氨氢融合零碳内燃机燃烧过程综述

随着中国“碳达峰”与“碳中和”目标的提出,内燃机低碳化、零碳化势在必行。氨作为零碳燃料和氢的高能量密度载体,是实现碳中和有潜力的替代燃料。研发氨氢燃烧技术,实现氨高效清洁融合燃料零碳大功率内燃机高效近零排放对全球气候治理具有重大意义。该文在分析氨作为未来绿色能源的潜力及其在内燃机中实际应用的基础上,从氨氢内燃机的燃烧模式、氨氢燃料的燃烧化学反应动力学、氨氢燃料供给方式等方面综述了氨氢内燃机的燃烧的最新进展,对比分析了火花点燃/均质压燃/射流引燃3种燃烧模式、氨气道喷射/液氨缸内直喷2种燃料供给方式、主动射流/被动射流2种点火方式,提出并论述了基于氨在线裂解制氢实现基于单一液氨燃料油箱的氨氢融合燃烧,是内燃机实现碳中和的极具潜力的技术路线,指出了氨氢内燃机喷雾、燃烧和氮基排放控制三方面需要解决的关键技术和科学问题。研究表明:氨氢融合内燃机采用微量氢气(小于3%)引燃氨混合气,可以获得稳定燃烧和高热效率,并拓展稀然极限。氨氢融合零碳大功率内燃机作为氨燃料高效可靠的应用载体,在重型车辆、工程机械、远洋船舶、发电等多个领域具备广泛的应用潜力与价值,氨氢内燃机的研发可推动基础燃烧理论的进步,也可以促进中国内燃机产业迈上新的台阶。

采用径向转向架的大轴重内燃机车曲线通过研究

为探究径向转向架在33 t轴重内燃机车的可行性,从径向转向架的概念、结构和原理出发,为大轴重内燃机车提供了一种径向转向架方案。在多体动力学软件中建立动力学模型,对比研究了采用径向转向架和传统转向架的重载机车通过曲线时导向轮对的黏着系数、蠕滑率和磨耗功。通过计算分析发现,与传统转向架相比,径向转向架可以减少车轮的滑动量,提高机车通过曲线时的黏着利用率,降低轮轨磨耗和左右车轮的不一致磨耗,降低轮对镟修频率,该结论可为今后我国研制大轴重高黏着内燃机车提供一定参考。

内燃机缸套穴蚀预测与抑制研究综述

内燃机缸套的剧烈振动会引起冷却液空化并造成穴蚀。缸套穴蚀问题一直是影响内燃机寿命和可靠性的难题之一,随着内燃机高热效率和轻量化设计要求的不断提高,缸套穴蚀问题受到越来越多的关注。实现缸套穴蚀的早期预测与抑制对清洁高效内燃机提高运行可靠性、降低开发和维护成本具有重要意义。介绍了缸套穴蚀的产生机理,总结了缸套振动的求解方法,综述了柴油机缸套穴蚀的预测与抑制研究现状。在此基础上,分别从试验和模型2个方面总结了缸套穴蚀风险的评估方法及各类方法的局限性。介绍了现有的缸套穴蚀抑制技术。论述了目前缸套穴蚀研究中存在的主要问题与挑战,并展望了未来的研究方向。

“内燃机原理”课程研究型教学改革探索

在传统能源与动力工程专业的新工科改造背景下,结合“双一流”建设,打造“金课”建设,进行研究型教学课程改革探索,突出以学生为中心,侧重学习能力、认知能力、创新意识、解决实际问题能力的培养。通过探索传统课程“内燃机原理”的理论教学和实践教学相结合的研究型教学改革模式,充分发挥课程研究对象的特殊性,结合北京理工大学在内燃机领域的科研积累,将科研成果转化为教学案例融入研究型课堂,以案例式教学为主线实现理论教学和实践教学的融合,以达到培养学生实际能力的目的。

