对置活塞二冲程汽油机活塞运动规律匹配分析

对置活塞二冲程汽油机活塞的相对运动规律,影响扫气过程的扫气正时和扫气持续期,而活塞相对运动规律主要取决于对置活塞运动相位差和曲柄连杆比。在采用MATLAB/Simulink进行对置曲柄连杆机构运动学分析的基础上,通过建立扫气系统的三维流体动力学仿真模型,并利用一维工作过程仿真提供的初始条件和边界条件,开展了对置活塞运动相位差和曲柄连杆比对扫气过程的影响规律研究,获得了较高的扫气效率和捕获率,实现了对置活塞相对运动规律的优化匹配。活塞运动相位差只影响扫气正时而不影响扫气持续期;曲柄连杆比同时影响扫气正时和扫气持续期。在内止点附近,不同的活塞运动相位差影响活塞相对运动速度和最小工作容积;不同的曲柄连杆比只影响活塞相对运动速度而不改变最小工作容积。     

对置式凸轮发动机运动学与动力学研究

研究了对置式凸轮发动机的运动学与动力学特性,利用向量与坐标变换法分析了对置式凸轮发动机的工作曲面方程和滚轮相对滑动速度等运动学性能,分析了活塞、气以及主轴等部件的动力学特性。研究结果表明,虽然对置后发动机轴向长度有所增加,但主轴轴向力能完全平衡,主轴产生转矩大,轴承负荷小,可提高功率。从发动机力学性能特点及运动学与动力学角度分析表明,采用对置式发动机方案是完全可行的。     

ー种新型混合.动カ系统：液压自由活塞发动机整体推进系统

液压自由活塞发动机整体推进系统集内燃机技术、液压技术、电子控制技术于一体的一种新型混合驱动动力系统,由于其具有体积小、重量轻、高度柔性布置、燃料适应范围广等特点,具有容易实现无级变速、无级转向、制动能回收等功能,是一种有前途的车用混合动力传动装置。本文在介绍液压自由活塞发动机的工作原理、结构特点的基础上详述了液压自由活塞发动机整体推进系统的系统方案、关键技术、应用前景,提出了发展该整体式推进系统的对策。     

齿轮传动系运动学、动力学普遍方程和模拟换档瞬时过程

本文将定轴轮系和三构件行星机构统一起来加以研究,给出一种由传动系结构方案出发,完全采用矩阵形式逐步递推,连续运算而建立各工况运动学和动力学普遍方程的方法,易于实现计算机按瞬时工况,建立并求解各方程。本文研究方法新颖,无论是方法还是方程,都具有普遍性,能适合由定轴齿轮和三构件行星机构组成的各种齿轮传动系在静态和动态各种工况下,运动学和动力学的分析计算。根据给出的数学模型和方法,便于编成计算机通用程序,按照实际情况模拟换档瞬时过程。     

高强化柴油机活塞加速热疲劳与等效寿命评估方法

针对高强化柴油机中的活塞在实机状况下热疲劳寿命难预测的问题,提出采用加速热疲劳方法的部件模拟试验寿命来预测活塞的实机寿命。基于临界面法,循环计算得到活塞在实机工作条件下和部件模拟条件下的仿真寿命结果,并运用活塞加速热疲劳试验数据对仿真的寿命数据进行验证,得到的寿命仿真计算值与试验值一致性较好,验证了临界面法的精确性;通过损伤等效分析,确定活塞实机标定工况下的寿命与台架寿命之间的关系;采用非线性拟合的方法,得到部件模拟条件试验条件下循环寿命与加载时间、最高温度之间的关联式。研究结果表明：在实机工况和部件模拟试验条件下,仿真计算得到活塞最先发生疲劳破坏的位置为喉口区域,说明二者的失效区域和失效特征具有一致性;在活塞喉口最高温度为408.6 ℃时,得到活塞实机标定工况下的寿命是部件模拟条件下的21.2倍;在活塞部件模拟条件下,最高温度相同时,活塞寿命随加热时间的减小而减小;加热时间相同时,活塞寿命随最高温度的增加而减小;根据拟合的关联式,得到活塞发生破坏时的活化能为61.5 kJ/mol。     

