应用大型ANSYS有限元分析系统软件，建立了橡胶密封圈超弹性接触问题的有限元分析模型，对12150柴油机O形橡胶密封圈进行了有限元分析。根据计算结果并针对目前国内柴油机的泄漏情况，提出了采用大槽宽、大截面橡胶圈密封结构的观点。

为研究船用低速柴油机增压器压气机气动噪声,采用计算流体动力学和声学有限元的混合计算方法进行了数值预测。通过试验对压气机计算模型进行了验证。在3个工况下对压气机非定常流场进行了计算,其中压力脉动被用作声学计算中的声源信息;采用声学有限元方法对压气机气动噪声进行了预测。结果表明:计算流体力学和声学有限元的混合计算方法具有较高的计算精度,可以用于压气机气动噪声数值预测;压气机进口气动噪声主要谱成分为离散单音噪声和宽频噪声;离散单音噪声在叶片通过频率处有明显的指向性,存在两个突出峰值。

以一款非道路高压共轨柴油机为研究对象,结合活塞温度场试验研究,建立了活塞组件运动学模型。着重研究了不同配缸间隙、开口端倒角对柴油机窜气量及缸内润滑油消耗的影响规律,运用响应曲面法分析了活塞环开口间隙对窜气量的影响,在此基础上对顶环及二环开口间隙参数进行优化,得到最优解。分析结果表明:配缸间隙的增大使得润滑油消耗增大,最大增幅为7.54%,配缸间隙对窜气量影响较小。顶环开口端倒角对窜气量影响较为明显,顶环开口端倒角从0增加到1 mm,窜气量增大13%。顶环及二环开口间隙对柴油机窜气量影响具有线性关系,油环开口间隙对柴油机窜气量影响较小。顶环开口间隙0.42 mm、二环开口间隙0.48 mm为最优解,此时窜气量为13.11 L/min。

以非道路高压共轨柴油机干式缸套为研究对象,采用仿真与测试相结合的方法,在热态、热态预紧、热态预紧过盈、热机耦合和热机耦合过盈工况下对比研究了载荷变化对缸套综合变形特征的影响规律,研究了不同缸套变形特征对活塞–缸套摩擦副的机油消耗量、窜气量及摩擦损失的影响规律。研究结果表明,在热态工况下,摩擦损失功最大,为1.09 kW;在热态预紧工况下,机油耗最大,为4.29 g/h;在热态预紧过盈工况下,窜气量最大,为15.71 L/min。在热态工况下施加预紧力,摩擦损失功减小,机油耗和窜气量增大,继续施加缸套过盈载荷,摩擦损失功和窜气量增大,机油耗减小;在热机耦合工况下施加缸套过盈载荷,摩擦损失功、机油耗和窜气量均增大。

为进一步提升柴油转子发动机的性能,对柴油转子发动机缸内燃烧过程进行了研究。此外,考虑到转子发动机在实际工作过程中难以避免的径向泄漏,建立了一种考虑径向密封泄漏的周边进气转子发动机三维动态计算模型,并对模型进行了验证。结合该计算模型,研究了柴油喷射时刻和喷射持续期对燃料分布及燃烧过程的影响。结果表明:当喷射时刻为上止点前80°曲轴转角且喷射持续期为50°曲轴转角时可获得较好的燃烧和排放特性。与原方案相比,缸内峰值压力提升了11.38%,碳烟和CO生成量分别降低了78.71%和92.72%,NOx和CO2生成量有所增加。

利用CONVERGE软件建立了半直喷式液压自由活塞发动机的三维计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)仿真模型,研究了喷射角度、喷油定时、缸头倾角、进气压力对燃料捕集和混合气生成的影响。结果表明:随喷射时刻的推迟,燃料捕获率增加,蒸发时间变长;喷射角度越大,燃料捕获率越高,蒸发时间随喷射角度增加先减小后增大,合理的喷射角度和喷油定时下,燃料捕获率能达到99%以上;缸头倾角对燃料捕获影响不大,较大的缸头倾角下,燃料蒸发速度更快,缸内燃料分布更为均匀;随进气压力的提高,燃料捕获率下降,蒸发时间减少,与改变喷油参数相比,在相同的燃料捕获率下,改变进气压力得到的混合气更加均匀,混合气不均匀度最低达到0.5。

