高功率密度柴油机气缸盖热负荷分析与优化

为了评估某新机型气缸盖的热负荷水平和安全性,以某V8高功率密度柴油机为研究对象,进行单侧气缸盖和水套的流固耦合分析以及单侧气缸盖热机耦合应力分析,其中应力分析考虑到各缸爆发的不平衡性.发现在4个缸火力面上最高温度和最大热应力分别出现在第3缸火力面排气门鼻梁区和进气门鼻梁区.在分析结果基础上进行水套改进,根据上水孔的位置和作用提出一套优化思路,最终得到优化效果明显的方案并与原方案进行比较.结果表明,优化方案火力面最高温度降低6.2K,火力面最高等效应力降低了21.4 MPa,可以为柴油机气缸盖的设计优化提供一定参考.

基于前馈的柴油机冷却液温度控制策略研究

采用集总参数法建立了增压柴油机冷却系统模型,对增压柴油机冷却系统控制策略进行了研究。通过热平衡试验验证了该冷却系统模型的准确性。在冷却系统模型的基础上基于冷却系统附件功耗最低的原则,设计了增益可变的PI反馈控制加前馈模块的冷却液温度控制策略,并与广泛应用的电磁离合器控制冷却系统及传统机械式冷却系统进行仿真计算对比。研究结果表明:采用MAP前馈-PI反馈的冷却系统控制策略在C-WTVC循环下能将冷却液温度波动控制在±1℃范围内;相对电磁离合器控制式冷却系统,该控制策略使冷却系统功耗在市区循环、公路循环、高速循环下分别下降66.5%、67.3%、45.1%,冷却系统性能得到明显改善。

发动机连杆拉压模拟疲劳试验台研制

为了研究发动机连杆在拉压载荷下的疲劳特性,基于美国NI公司的LabVIEW开发环境和CompactRIO嵌入式控制器,研制了发动机连杆拉压模拟疲劳试验台,该试验台采用了液压伺服的加载方式对连杆进行了拉压加载。根据发动机实际运行工况下连杆主要承受着循环交变拉压载荷,而最大压缩载荷要大于最大拉伸载荷的特点,采用了非对称的加载方式进行加载,并对载荷进行了PID控制。最后以某型号连杆为例,在LabVIEW中对加载载荷的计算、非对称加载的实现和载荷的PID控制进行了仿真。仿真结果表明:该试验台试验功能可以实现,试验性能良好。

感应加热线圈参数对被试件温度场的影响分析

针对感应线圈参数对感应加热温度场的影响问题,以ANSYS软件为工具,采用磁热耦合分析的方法,对不同参数水平条件下的电磁感应加热过程进行了有限元计算。运用仿真结果对比分析的方法,研究了感应线圈形状、与加热面间的距离、线圈铜管宽度以及铜管间距对感应加热温度场的影响规律。并以平板被试件为对象,设计了平板感应加热测温试验,对仿真结果进行了试验验证。研究结果表明,感应加热温度场高温区域的形状与线圈形状相似;线圈与加热面之间距离越小,加热温度幅值越大,但对温度分布基本无影响;铜管越细或铜管间距越小,加热最高温度越高,且高温区域向平板边缘移动。

发动机冷起动暖机过程改善措施的试验研究

通过采用电加热器加热发动机冷却水的方法,研究外加热源对发动机起动暖机过程的影响。安排了原机、同步加热、预先加热、热机起动、预热+同步加热、热机+同步加热6种方案进行试验研究,重点分析了各方案对发动机冷却水、机油与排气的温升和转速等的影响。试验结果表明,同步加热、预热和热机等基础方案对发动机起动水温和油温的建立均有不同程度的改善;而预热+同步加热和热机+同步加热的联合方案进一步扩大了基础方案对起动性能的改善效果,并降低了能耗。

液电式馈能油气弹簧减振器力学特性仿真与研究

基于一种适用于特种车辆的液电式馈能油气弹簧减振器,通过理论分析建立其数学模型和MATLAB/Simulink仿真模型,并分析不同因素对其力学特性的影响规律。首先以流体力学理论和气体状态方程建立减振器粘性阻尼力模型,其次设计一套馈能电机控制电路,结合液压马达工作原理建立减振器电磁阻尼模型,最后分析外界激励频率、液压马达排量和占空比对减振器示功特性的影响。结果显示,减振器阻尼力随外界激励频率的增大而增大,且频率较大时阻尼力趋于过大;阻尼力随液压马达排量的增大而减小,且小排量时对阻尼力影响较大;阻尼力随占空比的增大而增大,但占空比较大时对阻尼力影响较小。

乘用车发动机电控冷却系统控制策略

针对乘用车发动机冷却系统水温控制问题.建立某车型冷却系统仿真模型,通过台架试验验证模型,在模型的基础上设计PI反馈控制和前馈-反馈综合控制的控制策略,将3种冷却系统控制方式在暖机、负荷突变情况下进行对比,并在新欧洲行驶循环(NEDC)下考虑冷却系统功耗进行综合分析.结果表明:PI反馈控制策略可将发动机冷却液出口水温波动控制在±1.5℃,而综合控制则将温度波动控制在±0.5℃,PI反馈控制和综合控制较原机减小暖机时间,相对原机系统在NEDC循环下分别降低功耗55.3%、58.0%.采用前馈-反馈的综合控制方式较PI反馈控制策略冷却液温度波动更小且冷却系统附件功耗能够进一步降低.

