一种汽油机活塞温度场试验研究方法

活塞的工作环境十分复杂,随着增压比和功率的不断提高,对其耐高温、高压、抗蠕变、高温抗拉强度要求也越来越高,对活塞工作环境下温度场的研究尤为重要。本试验选用某汽车集团484型活塞进行研究。将活塞进行升温试验,检测活塞不同温度下的硬度,绘制温度、硬度曲线,根据温度、硬度曲线反算出活塞各部位的温度值。

一种应用于汽油机活塞环槽的新型耐磨涂层

为了提高汽油机活塞环槽表面的抗磨损性能,在活塞环槽表面使用等离子体电解沉积法制备一种新型的氧化钛涂层,使用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、粗糙度仪等检测设备对氧化钛涂层表面、截面及涂层结合处的微观形貌进行了分析,并将活塞装机进行了发动机台架试验,测量了试验后环槽的磨损情况。结果表明:氧化钛涂层活塞环槽表面成膜率达到85%以上,环槽表面的微观硬度及粗糙度较传统的阳极氧化铝涂层都有了明显提高,其显微硬度达到706.0 HV左右,表面粗糙度约为Ra 0.854μm,氧化钛涂层活塞试验前后槽宽的变化量和每缸的磨损量均小于阳极氧化铝涂层,显著改善了活塞环槽磨损情况。此研究为提高汽油机活塞环槽表面质量、改善活塞环槽在运行中的磨损提供了参考。

活塞式航空汽油机增压的模拟研究

为了改善活塞式航空汽油机的高空性能,基于GT-Power软件,建立了活塞式航空汽油机原机和增压机模型,对活塞式航空汽油机进行了原机、一级增压及二级增压模拟研究.研究表明,涡轮增压能有效改善活塞式航空发动机高空性能,一级增压后,该活塞式航空发动机极限工作高度达到海拔7km以上;气动二级增压后,则能达到海拔8～9km,而电控二级增压后,极限工作高度将达到海拔10～11km.

对置活塞二冲程汽油机喷油和点火定时影响分析

对对置活塞二冲程缸内直喷汽油机缸内流动、混合气形成和燃烧过程进行数值模拟,以研究喷油定时和点火定时对混合气的形成、燃烧过程和整机性能的影响。结果表明:随着喷油提前角的增大,火焰发展期缩短,快速燃烧期先减小后增大,而在喷油提前角为100°CA时达到最小值;随着点火提前角的增大,火焰发展期延长,快速燃烧期先减小后增大且在点火提前角为20°CA时达到最小值。因此,喷油提前角100°CA、点火提前角20°CA为最佳匹配。此时,可实现点火时刻的均匀混合;同时具有较短的火焰发展期和快速燃烧期,所对应的缸内平均指示压力较高,指示燃油消耗率较低。

航空汽油机双级涡轮增压器系统的基本模型

为进行高空大气研究或者高空无人侦察,需要使用适合于1至3万米高空低速长航时飞行的加装多级涡轮增压器的活塞发动机系统。本文对于其中的双级涡轮增压器子系统的设计和飞行高度特性分析问题,给出了基本的气动热力学方程组和辅助模型方程组。方程组考虑到最简单的压气机-涡轮共同工作特性,考虑到增压器的总体与部件的气动设计可行条件的约束,发展的计算程序还考虑到必要的一维流动约束条件。这些确保了压气机、涡轮部件的设计存在可行解并可优化。于是得到了一种比总体部件法模拟方法清晰快速得多的基本设计与分析模型。算例已分析出一般双级增压的发动机系统的全功率高度特性的基本规律和物理特征,并随之提供出飞行控制中的增压器子系统和活塞发动机的调节计划数据。

自由活塞汽油直线发电机燃烧过程特性

为了获得自由活塞汽油直线发电机工作过程中的燃烧特性,根据试验测得的活塞运动曲线对其燃烧过程进行了CFD仿真研究,并对比传统发动机分析了两种发动机活塞运动规律差异对燃烧过程的影响规律。研究发现:与传统发动机相比,自由活塞汽油发电机缸内最高燃烧压力和平均温度均较小,且最高燃烧压力保持时间较短,这有助于减少NO污染物;自由活塞直线发电机燃烧放热率呈现'缓和长'的特点,燃烧放热过程等容度较低;自由活塞直线发电机较少的混合气在上止点前完成燃烧,压缩行程负功较小,但由于后燃较严重,其指示效率较传统发动机低。

活塞燃烧室及其三维建模的比较

为了对内燃机活塞的顶部燃烧室进行准确的三维建模,以两种典型的缸内直喷式内燃机为例,分析了它们活塞顶部燃烧室的结构设计原理和特点,柴油机活塞顶部具有深而窄的凹坑,而汽油机活塞顶部具有特殊的凸起和较宽的凹坑.基于Pro/E三维造型软件,比较了这两种活塞顶部的三维造型过程,提出它们的二维视图表达以及三维造型需采用不同的方案.可为各种活塞燃烧室的三维建模提供参考.

对置活塞二冲程汽油机多点点火燃烧特性研究

由于取消了气缸盖,对置活塞二冲程(OP2S)汽油机的火花塞只能布置于气缸侧壁。因此在单火花塞点火时,缸内火焰传播不对称,导致OP2S汽油机具有较明显的爆震倾向。为了有效地抑制爆震的发生,利用三维CFD软件对OP2S直喷汽油机在不同火花塞数目下缸内的燃烧过程进行了数值仿真,并结合试验研究了火花塞数目对混合气燃烧特性的影响,分析了不同火花塞数目对缸内燃烧压力、燃烧持续期及燃烧放热率的影响规律。研究结果表明,增加火花塞数量可以有效改善缸内的燃烧情况,而对侧布置双火花塞的布置形式为最佳方案。

航空活塞二冲程汽油机排气口高度优化研究

针对作为无人机动力的某可变排气二冲程发动机在去掉可变排气系统后对发动机性能的影响,利用Fire仿真软件建立了发动机的缸内工作过程仿真模型,通过仿真和试验的方法研究了去掉可变排气系统后的发动机特性,结果表明:去掉可变排气系统后在2000r/min、10%节气门开度和5500r/min、50%节气门开度条件下,发动机的扫气效率降低,输出功率下降。在此基础上,利用仿真研究的方法对排气口高度参数进行了优化研究。去掉可变系统后排气口高度最优值为36.3mm时可以在保证常用无人机飞行转速范围内,各工况下扫气效率较高,发动机指示功损失最小,输出功率可以满足无人机动力需求。

航空活塞汽油机燃烧特性优化

为优化某二冲程航空活塞汽油机的燃烧特性,研究了火花塞位置、火花塞数量以及火花塞布置方式等对其燃烧的影响。利用Pro-E和AVL Fire软件对该汽油机燃烧室建立了仿真模型,选取缸内压力数据验证了该模型的正确性,对火花塞不同的布置位置以及不同数量的火花塞等方案进行了仿真,对结果进行分析。结果表明:双火花塞布置方案比单火花塞布置方案更有利于组织快速燃烧,促进燃烧放热,缩短燃烧持续期;火花塞非对称布置方案比对称布置方案对火焰的形成及传播扩散更有利。

新型无连杆二冲程航空活塞发动机结构分析

为了开发出一种无曲柄连杆机构的大缸径二冲程点燃式活塞发动机,参考国外设计专利,运用三维CAD软件构建发动机概念电子样机,分析发动机结构与工作原理。结果表明:新型大缸径无连杆发动机结构能满足航空活塞发动机高效率、高功重比的需求,具备较高的应用价值。