这就要求在设计过程中要使整个排气降温系统的流动阻力尽可能最小。通过试验结果表明:加装该排气降温系统后柴油机输出动力性能良好,无功率和转矩损失;特殊管壳式换热器换热效果良好,能使最高温度为503.4℃的高温烟气降低到39.4℃。本文研究的结果对小型水下动力装置排气降温系统的选择和设计有一定的参考价值。     

二冲程低压双燃料发动机配气正时对燃气-空气混合效果的影响

为了探究燃气喷射参数对船用低压双燃料主机燃气-空气混合效果的影响,改变主机燃气配气正时,通过数值计算的方法对比不同燃气喷射时刻下的缸内混合气发展趋势,同时结合台架试验数据进行分析.分析结果表明:燃气喷射正时推迟,活塞头附近燃气含量增大,气缸盖和排气阀附近燃气含量降低,燃气上部会形成一层"气垫",阻止燃气与高温零部件接触而发生早燃;同时,随着喷射正时推迟,甲烷在压缩冲程的物理扩散逃逸问题得到缓解,但活塞头附近燃气集聚,导致活塞头热负荷增加.     

基于欧VI排放标准的中型柴油机排气热管理试验研究

尾气后处理的转化效率受排温影响,而柴油机中低负荷下排温较低,难以满足要求。以某中型柴油机为对象,针对影响排温的进气节流阀(IAT)、电控废气旁通阀(EWG)和排气背压阀(EAT)进行了中低负荷稳态点控制策略的试验研究。试验结果表明:在满足低排放和低油耗的前提下,仅靠单一排气热管理措施难以提高排温,须两种或两种以上措施合理匹配,共同作用。基于此,提出了可行的排气热管理方案,并在WHTC测试循环下验证了该方案可使试验柴油机在保证经济性和排放的变化在可接受范围内,满足排温要求。     

某型柴油机换热器设计及仿真分析

设计独立的换热器,降低水下工作柴油机中高负荷工况的排气温度.运用SolidWorks建立换热器模型并进行仿真分析,研究圆柱形换热器4种换热管布置方式对换热器温降与压损的影响.分析结果表明:设计的换热器可将排气温度由550.00℃降低到161.94℃,废气在换热器中的压损为5.95 kPa,降温效果和压损均满足相关工程要...     

X4105油冷柴油机活塞热负荷研究

本文全面研究了X4105柴油机采用油冷技术后铝活塞的热负荷状况,提出了“钻孔活塞+喷油冷却”的方案,较好地解决了油冷柴油机铝活塞热负荷过高问题,为小型车用柴油机采用油冷技术奠定了基础。     

基于欧Ⅵ排放标准的中型柴油机排气热管理试验研究

尾气后处理的转化效率受排温影响,而柴油机中低负荷下排温较低,难以满足要求。以某中型柴油机为对象,针对影响排温的进气节流阀(IAT)、电控废气旁通阀(EWG)和排气背压阀(EAT)进行了中低负荷稳态点控制策略的试验研究。试验结果表明:在满足低排放和低油耗的前提下,仅靠单一排气热管理措施难以提高排温,须两种或两种以上措施合理匹配,共同作用。基于此,提出了可行的排气热管理方案,并在WHTC测试循环下验证了该方案可使试验柴油机在保证经济性和排放的变化在可接受范围内,满足排温要求。