柴油引燃甲烷/氢气混合燃料发动机实验与仿真研究

基于光学发动机研究了5%柴油燃料比下,氢气比对柴油引燃甲烷/氢气混合燃料发动机的燃烧过程的影响。燃烧过程的自然光度图像由高速摄像机记录。结合光学实验结果,模拟微量柴油点燃甲烷和氢气混合物的燃烧过程。研究不同氢气配比下燃烧过程中缸内温度、OH基团和燃烧组分的变化过程。研究结果表明:氢气比的增加促进了燃烧,点火延迟时间和燃烧持续时间显著缩短,燃烧放热阶段提前;混合燃烧过程中首先在圆柱体边缘形成低温点,火焰在短时间内随着温度的升高而膨胀;在相同的氢气比下,随着进气压力的增加,点火延迟期减小;氢气比例的增加使得主要放热率波峰升高并变窄,逐渐从双峰放热变为单峰放热过程。

基于Flow Simulation的某发动机涡轮压气机流场与效率分析

涡轮机内部流场对涡轮增压器的性能和效率有着重要影响,采用SolidWorks Flow Simulation模块对某发动机涡轮压气机侧流场和压气效率分析。在六种不同空气体积流量工况下,体积流量为0.29时,压气机效率最高,达到80%左右。模型的建模和流体分析均在SolidWorks环境下,分析效率高,为涡轮增压器设计和优化提供了支撑。

发动机舱软管系检测系统精度分析与仿真

针对发动机舱软管系振动干涉检测系统中工业机器人基坐标系和发动机坐标系不统一的问题,基于空间坐标转换原理提出了多目标归一化算法。在模拟振动时,该系统由于试验操作误差,不能准确运动到设定位置的精度,基于蒙特卡罗模拟的数值仿真方法分析检测系统的精度。以多目标归一化算法为基础构建精度模型,使用计算机进行蒙特卡罗模拟试验分析各操作环节对系统精度的影响,并从操作方面提出提高系统精度的补偿措施。仿真结果表明:车身标定环节误差放大倍数为78,测量块标定环节误差放大倍数为22,末端执行器(TCP)标定环节误差放大倍数为20,采取对同一点多次测量的方法可以提高试验成功率。

基于三维流动的弯管模型的建立及流场分析

排气歧管是发动机的必要零部件之一,对发动机的性能有很大的影响。文章对排气歧管的弯曲管进行了研究,建立了弯管内气体流动的理论模型,利用FLUENT软件对弯管内气体流动状况进行了仿真,然后对两种弯曲管道(90°-56°管和90°-90°管)中的气体进行了对比分析。结果表明,90°-90°管道内的气体速度分布、压力分布和流线分布更为均匀,流动分离面积和涡流相对较小,速度均匀系数更接近于1,对柴油机进气的影响较小,柴油机的动力性能得以充分发挥。

氨-生物燃料双燃料发动机的燃烧与排放特性

针对双碳目标,应用低碳/零碳燃料是实现内燃机高效清洁燃烧的有效途径。本研究基于一个双燃料柴油机台架开展,缸内直喷燃料分别选用柴油、生物柴油/汽油混合燃料(BG70)和生物柴油/汽油/乙醇混合燃料(BG50E20);氨为进气道喷射,能量替代率为0~28%。试验工况为1200 r/min、0.8 MPa指示平均有效压力(IMEP)。对比分析了不同燃料的一氧化碳(CO)、总碳氢(THC)、氮氧化物(NOx)排放以及颗粒物粒径分布。结果表明:单燃料模式下,BG70和BG50E20的指示热效率高于柴油。BG70的CO排放相比柴油降低30%,但THC和NOx排放在3种燃料中最高。BG70和BG50E20的总颗粒物数量(TPN)排放低于柴油。相比各燃料单燃料模式的燃烧与排放性能,添加氨后的3种燃料的指示热效率降低1%~2%;CO排放增加约1倍;柴油和BG70的NOx排放减少接近50%,BG50E20的NOx排放减少约30%。另外,氨的加入对BG70和BG50E20的TPN有显著影响,当氨能量替代率从0增长至28%时,BG70的TPN排放增加20倍。

