过盈量对干式缸套变形规律的影响研究

以某干式缸套柴油机为原型,采用有限元仿真的方法,建立了机体、缸盖、缸垫、缸套、螺栓等组合的有限元模型,分别在预紧工况和热机耦合工况下对比研究了施加过盈量前后的气缸套变形规律。研究结果表明:在装配工况下,从缸套顶部至缸套底部,缸套的变形量都逐渐变小,施加了过盈量后的缸套综合变形增加了近两倍,综合变形量最大出现在第四缸上部的290°区域,变形量为19.4μm。在多个载荷的耦合作用下,不同缸爆发时的缸套变形趋势和单独施加螺栓预紧力的变形趋势几乎一致,从缸套顶部至底部,变形量逐渐较小,第二、三缸变形较小,第一、四缸靠近自由端两侧变形较大,最大变形出现的位置从顶部90°方向移动至0°方向附近,变形量为302.8μm。

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。

柴油机废气涡轮增压器噪声机理及性能试验研究

分析了船用柴油机废气涡轮增压器噪声机理,开展了增压器噪声频谱分析及声强识别试验研究。试验结果表明:压气机入口气动噪声频谱主要由窄带叶尖间隙噪声(TCN)和离散的叶频(BPF)及其谐次成分组成,涡壳辐射噪声主要是由叶尖间隙噪声和转子轴频及其谐波引起的结构振动而产生的辐射噪声。增压器噪声的能量分布在1～8kHz较宽频率范围内,声功率与转速近似呈线性增加,由50%转速增加至标定转速时,声功率增加近20dB。

发动机振动测试方法及分析

对某型号直列四缸发动机机体振动进行了原理分析及试验测试,掌握了该发动机整体振动状态及与隔振器联结处附近的振动状态,从而为发动机机体及零部件的减振研究和发动机隔振器的设计、改进提供了参考数据。

基于CompactRIO的柴油机整机振动测试与分析

发动机在运转时不可避免地产生宽频、多振源和多主频的振动,深入研究发动机在不同工况下的振动特征对被动隔振器设计和发动机振动主动控制具有重要的实用价值。在分析了485型柴油发动机振动激励特征的基础上,建立了发动机振动检测的动力学模型;利用加速度传感器和动态力传感器,借助美国国家仪器公司的CompactRIO数据采集硬件,编制了多通道振动数据采集与处理程序,研制出了发动机振动测试系统;利用该系统完成了发动机多工况稳态振动特征和非稳态工况振动特征的测试与分析,得出了485型柴油发动机振动特征等信息,这些工作对发动机隔振技术研究奠定了坚实的技术基础。

某柴油机增压器支架NVH性能分析与改进

为解决某轻型紧耦合后处理柴油机在台架开发阶段出现的排气系统增压器支架断裂故障,利用有限元仿真分析方法,建立柴油机排气系统三维模型,利用SimLab和HyperMesh软件联合划分四面体单元网格,导入ABAQUS软件计算得到系统模态结果,结合噪声、振动与声振粗糙度(noise vibration harshness,NVH)测试试验及故障件材料微观分析,查找增压器支架断裂的原因;提出台架试验条件及增压器支架结构改进方案,并进行NVH性能测试及耐久试验验证。结果表明:柴油机与台架存在共振、增压器支架设计刚度及材料强度不足是增压器支架断裂的原因;使用垂直刚度更低的软垫作为该柴油机台架的支撑软垫,共振转速由776 r/min降低为318 r/min,振动速度由382 mm/s降低为89 mm/s,避免柴油机与台架共振的风险;更换支架材料并在支架受力变形方向增加条形筋,使排气系统NVH性能满足要求,解决了增压器支架断裂故障。

内燃机无外载加速测功方法的研究

介绍了无外载加速测功的基本原理。并在实验的基础上 ,对内燃机空载加速特性进行了研究 。

SOFIM电控共轨柴油机高海拔性能模拟

为提高电控高压共轨柴油机的高原环境适应性,在内燃机高原环境性能模拟试验台上,对不同模拟海拔下的SOFIM8142.43s电控高压共轨柴油机性能进行了试验研究.结果表明:SOFIM8142.43s电控共轨柴油机进气量和充量系数随海拔升高而减少,海拔每升高1.000.m,进气量和充量系数分别下降7.1%和4%;低速和高速区的动力性和经济性随海拔升高而恶化,海拔5.000.m与0.m相比,1.400.r/min时,功率和转矩下降了67.6%,燃油消耗率增加了38.5%;3.600.r/min时,功率和转矩下降了31.6%,燃油消耗率增加了32.9%;经济区域随海拔升高而变窄,排气温度呈现出二次曲线的变化,其峰值随着转速的升高向大负荷方向移动.

