对置发动机活塞温度场三维有限元分析

利用I-DEAS软件突破传统的简化方法,建立了某双缸水平对置风冷柴油机活塞的三维实体模型,并充分考虑风冷柴油机传热的特点来确定传热边界条件,对活塞温度场进行了有限元计算和分析。计算结果表明:活塞头部的温度接近极限,由于活塞环区域温度过高造成运行受阻,并与柴油机实际运行中出现的情况相符。进一步的实验表明,有限元分析结果与实验值误差小于5%,验证了本文所建模型,该计算方法的计算结果基本上可以指导设计。

二冲程对置发动机工作特性研究

二冲程对置发动机以其良好的功重比广泛应用于无人机、无人车等领域,采用火花点燃的工作方式使之更适合采用汽油为工作介质。文中针对装备应用需采用航空煤油的技术需求,进行了不同介质(煤油和汽油),不同喷射系统(夹气燃油喷射和气道喷射)之间的试验对比.结果表明:燃料同为汽油时,在不同节气门开度工况下,采用夹气喷射的发动机动力性优于气道喷射;只有夹气方式可以使煤油实现冷起动;进行了夹气煤油整机配机试验,在高转速工况下,节气门开度由30%提高至80%,发动机的功率和扭矩分别约增加了10 kW和65 N·m,工作过程与传统的火花点燃式发动机几近相同;最后探究了节气门控制在50%,夹气方式下煤油与汽油的性能差异对比,表明采用汽油燃料的动力性更优,功率和扭矩分别约增加了5 kW和35 N·m.

三胞胎——丰田与斯巴鲁合作研发出水平对置发动机的前置后驱跑车

在去年年底的东京车展上，丰田展出了它与斯巴鲁合作研发的后驱跑车丰田86°“86”这个名字源于28年前丰田的一个后驱车型AE86，当年那款车不俗的性能表现经过后来动漫和影视作品的演绎（电影《头文字D》便是一例）让它成了一个传奇，

天平的两端——水平对置发动机技术解析

中学物理实验课上，老师都会教学生如何使用天平测量物体的质量，天平的两端达到平衡后即可得出相应的测量结果。事实上，平衡作为一种相对和谐、对称的美，无论是在建筑设计方面，还是在机械制造领域，人们都在力图使最终的产品达到一种完美的平衡效果。在相对复杂的发动机制造领域，工程师们也设计出了一种左右对称的水平对置发动机。这种发动机的气缸呈水平对置的方式排列，活塞在水平方向上进行往复运动，因此，水平对置发动机在构造上更容易达到整体平衡。目前，保时捷和斯巴鲁两家公司都分别在各自旗下的车型上装备了水平对置发动机。接下来，我们就结合水平对置发动机的结构特点以及技术优势，以上述两家公司的水平对置发动机为例进行介绍。

为什么Cayenne不能用水平对置发动机？

在刚刚过去的北京车展上TG刚巧遇上保时捷整车工程与质量总监施德纳博士，他曾经主理Cayenne的开发。他向勤奋好学却有些许愚笨的欢老师解释了为什么保时捷的Cayenne不能像911和Boxster一样用上看家王片水平对置6缸发动机的机械原理。

富士重工开发出新一代水平对置发动机

日本富士重工业株式会社开发出水平对置发动机的升级版——新一代Boxer发动机。该发动机将首先配置在运动型多用途汽车（SUV）“森林人（Forester）”上。

水平对置发动机的绝活

追求低油耗而丝毫不牺牲驾驶乐趣,显然并非易事,斯巴鲁的解决方案来自于其独一无二的发动机. 今年3月,正是斯巴鲁面世60周年的日子.在这60年间,斯巴鲁走过了一条精研独特技术、打造个性之车的道路.

富士重工公司的新一代水平对置发动机

介绍日本富士重工公司开发的新一代水平对置4缸发动机。与原有的水平对置发动机相比,新型发动机加长了活塞的行程,设计的燃烧室非常紧凑,实现了主运动系零部件的轻量化,进、排气门均采用主动气门控制系统,并配装了高效率的小型机油泵,降低了发动机的摩擦损失,使燃油耗降低约10%。

压燃式二冲程对置活塞转盘发动机一维性能仿真

二冲程对置活塞转盘(2S-OPCP)发动机是一种新型发动机.该发动机使用凸轮转盘机构替代了传统发动机中的曲柄连杆机构,这种特殊的结构使转盘发动机具有功率密度高、体积小和结构简单等优点.发动机两侧的凸轮转盘存在相对转角,通过改变凸轮相对转角θ可以改变发动机的有效压缩比及换气正时,从而影响发动机的性能.根据转盘发动机的结构特点及工作过程搭建了一维热力学仿真模型,并使用试验数据对模型的缸内压力曲线进行了标定.随着θ改变,发动机的扫气过程及性能表现都会发生变化.当θ在0°~10°内变化时,发动机的换气过程有所改善,给气比在θ=7°时最高,提升了3.5%.同时,在θ达到4°后,指示燃油消耗率(ISFC)开始逐渐增加,ISFC最高增加了3.5%(θ=10°);而平均有效压力(IMEP)最高增加了3.3%(θ=4°),之后随着θ的上升,IMEP开始降低.