提出了一种凸轮驱动式发动机全可变液压气门系统(fully hydraulic variable valve system,FHVVS),搭建了AMESim仿真计算模型,探究了泄油起始时刻、终止时刻和节流面积等因素对气门运动规律的影响,优选了FHVVS柱塞控油装置泄油节流方案。在此基础上研制了某6缸柴油机的全可变液压气门系统,并进行了相应的试验测量和模拟仿真计算。研究结果表明:随发动机转速增高,FHVVS的液压波动幅值明显增大,柱塞控油装置的节流作用对液压压力波动具有“削峰填谷”的效果;研制的FHVVS可以实现气门的最大升程、开启持续期和配气相位的无级连续可变,并具有良好的循环稳定性和气门动力学性能。

为对内燃机正常工作下气缸盖内壁火力面进行检测,提出了一种基于关联成像的气缸盖内壁影像检测技术,通过采集气缸盖底板内壁热场分布及气缸盖底板外壁总热量,利用两组数据间的联系进行关联运算间接地重构出气缸盖内壁的影像。通过不同工况下气缸盖内壁的温度变化规律,得到了内壁区域的热场,从理论上推测了应用关联成像技术的可行性。运用数据模拟的方法对单缸双气门、单缸四气门和双缸双气门气缸盖进行影像重构,重构影像的峰值信噪比和结构相似性指标分别可达66.79 dB、0.427。结合气缸盖内壁缺陷区域结果分析,该技术可清晰呈现气缸盖内壁影像,有利于气缸盖内壁检测的直观性体现。

运用平面波理论分析了燃油管道水击振动产生的机理,计算了3缸机和4缸机不同压力和温度下水击波频率、共轨管声腔模态频率;利用有限元方法计算了燃油管总成声腔模态频率和振型、管道结构模态频率和振型;利用格子波尔兹曼方法(lattice Boltzmann method,LBM)模拟分析了第1缸喷油器针阀关闭后共轨管内水击波压力分布规律和第1缸~第4缸喷油器针阀分别关闭引起的共轨管轴向力变化规律。结合测量数据分析了共轨管水击振动噪声随发动机运行工况、管道结构、流场结构、声腔模态变化的规律。分析结果表明:喷油器针阀关闭产生的水击波压力引起的轴向冲击力冲击共轨管端产生振动噪声。振动噪声主要发生在靠近共轨管端部(即3缸机第1缸、第3缸,4缸机第1缸、第4缸)的喷油器针阀关闭后,与燃油管道声腔模态声压分布有关。水击振动噪声频率与管道结构模态...

为了深入研究柴油机湿式气缸套振动引发穴蚀的机理和影响因素,在水套内部冷却液流动稳态数值模拟得到冷却液压力场与速度场的基础上,以完整单缸水套为研究对象,提取6缸稳态模拟结果作为边界条件。基于Mixture多相流模型与Singhal完全空化模型,采用动网格技术建立柴油机冷却液空化数值模拟的气液两相流仿真模型,进行冷却液空化瞬态数值模拟。计算结果表明:振动导致的冷却液对壁面的脉冲压力是缸套穴蚀的主因,冷却液脉冲压力幅值随壁面振动速度升高而增大,在6.75°即振动速度最大时刻出现最大脉冲压力。在柴油机一个工作循环内,缸套主、次推力侧均有可能发生穴蚀现象,其中主推力侧发生穴蚀现象的可能性更高,且存在4个易发生穴蚀的区域。按壁面所受脉冲压力幅值进行排序,发生穴蚀可能性由大到小依次为主推力侧的中上部、顶端、中下部及...