发动机气缸盖热机疲劳寿命预测

采用子模型方法和Sehitoglu模型对某增压柴油发动机气缸盖开展了详细的热机疲劳寿命预测研究。通过采用缸内燃烧模拟分析、水套冷却分析来为缸盖温度场分析提供热分析边界,冷却水侧采用FEA与CFD耦合计算分析方法,使得计算边界条件更加精确合理。基于有限元方法计算了整机标定工况和怠速工况下气缸盖温度和应力应变,采用子模型方法并考虑材料非线性获得了气缸盖在发动机冷热交替热冲击试验工况下的应力应变历程。基于Sehitoglu模型计算得到了气缸盖热机疲劳损伤和寿命,计算结果表明该气缸盖最小寿命为5 038次,位于第3缸火力面排气座圈附近,高于轻卡评价标准5 000次寿命要求,热机疲劳损伤中由温度因素主导的氧化损伤占主导作用,其次是机械损伤,蠕变损伤贡献最小。

几种非对称凸轮型线在下置式凸轮轴高速柴油机中的设计研究

在某下置式凸轮轴高速柴油机的基础上,采用多项动力、分段加速度及多项动力-分段加速度三种方法拟合非对称凸轮型线。通过双质量的运动学模型计算出凸轮型线的速度和位移曲线,并比较了丰满系数、跃度及凸轮挺柱间的最大接触应力特性,确定了型线优化的最终方案。在基于多自由度的动力学模型下,从气门落座力、凸轮挺柱接触应力、气门加速度、气门速度及位移等方面,比较原型线与优化型线的差异,结果证明优化后的凸轮型线在以上各个方面都得到改善。

活塞系统对机油消耗影响的分析与改进

针对某系列发动机机油消耗偏高的问题,基于CAE对活塞二阶运动、活塞环动力学和机油消耗特性进行了分析,找出影响机油消耗的主要原因,并指导活塞、环组的改进设计工作。改进后样件的相关试验验证表明:CAE预测值与试验值较吻合,改进设计在机油消耗方面得到了较满意的效果。

增压直喷汽油机超级爆震发生机理以及爆震抑制的试验研究

开发高增压缸内直喷汽油机面临的最大挑战是其在低速大负荷工作时所遇到的低速提前点火以及由此引发的超级爆震。对某1.5 L高增压发动机低速提前点火的发生机理以及爆震强度的抑制方法进行了试验研究。试验结果证明,超级爆震强度受空燃比、冷却液的温度,以及燃油对曲轴箱机油的稀释等因素的影响。合理控制缸内混合气点火条件及燃烧的参数可以有效地控制超级爆震的强度。

发动机EGR率均匀分配研究及优化

为降低某发动机的综合排放,通过CAE耦合分析进气歧管及EGR管路的气体流场,了解发动机各缸EGR率均匀性,找出主要原因,并指导进气歧管系统的改进设计工作。优化方案B相比原方案A在EGR出口管路末端加了一个"稳流腔",废气进入该腔室后有一个缓冲、稳流的效果,通过壁面碰撞、反射,更有利于与进气混合地更均匀。通过优化后样件B相关试验验证,CAE预测值与实验值较吻合,且优化方案B,减小各缸EGR率的差异,改善发动机排放。

曲轴箱机油特性对低速提前点火(LSPI)现象的影响

研究小组通过实验方法研究了曲轴箱机油特性对发动机低转速下提前点火(LSPI)的影响。研究基于一款直列4缸1.5 L涡轮高增压直喷发动机在低速端最大扭矩条件下进行,该工况也是LSPI发生频率最高的,并测试了SAE 0W-20、0W-30、0W-40、5W-20、5W-30和5W-40共6种不同的发动机机油,为评估曲轴箱机油的蒸发特性,对每种机油在90℃和105℃这两种冷却温度条件下进行实验。研究发现:1)当发动机在计量混合条件下运行,观测到LSPI现象;2)没有明显依据显示某款SAE机油比其他机油对LSPI的影响更强,包括促进或阻碍LSPI现象,因为关于机油物性的影响可能远不及机油中高比例汽油的影响,本次研究测试中该比例最高达到6%;3)在所有测试中的LSPI特点都是随机的,很难在相同条件下复现某次测试中观测到的特定LSPI模式,这表明,LSPI现象可能是由很多不同的参数在复杂条件下触发的。

某发动机配气机构仿真分析与优化设计

本文运用Excite Timing Driver软件,对某柴油机配气机构的动力学和运动学特性给出了详细的分析方法和结果评价,并且对原凸轮型线存在的问题进行了优化,重新拟合了加速度曲线,改善了原气门升程曲线存在的问题,取得了很好的效果。