An approach for IC engine coolant energy recovery based on low-temperature organic Rankine cycle

To promote the fuel utilization efficiency of IC engine, an approach was proposed for IC engine coolant energy recovery based on low-temperature organic Rankine cycle(ORC). The ORC system uses IC engine coolant as heat source, and it is coupled to the IC engine cooling system. After various kinds of organic working media were compared, R124 was selected as the ORC working medium. According to IC engine operating conditions and coolant energy characteristics, the major parameters of ORC system were preliminary designed. Then, the effects of various parameters on cycle performance and recovery potential of coolant energy were analyzed via cycle process calculation. The results indicate that cycle efficiency is mainly influenced by the working pressure of ORC, while the maximum working pressure is limited by IC engine coolant temperature. At the same working pressure, cycle efficiency is hardly affected by both the mass flow rate and temperature of working medium. When the bottom cycle working pressure arrives at the maximum allowable value of 1.6 MPa, the fuel utilization efficiency of IC engine could be improved by 12.1%.All these demonstrate that this low-temperature ORC is a useful energy-saving technology for IC engine.

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。

摩托车整车冷却系统散热性能分析及优化

为评估某摩托车冷却系统散热性能,基于计算流体力学方法,采用GT-Suite软件中GT-COOL模块搭建摩托车整车冷却系统一维仿真分析模型,将零部件性能实验实测参数和整车三维流场计算获得的散热器表面风速作为一维分析输入参数,分析整车冷却系统在最大扭矩点、最大功率点、最高车速点3个工况下的发动机出水温度及发动机冷却液流量情况,并与整车热管理测试结果对比进行模型验证。结果表明:发动机出水温度、发动机冷却液流量的仿真值与整车实验测试值基本吻合,最大误差分别为3.25%、6.90%。为降低发动机出水温度,对散热器进行结构改进,散热器沿中心线向两边分别加宽10 mm和向上加高13 mm,发动机出水温度可以得到明显改善。经整车热管理验证测试,散热器改进后,3个工况点下的发动机出水温度都有降低,温度分别降低了5,8,5℃。研究结果可为冷却系统性能评估及散热器结构改进提供数据参考。

一种有机型长换液期重负荷发动机冷却液的应用研究

文章阐述了一种有机型长换液期重负荷发动机冷却液在重负荷发动机上的行车试验研究情况。对行车试验周期内不同里程发动机冷却液取样分析、监测,结果表明:长换液期重负荷发动机冷却液具有优异的金属缓蚀性能,可以满足重负荷发动机对冷却液的要求。行车试验可以为50万km长换液期重负荷发动机冷却液的换液里程提供技术支撑.

发动机气缸垫外漏冷却液的机理与试验验证

某发动机在台架冷热冲击试验中多次发生气缸垫外漏冷却液问题,在同步进行的道路试验中也出现同样问题。为查明原因并加以改善,使用有限元方法搭建了发动机整机网格模型,分别将仿真和试验的温度场和冷却液压力流量等作为边界条件,进行了气缸垫密封性能的动态仿真。为验证仿真结果的准确性,使用微型高精度位移传感器进行了预定位置的缸体缸盖间隙测试。结果表明:(1)在瞬态工况过程中,发动机缸体缸盖的间隙大部分时间低于常温停机状态,但在发动机快速进入大负荷而冷却液温度仍在上升时,间隙逐渐拉大并高于常温状态,此工况下发生发动机冷却液渗漏;(2)通过有限元方法建模和仿真计算气缸垫密封线压力,并使用实测温度和气缸垫特性作为边界,计算结果准确,可以有效评定气缸垫的密封性能;(3)首次采用安装小型位移传感器的方法准确测量了发动机动态工况中缸体缸盖的间隙,可以与仿真结合使用,能够准确找到发动机气缸垫外渗漏冷却液的工况和位置,明确了气缸垫外渗漏冷却液的解决方向。(4)发动机气缸垫功能层结构和层数直接影响密封性能,尤其是缸体缸盖间隙变大工况的密封性能。

