4100QBZ型增压柴油机活塞温度场试验研究及有限元分析

针对4100QBZ型涡轮增压柴油机热负荷高的问题,采用硬度塞测温法实测了4个外特性点工况下活塞头部与侧面共19个特征点的温度,并结合有限元分析方法分析了增压柴油机标定功率工况下活塞三维温度场、热应力场及变形。研究结果表明,4100QBZ型涡轮增压柴油机活塞顶面工作温度随转速的升高而升高,在标定功率工况下活塞表面工作温度最高达368℃;在热负荷作用下,最大Von Mises应力为69.3 MPa,出现在活塞销座与销接触面上方尖角处,最大变形为0.474 mm,出现在活塞头部排气口一侧。     

不同海拔高度下自然吸气和增压柴油机的燃烧过程

随着海拔的增加 (高于海平面 ) ,大气压力减小 ,导致吸入柴油机气缸内的空气量减少。因此 ,柴油机缸内的压力、温度以及混合气密度相应减小 ,以至于在不同海拔地区运行的自然吸气柴油机和增压柴油机的燃烧过程存在差异。使用内燃机大气模拟综合测量系统对在不同海拔地区运行的柴油机的燃烧过程进行了研究 ,所获得的结论有助于澄清和解决在不同海拔地区运行的柴油机其燃烧过程中某些不清楚的问题。     

考虑热变形的活塞组件结构对活塞二阶运动的影响分析

结合活塞、缸套工作温度场的实测值,建立了2D25柴油机活塞组件动力学模型,分析了配缸间隙、活塞销偏置量和活塞头部型线等结构参数对活塞二阶运动的影响关系,并采用正交试验设计优化了2D25柴油机活塞组件结构参数。分析结果表明:对活塞二阶运动的影响主要体现在活塞敲击能量和摩擦功耗,其影响关系是此消彼长的;在计算的影响因素中,对活塞二阶运动影响最大的是配缸间隙,其次是活塞销偏置量和裙部椭圆度,影响最小的是中凸点位置;活塞头部结构的不同主要是影响活塞敲击能量,而对活塞的摩擦功耗影响较小。     

云内4D30TCI柴油机润滑系统机油流量测试

润滑系统是发动机的一个重要系统,其工作性能的好坏决定发动机的寿命及工作可靠性。机油流量是发动机润滑系统的重要参数之一,然而,由于机油流量测试系统安装空间和条件的限制,发动机机油流量测量一直是发动机测试的难点。笔者通过设计机油滤清器安装座,完成了对云内4D30TCI柴油机润滑系统机油流量测试,试验结果表明该柴油机机油流量能满足设计要求。     

三缸发动机机体的动态特性研究

机体是汽车发动机的主体结构，其动态特性影响发动机的振动和噪声，对机体的模态分析有助于机体动态特性识别及性能改进。以往的模态分析均局限于自由模态分析，但是系统的约束对其动态特性起到决定性作用。为使仿真计算能够真实反映机体的动态特性，应用I—Deas软件分析了机体实际工作情况下的约束模态，并利用脉冲激振进行了机体的模态试验，试验结果验证了理论模型的正确性，并提出了合理的减振和降噪措施。     

气固热耦合对微尺度气膜空气静压轴承承载特性的影响

当空气静压轴承工作气膜处在微米尺度时,气膜内压力分布具有显著的温度敏感性,严重影响轴承系统的承载能力和刚度特性.本文基于气体润滑理论和稀薄气体动力学,结合边界滑移和热耦合分析技术,通过数值分析的方法研究考虑温度影响所引起的空气静压轴承气膜局部变形问题,对系统的承载能力和刚度特性进行理论分析和实验研究.研究结果表明:气固热耦合效应会使微米级气膜内部发生不均匀的膨胀变形,导致空气静压轴承内部流场发生变化.气膜的最大变形量随温度升高呈线性增长,当温度达到250℃后趋于稳定;随着气膜厚度的增加,空气静压轴承气膜内部对温度的敏感性逐渐减小;考虑热耦合效应的轴承压力分布和承载能力低于传统层流假设下理论计算所得结果,因而在高精密、微米级气膜和极端温度条件等场合设计使用空气静压轴承时,必须要考虑环境温度和系统工作温升带来的热耦合效应影响.     

非道路两缸柴油机轴承热弹性流体动力润滑特性研究

基于热弹性流体动力润滑理论和多体动力学理论,针对自主研发的非道路2D25卧式两缸柴油机,采用AVL Excite Power Unit软件建立曲轴轴承的多体动力学模型,探讨柔性整机体模型下轴瓦与轴承座的弹性变形、润滑油的黏温及黏压特性、轴瓦及轴颈的表面粗糙度及热效应等因素,建立轴承的润滑模型并计算不同工况下各轴承的载荷、油膜厚度、油膜压力和摩擦功耗。研究结果表明:随着转速的升高,主轴承的总摩擦功耗增加,轴瓦的热负荷增大;高转速下,第一主轴承(MB1)和第三主轴承(MB3)存在轴颈倾斜不对中,出现偏磨现象,导致第二缸爆发时主轴颈振动加剧;连杆轴承油膜压力分布均匀性较好,轴瓦热负荷低,在高转速下润滑效果更佳。     

不同大气压下VNT与EGR对柴油机性能及排放的影响

为了研究不同大气压力下可变喷嘴涡轮增压技术(Variable Nozzle Turbine, VNT)和排气再循环技术(Exhaust Gas Recirculation, EGR)对柴油机性能及排放的影响,选择带有EGR与VNT的高压共轨柴油机,应用大气模拟装置,在80、90和100 kPa下进行试验研究.试验结果表明：1 800 r/min、73%负荷工况下,在不同大气压下,过量空气系数随着VNT喷嘴环开度的增加而上升,升高幅度随EGR阀开度的增加而增大;过量空气系数随着EGR阀开度的增加而减小.EGR率和比油耗随VNT喷嘴环开度的增加而下降,前者降低幅度随大气压力的增加而上升,后者降幅随大气压力的降低而升高;EGR率随EGR阀开度的增加而上升.随VNT喷嘴环开度的增加,NO_x排放升高,升高幅度随EGR阀开度的增加而增大,升高幅度基本随大气压力的升高而下降.CO排放与烟度均随VNT喷嘴环开度的增加而降低,降低幅度随EGR阀开度的增加而升高,随大气压力的升高而降低.随EGR阀开度的增加,NO_x排放降低,CO排放与烟度升高.     

一种新的柴油机螺旋进气道参数化设计方法

通过建立螺旋进气道螺旋段曲线方程及启用曲线关联特性,研究出一种全新的进气道参数化设计方法,建立了结构复杂的螺旋气道参数化模型.采用数值模拟计算和稳流气道试验相结合的方法,在验证了计算模型可靠性的前提下,引入性能结构参数K和θ,研究了各设计方案结构参数与气道性能之间的关系,通过分析和比较各气道方案的计算结果表明:改变θ角度大小,气道涡流强度变化十分明显;将比例因子K控制在0.84左右,流量系数和涡流比均可维持在较高水平.通过调整这两个参数的数值大小,可以有效控制气道性能的变化趋势,从而确立了气道结构与性能之间的定量关系.