氢氧内燃机增氧定容燃烧特性研究

航天器携带推进剂有限,氢氧内燃机适宜采用纯氢纯氧+富氢燃烧方式,但目前内燃机纯氢纯氧燃烧缺乏地面试验验证。为此开展氢氧内燃机增氧定容燃烧试验,采用内燃机定容燃烧逐步增氧的技术路线,获得增氧乃至纯氧条件下氢氧内燃机的层流燃烧特性,实现氢氧内燃机高性能高可靠工作。试验结果表明:随着氧气浓度的增大,层流燃烧速度随当量比成倍增加,变化的幅度会逐渐减小;高氧气浓度条件下,层流燃烧速度维持在很高的水平,且随当量比的变化很小。

内燃机曲轴工作温度、应变和机油压力测量分析

在内燃机节能技术创新中,轻量化和降摩擦技术的应用对内燃机的研发品质提出了新的挑战。尽管现代仿真技术的应用能够大幅提升设计精度,但仿真与实际情况之间仍存在一定的偏差。因此,需要测量实际的参数来更准确地掌握内燃机的实际工作状况。本研究通过采用曲轴动态测量技术测得了曲柄销处的实际温度、应变和机油压力参数,为发动机曲轴强度和系统可靠性设计提供了数据支持。研究结果表明:通过曲柄销机油压力测量,能够标定机油压力MAP模型。该测量数据的应用不仅能在保证系统可靠性的同时降低系统摩擦损失,还能通过测量曲柄销处的实际温度和应变,确认机油对曲柄销的冷却效果,确认应力是否处于安全范围内。

甲醇燃料在船舶内燃机动力中的运用

随着能源危机的日益加深和环保意识的提高,寻找替代传统燃料的可持续能源成为全球关注的焦点。甲醇燃料作为一种清洁、可再生的能源,具有燃烧效率高、排放少等优点,被广泛应用于船舶内燃机动力系统中。本文通过对甲醇燃料的特点和在船舶内燃机中的应用进行研究,分析了甲醇燃料在船舶行业的前景和挑战。

深度分析内燃机安装支架配件加工方法

车辆内燃机支架能够将内燃机机紧固在车身框架上,起到支撑、隔振与振动控制的作用,为车辆平稳行使提供支撑。为了提升内燃机安装支架配件生产加工精度,本文首先对零配件特性进行分析,针对传统的零件加工工艺进行研究,通过四轴机床加工,对内燃机安装支架配件加工方法进行研究,探讨采用专用夹具装夹,在保证零配件位置精度与快速换装的情况下,实现多孔、多工位零件加工。希望能够为相关零配件加工行业发展提供一定的参考。

我国内燃机再制造行业发展现状、问题及建议

再制造产业是我国推进循环经济的重要内容。我国内燃机再制造产业起步较晚,经过20多年的发展,已取得了显著的进步,涌现出一批具有较大生产规模,且拥有先进生产工艺、技术和设备的整机及关键零部件再制造企业。废旧内燃机及其关键零部件,通过拆解、清洗、检测、修复和再装配等步骤,可实现循环再利用,延长内燃机及其关键零部件的使用寿命。与制造新品相比,再制造产品可明显降低对环境的不良影响,显著减少二氧化碳排放量。内燃机再制造行业作为推动循环经济和绿色发展的重要力量,具有广阔的发展前景和市场潜力,对于推动资源循环利用,促进经济可持续发展、实现节能减排目标具有重要意义。

内燃机运转不稳故障原因五则

在柴油内燃机运转过程中,有时会出现转速不稳定的情况,这给机械设备的正常运转带来了困扰。本文从油路渗入空气或堵塞、调速器工作失常、喷油器工作不良、喷油泵工作不良、各缸压力相差过大五个方面的原因进行了阐述,供大家参考。

氢内燃机汽车与传统内燃机汽车的经济性分析

随着化石能源的大量消耗以及全球温室效应的加剧,生态环保、节能减排已经成为内燃机未来发展的一个重要趋势。氢气是一种具有清洁高效、燃烧无污染、能量密度高等诸多优点的能源,被看作是化石能源的最佳替代品。为研究氢气内燃机汽车的推广以及应用价值,本文以氢气内燃机汽车和传统内燃机汽车经济性方面的差异为入手点,对氢气内燃机汽车和传统内燃机汽车的经济性进行了深入分析。分析结果表明,在当前技术条件下,氢内燃机汽车具有显著的经济潜力和环境效益,为未来的汽车产业发展提供了新的方向。

