TK404型重力直读式燃油消耗率测量仪

1 概述 天平、秒表用于油耗测量,由于其简单可靠,一直沿用至今。这种测量方法造成的误差早已有若干文献论及,其中人为误差很易引起异议,不得已时只有几个人同时进行测量。在长达数十秒的过程中,大家都停止工作共同目睹天平的摇摆如何逐秒地进行。 自动油耗测量仪的问世,使试验人员得到了很大程度的解脱。但基于杠杆原理的油耗仪机械零件较多,而且较精密,一旦出现故障,用户难以下手检修。特别是检修的最后步骤——油量的校验,必须用专门配备的油量校验装置,一遍遍地取样、称量、计算误差和调整。在日常使用中如果对测量结果有怀疑,是无法随时标定的。这种先天的缺陷给使用带来了很大的困难。

TK402型柱塞式机油泵性能试验台

1 试验台的性能特点 二冲程摩托车柱塞式机油泵的性能试验,需要在多种转速、背压和油温的情况下,精确测量小至0.05～5ml/min的微小流量。但时至今日,能精确、快速测量如此微小流量的“传感器”尚未问世。1992年中国内燃机学会测试技术年会期间展示的专利技术微小流量传感器,其测量下限也只能达到2ml/min,而且只适用于粘度较小的汽油、轻柴油。有鉴于此,1993年下半年起,山东省内燃机研究所就济南轻骑发动机厂合作,开始了基于微量量管和光电技术的“微流量发讯器”以及整个性能试验台的研制工作,

正十二烷喷雾火焰中碳烟的瞬态生成特性

针对压燃式发动机中碳烟演化过程难以被实验准确捕捉的问题,研究了高温高压环境中正十二烷喷雾燃烧焰中碳烟瞬态生成特性及动力学行为,在实验方面,应用消光辐射联合技术以及燃烧成像测速技术,同步获得高温高压环境中单孔喷油器正十二烷喷雾燃烧火焰中的碳烟体积分数、碳烟温度和碳烟速度场的瞬态分布;数值计算方面,基于OpenFOAM环境,发展欧拉喷雾模型和非稳态火焰面进度变量湍流燃烧模型的耦合模型,喷雾燃烧过程的数值计算结果与实验数据有高度的一致性。研究结果表明:相比于参考工况,低喷油压力工况火焰浮起长度更短,碳烟在当量比Φ>2区间驻留时间更长,推动了碳烟的生成,碳烟峰值质量增加了80%;高温环境工况碳烟在当量比Φ>2区间驻留时间没有明显差异,但更短的火焰浮起长度使得燃料在更高的当量比开始燃烧,导致其碳烟峰值质量增加了88%;富氧工况的燃烧温度最高,碳烟粒子运动速度增大,使得碳烟在当量比Φ>2区间驻留时间明显减少,同时火焰内部当量比较小,因而碳烟峰值质量减少了42%。

车用柴油机高压比宽流量增压器研制

目的 对于单级高压比宽流量增压器,为适应发动机强化指标,进行一系列的改进设计。方法 利用仿真设计与试验相结合的方法,对高海拔环境应用增压器进行改进设计。通过理论推导,确定压气机及涡轮的气动性能优化设计方法,开展高稳定裕度转子轴承系统设计方法研究与验证。结果 匹配高压比宽流量增压器的发动机与原机相比,高原功率恢复了17%,发动机排气温度降低了7%,增压器转速降低了13%。结论 在原机的基础上设计了压比为4.6的宽流量高性能涡轮增压器,成功实现了高压比宽流量增压器的设计,满足了发动机平原、高原不同环境的运行需求。

基于联合运行规律的增压器压气机非定常流动模拟

为了提高压气机在非定常流动状态下与增压器的匹配精度,基于增压器运行工况提出了内部联合运行规律,并开展不同结构压气机的非定常流动特性和性能修正研究。结果表明,在3种结构压气机中,除了高速大流量联合工况外,采用进口直径减小1 mm的等长叶片压气机的非定常流动性能有明显优势,且喘振性能更好。基于非定常系数对压气机性能修正后,压气机性能更接近实际工作状态。