变速箱后分流双泵静液机械系统及其性能分析

本文提出了一种新的静液机械传动系统,对其运动学和动力学特性进行了初步分析。分析表明读系统具有十分突出的优点。     

对置活塞二冲程汽油机缸内滚流的组织与利用

通过三维计算流体力学软件AVL-Fire模拟了对置活塞二冲程（OP2S）缸内直喷汽油机的扫气、混合气形成和燃烧过程,对比分析了3种不同的缸内流动组织方案,包括：平顶活塞加均匀扫气、平顶活塞加非均匀扫气和凹坑活塞加非均匀扫气对气流运动和扫气过程的影响。同时,针对采用非均匀进气腔的平顶活塞和凹坑活塞方案,分析混合气形成和燃烧过程。结果表明：均匀进气方式可组织较强的涡流,有利于扫气效率的提高;非均匀进气方式可组织滚流,有利于提高压缩过程缸内的湍动能。“凹坑活塞加非均匀扫气”的扫气系统更有利于组织滚流和维持缸内湍流强度,并在点火时刻火花塞附近形成可供稳定着火的可燃混合气。凹坑活塞燃烧室相比平顶活塞燃烧室,其缸内湍动能提高了1.5倍,燃油蒸发量提高了10%,有利于形成均匀混合气和加速燃烧过程。     

内燃机活塞顶表面瞬态温度测试研究

本文介绍内燃机活塞顶表面瞬态温度的一种新测试方法。作者通过对活塞顶表面真空镀膜建立热电偶,用来实测活塞顶表面瞬态温度;在此基础上计算局部表面瞬态热流。文中提供了不同负荷和转速下活塞顶表面瞬态温度和热流随曲轴转角的变化曲线,并进行了分析比较和讨论;为研究内燃机缸内燃烧和传热过程等提供了可靠的依据。用这种方法建立的表面热电偶具有极为快速的动态响应特性,是活塞等受热另件表面瞬态温度测试的一种有效途径,也为进一步研制绝热发动机燃烧室表面瞬态温度的测试方法奠定了基础。     

内燃机活塞销的优化设计

本文通过对内燃机活塞销设计要求的分析,提出了比传统的设计方法更为完善的活塞销优化设计方法:将设计问题构造成数学模型,采用优化计算方法,在电子计算机上进行活塞销的设计。这样可以在满足活塞销设计要求的前提下,达到最小重量的最佳设计。本文以12150L柴油机活塞销为例,在西门子7760计算机上,利用罚函数法进行计算,并和原结构进行了对比。     

基于ADAMS 与Simulink 的电动式自动机联合仿真

为提高设计效率,将ADAMS与Simulink结合,对电动式自动机系统进行仿真研究。以某导气式自动武器自动机为研究对象,以伺服电机为动力源,曲柄滑块机构为传动机构,采用电流与速度双闭环控制,建立电动式自动机系统。利用Solidworks、ADAMS、Matlab／Simulink软件分别建立系统的实体模型、动力学模型以及电机伺服系统的控制方案,以ADAMS／Controls作为接口模块,实现系统的联合仿真。仿真结果表明：系统输出对输入具有较好的轨迹跟踪能力,证明所建动力学模型和电气控制模型准确,可为系统的设计与调试提供可靠依据。     

Research on Measurements for Temperature and Stress of Pistons in Internal Combustion Engine

In both numerical simulation and experimental research for the piston of internal combustion engine, the verification foundations are always insufficient. The reason is the measurements for its transient temperature and stress under actual operation conditions are very difficult. A multi-channel measurement-storage technology is used in the engine bench experiment to measure the piston temperature and stress in real time. The temperature and stress changes in the engine operation process are obtained. They provide reliable instructive criteria for numerical analysis and experiment of the piston working state.     

小型无人直升机活塞式发动机建模技术

针对传统的无人直升机发动机研究方法存在的问题,提出一种新的活塞式航空发动机系统建模方案。结合旋翼系统的特性,利用叶素理论对旋翼桨叶进行分析,分别建立了发动机功率特性模型和旋翼的负载模型,根据发动机的动力学特性得到发动机的转速,并通过Matlab仿真和试车台试验进行验证。仿真试验结果证明:该模型合理可行,能够满足无人直升机的仿真控制要求。     

