压缩机活塞密封结构与性能分析

在活塞的往复运动过程中,其密封性能和活塞环的最大应力对整个压缩机效率及使用寿命具有重大的影响。文章通过对活塞的运动进行分析,得到气缸的气体p-V图。运用软件建立活塞迷宫密封三维气体容腔模型,通过Fluent流体仿真活塞在动态运动中受到最大气体压力载荷时,活塞泄漏量与活塞环安装位置及其截面形状的关系;并运用ANSYS流固耦合分析,得到活塞环在相应模型下的最大应力。结果表明:活塞环为矩形截面、支撑环居中布置时,在保证活塞密封性能的前提下,能够有效地减小活塞环的最大应力。活塞动态密封仿真和耦合分析,为压缩机的结构设计及寿命计算提供了重要的理论支持。     

微型无油压缩机用活塞环改进设计

降低活塞环的泄漏量对提高微型无油压缩机的性能具有重要意义。本文针对某微型无油压缩机建立了其活塞环泄漏计算模型,分析了泄漏量与开口间隙的变化关系及开口间隙受温度的影响规律,最后,提出了一种改进的活塞环结构。结果表明:改进的活塞环基本除了传统搭接活塞环结构存在泄漏流道,同时,保证了最长的泄漏路径,最终可提高活塞环的密封性,并能适应更宽的环境工况。     

内燃机活塞环组降低摩擦功耗的新方法

分析了活塞环组的摩擦损失,研究了活塞环的结构变化。根据当今内燃机产品发展中面临的问题和需求，提出了活塞环组中的两个气环改为一个气环的新结构。根据流体动力润滑理论与活塞环载荷方程，分析了一个气环与两个气环的不同摩擦功耗。结果表明，采用一个气环后的摩擦功耗有大幅度降低。高质量的一个气环，能够完成现有两环的密封润滑功能,这样的结构设汁新方法有助于推进内燃机的轻量化。     

缸套变形与活塞环适应性对环组漏气及摩擦学性能的影响

建立活塞环组-缸套系统的混合润滑仿真模型,模型中考虑活塞环组的热变形、缸套的热变形以及装配变形对活塞环-缸套系统摩擦学性能的影响,并通过模型分析缸套、活塞环变形以及活塞环适应性对漏气面积、环间压力、最小油膜厚度、摩擦力和磨损的影响。结果表明:变形对一、二环的漏气面积和一环与二环间的气体压力影响较大;考虑变形后,一环的摩擦力增大,二环的摩擦力减小,并且可以看到,在周向和轴向方向上一、二环环面的磨损是不均匀的;由于油环的适应性较好,变形对油环的漏气量及摩擦学性能影响较小。     

活塞环成形磨削工艺装备通过鉴定

随着内燃机向高速高负荷的方向不断发展,其性能指标也不断提高,内燃机的关键部件——活塞环组经常在非常苛刻的条件下工作。为了满足这些条件,必须对活塞环的各道环的结构进行改进。近年来,研制了内撑螺旋弹簧结构的镀铬油环、桶面环及锥面环等,使机油耗得到很好的控制,还延长整个环组的使用寿命。这种新型结构活塞环(镀铬内撑环)的精度要求很     

基于多压力变温实验的缸套-活塞环摩擦因数预测研究

为探究内燃机中缸套-活塞环摩擦副在复杂工况下的摩擦因数变化规律,根据实际工况下的温度和压力,使用SRV高温摩擦试验机模拟内燃机系统缸套-活塞环之间的往复式摩擦运动,获得不同温度和压力下的摩擦因数,并测试不同温度下润滑油的黏度。以摩擦接触面温度、载荷和润滑油黏度为输入,摩擦因数为输出,构建BP神经网络预测模型。结果表明,BP神经网络具有较高的预测精度,测试集误差值稳定在1%以内,满足工程精度要求。     

表面织构对活塞环缸套系统摩擦、漏气和油耗的影响

本文运用AVL Excite PR软件针对某重型发动机建立了活塞环组/缸套仿真模型,考虑了环的轴向运动和扭转现象以及混合润滑,通过改变顶环的型线,对比分析了表面织构大小和深度对活塞环的摩擦、漏气和油耗的影响,为活塞环表面织构的选取提供了一定的参考价值。     