二甲醚和甲醇双直喷喷雾燃烧特性的光学研究

为明晰高压喷射条件下二甲醚和甲醇双直喷的喷雾形态和火焰发展特性,通过高温高压定容燃烧弹,利用高速相机基于纹影法,对比研究了甲醇和二甲醚双直喷的喷雾燃烧特性。实验中,喷射压力设置为60、80、100 MPa,环境背压设置为0.2、4 MPa,环境温度分别为500、800 K。背压为0.2 MPa时,二甲醚的气相和液相贯穿距以及喷雾投影面积小于甲醇;背压为4 MPa时情况相反。但是,二甲醚液相喷雾贯穿距和喷雾面积所占的比例在同工况下均小于甲醇,即两种背压条件下二甲醚的雾化效果均比甲醇的好。随着喷射压力的增加,双直喷喷雾的火焰浮起长度增加,喷射压力为100 MPa时的火焰浮起长度较60 MPa时增加约26.42%,着火延迟期变长,KL因子的总和减少了44.05%;随着二甲醚喷射延时的增加,两种喷雾碰撞后形成的双直喷喷雾发展变快,喷雾面积先变小后变大,燃烧火焰的着火延迟期变长。相比于同步喷射,二甲醚延迟1 ms喷射时火焰浮起长度增加8.34%,KL因子的总和下降26.12%。研究表明,增加喷射压力和二甲醚喷射延时对于优化二甲醚、甲醇双燃料发动机的喷雾与燃烧特性具有重要的促进作用。

基于音调度模型的电驱动总成噪声分析

为分析低速大扭矩电驱动总成不同频段噪声对烦恼度的贡献,以某低速大扭矩电驱动总成为研究对象,结合心理声学理论建立了电驱动总成音调理论分析模型,考虑到不同频率下音调对主观烦恼度影响程度的差异性,建立修正音调(烦恼度)理论分析模型,并结合噪声源分布特征对比分析了由电驱动总成引起的低频噪声(0~400 Hz)、中频噪声(>400~2500 Hz)和高频噪声(>2500 Hz)的声品质烦恼度,结果表明,影响烦恼度的最重要因素是电磁力波和开关频率引起的噪声,其次为变速器齿轮噪声。

分形及规则布置方柱绕流场及气动噪声特性数值研究

采用大涡模拟并结合K-FWH声比拟方法对两种具有相同阻塞率的方柱布置(规则布置和分形布置)流场进行数值模拟研究。首先利用前人的单方柱绕流实验和数值结果对本文所使用的大涡模拟方法进行验证,结果表明本文所采用的数值方法能较好的预测绕流问题的湍流特性。研究发现在雷诺数为10~4,两类布置方柱尾流场平均阻力系数大致相等。规则布置方柱尾流场旋涡脱落呈现明显的“相位锁定”现象,而分形布置方柱尾流场旋涡脱落杂乱无序。与此同时,声学仿真结果表明两类流场的远场声压级指向分布大致相同。规则布置方柱流场中的噪声呈现“相位锁定”现象,分形布置方柱流场能够改变噪声频谱特性,使低频噪声向高频噪声转移。

气-液燃料燃烧理论与低碳技术

脉冲爆震发动机(pulse detonation engine,PDE)和转子发动机是动力机械的重要分支,具有广阔的应用前景。缸内燃烧不充分是限制其燃烧排放性能提高的瓶颈,主要原因是缺乏对燃烧室内流动和燃烧过程的深入认识。为此,本团队围绕脉冲爆震发动机和转子发动机燃烧室内流动和燃烧的耦合机理开展了深入研究。

航空活塞发动机稳压箱温度影响因素及高空特性研究

针对某型航空活塞发动机中冷系统,建立了系统的传热数学模型.通过与实验数据相对比可知,中冷器冷侧出口温度、热侧出口温度模拟结果误差均在1.5%以内,明确了本文构建仿真模型可行且可靠.进而,利用该模型研究了中冷系统空气速度、环境温度、增压比、进气流量等因素对稳压箱温度的影响,分析了航空活塞发动机中冷系统的高度特性.结果表明:稳压箱温度随着空气速度的增加而降低,随着环境温度、增压比及进气流量的增加而上升.稳压箱温度对增压比的敏感度最大,对环境温度的敏感度最低,对进气流量及空气速度的敏感度介于二者之间.对于所研究的航空发动机中冷系统,最高稳压箱温度及中冷系统最大换热量均出现在临界增压高度,在海平面温度为50℃的条件下,二者的值分别为82.4℃、11.5 kW.