对置活塞二冲程柴油机双喷油器碰撞喷雾试验研究

为了获得良好的混合气,保证燃烧室形状、喷雾特性及缸内气体流动之间有良好的匹配,针对对置活塞二冲程柴油机燃烧室的喷雾特性,使用纹影法结合图像处理技术分析了喷油器布置方案、喷射压力、定容弹弹体压力和喷油持续期对油束贯穿距离及喷雾空间扩散率的影响。研究结果表明：在喷射压力75 MPa、弹体压力2 MPa、喷油持续期1.5 ms的工况下,双喷油器布置方案与单喷油器布置方案相比,空间扩散率更高,更有利于燃油的雾化;喷射压力的提高有利于燃油在空间的扩散,但近壁区内分布的燃油会随着喷射压力的提高而增加,造成“湿壁”现象;弹体压力过小会使油雾在壁面附近形成浓混合气区域,过大的弹体压力又会使燃油更多集中在中心区域;随着喷油持续期的增加,油束贯穿距离和空间扩散率的增加越来越不明显。     

一种往复活塞式内燃机的增扭扩速装置方案设计

针对往复活塞式内燃机扭矩和转速适应性系数小的缺点,提出了一种增扭扩速装置的设计方案.采用机电混合传动的方式调节发动机输出的扭矩特性曲线的形状,扩大了发动机输出曲线的转速范围和扭矩范围,使其扭矩和转速适应性系数均大于2.该装置可以替代液力变矩器,应用于对动力传动装置体积和重量有严格要求的履带式车辆.     

高速汽油机空间凸轮传动机构的数学模型

提出了高速汽油机空间凸轮传动机构的数学模型,并针对一台156FM发动机,在运用该模型进行传动机构的计算研究基础上,对活塞与气门的最小碰撞间隙进行了计算与实验的对比分析.结果表明,该模型较精确地描述了空间凸轮机构的传动规律,将成为对具有此种凸轮机构的内燃机进行配气系统改进的实用工具.     

柴油机回水温度对燃烧过程影响试验研究

针对某柴油机在低温环境下工作频繁出现活塞烧蚀的问题,开展了回水温度对燃烧过程影响的试验研究。通过分析不同回水温度下燃烧压力变化特点,确定产生活塞烧蚀时缸内燃烧过程典型特征,初步建立了活塞烧蚀与燃烧过程的对应规律。试验结果表明：在1 500 r/min、70%负荷工况点,当回水温度分别为15 ℃、25 ℃和40 ℃时,燃烧压力剧烈振荡,循环平均的最大压升率达到25~40 MPa/ms,且最高燃烧压力已达到或超过许用爆压限值13 MPa,说明该工况点燃烧粗暴。循环分析结果表明：在回水温度为15 ℃和25 ℃时最高燃烧压力超过爆压限值13 MPa的循环数约占总循环数的33%,最大压升率最高值超100 MPa/ms. 回水温度的降低引起的燃烧粗暴是导致柴油机在低温环境下发生烧蚀故障的重要因素。     

新型大功率凸轮活塞发动机结构设计与试验

为满足轻型水下航行器高速航行的功率需求,提出双峰7缸新型凸轮活塞发动机设计方案。在满足强度设计基础上,对凸轮活塞发动机的凸轮机构、缸体、配气阀、活塞等主要部件进行结构设计,确定其主要参数;加工原理样机,设计试验方案,搭建试验系统,对原理样机的性能进行测试,并对试验结果进行分析。试验结果表明：新型凸轮活塞发动机结构设计合理,材料选用正确;原理样机起动可靠,运转平稳;总功率达到92 kW,并稳定运行,成功达到大功率设计目标。     

海拔高度对柴油机缸内热流分布影响规律研究

为了分析高原环境下柴油机缸内热流分布变化规律,采用计算流体动力学方法对不同海拔高度条件下的柴油机燃烧过程进行了三维数值模拟研究。结果表明：考虑燃气向缸壁传热的燃烧过程计算时,壁面函数采用Han-Reitz模型可以得到满意结果;随着海拔高度升高,过量空气系数降低,滞燃期延长,着火推迟,燃烧恶化,爆压降低,燃烧温度升高;海拔高度越高,喷雾贯穿动量越大,壁面换热系数增长速度越快,在上止点后气体流动性对换热系数的影响所占比重增大,而进气流量对换热系数的影响比重降低,换热系数随着海拔高度升高而增大;在换热系数、壁面燃气温度和壁面油膜燃烧影响下,高海拔燃烧时壁面平均热流大幅度增大,海拔高度从1 000 m升高到4 500 m 后,缸盖和活塞瞬时平均热流最大值增幅分别达到30%和26%.