内燃机活塞环组环面压力与漏气的分析

在内燃机负荷、输出功率不断提升的背景下,对汽车内燃机排放也提出了更加严格的要求。而内燃机漏气量改善是汽车内燃机质量提升的关键影响因素。因此本文以内燃机活塞环组环面运动原理为入手点,对内燃机活塞环组环面压力计算方法进行了简单的分析。并参考相关文献资料,对内燃机活塞环组环面压力与漏气量之间的联系进行了进一步探究。     

复杂腔体零件差压式气密性检测建模与仿真

密封性能是密封器件的一项关键指标,气密性检测是保证密封性能最为关键的手段之一。通过研究复杂腔体零件在差压式气密性检测中的特点、影响检测精度的因素等,构建检测气路的动态系统仿真模型,为优化现有差压式气密性检测系统提供理论支撑。首先依据差压气密性检测系统的工作原理,建立了相应的数学模型,然后在模型的基础上进行了Simulink仿真。通过仿真清楚地了解到检测过程中被检零件腔体内的压力和温度的变化情况以及检测参数的差异对差压大小的影响,用于指导系统的实际开发。     

罐车液相法兰密封性能影响因素研究

以某液氨运输罐车为研究对象,分析罐车液相法兰密封性能的影响因素,指出垫片失效变形、介质内压载荷变化和环境温度变化是影响法兰密封系统的主要因素。建立液相法兰的有限元模型,分析预紧工况下垫片的失效变形、内压载荷和环境温度对螺栓法兰接头密封性能的影响。模拟结果表明：液相法兰紧急切断阀阀根的内芯平面与法兰盘密封垫片之间存在凹陷区域,造成垫片的密封面积减少20.9%,降低法兰接头的密封性能;介质内压载荷的波动对系统密封性能影响很小;温度变化对残余压应力值的影响较大,决定密封条件的最小压力值随温度降低而降低,从而影响法兰的密封性能。     

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.     

内燃机缸套-活塞环摩擦学研究回顾与展望

内燃机缸套-活塞环摩擦副是一个典型的摩擦学系统,其中含有多种类型的摩擦和磨损,润滑、摩擦、磨损的相互作用十分显著。其摩擦学性能对提高内燃机的可靠性和耐久性,保证内燃机经济、可靠地工作具有决定性的作用。其摩擦学问题的研究一直是人们关注的热点之一。     

Piston crevice hydrocarbon oxidation during expansion process in an SI engine

Combustion chamber crevices in SI engines are identified as the largest contributors to the engine-out hydrocarbon emissions. The largest crevice is the piston ring-pack crevice. A numerical simulation method was developed, which would allow to predict and understand the oxidation process of piston crevice hydrocarbons. A computational mesh with a moving grid to represent the piston motion was built and a 4-step oxidation model involving seven species was used. The sixteen coefficients in the rate expressions of 4-step oxidation model are optimized based on the results from a study on the detailed chemical kinetic mechanism of oxidation in the engine combustion chamber. Propane was used as the fuel in order to eliminate oil layer absorption and the liquid fuel effect. Initial conditions of the burned gas temperature and in-cylinder pressure were obtained from the 2-zone cycle simulation model. And the simulation was carried out from the end of combustion to the exhaust valve opening for various engine speeds, loads, equivalence ratios and crevice volumes. The total hydrocarbon (THC) oxidation in the crevice during the expansion stroke was 54.9% at 1500 rpm and 0.4 bar (warmed-up condition). The oxidation rate increased at high loads, high swirl ratios, and near stoichiometric conditions. As the crevice volume increased, the amount of unburned HC left at EVO (Exhaust Valve Opening) increased slightly.     