发动机爆震的分析及解决方法

本文针对发动机爆震问题,从爆震的原因、影响以及解决方法等方面进行了分析和研究。通过对燃烧过程和相关因素的探讨,提出了一系列有效的解决措施,为提高发动机性能和可靠性提供了参考。

考虑机组弹性的双层隔振系统刚度匹配方法

为解决柴油发电机组对不同类型和功率发电机的连接套与隔振系统刚度匹配问题,提出以广义弹性力做功为基础的能量解耦法来量化刚度匹配对双层隔振系统固有特性的影响.基于某内燃动力总成双层隔振系统建立3自由度和18自由度动力学模型进行分析.结果表明:3自由度模型能够反映系统耦合的主要特点,机组弹性模态频率与低阶刚体振动模态频率比大于2.96时可以降低刚体振动对弹性模态的影响;考虑惯性耦合和弹性耦合后,18自由度模型对应的频率比应大于4.10才可以显著降低该振动耦合.同一柴油机匹配不同惯性参数的发电机,均可参考小惯性参数发电机隔振设计时对应的频率比和刚度比进行双层隔振系统刚度匹配.

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.

自由活塞发动机电动压气机优化及熵产分析

为了使设计工况下匹配的增压器性能更优从而提高系统能量利用率,针对自由活塞发动机匹配的电动压气机,采用遗传算法对原压气机进行了优化,研究了优化前、后压气机内部流场特性,以熵产分析的方法量化了3种不可逆因素导致的流动损失,并将优化前、后压气机熵产和涡度分布对比分析,进一步明确了压气机的优化策略.结果表明:叶轮和扩压器中湍流耗散、传热耗散和黏性耗散的比例近乎为6∶3∶1.不可逆损失主要集中在叶顶间隙和叶片压力面,损失来源为间隙泄漏流与部分主流掺混形成的反向涡团.压壳中湍流耗散占比超过85%,具体表现为局部损失和沿程损失.优化后压气机等熵效率提高了6%,流道内涡团的范围、幅值大幅减小,不可逆流动损失降低.上述工作揭示了压气机流场中不同耗散机制的不可逆因素对能量损失的影响机理,为压气机气动优化设计提供指导.

双燃料喷射器油-气瞬时质量流率同场测量方法

提出一种组合式的测量方法,将其应用于缸内高压直喷柴油/天然气发动机双燃料喷射器瞬态燃料质量流率的研究,实现了两相燃料同场高精度测试.针对传统“动量法”只能获取喷气规律型线无法获取准确质量流率的问题,提出一种平行测试的方法,通过采集测试容腔内的压力变化获取循环喷气量,结合瞬态动量信号得到精确的喷气规律曲线.并对喷射器的计量特征及时间特征进行验证.最后对柴油/天然气双燃料喷射器常用工况进行测试,结果表明:该方法解决了两相燃料难以同场测量的问题,实现了双燃料喷射器油-气瞬时质量流率的精确测量;喷气量测试误差不超过5%,喷油及喷气起始时刻与结束时刻的测试误差不超过0.113 ms,喷油量及喷气量的波动率分别不超过1.4%和2.9%.随着燃料喷射压力增加,喷射器的开启时段减小、关闭时段增加,且内部轴针开启和关闭的速度均大于外部轴针.引燃油的喷射通过影响喷气持续期影响喷气量,先油后气喷射方式下的喷气量在仅喷气方式下的喷气量上、下波动.

激光选区熔化在内燃机的应用现状和发展趋势

内燃机行业受日渐苛刻的碳排放和高可靠性、热效率的需求,对自身的技术创新仍急需突破。激光选区熔化(SLM)是金属增材制造的重要领域,随着SLM技术不断成熟,原料和设备成本持续降低,已初步形成产业化规模。将SLM用于内燃机行业可帮助解决目前的难题。该技术可用于多种场景,比如基于结构革新支持轻量化模型试制,基于原型制造支持产品快速研发和易损件快速更换等。应承认新技术和传统行业对接过程中会出现一些问题,未来配套产业链应切合内燃机增材零件的特点进行开发,随着试验数据不断累积和丰富,建立健全标准和规范持续推动SLM在内燃机行业高效研发和应用推广,进而增大产能和降低成本。