离心式压气机变工况模拟及轴向力变化机理分析

在相继增压系统切换过程中增压器轴向力的变化会严重影响其稳定性,以Garrett TBP4增压器的压气机端为研究对象,建立了压气机全流道计算域并划分多面体网格,设计7个工况,利用CFD研究了相继增压系统切换过程中的切换时间、切换转速、切换出口压力变化对压气机轴向力的影响规律,同时结合内部流场分析轴向力变化机理。结果表明:切换时间主要影响轴向力的突增时刻,切换转速幅值主要影响最终轴向力的大小,切换出口压力幅值主要影响轴向力突增与否;叶片轴向力受流场影响最大。

动态气门运行特性及二冲程制动性能耦合研究

基于自主研发的变模式气门驱动装置,进行发动机和该气门驱动装置联合仿真,研究了二者的强耦合运行特性,为该装置的装机应用提供理论依据.研究结果表明:缸内压力和气门运行之间的强耦合关系在上止点附近排气门运行阶段尤为明显,尤其是在2300 r/min以下,发动机转速越高,气门动态升程损失程度越大,最大缸内压力越高;高于该转速后,二者变化程度逐渐减小;排气制动凸轮在上止点后设置过渡升程可消除排气门反跳的问题,并且可进一步改善制动功率和最大缸内压力之间的矛盾关系;与理想四冲程制动相比,二冲程制动的制动功率明显增加,最大缸内压力明显降低,发动机转速分别为1600、1900和2400 r/min时,实际二冲程制动功率分别提高了35.94%、45.61%和27.54%,最大缸内压力分别降低了45.42%、27.20%和7.35%.

废气涡轮增压器压气机流场特性分析

为提高某废气涡轮增压器工作性能,文中对压气机流场特性进行理论与试验研究,通过Fluent软件对不同工况下压气机的性能参数进行仿真,得到流体的压强、流速和温度云图,通过增压器性能试验测试压气机流量、效率及压比,并对压气机进行结构优化。结果表明:仿真结果与试验结果相对误差小于5%,结构优化后的压气机叶轮对流力的利用率提高32.8%,流场压力极值增大5.83%,蜗壳割舌部位压力集中减弱,蜗壳背部最大流速降低2.89%,最高温度提高20.06%,为增压器压气机结构的进一步优化提供依据。

头部支撑面角对连杆螺栓与大头盖接触应力的影响

国标六角法兰面螺栓对螺栓支撑面角度范围提出设计指导,但没有具体指出最佳角度,且其对螺栓预紧力及支撑面应力的影响尚无明确结论。通过建立发动机连杆螺栓的精细拧紧有限元仿真模型,并利用Yamamoto解析法验证了连杆螺栓有限元模型的准确性。研究了螺栓头部支撑面角对拧紧载荷下连杆螺栓预紧力和应力分布的影响,同时通过计算疲劳安全系数对螺栓头部支撑面的结构可靠性进行综合评估。结果表明:螺栓头部支撑面角取0.5°为最佳;提出了带有U型沉割槽的连杆螺栓结构模型,优化后的螺栓结构在螺栓头部与螺杆结合处的平均应力下降16.2%,平均疲劳安全系数提高19.6%。

气道及燃烧室对米勒循环发动机性能的影响

基于CONVERGE软件对比分析了中、高滚流比进气道及挤气结构对缸内流场及燃烧特性的影响,仿真与试验变化趋势较为一致,结果表明,在2500rpm 1.2MPa工况下,相比高滚流气道,中滚流比气道及挤气方案缸内流场的变强,燃烧特性变好,油耗分别降低0.5%、2.13%;在6000rpm 1.5MPa工况下,中滚流气道流场及燃烧变差,功率降低2.2%,而挤气方案流场降低幅度相对较小,且流场分布相对较好,爆震倾向变好,燃烧相位提前,功率提高4.17%。