旋转对置活塞发动机运动学特性研究

高功率密度发动机是未来内燃机的发展趋势.旋转对置活塞发动机结构简单,做功频率是传统往复式活塞发动机的两倍,可以显著提高发动机的理论功率密度,是小型无人机、混合动力系统的理想动力源.文中通过建立数学模型,探究了旋转对置活塞发动机的结构参数对活塞运动规律、气缸容积变化规律和压缩比的影响,分析了相邻活塞运动碰撞的边界条件.研究结果表明,活塞线速度对椭圆齿轮节曲线偏心率的变化最为敏感,当线速度大于平均值时,线速度与偏心率成正比,线速度小于平均值时则成反比;偏心率的增大可以减小气缸的余隙容积,且使下止点对应的气缸容积增大,进而调节发动机的压缩比;活塞端面夹角增大可以减小气缸的余隙容积;偏心率和活塞端面夹角在±10%的范围内变化时,压缩比相应的变化范围分别为5.62~12.04和5.01~23.45,当偏心率过大时将导致相邻活塞发生碰撞.

水平对置活塞发动机高空热平衡特性研究

目的研究不同海拔大气压力特别是高空条件对水平对置活塞汽油机热平衡性能的影响。方法利用内燃机高空模拟试验台进行不同海拔高度(0~7000 m)下水平对置活塞汽油机的热平衡试验,测得不同海拔下排温、缸体表面温度等特征参数,计算热流量分配特性,并对比分析热流量分配特性随海拔高度的变化规律。结果随海拔升高,汽油机排温和缸体表面温度逐渐下降,且海拔愈高,缸体表面温度下降幅度愈大。汽油机有效功率随海拔升高逐渐下降,余项损失百分比逐渐上升,且在低转速下,变化幅度增大。在6000 m模拟海拔、3000 r/min转速下,汽油机有效热效率不到5%,而余项损失达到了30%以上,此时部分汽油甚至并未燃烧。结论高空环境对水平对置汽油机热平衡性能造成严重影响,成为制约其高海拔性能恢复的关键因素。

对置活塞对置气缸发动机性能模拟研究

为研究对置活塞对置气缸(OPOC)发动机的性能,利用GT-power软件建立其独特的计算模型,并利用该模型对其主要设计参数,如进排气管直径、进气压力、喷油正时和喷嘴喷孔的数目与直径等进行优化。结果表明,该模型适用于OPOC发动机的性能模拟,发动机3个阶段的性能指标可达到预期目标。

对置式摆盘发动机空间机构振动力与振动力矩平衡研究

发动机振动力与振动力矩是鱼雷壳体振动的外激励因素,其幅值与频率的变化规律直接关系到鱼雷壳体的振动。本文从空间机构学角度出发,在对置式摆盘发动机结构与力学特性分析的基础上,推导出对置式摆盘机左、右各部分主轴、摆盘、连杆及活塞的惯性力与惯性力矩,然后分别研究其振动力与振动力矩的变化规律,并与单边布置的摆盘发动机进行比较,提出进一步的平衡措施与方法。该方法对发动机的结构与减振降噪设计具有一定的借鉴意义,同时可为研制新型鱼雷热动力装置奠定一定的基础。

航空活塞发动机曲柄连杆机构的瞬态动力学特性研究

选取通用航空领域常用的莱康明水平对置四缸航空活塞发动机作为研究对象,利用SolidWorks、ANSYS Workbench软件进行三维建模以及有限元分析。通过模拟发动机在起飞、巡航和降落阶段的工作条件,分别在2700、2400和1600 r/min的转速下对活塞、连杆和曲轴关键部件的等效应力和应变进行研究。实验结果显示,在起飞阶段(2700 r/min),活塞的等效应力和等效应变分别达到91 MPa和0.0017 mm。相比于巡航阶段(2400 r/min),其等效应力分别高出11%,等效应变高出22%;相较于降落阶段(1600 r/min),等效应力高出12%,应变高出29%。连杆在起飞阶段的等效应力和等效应变分别达到162 MPa和8.23E-4 mm,相比于巡航和降落阶段均高出5%和8%。此外,曲轴在起飞阶段的等效应力和等效应变分别达到184 MPa和0.0014 mm,比巡航阶段分别高出17%和59%,比降落阶段高出21%和63%。这一研究结果揭示在起飞阶段,活塞、连杆和曲轴受到了更大的力和变形,为优化曲拐机构设计及提升其在高负荷工况下的可靠性和耐久性,提供了重要的理论依据。