湿式气缸套周向应变的动态测试与分析

针对内燃机气缸套在工作时的动态变形问题,提出一套对湿式缸套工作时的变形进行测试与分析的方法,得出应变-时间波形,根据所测数据,给出应变频谱,并用曲线拟合的方法近似绘出缸套圆周在工作时受冲击产生的变形。比较缸套各部位不同工况下变形的特点,结果表明,缸套变形及其振动能量所分布的频带和转速的关系十分密切,并且缸套主推力面中部变形和振动最为剧烈。

柴油机SCR开环控制系统尿素计量脉谱标定方法

在设计某型号国Ⅳ柴油机选择性催化还原系统SCR时,为了快速标定SCR控制器,采用空间填充试验设计得到130个优化工况点,使试验规模减小了2/3。基于排放特性试验数据库和催化器特性试验数据库,利用神经网络开发了目标柴油机排放模型和催化器模型。基于催化器模型,通过多目标优化计算得到尿素计量脉谱,ESC循环试验证明所标定的脉谱精度满足控制要求。

稳态疲劳载荷下曲轴剩余强度模型的试验研究

剩余强度模型是一种能比较直观的反映构件疲劳断裂行为的唯象学描述方法,但对于曲轴这类体积大且结构复杂的构件,往往难以直接对其进行剩余强度试验。针对此,在应用谐振式疲劳试验机对曲轴进行疲劳试验的过程中,通过建立试验台振动模态和试件在裂纹扩展中的力学特性之间的关系,应用动态信息跟踪方法对曲轴的剩余强度模型进行了间接的试验研究。介绍了这种方法的基本原理,分析了其可行性,并结合试验结果讨论了曲轴的剩余强度退化规律的基本特征。

改性生物柴油碳烟与NO_x排放试验

针对生物柴油氧化安定性较差、NOx排放偏高的情况,添加抗氧化剂(BHA)对生物柴油进行燃料改性,分析了抗氧化剂对生物柴油氧化安定性的影响,讨论了改性前、后生物柴油粘度随温度的变化规律。测量了高压共轨柴油机燃烧改性生物柴油的排放污染物随转速、负荷的变化规律。探讨了抗氧化剂改善生物柴油碳烟、NOx排放的作用机理。研究结果表明:燃料改性后,生物柴油的氧化安定性大幅度提高,燃油粘度略有降低;发动机的碳烟、NOx排放均明显下降,特别是在中、高负荷时效果显著;燃烧过程中抗氧化剂抑制了脂肪酸长链分子的高温裂解,促进了自由基的淬熄效应,由此改变了碳烟与NOx排放之间此消彼长的关系。

多因素作用下降低增压柴油机排放的试验研究

首先对柴油中添加二甲醚的比例进行优化,然后对柴油机供油提前角和EGR率分别进行优化匹配,最后将优化的柴油机与原机进行试验对比。结果表明:经过优化后柴油机的动力性和经济性略有下降,排放性能得到优化,NOx排放大幅度降低,高负荷工况下炭烟排放降幅明显。

增压器轴承和密封环温度试验研究

为找出影响涡轮增压器涡轮端轴承和密封环温度的关键因素,在涡轮增压器试验台架上对影响涡轮增压器涡轮端轴承和密封环温度因素进行了测试研究。研究结果表明:涡前温度是影响涡轮端轴承和密封环峰值温度的主要因素;在瞬态运行工况下,由于在轴承体内产生了热倒流现象而导致涡轮端轴承的温度变化趋势是先从稳态运行温度开始升高并达到峰值温度后又开始降低,而涡轮端密封环的温度则不受热倒流现象的影响,其变化趋势始终是从稳态运行温度开始慢慢降低。