基于干冰微粒喷射冷却的高速列车IGBT散热器设计

针对高速列车IGBT模块的高效散热问题,设计了一种应用于干冰微粒喷射冷却的针肋散热器。建立了3组不同针肋参数模型,通过数值模拟研究分析了针肋数量、直径、高度对散热效果的影响,得出最优针肋散热器的针肋数量为64、直径为12 mm、高度为45 mm,相比于无肋散热器其换热基板表面温度降低了10.57℃,散热器内部干冰升华率提高了17.2%。通过实验观测到了干冰微粒冷却流体在管内流动状态以及干冰微粒在散热器内部扰动碰撞过程,验证了模拟结果,干冰微粒喷射冷却使热源功率为1.6 kW的IGBT模块保持在约25℃,满足其散热需要,为深入研究干冰微粒喷射冷却技术提供指导。

汽车发动机产业技术专利信息分析

针对汽车发动机产业技术专利信息的发展,本文对汽车发动机产业技术领域的国内外专利进行检索和分析。借助incoPat专利数据库检索和专利导航,比较分析方法,对汽车发动机产业技术专利申请的总体趋势、技术构成、技术专利活跃度和主要申请人进行分析。采用图表展示分析对象在各技术分支方向的专利数量分布情况,了解分析对象所覆盖的技术类别以及各分支技术的创新热度。分析结果表明,汽车发动机产业技术国内外专利申请总量为142511件,申请量总体发展趋势主要分成三个阶段,中国相关技术专利申请量的全球占比为31.81%,高于其它国家。高价值重点专利主要集中在美国、德国、法国、英国、日本、韩国等发达国家,且在全球范围内分布广泛,覆盖热点和重点技术分支。

基于逆向技术的汽车排气头段优化设计研究

文章针对某款汽车排气头段,通过三维扫描仪采集其表面点云数据和空间安装位置点云数据,利用逆向工程技术完成排气头段模型重构。利用UG流体分析现有模型存在的结构问题并提出优化结构设计,进而实现汽车尾气排气效率提高和汽车整体性能提升。该研究所采用的方法和手段也为其它产品优化设计和研究开发提供思路。

多楔带轮旋压工艺参数优化研究

针对多楔带轮旋压过程中成形质量较差和旋轮寿命较低的问题,以东安513型发动机多楔带轮为研究对象,基于Deform平台对冷轧钢板08Al多楔带轮成形过程进行数值仿真,通过筛选旋压工艺参数,确定设计变量,并分析主轴转速、旋轮进给速度和旋轮半径对毛坯等效应力、旋轮成形载荷的影响;基于Design-Expert软件对旋压过程的各设计变量以多目标遗传优化算法进行优化设计,并通过试验验证了有限元仿真的可靠性。经过优化后,成形后的带轮等效应力减少了39 MPa,旋轮所受成形载荷减小了10.64%。

某商用车驾驶室结构碰撞仿真与优化研究

为全面提升商用车碰撞安全性能,保障驾驶室乘员的人身安全,在新旧标准更替之际,以国产某型通过GB 26512—2011标准的某型载货车为研究对象,引入GB 26512—2021标准新增的正面A柱摆锤撞击试验和顶部强度试验。在Hypermesh中建立驾驶室碰撞仿真模型,并通过实车正面碰撞试验从而验证有限元模型的精确性。针对在顶部强度试验中出现车身门窗上边缘侵入假人头部现象,将结构灵敏度分析与传力路径相结合进行优化,提出驾驶室结构的改进优化方案,并通过实车碰撞验证仿真结果。结果表明,优化后的驾驶室结构,具有足够的生存空间,符合新国家标准的碰撞要求。

