配气相位对活塞排气气动发动机性能影响分析

为了提高活塞的做功能力、提高气动发动机的动力性能和经济性能,对活塞排气气动发动机进排气系统进行了建模分析,并基于变质量热力学理论建立了气动发动机的热力循环模型.通过计算仿真不同的进排气开启角、持续角,转速对发动机各个性能影响,分析得出:适当的开启角有利于动力性和经济性的提高,而延迟角使其性能急剧下降;进气持续角过小或过...     

滑阀式压缩空气发动机实验研究

为优化气动发动机设计,提高气动发动机的工作性能,在一台由四冲程汽油机改装的二冲程气动发动机上进行了详细的台架试验。提出一个评价气动发动机性能的新指标——气动发动机平均有效压力和缸内平均压力的比值。采用钢、铝和尼龙三种材料制作相同尺寸的配气滑块进行试验,结果表明配气滑块的质量,对气动发动机动力性有影响。对进气持续角为128 °、143 °和156 °的尼龙材料配气滑块进行试验,试验结果表明增大进气持续角可以提高压缩空气的膨胀效率。在三种不同压缩比的状况下进行了气动发动机试验。试验证明在传统内燃机的基础上改装气动发动机时,增大发动机压缩比,会降低压缩空气的膨胀效率。     

气动发动机配气持续角优化

为了确定单级气动发动机的最优配气持续角区间,根据该气动发动机的工作原理建立了基于MATLAB/Simulink的仿真模型。在负载扭矩恒定的前提下,通过改变仿真参数,发现输出功率随着配气持续角的增大呈先增大后减小的趋势,气耗率在70°~100°区间内较低,在70°~100°区间内呈迅速增大趋势,而能量利用率的变化趋势与气耗率相反。通过对仿真结果的分析,考虑动力性能指标和经济性能指标,确定气动发动机最优配气持续角区间为80°~100°,该结论可为多级气动发动机的结构设计和控制策略的制定提供参考依据。     

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。     

气动发动机的试验研究

为优化气动发动机的设计,提高气动发动机的工作性能,在一台由R175柴油机改装的二冲程气动发动机上进行详细的台架试验研究,并提出两个评价气动发动机性能的新指标--比质量流量和总能量效率.采用变压器机油、冷冻油和特制机油等三种不同的润滑油进行气动发动机的润滑油试验,试验结果表明润滑油对气动发动机的经济性和动力性影响很大.针对水套中无水、注入常温水和开水等三种不同换热条件进行气动发动机的换热试验,试验结果表明加强换热条件对气动发动机的经济性和动力性帮助有限,但多级利用压缩空气可以提高气动发动机的总能量效率.利用三种不同进气提前角的进气凸轮,进行三种不同配气相位的速度特性和负荷特性试验.试验表明:气动发动机在低速阶段拥有较好的经济性和动力性,进气提前角为10 ℃A时,气动发动机性能最好.     

以中高转速区性能为目标的单缸柴油机配气凸轮优化

使用AVL BOOST建立186FA柴油机的仿真模型,通过模拟计算得到速度特性下配气相位对样机工作性能的影响,分析表明配气正时对不同转速下柴油机性能的影响存在差异,进气迟闭角对高转速区的性能影响较显著,排气提前角对泵气损失影响最大,进气提前角主要影响高转速区的充量系数,而排气迟闭角对低转速区的充量系数影响显著。以柴油机中高转速区的性能为主要目标,对配气相位进行优化,并将优化后的配气相位用于凸轮型线的设计中。使用优化后的配气凸轮进行试验,结果显示,在速度特性曲线上相同功率时,优化后的配气凸轮可提高柴油机在中高转速区的经济性,其中标定工况下比油耗减少了4.66g/(k Wh),降低了约1.68%,充量系数由0.82增加到0.84,升高了2.44%。     

配气系统参数对压缩空气发动机性能的影响

为了研究配气系统参数对压缩空气发动机性能的影响,使用瞬态分析方法对压缩空气发动机系统建立数学模型,并运用Flowmaster流体软件进行分析,提出增加压缩空气发动机动力性、改善其经济性的途径和方法.研究结果表明,缩短进气阀上、下游管路长度,增加进气阀上游管路通径,可以提高缸内压力;根据进气阀下游管路中气体流动的马赫数,可以确定进气阀下游管路通径对充气质量的影响规律;增大排气阀通径,采用合适的进气提前角,可以提高指示功率;增大缸内压力,提高进气效率,增加指示功率,有助于提高压缩空气发动机动力性和经济性.     

压缩空气动力发动机配气机构的研究

分析了气动发动机配气机构的特点，提出配气相位的设定必须考虑选择合适的膨胀率，以保证发动机动力性与工作效率的协调。对高压进气方式下配气机构的结构进行了研究，提出了两种能满足要求的结构形式，台架试验证明两种形式均能使气动发动机正常工作，其中气门外开式结构具有突出的优点，能更好地满足气动发动机的工作要求。     

基于AVL-BOOST进气正时对发动机动力性能的影响研究

针对发动机的进气正时对发动机的进气性能产生重要影响的问题,以486型汽油机为研究对象,利用AVL-BOOST软件建立了该汽油机进气性能仿真模型并进行了验证,研究了转速、可变正时等参数对发动机性能的影响。研究结果表明:进气门不同开启时刻主要影响气体波动效应,高转速时,推迟进气门开启可以充分利用进气的惯性增压效应,提高了转矩;低转速时,谐振进气效应消失,为保证最大有效压缩比,进气门应提前开启;在该发动机上加装可变进气正时机构,优化其各转速下的进气正时,对低转速及部分高转速区的动力性能改善作用明显。     

FSCC赛车侧置式进气系统的优化仿真

FSCC赛车空间布置的改变及进气系统加装限流阀会使其发动机动力性能下降,为削弱此影响,设计一种侧置式进气系统.采用Fluent软件对不同进出口锥角的限流阀流场进行仿真模拟.利用GT-Power对内燃机工作过程进行一维仿真,分析进气系统几何参数对内燃机性能的影响规律,提出合理的设计方案.对比分析表明:在赛车常用转速时,采...     

