四缸发动机冷却系统设计及发动机温度场分析

为评估某四缸发动机冷却系统设计的合理性,采用计算流体力学分析方法对该发动机冷却系统的布局设计、系统流量确定、冷却系统流场和发动机温度场开展了研究。针对缸体水套冷却液流速差异较大的问题,提出了在缸体水套添加节流缺口的优化方案。结果表明:各缸缸体水套冷却液流速均匀性明显改善,各缸套壁面温度可降低1~3℃。发动机转速12 000 r/min时,热平衡测试结果显示缸温最大差异约为4℃。机油温度约为129℃,温度可控(小于140℃),表明该四缸发动机冷却系统设计合理,可保证四缸发动机各缸冷却均匀及机油的冷却。

四缸发动机进气歧管热流道注射模设计

结合大型尺寸塑件发动机进气歧管批量生产需要,选用玻璃纤维增强聚酰胺专用塑料对其进行注射成型,材料中加纤质量分数为33%。模具使用一模一腔布局,模腔使用2个针阀式浇口进行浇注,相应的注塑工艺参数为模温70℃、注射压力100 MPa、充填时间5.5 s、保压压力50 MPa、保压时间11 s。针对塑件结构复杂、脱模困难问题,运用脱模方向集成设计方法设计了5个特殊脱模机构用于塑件的脱模;其中定模一侧布置3个联动式油缸驱动滑块斜抽芯机构,将斜向抽芯转化为水平侧抽芯,能有效减少斜抽芯机构件对模具厚度尺寸的要求;动模一侧布置的1个水平侧抽芯滑块机构和1个弯管抽芯机构,结合塑件弯管内壁的脱模采用分段抽芯脱模法进行设计,有效解决了塑件弯管内壁既有直线段又有弯管段而难以设计脱模机构的难题,保证了塑件自动化注塑生产的实现。结合弯管抽芯机构的动作需要,两板热流道模模架的开模由单次开模改进为两次开模,第二次开模使用油缸驱动动模板顶出而实现。塑件的顶出脱模借助两种油缸分两次实施顶出而实现。模具整体结构设计、机构配置合理,有较好的设计参考意义。

增程式三缸发动机催化器开裂分析与优化

针对某增程式三缸发动机催化器在耐久性试验中出现的开裂问题,判定断口形式,分析开裂原因,提出优化方案,并进行分析验证。使用化学成分检测、金相组织分析、断口电镜扫描等方式对断口与材料进行了分析,判定断口形式;讨论三缸发动机振动特性,对催化器进行传热分析与热模态分析,通过模态干涉图与应变能密度判定开裂原因;基于模态频率与振型提出对催化器支架的改进方案,并进行分析与验证。研究结果表明,该发动机催化器表面会在高温氧化下形成晶间裂纹,当支架刚度不足时,催化器热模态频率过低,高温状态下会与三缸发动机的3阶燃烧激励发生共振,导致表面裂纹扩展形成断裂;通过分析催化器热模态频率、振型和应变能密度,可有效地对催化器支架进行改进,为三缸发动机的催化器设计提供参考。

气口参数对环形串联直缸发动机缸内压力的影响

针对新构型环形串联直缸发动机介绍了一种基于气道复用的动态位置配气系统。结合双转子气缸差速旋转特性,建立了动态位置配气结构的数学模型及环形串联直缸发动机工作过程的热力学模型,分析了配气系统不同结构参数(气口位置角、尺寸和形状)对环形串联直缸发动机缸内压力变化的影响。采用数值计算方法求解热力学方程组,结果表明,中央配气轴进排气口位置角对缸内压力变化的影响较大,而对气口尺寸的影响较小,旋转配气阀气口尺寸对缸内压力变化的影响较大,而对气口形状的影响较小。发动机高压气动实验结果表明,当中央配气轴进气口位置角为78°、排气口位置角为30°、进气口尺寸为10 mm、排气口尺寸为14 mm、旋转配气阀气道口直径为6 mm时,发动机能够处于正确配气状态并稳定工作。

环形串联直缸发动机配气系统设计

环形串联直缸发动机具有功率密度高、惯性力小等诸多优点,但其运行时气缸转子始终绕输出轴周向转动,使得传统发动机静态的配气方法不再适用。因此,研究设计一种能够满足该型发动机进排气需求的新型配气系统意义重大。针对该型发动机独特的环形串联结构和差速运动特性,研究了各转子气缸的容积变化规律,分析了各转子气缸进排气相位与转子转角之间的关系,创新设计了一种基于气道复用的动态位置配气系统。根据二冲程发动机配气方案设计加工了配气系统零部件,并通过高压气动实验完成了对该型发动机的动态进排气过程。实验结果表明,当给定外加驱动气压0.25 MPa时,发动机能够以约200 r/min的速度稳定运转,有效验证了该配气系统的可行性。