车用小型化内燃机余热回收ORC系统试验

基于有机朗肯循环(ORC)原理,针对车用内燃机余热回收系统,搭建了集成化试验台架并开展了台架综合性能试验,探究了内燃机余热回收ORC系统小型化优势和上车应用的潜力.结果表明:设计搭建的试验台架主体尺寸为800 mm×750 mm×620 mm,质量为200 kg左右,具有一定的小型化优势;ORC系统整体运行具有较好的稳定性和可靠性,在发动机转速为1300 r/min、转矩为600 N·m工况下,工质质量流量为0.1716 kg/s,蒸发压力达到1.26 MPa,膨胀机运行转速调整为1456 r/min时,ORC系统的输出功率达到2.64 kW.

单缸四冲程内燃机曲轴连杆机构的运动学和动力学仿真及可靠性分析

内燃机是一种发电装置。对于机器来说,内燃机是它的“心脏”,连杆在内燃机中起着传递力的作用,是内燃机中最重要的部件之一。利用绘图软件建立了单缸四冲程内燃机曲轴连杆机构的三维实体模型,将其导入虚拟样机模型分析,并进行结果后处理,通过处理结果观察内燃机活塞及连杆的运动学和动力学特性。同时,为了检查连杆静强度和疲劳强度的安全系数,建立了有限元模型。根据机械可靠性设计的理论和方法,分析了连杆的可靠性。

内燃机余热回收低压有机朗肯循环系统性能优化及试验

利用工质比热容与余热源之间的匹配关系,提出了缸套水与烟气余热分别由五氟丙烷(R245fa)工质两相区与过热区匹配吸收的单回路低蒸发压力有机朗肯循环(SLL-ORC),并与复杂度相当的预回热CO_(2)跨临界动力循环(PR-CTPC)进行对比.结果表明:在回收余热温度低、缸套水余热量大的内燃机余热时,SLL-ORC性能较好,其理论最大输出功率为16.13 kW,对应蒸发压力为910 kPa、过热度为80℃,且余热回收系统具有较高的热效率.基于此SLL-ORC构型搭建试验台架,试验验证了缸套水在R245fa工质两相区回收的可行性,在试验测试余热源和透平转速均未达到设计值时系统发电机产生的电能为9.41 kW,有效提升柴油机热效率绝对值可达2.98%.

内燃机轴系扭转振动控制技术研究与发展

基于系统的调研与分析,总结内燃机轴系扭转振动控制技术的研究与发展情况。对内燃机轴系扭转振动控制技术的计算分析、测试与校准、衡准、控制方法以及扭振减振器优化设计、扭振监测诊断与智能控制、新型扭振减振与传动装置等研究及进展进行分类介绍与总结,可为全面概括性地了解该领域的技术发展提供参考。

纵向冲动对大轴重内燃机车曲线紧急制动安全性影响分析

针对纵向冲动对大轴重内燃机车曲线紧急制动时安全性问题,建立33 t轴重内燃机车牵引3万t重载列车(2+2+0)的纵向动力学模型和包含钩缓系统的短编组(机车+机车+虚拟车体)车辆动力学模型,采用列车模型对紧急制动工况下的列车纵向冲动进行分析,基于列车纵向冲动和短编组模型分析纵向冲动对机车曲线安全性的影响。研究结果表明:列车纵向冲动会进一步加大机车曲线紧急制动时的轮轴横向力、脱轨系数等,对机车曲线运行造成不利影响,考虑压钩力1 500 kN比不考虑纵向冲动时的脱轨系数、轮轴横向力分别增大1.8%、12%;曲线半径减小、下坡道坡度越大会进一步加大不利影响;列车制动初速度越大,产生的纵向冲动有所减小,但由于轮对横移量增大,导致曲线车轮脱轨系数增大。