基于光整加工技术改善发动机性能的实验研究

以LL480QB型柴油机为实验研究对象。选定17种摩擦副零件。分类制定了光整加工工艺。重点分析了光整加工前后零件棱边。毛刺，表面的粗糙度、硬度、微观形状及应力的变化。实验结果表明：可以有效去除零件毛刺，棱边倒圆整齐。表面粗糙度值明显降低一个等级，表面显微硬度提高60HV以上。表面应力由拉应力转换为压应力。通过整机性能测试对比，摩擦副零件全面光整加工后的整机性能提高，按磨合指标要求，整机出厂磨合时间减少近50％，试车燃油消耗量减少30％左右，燃油消耗率减少3～4g／（kW·h），噪声降低1dB。综合表明，对摩擦副零件进行光整加工是改善发动机整机性能的有效途径之一。

降低柴油机排放的匹配试验与燃烧过程分析

为同时降低柴油机的NOx和碳烟排放,对不同孔径的喷油器、不同柱塞直径的喷油泵,不同供油提前角的燃烧过程进行了分析,对喷油泵、增压器、喷油器以及供油提前角等参数进行优化匹配。结果表明:在原机供油提前角的基础上,采用推迟供油、较小孔径的喷油器、大柱塞直径的喷油泵,改善燃油混合过程,减少燃烧预混期的燃油量,降低最高燃烧温度,缩短后燃。经过综合匹配,柴油机的NOx和碳烟排放分别降低了19.8%和26.9%。

柴油机后盖板总成异响特性识别研究

针对某单缸柴油机在标定工况下正面产生异响问题,融合近场声压阵面法、同步压缩-交叉小波变换法及模态分析法的优势,识别其异响特性。首先,在标定工况下采用近场声压阵面法定位了导致异响的铸铁后盖板总成辐射部件;然后,采用同步压缩-交叉小波变换法提取了后盖板总成异响与其激励响应的时频相关特征,结合频响函数法获得了铸铁后盖板总成结构共振是导致异响的关键结论;在此基础上,再基于有限元计算模态分析法比较了铸铁与铸铝后盖板总成的约束模态特性,找到了导致铸铁后盖板结构共振异响的薄弱环节;最后,采取托架板与加强筋设计措施提高了薄弱结构刚度,避开了共振频率区间。

测量条件对柴油机排放PM尺寸分布的影响

研究了不同测量条件对柴油机PM尺寸与浓度分布测量的影响,在一台单缸柴油机上用SMPS测量装置测量了不同运转条件下柴油机PM排放,试验中采用不同的稀释比、稀释空气温度、取样点位置等,在大量的试验研究基础上,分析了柴油机PM排放的特征和主要影响因素。结果表明,随稀释比增加,PM尺寸趋向于累积模式分布或粗粒子模式分布,其浓度趋于降低;随着稀释空气温度的升高,PM质量和数量也相应降低,低负荷时PM峰值浓度移向细小颗粒的碳核模式区域;取样点位置远离排气出口,PM浓度逐渐减小,累积模式尺寸的PM数增多。

基于现代设计方法的柴油机振动特性研究

利用现代设计方法,在某车用柴油机振动激励力分析的基础上,开展了整机振动响应特性的仿真分析,获得了柴油机整机的预期振动结果,通过与台架整机振动试验结果对比,两者误差小于10%,达到了工程应用的要求,同时也说明采用预测设计分析的方法预测柴油机整机振动是合理可行的。

CA6DL电控柴油机不同海拔性能模拟试验

在内燃机高原环境性能模拟试验台上，对CA6DL电控柴油机进行不同海拔高度（大气压力）的模拟试验，分析大气压力变化对电控柴油机性能的影响。结果表明：海拔3000113以下，柴油机的动力性和经济性随海拔升高基本保持不变；海拔5500rn与0m相比，标定转速（2100r／min）下，进气量和进气压力分别下降26．7％和33．3％；低转速时，有效功率下降42．1％～62。4％，燃油消耗率增加13．5％～18．6％；中高转速时，有效功率下降不超过20％，燃油消耗率增加在6％以内。