四缸发动机冷却系统冷却性能分析及实验验证

为了给发动机冷却系统冷却性能分析提供方法参考,以某四缸发动机冷却系统为研究对象,基于计算流体力学仿真手段对其冷却系统冷却性能进行模拟分析。结果表明该四缸发动机冷却系统在发动机转速10000 r/min时的工作流量为90 L/min,该流量工况下缸体水套排气侧区、缸头鼻梁区冷却液流速满足高温区域流速不低于1.5 m/s的设计要求。4缸鼻梁区截面流量最小,3缸鼻梁区截面流量最大。经发动机台架热平衡实验验证,4缸的缸头火花塞垫片温度最高,3缸的缸头火花塞垫片温度最低。实测温度结果分布趋势与各缸鼻梁区截面处流量分布、发动机缸头温度场分布趋势基本一致,表明构建的冷却系统数值仿真模型是可靠的。缸头火花塞垫片在极限工况下的最高温度213℃在可接受范围内(小于250℃),表明该四缸发动机冷却系统的冷却性能较好,可满足该四缸发动机的冷却。

四缸发动机冷却水套流场数值模拟及结构改进

发动机冷却水套内冷却液流速分布的合理性直接影响发动机气缸体、气缸头排气侧及气缸头鼻梁区的冷却。以某四缸发动机冷却水套为研究对象,基于计算流体力学方法搭建冷却水套内部冷却液流动的计算模型,研究该冷却水套冷却液流速分布特性及评估各缸流动均匀性。冷却水套原结构状态下各缸冷却液流量及流量分配比例不均匀,缸体水套排气侧上部区域流速低于1.5 m/s且存在局部流动死区,缸头水套上鼻梁区各截面流速存在明显差异,存在冷却液流速低于1.5 m/s区域,不利于排气侧及鼻梁区高温区域的冷却。基于冷却水套初始流动结果,通过调整缸头水套上鼻梁区3个通道流通面积、缸头水套排气侧添加节流缺口、缸体水套新增2缸孔和缸体水套添加导流开口的方式对冷却水套进行了结构改进,结构改进后缸体水套排气侧区域、缸头水套下鼻梁区、上鼻梁区等高温区域的冷却液流速均满足1.5 m/s的流速要求。缸头水套鼻梁区各截面流量及流量占比间差异减小,流量分配更加均匀,有利于各缸的均匀冷却。研究结果可为四缸发动机冷却水套内冷却液流速分布特性及结构改进提供仿真数据支撑和理论指导。

不同压缩比对两缸发动机性能影响的试验研究

以某款两缸1.5 L发动机作为研究对象,研究了两种压缩比方案CR17和CR18对两缸发动机性能的影响。分析了在高压缩比下发动机压缩比和爆震之间的均衡关系,并对比了其油耗和爆震倾向。结果表明:增大压缩比可以提高热效率,但是随着压缩比的增大,发动机爆震强度也增大;增大发动机压缩比带来的收益没有爆震增强带来的损害大,选择压缩比为17时热效率更高。

卷土重来大行其道的并列双缸发动机

并列双缸摩托车拥有悠久的历史,曾经拥有辉煌时代,特别是20世纪60年代之前,以英国为首的并列双缸摩托车,驰骋在世界各国的大街小巷,叱咤在全球赛道摘金夺银,创下了赫赫威名。与当时的竞争对手相比,并列双缸摩托车不仅动力充沛,而且结构紧凑,操控轻盈,能够为骑手提供更多的驾驶乐趣,因此备受用户喜爱。

一款不带平衡轴三缸发动机车型怠速抖动问题研究

某不带平衡轴的三缸发动机乘用车型在开发过程中出现了怠速抖动问题,降低了整车的NVH品质。文章通过曲柄连杆机构的动力学分析,发现旋转惯性力矩和往复惯性力矩不平衡,明确了发动机的激励方向和激励频率;通过建立包括动力总成和悬置在内的多体动力学模型,仿真出动力总成六自由度刚体模态,通过优化各悬置的刚度,实现了两种避频方案:方案一是Rx、Rz模态高于1阶激励,低于1.5阶激励;方案二是动力总成6个刚体模态均低于1阶激励。两种方案进行装车试验后,方案二怠速抖动现象得到了明显改善,此优化方案适用于不带平衡轴的三缸发动机悬置系统设计。

三缸发动机整车怠速振动性能研究

研究基于传统四缸、横置前驱架构上更换的三缸发动机车辆在怠速工况下车内振动性能。阐述分析未加装平衡轴三缸发动机的激励及整车传递路径特性,并从整车NVH性能集成角度研究降低怠速工况下车内振动措施。研究结果表明:怠速工况下,三缸机一阶不平衡往复惯性力矩引起的怠速振动可以通过发动机的不同激励策略结合整车灵敏度特性及悬置的阻尼特性来消除;而降低1.5阶主燃烧激励引起的怠速振动,除降低发动机负载需求和通过降低悬置X向动刚度获得更低的Pitch模态频率及更高隔振性能外,还可以通过优化响应点处的模态频率来实现。