燃料属性和冷却液温度对柴油机循环波动的影响

基于一台可满足国六b排放标准的11 L重型柴油机,采用纯柴油、体积比85%柴油+15%正丁醇和体积比70%柴油+30%正丁醇燃料研究了燃料属性和冷却液温度对柴油机循环波动的影响。结果表明,添加不同比例正丁醇对循环波动的影响并无明显规律,即燃料属性对循环波动的影响机理复杂并可能呈现随机性。冷却液温度升高,循环波动降低,这在低负荷时更加明显。低十六烷值燃料在低负荷时更宜采取较高的冷却液温度。

微型核反应堆冷却剂/慢化剂材料物理特性对比分析

通过数值分析手段,从中子物理角度对微型核反应堆(微维)常用的冷却剂/慢化剂材料进行了比较。以六边形结构设计堆芯、金属铍为反射层,采用MCNP软件建模计算了不同冷却剂/慢化剂下堆芯的临界特性、栅元轴向功率分布、堆芯径向功率分布、中子能谱、反应性控制等,比较了其中子物理特性。结果表明:在慢化剂与燃料的比值较小时,水慢化性能最佳,三联苯的过慢化特性不明显,氢化锆的慢化能力为三者最低。三种工质满足最基本的安全性要求,但是水作为高富集度微堆燃料的冷却剂不适合。

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。

燃油汽车发动机冷却液国家标准变更的解读

GB 29743.1-2022《机动车冷却液-第1部分:燃油汽车发动机冷却液》国家标准对发动机冷却液的术语和定义、分类及型号、理化性能、试验方法等进行了修订。标准于2022年12月29日正式发布,2023年7月1日起实施。该文对GB 29743.1-2022国家标准的主要变化进行解读。

纳米流体在汽车冷却系统中的应用

纳米流体作为一种高效传热工质,在最近20多年受到广泛关注.根据纳米流体的发展,本文总结了纳米流体的制备方法,在汽车冷却系统中应用的现状以及面临的挑战.

车用内燃机冷却系的流动与传热仿真

本文提出了车用内燃机冷却系的流动与传热仿真方法。采用一维的方法研究了车用内燃机冷却系的流动问题 ;采用集总参数法研究了车用内燃机冷却系的传热问题 ;将车用内燃机冷却系的流动问题与传热问题耦合起来作为一个系统 ,进行整体研究 ,建立了内燃机冷却系的流动与传热问题的整体模型。编制了计算程序。对某型坦克内燃机冷却系的流动与传热进行了实例计算 ,仿真结果与试验值符合较好。

基于前馈的柴油机冷却液温度控制策略研究

采用集总参数法建立了增压柴油机冷却系统模型,对增压柴油机冷却系统控制策略进行了研究。通过热平衡试验验证了该冷却系统模型的准确性。在冷却系统模型的基础上基于冷却系统附件功耗最低的原则,设计了增益可变的PI反馈控制加前馈模块的冷却液温度控制策略,并与广泛应用的电磁离合器控制冷却系统及传统机械式冷却系统进行仿真计算对比。研究结果表明:采用MAP前馈-PI反馈的冷却系统控制策略在C-WTVC循环下能将冷却液温度波动控制在±1℃范围内;相对电磁离合器控制式冷却系统,该控制策略使冷却系统功耗在市区循环、公路循环、高速循环下分别下降66.5%、67.3%、45.1%,冷却系统性能得到明显改善。

冷却液温度对柴油机起动首循环燃烧的影响

冷却液温度是柴油机起动过程中影响失火与燃烧不稳定性的重要因素。喷油首循环的燃烧对后续工作循环着火有较大影响。为了分析冷却液温度对柴油机起动首循环燃烧和排放的影响规律,利用基于循环控制的柴油机起动过程燃烧、排放测控系统,在一台单缸直喷式柴油机上进行了试验研究。试验结果表明冷却液温度对柴油机起动首循环燃烧的稳定性有较大影响。提高冷却液温度对于消除起动过程首循环燃烧状态的不稳定性具有较明显的作用。冷却液温度较低时,使着火滞后期增长,很容易导致失火或不完全燃烧现象,生成较高HC排放。试验也验证了所建立的测控系统为研究柴油机起动过程提供了一种有效的测试手段。