天然气/柴油双燃料发动机燃气供给系统特性研究

在试验的基础上,研究了由X6130改造的天然气/柴油机双燃料发动机的燃气供给系统的特性,重点分析了节气门开度及混合器喉口直径对混合器真空度,进而对双燃料发动机性能的影响关系。

鼻梁区水腔结构对缸盖底板传热影响研究

建立了参数化的缸盖底板及水腔简化模型,并用六缸机整机计算结果及缸盖测温试验验证模型有效性。随后进行了鼻梁区水腔结构因素对缸盖底板温度、轴向温度梯度、第三主应力的影响规律研究。计算结果表明:截面长度和宽度在不同鼻梁区域有不同的影响规律,在同一区域,截面的长、宽、高因素对温度场、应力场的影响同样存在差异。对于鼻梁区中点温度和轴向温度梯度,截面高度为影响最大的因素,其次是截面宽度和长度;对于第三主应力,截面高度同样影响最大,其次是截面长度和宽度。排气门鼻梁区温度较高,可以通过降低截面高度、长度和增加截面宽度实现;进气门鼻梁区热应力较高,可以通过增加截面高度、降低截面长度和宽度实现。

考虑材料塑性的某柴油机缸盖热状态及疲劳分析

以某柴油机气缸盖为研究对象,对其进行单侧气缸盖和水套的流固耦合分析,在计算气缸盖应力场时候考虑到铸铝材料的塑性应变及各缸爆发的不平衡性,并计算了该气缸盖的高周疲劳安全系数和低周疲劳寿命。研究结果表明:第3缸、第4缸火力面排气门鼻梁区温度较高,温度场作用下各缸火力面最大Von Mises应力均出现在进气门鼻梁区,从高温恢复到300K时,进气门鼻梁区表现出明显的残余拉应力。高周疲劳安全系数较低区域主要在爆发缸缸盖顶端和水套与火力底板接触的圆角区,最高燃烧压力对低周疲劳寿命及位置有影响,不考虑最高燃烧压力的最低寿命出现在第3缸进气门孔与鼻梁区过渡圆角处,考虑最高燃烧压力时最低寿命出现在第3缸进气门孔与气门座圈接触位置。

活塞热疲劳模拟试验技术的自动控制系统

本文介绍了一种由可编程控制器 (PLC)和PC机构成的活塞热疲劳模拟试验自动控制系统。具体介绍了系统的硬件、软件结构和设计要点。实际应用证明 ,该系统具有较高的可靠性和自动化水平。

发动机机体疲劳裂纹诊断的时序方法

针对灰铸铁材料发动机机体疲劳试验中裂纹的出现表现为瞬间突发性,以及疲劳裂纹的出现不易识别的问题,采用实测应变信号作为系统的输出响应研究机体疲劳裂纹的诊断方法,对机体疲劳试验过程中曲轴箱底部应变信号进行了实时记录,并且采用经典时序方法对所测应变信号进行建模,计算各个时间段时序模型的欧几里得(Euclid)距离、马氏(Mahalanobis)距离及模型残差的方差.分析结果表明:疲劳裂纹出现瞬间,应变时域信号幅值表现为不易察觉的微小变化,但是时序模型残差的方差却出现瞬间突变,因此,残差的方差对裂纹出现瞬间具有敏感特性.

基于CompactRIO控制器的机体疲劳模拟试验台的研制

利用美国NI公司的CompactRIO平台为控制核心,采用Labview软件的PID控制器、波形发生器和FPGA工具包等专用控件,研发了机体液压疲劳试验系统,实现了液压压力的加载、机体特征点应变值等信号的采集和液压伺服电磁阀的闭环控制。试验以特征点应变值的变化作为机体破坏的判据,实现了发动机机体疲劳破损的在线识别。

基于统计学的机体疲劳强度分析方法研究

介绍了一种发动机机体的疲劳试验与仿真计算方法,采用最小二乘法得到了基于计算和试验的S-N曲线,并对二者的结果进行了对比分析研究。研究结果表明:基于统计学的疲劳试验方法可获得机体的许用安全系数,而材料特性及制造工艺是造成仿真与试验结果存在差异的主要原因,根据疲劳试验的统计结果合理选择仿真计算中强度降低因子Kf,可以有效提高仿真计算的可信度。