海拔高度对车用柴油发动机性能的影响

基于高原模拟试验台架开展不同海拔高度下柴油发动机的性能排放试验。结果表明:随着海拔高度的增加,进气质量流量减少,空气中氧气含量减少,对高转速和低转速下的最大扭矩输出有较大影响,但在中间转速下其影响较小;随着海拔高度的增加,缸内燃烧效率下降,做功能力下降;随着海拔高度的增加,排气烟度增大,其中在低转速、大负荷下烟度对海拔高度更为敏感;海拔高度为1900m时NO_(x)排放体积分数与平原基本相当,当海拔高度增加到2400m时,NO_(x)排放体积分数显著高于平原下的情况。

乙醇/生物柴油/柴油混合燃油的燃烧与排放特性

通过建立柴油机燃烧室模型,仿真对比研究5种燃油的索特平均直径、油束生长过程、缸内压力、缸内温度、NO x和碳烟的排放量。结果表明:大比例掺混生物柴油使得混合燃油黏度、密度、表面张力等理化特性参数值增大,导致燃油在缸内雾化质量变差,但添加乙醇后不仅改善了雾化质量,而且改善了燃油缸内燃烧过程,燃油燃烧更加充分彻底。与0#柴油BD100(100%的柴油)相比,添加生物柴油和乙醇后,缸内最高压力上升,混合燃油BD75(25%生物柴油+75%柴油)、BD72E3(25%生物柴油+72%柴油+3%乙醇)、BD70E5(25%生物柴油+70%柴油+5%乙醇)、BD65E10(25%生物柴油+65%柴油+10%乙醇)的最高缸内压力由13.6624 MPa分别升高到13.7735,13.8846,13.9728,14.2924 MPa;燃烧始点对应的曲轴转角前移,由355.0°分别前移为353.0°,353.5°,354.0°,燃油BD65E10燃烧始点对应的曲轴转角后移为356.5°;NO x排放量整体平均值均升高,转速n=2200 r/min时分别升高3.947%、4.578%、6.540%、6.812%,转速n=3600 r/min时分别升高2.678%、1.246%、3.584%、4.770%;soot排放量均降低,转速n=2200 r/min时,降低平均降幅分别为2.019%、7.168%、19.202%、39.666%;转速n=3600 r/min时,平均降幅分别为1.190%、7.446%、15.362%、31.810%。

汽车发动机的故障检测和维修技术研究

发动机即汽车引擎,是汽车中重要的组成部分,能够为汽车启动与运行提供驱动力。在汽车使用过程中,随着时间的不断延长,发动机出现故障的概率就越高,若未能对发动机进行及时检测与维修,会增加行车安全隐患。基于此,从汽车发动机相关概述入手,分析了汽车发动机故障检测方法,阐述汽车发动机故障维修技术要点,提出几点汽车发动机日常保养措施。

汽车发动机电控燃油系统电磁阀特性仿真

为了定量分析电磁阀参数对其动态响应特性的影响,基于电磁理论建立了电磁阀的数学模型,并使用仿真模型开展了仿真研究。模拟了电磁阀在恒电压驱动下的动态响应过程,研究了驱动电压、初始气隙、弹簧预紧力和线圈匝数四个参数对电磁阀动态特性的影响,给出了电磁阀在不同参数下的位移变化曲线,从理论上确定了电磁阀的动态响应特性与其结构参数和控制参数之间的关系,为电磁阀的参数匹配及电控燃油系统的优化设计提供了依据。

基于K2算法的发动机冷试贝叶斯网络模型研发

发动机冷试测试较传统热试方法可减少燃油消耗及排放,为提高冷试测试故障诊断精度,提出使用K2算法构建贝叶斯网络故障诊断模型。选取多台柴油机的相关冷试测试数据,分别构建基于专家知识和基于K2算法的贝叶斯网络故障诊断模型进行比较,结果表明,使用K2算法构建贝叶斯网络优于通过专家知识构建的贝叶斯网络,所提方案可以优化目前的故障诊断模型。