冷却液温度对柴油机性能影响研究

利用深度冷热冲击试验台控制冷却液温度,以某一废气涡轮增压中冷直喷式柴油机为对象,进行了冷却液温度对柴油机性能影响的测试。试验结果表明,柴油机冷却液温度对发动机燃油消耗量以及有效功率有着较大的影响;随着冷却液温度的逐渐升高,柴油机CO和HC的排放量都随之降低并趋于稳定;在低温状态下,冷却液温度对NOx的影响较为明显,在高温且当缸内温度达到平衡后,冷却液温度对NOx的影响比较微弱。

发动机缸头冷却水流场试验研究

为了寻求发动机气缸头冷却水合理的流场分布 ,避免出现流动死区 ,使发动机在一定的冷却水流量下保证气缸头足够的冷却 .配合耐久性试验 ,采用激光多普勒测速仪 ( LDV)对发动机气缸头冷却水流场进行了测量 ,得到了冷却水在平行于缸头与缸体接合面的二维流场 .讨论了不同截面的流场分布规律 .结果表明 ,发动机缸头冷却水流场分布是合理的 。

冷却液温度对柴油机热功转换效率的影响

以热力学第一定律为基础,分析了柴油机热功转换的机制,在此基础上建立了基于GT-Suite软件的仿真模型,实现了冷却系统与发动机的耦合仿真。设计并进行了DEUTZ TCD8V2015型柴油机的热平衡试验,对仿真模型进行了校核。利用所建立的分析手段,研究了冷却液温度变化对柴油机热功转换过程的影响,得出了发动机性能及缸内传热随冷却液温度的变化趋势。结果表明柴油机中小负荷时冷却液温度变化对热功转换效率影响较大,冷却液温度每升高20℃,热功转换效率增加2%～3%。

长城有机型发动机冷却液试验研究

为检验有机羧酸型发动机冷却液的性能,对使用该冷却液的捷达CTX型轿车进行了8万km的道路试验。试验过程中对其理化指标、外观和气味、金属试片腐蚀情况、橡胶和树脂相容性能以及添加剂的损耗进行了测试。试验表明,全有机型冷却液中的腐蚀抑制剂在金属试片表面生成稳定的化学保护膜,可以在低pH值下为黑色金属提供足够的腐蚀抑制保护。

CA498柴油机冷却水流LDV测量

为验证柴油机冷却水套CFD计算结果的准确性,利用LDV测速系统测量了CA498柴油机缸盖及缸体内流场12个关键点处的速度,并将试验结果与CFD计算结果进行了比较。结果表明,除了缸体上3个点的实际测量结果与CFD计算结果有较大偏差以外,其他各点试验测得的数据与CFD计算结果有较好的一致性。分析了造成偏差的主要原因。

冷却剂/氧化剂组合式SteamJet发动机特性

为了系统深入地研究冷却剂/氧化剂组合式射流预冷却涡轮发动机(SteamJet)的发动机特性,建立了射流预冷却的热交换系统计算、物性修正计算、发动机部件特性修正计算和含氧化剂的燃烧室计算的数学模型,在此基础上,建立了基于双轴混排加力式涡扇发动机的SteamJet发动机性能计算模型,并编制了相应的计算程序。初步设计了SteamJet发动机的最大加力状态控制规律,计算分析了SteamJet发动机在不同冷却剂/氧化剂配比下沿飞行轨道的特性,并据此提出了影响冷却剂/氧化剂配比选择的主要因素;对冷却剂/氧化剂组合式SteamJet发动机进行了高度速度特性的计算和分析。结果表明,与喷水预冷却的SteamJet发动机相比,冷却剂/氧化剂组合式SteamJet发动机具有更好的燃烧稳定性和推力特性,能够满足高超声速飞行的需求。

冷却液温度对天然气发动机性能影响试验

在一台液化天然气(LNG)发动机上进行60、70、80、90℃4个不同冷却液温度水平的发动机全工况性能试验,结果表明冷却液温度影响LNG发动机的性能;冷却液温度升高,燃料经济性增加,但同时NOx排放量也普遍增加;冷却液温度对HC和CO排放量有不同程度的影响。根据试验结果进行优化设计,得到该型LNG发动机的最佳冷却液温度MAP。