动力舱冷却模块优化匹配方法实验

为了优化商用车冷却系统的匹配设计,提出基于动力舱前端模块风洞实验的冷却模块优化匹配方法.并以某商用车为原型,进行应用验证.将动力舱内前端模块按设计要求试制成前端零部件模型、冷凝器、中冷器、水散热器4排布置,在风洞试验台上进行性能试验研究.完成冷却模块与风扇的匹配设计,并通过道路试验检验该冷却系统的运行性能.研究结果表明,在4.0～10.0 m/s风速下,单个水散热器的冷却风压降占舱内前端模块总压降的55%～58%,舱内零部件对压降约有3%～5%的影响.当有效迎风速度达到7.0 m/s时,模块散热量已满足系统额定点要求.基于本方法匹配的冷却系统性能达到设计要求,前端冷却模块的匹配试验可提高系统设计精度,且有利于节能.

活塞环润滑油膜厚度影响因素的模拟试验研究

设计搭建了一种新型活塞环-缸套模拟试验机,用旋转机构代替了传统的往复机构,实现了高速工况的模拟;并配置加热源,以有效模拟缸内的热状态。利用试验机,通过正交试验与单变量试验,研究分析了润滑油入口温度（60~80℃）、活塞环摩擦面温度（60~100℃）、摩擦面相对运动速度（4.67~19.36m/s）和摩擦面承载力（55~95N）四个因素在上述参数取值范围内对润滑油膜厚度的影响规律。研究结果表明：在上述参数范围内,四个因素对油膜厚度的影响敏感度的主次关系为滑块摩擦面温度〉摩擦面间的相对运动速度〉润滑油入口温度〉摩擦面承载力。

基于嵌入式PC的活塞热冲击试验台架自动控制系统

在超低温启动等突变工况下,活塞的热负荷剧烈变化,为研究该过程中活塞温度及热应力的变化情况,研制了以嵌入式PC+PC为控制核心的活塞热冲击试验台架,文中并详细介绍了该试验台架控制系统的硬件及软件设计并对 PLC和嵌入式 PC的性能进行了对比,对基于嵌入式 PC试验台架及基于 PLC试验台架的测试结果进行对比,前者可以实现活塞温度等参数的瞬态采集,为研究发动机活塞突变工况下的热负荷提供可靠的试验数据。

ECFA与两岸产业合作研究

ECFA是两岸签订的具有自由贸易协定性质的框架协议,它开启了两岸区域经济合作不断深化发展的进程。协议中的,尤其是第六条"经济合作"议题中的适应了大陆经济影响力的变化对两岸产业合作的影响,改变了之前的合作状况,开创了两岸产业全面深化合作的新局面,并提供了深化两岸产业合作的可能路径——形成若干个有利于两岸产业提高竞争力的产业联盟,在此基础上"扩溢效应"进一步发挥,两岸经济合作逐渐深化。

天然气/柴油双燃料发动机油气切换过程的优化控制

为避免双燃料发动机在由纯柴油工况向双燃料工况切换过程中出现的转速大幅度波动现象,在对控制系统硬件不作较大改动的前提下,改进软件算法实现油气切换过程的平稳过渡.基于能量守恒方程,建立了油气切换过程的控制模型.在PID子模型中,采用了神经元自适应PID控制模型实现参数的在线自调整.引入了最优控制中的二次型性能指标对神经元的权值进行调整.在试验台中应用此模型对稳定转速工况下(转速为1810r/min,发动机有效功率为其额定功率的25%)的油气切换过程进行控制,结果显示切换过程中的转速波动率小于1.6%,实现了油气切换过程的平稳过渡,提高了整机性能.

基于车辆稳定性的轮胎力优化分配研究

针对电动汽车的高速行驶稳定性问题,对四轮独立制动/驱动、四轮独立转向电动汽车进行了研究。提出了一种轮胎力优化分配控制算法,提高极限工况下车辆稳定性。首先,根据驾驶员的转向、制动/驱动输入,基于理想二自由度车辆模型算出横摆角速度、质心侧偏角的目标值,然后比较目标值与车辆实际值得出偏差,再根据目标值与实际值的偏差采用滑模控制计算出了所需的总横摆力矩、侧向力、纵向力。最后基于八自由度车辆模型,通过最优分配控制算法,计算出了每个车轮上需要施加的纵向力与侧向力。利用Matlab/Sinmulink与车辆动力学软件CarSim联合仿真验证了基于车辆稳定性的轮胎力优化分配效果。仿真结果表明,提出的轮胎力优化分配算法在高速急转向工况下能够使车辆保持理想的横摆角速度和质心侧偏角,提高了极限工况下车辆稳定性。