基于量子化学计算的正己烷热解反应动力学模拟

为研究正己烷(n-C_(6)H_(14))的常压热解特性,提出了正己烷热解(NHP)模型,该模型使用基于误差传播的直接关系图(DRGEP)简化方法和色散校正密度泛函理论的B2PLYP/def2-tzvp方法,得到了一个包含33种物种和134个基元反应的简化机理。利用该模型计算了n-C_(6)H_(14)在不同温度下主要热解产物乙烯(C_(2)H_(4))、丙烯(C3H6)和丁炔(C4H6)的相对摩尔分数,并对n-C_(6)H_(14)的热解过程进行了反应路径分析。利用同步辐射真空紫外光电离质谱法(SVUV-PIMS)结合射流搅拌反应器(JSR)在温度为673~1103K、压力为1atm条件下对n-C_(6)H_(14)进行了热解实验,并与NHP模型进行了对比分析。结果表明:n-C_(6)H_(14)热解过程中最主要的产物是C_(2)H_(4),促使C_(2)H_(4)生成较为重要的两个反应的指前因子分别为6.01×10^(13)s^(-1)和2.18×10^(13)s^(-1)。在673~1023K温度范围内,结合量子化学计算得到的NHP模型对n-C_(6)H_(14)主要热解产物的相对摩尔分数进行了预测,与JetSurF 2.0模型相比,C_(2)H_(4)和C4H6的最大误差分别减小了27.9%和47.9%。反应路径分析表明,C_(2)H_(4)主要来源于己基的一系列β位断裂。

36MnVS4和46MnVS5连杆裂解性能差异性研究及质量缺陷分析

针对高强度的36MnVS4和46MnVS5两种裂解连杆用非调质材料,开展了连杆裂解加工性能的对比分析,探究了影响连杆裂解质量的原因,并对连杆裂解加工的边界作出了优化,分析了连杆结构对裂解加工性能的影响。根据连杆实际裂解加工特性,设置了有限元模拟的边界条件。通过分析裂解槽根部的主应力和塑性应变的分布特征,获得了不同材料连杆的裂纹萌生位置;用ABAQUS和FRANC3D两个有限元软件模拟了连杆裂解的裂纹扩展过程,并进行了对比分析;优化了36MnVS4材料裂解加工的加载速度;分析了连杆结构对裂解性能的影响。研究结果表明:在相同边界条件下,46MnVS5材料裂解性能较好,裂纹萌生位置趋向于唯一,缺口敏感性低、断裂脆性较好、裂解速度较快,所需的裂解载荷更大;在25 mm/s的加载速度下,36MnVS4材料的裂解性能得到优化;理论断裂面面积较小的连杆结构裂解性能相对较好。

内燃机的电气工程自动化控制研究

随着全球能源危机的日益加剧以及环保要求的不断提高,内燃机作为一种广泛应用于汽车、船舶、发电和工业生产等领域的动力源,其高效率运行与排放控制成为研究热点。电气工程自动化技术通过对内燃机关键参数的实时监测和控制,可以提高其运行效率,降低能耗,有效减少排放,响应环保政策的要求。因此,本文将探讨内燃机电气工程自动化控制的关键技术和应用策略,以期为内燃机领域提供理论参考。

提高内燃机燃油经济性的几种途径

内燃机是空气污染和温室气体排放的主要来源,对环境和人类健康产生负面影响,通过提高其燃油经济性,可以减少这些有害排放并减缓气候变化的影响;世界对化石燃料的依赖是能源安全的一个主要问题,通过提高内燃机的燃油经济性,可以减少对石油和其他非可再生能源的依赖,并促进更清洁、更可持续的能源资源的发展;通过提高车辆的燃油经济性可以显著为消费者节省燃料消耗和维护成本方面的费用,还可以为专门开发和制造更高效发动机和技术的企业创造新的机会;内燃机产生的空气污染会产生一系列有关健康问题,包括呼吸道疾病、心脏病和癌症,通过改善燃油经济性来减少排放,可以改善公共健康状况,并降低与这些疾病相关的医疗费用。显然,提高内燃机的燃油经济性意义重大。本文介绍了提高内燃机燃油经济性的一些途径。