高海拔下内燃机车车顶热流输运特性研究

内燃机车车顶排放的高温浮射流会对列车外流场分布和下游设备的散热性能产生影响,研究高温浮射流对车体周围气动特性的影响有助于评估下游设备的散热环境状况。采用三维、非定常、可压缩雷诺时均Navier-Stokes方法的Realizable k-ε两方程湍流模型,对5节编组高速列车进行数值仿真模拟计算,并与实车试验结果进行对比验证。此外,还分析了不同海拔高度、列车运行速度下的高温浮射流扩散效应。结果表明:随着海拔高度升高,大气密度减小,柴油机排放的高温气体所受的惯性力加强,气流向上运动趋势增加,列车表面最高温度降低。当运行环境的海拔高度由3000 m上升至5000 m时,内燃机车车顶最高温度由117℃下降到86℃。而列车运行速度加快致使柴油机释放的高温气流更贴近列车表面,导致车顶表面最高温度上升。当列车以80 km/h运行在3000 m海拔高度时,列车车顶最高温度为81℃,列车运行速度提高到160 km/h时,最高温度为143℃。研究阐明了高海拔、低气压、低密度的环境中,内燃动力车驱动列车以不同运行速度在明线运行时,柴油机出风口产生的高温气流对列车外流场气动特性的影响机制。

绿氢内燃机及其在边无海岛地区的供电系统应用前瞻

氢内燃机实现依托内燃机完成零碳排放,其采用可再生能源制取的绿氢并结合储氢系统可以实现长期稳定能量输出。基于目前氢内燃机的关键技术和工作特性,该文创新提出将其应用于边远无人海岛地区(简称边无海岛)供电系统实现零碳发电。该系统通过氢内燃机替代柴油内燃机发电,制氢及储氢系统替代原有柴油和部分储能电池,达到充分利用边无海岛的可再生能源,实现海岛零碳可自身持续供能,摆脱外界输入能源依赖。该系统具备推广和应用前景,为未来边无海岛零碳自持供电系统建设提供参考。

基于甲醇燃料的航空燃料电池内燃机混合动力系统性能分析

为了实现航空碳减排的时代需求,亟需在航空燃料体系和航空动力系统方向实现技术革新。本文提出了基于甲醇燃料的航空燃料电池内燃机混合动力系统方案,甲醇通过机载在线催化重整制氢为燃料电池供氢,燃料电池和内燃机发出的电能带动电动螺旋桨进行工作。进行了模块化建模方法和混合动力系统性能仿真分析研究,结果表明:混合动力系统的发电效率达到了55%,相比甲醇内燃机有了15%绝对值的效率提升,有助于降低燃料消耗。进行了混合动力系统性能参数影响规律分析,结果表明:混合动力系统的效率随着压比的增大而提高,随着燃料利用率的提高而呈现先升高后降低的效果。进行了混合动力系统的?分析,结果显示:混合动力系统中?效率最高的部件是燃料电池,?损最大的部件是重整器。质量分析结果表明:混合动力系统的功率密度达到0.488 kW/kg。

小型强化内燃机波致疲劳模拟与结构优化

基于RoverK16内燃机模型,建立了热机耦合仿真模型,并得到了文献的验证。仿真结果表明,最大应力出现在活塞顶部上表面中心处,并随着顶部厚度增大而降低。对活塞进行了爆震工况下的寿命预测,当活塞顶部厚度由7.6mm提高至12.6mm时,普通爆震工况下疲劳寿命对应的行驶里程由2.42万公里增加到21.13万公里。将顶部结构改为平顶或凸顶时,活塞寿命大幅提升且薄弱区域变为泄油孔处。通过优化活塞销孔参数降低了泄油孔处的应力集中情况,改善了疲劳寿命。最后,对凸顶无泄油孔灰铸铁活塞在超级爆震工况下的疲劳寿命进行了仿真,得到内燃机可连续运行22.68万公里,达到了规定的22万公里里程。