三缸发动机悬置系统设计方法的研究

以直列三缸发动机为研究对象,分析了曲柄连杆机构的旋转惯性力、往复惯性力及缸内气体压力对缸体产生的不平衡力和力矩,并与四缸、六缸发动机受到的不平衡力和力矩进行对比。分析了三缸机的几种常见平衡方法(曲轴加平衡重、一阶平衡轴机构和二阶平衡轴机构)下,作用于缸体上的不平衡力和力矩。在三种典型的平衡方式(完全不平衡,50%平衡和完全平衡)下,计算并对比了每种情况下缸体受到的不平衡力矩和悬置的动反力。建立了三缸发动机悬置系统固有频率、能量分布及悬置动反力的设计要求,提出了三缸发动机悬置系统的优化设计方法。给出一计算实例,对悬置的刚度进行优化设计,表明了所建立的方法的有效性。

三缸发动机机体的动态特性研究

机体是汽车发动机的主体结构,其动态特性影响发动机的振动和噪声,对机体的模态分析有助于机体动态特性识别及性能改进。以往的模态分析均局限于自由模态分析,但是系统的约束对其动态特性起到决定性作用。为使仿真计算能够真实反映机体的动态特性,应用I-Deas软件分析了机体实际工作情况下的约束模态,并利用脉冲激振进行了机体的模态试验,试验结果验证了理论模型的正确性,并提出了合理的减振和降噪措施。

考虑连杆惯性参数的三缸发动机激励建模与分析

针对传统曲柄滑块简化方法无法准确计算三缸发动机振动激励的问题,提出了一种新的三缸发动机激励建模计算方法。考虑了连杆等部件的惯性参数,基于拉格朗日乘子法推导了三缸发动机振动激励的理论表达式,并代入了实车数据,计算了其激励后发现:三缸发动机在3个方向上都存在数量级相当的不平衡惯性力矩,而传统简化方法不会出现绕z轴的激励。建立考虑液压悬置频变特性的动力总成悬置系统仿真模型,分别将该方法和传统简化方法计算出的激励施加于仿真模型,计算了各悬置点的振动加速度响应。为间接验证激励计算准确性,进行了某三缸发动机样车怠速振动实验,测量了各悬置点振动加速度响应,与仿真值进行了对比,结果表明,考虑连杆等部件的惯性参数后,可得到更为准确的三缸发动机激励,可应用于计算精度要求较高的场合。

直列式六缸发动机的消失模铸造三维数值模拟

由消失模铸造生产的铝合金发动机铸件一直受气孔和漏水缺陷的困扰,其形成原因复杂。采用数值模拟的方法对直列式六缸发动机的消失模充型、凝固过程进行模拟,并预测其缺陷产生的部位。结果显示,现有浇注系统的设计不合理导致充型结束后,铸件内产生较大的温度梯度;各个内浇道的流量差别大,最高达20%,因此无法实现自补缩,是导致铸件成形后产生气孔的根本原因。

某三缸发动机悬置的优化设计

就某车型配备三缸发动机整车振动过大的问题,对悬置系统进行改进设计,分析动力总成及悬置系统参数。通过建立目标函数,利用能量解耦法,对悬置刚度进行计算和优化,使该车的整车振动状况得到较大改善。

本田并列四缸发动机历史

本田从1959年超级杯（Super cup）C100所用49ml排量的单缸发动机到2002年金翼（Gold wing）所用1800ml排量的水平六缸发动机，其没有一个可以与其具有传奇色彩的并列四缸发动机相篦美。

基于最小二乘法的四缸发动机缸体孔位置度测量方法

研究了缸体孔位置度误差的测量方法 ,建立了基于最小二乘法的缸孔位置度评定模型 。

直列六缸发动机激振力分析与仿真

为了高效且准确地分析发动机的激振力,建立了发动机7自由度振动模型.根据激振源和激振作用的不同,把发动机的激振力分为了4类:惯性激振力、惯性驱动力矩、缸压激振力、缸压驱动力矩,并建立了单缸模型,分别给出数学表达式.从单缸激振力出发,根据各缸的相位差推导出多缸发动机的激振力.针对某排量为6.75L的直列六缸发动机,仿真得出其激振力变化.

V型双缸发动机惯性力测试系统

V型双缸发动机中曲柄连杆机构的惯性力的大小与方向对车辆的振动和舒适性方面有相当大的影响,在摩托车发动机中一般采用过量平衡调整一次惯性力的方法,但长期以来缺乏有效的实验研究手段。讨论了双缸曲柄连杆机构的理论惯性力曲线'力椭圆'和实验惯性力曲线'力八字'的关系,提出在摆架上逐点偏移汽缸进行惯性力实验,采用电子相关器提取一次、二次惯性力信号的测量方法和系统,得到的实验惯性力曲线完全反映了惯性力的主要参数。