内燃式柱塞泵原理方案设计

将内燃机和柱塞泵工作原理进行组合,实现了内燃机和柱塞泵结构的一体化设计。提出了一种直接利用内燃机活塞的直线往复运动实现流体压力能输出的新工作模式。在对内燃式柱塞泵进行功能分析和分解的基础上,构思出实现各分功能(功能元)的装置、机构或元件。通过组合得到了多种设计方案,并对选出的4种设计方案进行了分析和比较,再根据其中一个设计方案完成了以水为工作介质的内燃式柱塞泵样机的制作、试验和仿真计算。结果表明,该设计方案可行,实现了预期功能,其主要工作性能指标与内燃机-柱塞泵组合系统相比有明显改善。     

柴油机缸内辐射换热的多维数值模拟研究

对柴油机来说,辐射换热极为重要,在缸内总传热量中占有非常大的比重,直接关系到发动机热效率及因传热引起的各种热负荷、热强度问题,同时,辐射换热对燃烧系统的研究也十分重要,辐射热流量会深刻影响内燃机的燃烧性能,对发动机的各种燃烧产物的形成产生至关重要的影响。为此,利用离散传递法实现柴油机缸内辐射换热的多维数值模拟,通过多维模拟计算同时考察燃烧室部件表面发射率及喷雾提前角对柴油机缸内辐射换热的影响。结果表明：活塞的辐射热流量峰值高于缸盖的辐射热流;缸盖的辐射热流量的最大值并不在中心位置处,而是随时间变化;随着壁面辐射率的增加,缸内向燃烧室部件辐射换热量逐渐增大;喷雾提前角直接影响所有燃烧室部件表面的辐射热流密度。     

Analysis of ring pack lubrication

This paper describes a method developed for the simulation of ring pack lubrication characteristic in an internal combustion engine. In general, the quantity of oil supply for piston ring lubrication may be insufficient in filling the entire volume formed at the interference between the piston ring and the cylinder liner. Thus the oil starvation condition should be considered in analyzing piston ring lubrication. In order to reasonably estimate the amount of oil left over on the cylinder liner, the flow rate at the posterior portion of the interface should be calculated with an adequate boundary condition that confirms flow continuity condition. In this analysis, oil starvation and open-end boundary conditions are considered at the inlet and outlet of the piston rings. The lubrication characteristic of each piston ring is obtained by an iterative method with sequential steps. It is revealed that piston rings are operated under oil starvation in most operating cycles and the result under these conditions are quite different from that with the fully-flooded assumption.     

The use of surface metrology instrumentation to measure rates of wear of internal combustion engine components

A study was made of the effects of operating conditions on internal combustion engine service life. It was found after extensive investigation of major engine components (piston, piston rings, bearings and cylinder liner) that engine service life appears to be more a function of the acceptable wear of the cylinder liner than of any other engine parts.A method was developed to determine the amount of cylinder liner wear; this involved measuring the depth of scratch marks (using Talysurf model 3 or Surtronic 3 instruments). We describe the method employed and the results; these are at least as reliable as and give more details than conventional methods.     

影响活塞铸铁环槽加工质量的因素初探

在内燃机技术逐渐发展过程中,发动机对于活塞环在使用寿命方面的要求越来越高,在此情况下,活塞铸铁环槽在进行机械加工时,质量要求也进入到了全新阶段,其中主要体现在对于活塞品种有了更高要求。为了实现活塞铸铁环槽整体加工质量提升,需加强对其机械加工整个过程的研究,运用理论结合实践方式,促进加工质量有效提升。     

点燃式天然气发动机燃烧室结构优化的仿真与试验研究

利用三维数值仿真的方法,对带有浴盆形燃烧室的天然气发动机缸内流动和燃烧特性进行分析,提出了两种燃烧室结构优化设计方案,试验对比了采用原燃烧室和挤气喷射燃烧室时的发动机性能。结果表明:在不改变压缩比情况下,通过改变活塞头部凸起形状和位置,能够实现浴盆形燃烧室内的挤流与滚流有效耦合;控制点火时刻的火花塞附近气体流速,能提高缸内平均湍动能,加大快速燃烧期内火焰前封面的面积,改善燃烧质量。发动机采用优化的2号挤气喷射燃烧室,能够明显加快发动机燃烧进程,提高发动机的动力性和经济性,发动机功率从75kW提高到78.7kW,最低比气耗降低4.4%,HC和CO排放略有降低。