柴油发动机也玩水平对置——斯巴鲁力狮2．0D

目前全世界能将水平对置发动机大量应用于量产车的公司只有保时捷和斯巴鲁，可就在去年的日内瓦车展上，斯巴鲁却先发制人地推出了自己的水平对置柴油发动机，随后便首次应用在旗下经典车型Legacy（力狮）以及Outback（傲虎）上，目前看来欧洲市场的反响不错。此次换心的意义到底又有多大呢？

OP2S发动机换气系统的扫气口结构优化

对置活塞二冲程发动机是一种取消了配气机构和气缸盖的发动机,其换气过程是影响整机燃烧效率和排放水平的重要因素。应用Fluent建立了OP2S发动机换气部分的CFD仿真模型,研究了在扫气倾角为20°时单层扫气口结构与复合扫气口结构缸内气流流动规律。研究结果表明:单层扫气口结构在换气过程中气缸底部出现明显的速度较低的区域,绕气缸轴靠近轴线的残余废气分布面积较大;复合扫气口结构的扫气气流流经气缸轴线中心及外侧,新鲜气体充入气缸时沿气缸轴线平面内的周向速度分量降低,相对于单层扫气口结构湍动能提高了6.2%,有效降低了残余废气系数,换气效果明显优于单层扫气口结构,提高了扫气效率。

对置活塞发动机侧置燃烧室性能仿真研究

为解决使用中心浅坑燃烧室的对置活塞发动机燃油湿壁、挤流强度低、燃烧室中心混合气过浓等问题,提出对置活塞发动机侧置燃烧室方案,对侧置ω燃烧室和侧置侧卷流燃烧室性能进行研究。使用侧置燃烧室时气口开闭相位的改变会导致发动机指示功率降低,采用GT-Power建立发动机性能仿真模型,通过改变气口参数解决了由于换气过程差异导致的侧置燃烧室性能下降问题。采用AVL FIRE进行三维仿真分析研究不同燃烧室燃烧性能,优化油束夹角后的仿真结果表明侧置侧卷流燃烧室内燃油在分流造型作用下形成卷流运动和干涉壁射流,向油束之间和缸壁附近的空气未利用区域扩散,缓解了燃油在壁面附近的堆积问题,油气混合更加均匀。侧置侧卷流燃烧室方案相比中心浅坑燃烧室方案和侧置ω燃烧室方案燃烧速率更快,指示功率更高,在对置活塞发动机上应用侧置侧卷流燃烧室对提升发动机性能具有重要意义。

对置活塞液压输出发动机同步驱动机构动力学分析

结合一种新型对置活塞液压输出发动机(OPHO)整体设计概念,根据其同步驱动机构的工作原理建立了数学理论模型,并运用多体动力学软件Adams搭建了该机构与传统曲柄连杆机构动力学仿真分析模型,得到了该同步驱动机构关键运动部件的受力情况.仿真分析结果表明,OPHO发动机的动力活塞在竖直方向的侧向力较小,缓解了气缸壁磨损的现象,延长了发动机及其零部件使用寿命.其同步驱动机构采用对称布置形式,发动机在水平方向的振动和受力可被抵消,因而发动机的整体平衡性较好.

斯巴鲁下一代水平对置发动机将发布

斯巴鲁在日本表示，其新一代水平对置发动机将于今年秋季发布并首先运用到森林人车型上，预计燃油经济性将有10％的提高。这将是这一斯巴鲁标志性的动力技术诞生21年来最重大的一次升级。据悉，这款四缸汽油发动机将为2．0L或者2．5L排量，通过调整进气道配置，并配备更灵活精确的气门控制系统，实现油耗进一步降低10％以上。

对置式凸轮发动机运动学与动力学研究

研究了对置式凸轮发动机的运动学与动力学特性,利用向量与坐标变换法分析了对置式凸轮发动机的工作曲面方程和滚轮相对滑动速度等运动学性能,分析了活塞、气以及主轴等部件的动力学特性。研究结果表明,虽然对置后发动机轴向长度有所增加,但主轴轴向力能完全平衡,主轴产生转矩大,轴承负荷小,可提高功率。从发动机力学性能特点及运动学与动力学角度分析表明,采用对置式发动机方案是完全可行的。