气动发动机排气活塞的有限元分析

为了减少活塞排气气动发动机排气冲程过程中的负功,对气动发动机排气活塞进行了实体建模,同时导入排气阀和活塞销并基于ANSYSWorkbench分析了活塞的应力和综合变形,结果表明排气孔的直径还可适当增大。     

斜盘式气动发动机动力学仿真

斜盘式气动发动机是为满足特殊工作环境需求而设计的一种新型气动发动机,为了对该发动机的性能进行预测与评估,运用多刚体动力学理论对发动机的活塞、连杆、导槽约束机构等各组件进行运动学和动力学分析,在此基础上结合发动机气缸内气体状态模型以及负载模型,推导发动机的动力学仿真模型.根据动力学仿真模型编制仿真软件,进行发动机工作过程的动态仿真.建立发动机样机试验系统,并进行样机试验.试验结果与仿真结果的对比表明:这种新型发动机在工作原理和结构设计上都是可行的,所建立的动力学仿真模型是基本正确的,进行适当修正后可用于发动机优化设计.     

Wankel微型转子发动机的设计方案研究

针对现有小型转子发动机微型化后存在尺寸较小且装配困难、部分复杂型面无法采用传统加工方式等问题,综合考虑熄火距离对燃烧稳定性的影响,通过对微型发动机基本结构和参数的设计与优化,改善了三角转子发动机的基本性能。采用一体化设计方案简化了转予发动机的零件结构,减少了装配零件数量,降低了装配误差。通过设计慢走丝加工方案,完成了对复杂型面的加工,保证了加工精度,降低了漏气间隙。最后,通过三区准维模型计算得到了微型转子发动机的基本性能参数。研究结果证明了设计方案的可行性,为转子发动机的微型化提供了参考。     

气动发动机能量转移系统分析

描述了一台单缸二冲程气动发动机的能量转移系统，利用火用分析法对该系统各个环节的能量使用效率进行了分析。分析结果表明：制备效率和气动发动机的指示效率是造成总能量效率偏低的主要原因；在气动发动机能量转移系统中，应该选择合适的压缩机并采用多级压缩、中间冷却的方式制备压缩空气；采用串联气缸等温膨胀方式多级利用压缩空气，可以提高气动发动机的指示效率；在能量转移系统中，应该采用容积膨胀减压方式减少减压环节的可用能损失；合理利用低温排气的冷量火用可以提高气动发动机能量转移系统的总能量效率。     

Effect of piston bowl shape on the in-cylinder flow characteristics of IC engines

Numerical simulation of the in-cylinder flow for internal combustion (IC) engine with different bowl shapes has been performed. The LES models are applied to a piston-cylinder assembly with a stationary valve and a harmonically moving piston. Gas motion inside the engine cylinder determines the thermal efficiency of an IC engine, and combustion chamber geometry affects the performance of the IC engine. Comparison of the flow characteristics inside the engine cylinder equipped with different piston geometries shows that the squish flow affects the turbulence generation process near the top dead center during compression stroke. The A-type combustion chamber with reentrant shape is shown to have higher radial velocity and turbulence intensity in the piston bowl compared with other types. Results of these simulations aid in the improved understanding of the effect of intake and compression process of piston geometry on the in-cylinder flow. The detailed flow characteristics inside the in-cylinder for different piston bowl shapes can offer basic guidelines to improve the combustion process.     

双转子活塞发动机功率传输系统理论研究

为大幅度提高活塞式发动机的功率密度,提出一种双转子活塞发动机,其功率传输系统主要由能量转换组件和差速驱动组件构成。能量转换组件包含气缸体以及同轴交叉安装在气缸体中的两个转子,转子上均布有多个叶片活塞,两组叶片活塞在气缸体内相互间隔,与气缸体共同形成多个密闭的独立工作腔。差速驱动组件利用内摆线机构和曲柄摇杆机构组合而成,并负责约束气缸中的两个转子以周期性波动的角速度作差速转动,使得工作腔容积周期性地增大、减小。研究该发动机的构成及工作原理,得出发动机能量转换组件部分的基本几何关系及进、压、爆、排条件,推导出发动机排量和瞬时流量的计算公式,建立差速驱动组件部分的运动学模型并进行分析。分析结果表明,由于具备在主轴旋转一周过程中的较多的做功次数和动态扩容等特点,双转子活塞发动机理论上将比现有活塞式发动机的排量更大、功率密度更高、运转更为平稳。     

装配线活塞销卡环压装设备优化

在发动机装配过程中,活塞销卡环的装配至为关键。一旦活塞销卡环出现装配问题,在发动机工作过程中卡环有可能发生松动甚至脱落,进而引发严重后果。针对目前Comau设备存在啃活塞的质量问题以及压头损坏率极高的高维护成本问题,通过对设备的工作原理、零件特点以及问题现象进行综合分析,从结构和控制逻辑对设备进行优化,从而保证了卡环压装的稳定性,减少了压头的更换频次,提升了卡环的装配质量。