一种全可变液压气门机构(FHVVS)可实现气门最大升程、开启持续角和配气相位的连续可变.通过分析实测气门升程,发现FHVVS机构的进气门开启过程可分为凸轮驱动段、液压控制段和落座节流段.在液压控制段中气门开启不受凸轮型线的控制,使进气门的运行速度和加速度明显提高.与传统配气凸轮机构相比,在气门开启持续角相同时,FHVVS系统的气门开启角面值明显提高,且转速越低角面值提高幅度越大.试验表明点燃式发动机采用FHVVS控制负荷,大幅度缩短了进气门开启时间,并在较短的进气门开启持续期内,提供了较大的气门开启角面值,使小负荷工况的泵气损失得到大幅度降低,尤其在小负荷、低转速时的改善幅度更为明显.

针对某型航空活塞式发动机存在由气缸内沉积物诱发气缸压缩性衰减的问题,以相同运行条件下未出现类似故障的不同型号的发动机作为对比,通过对故障发动机气缸内沉积物的微观形貌及成分分析,结合该型发动机的结构设计和运行数据,分析这种气缸内沉积物的形成机理.结果表明:气缸内燃气温度过低是形成气缸内沉积物的充分条件,而该型发动机燃油系统设计特性造成空中慢车时气缸内混合气过富油是其缸内燃气温度过低的主要原因.由此提出,以提高小功率状态下缸内燃气温度为目的的控制排气温度不低于427℃的测试方案,经实践验证有效.

针对高强化柴油机气缸盖排气门鼻梁区严重的热负荷问题,提出在该区域冷却水腔中建立特殊的结构表面以强化其传热的能力,并建立8种不同的特殊结构表面.采用欧拉多相流以及壁面沸腾换热模型分别对8个不同结构表面的鼻梁区简化流道进行流动传热仿真分析,并设计了流动沸腾试验平台,验证仿真计算的可靠性.在此基础上,研究各种结构表面对表面流动的扰乱程度以及对传热系数的影响,最后进行各结构表面传热能力的综合评价.结果表明:特殊的表面结构对表面湍流强度以及传热系数有不同程度的影响,其中柱体结构表面与两种槽肋结构表面对湍流强度的提升都达4.9倍以上,叉排式柱体结构表面与垂直流向的槽肋结构表面的提升传热系数分别提升了65.9%和57.4%;并且在传热能力的综合评价得到上述3种结构对火力面最高温度降低均达23℃以上.

对船舶柴油机大流量、高压比涡轮增压器压气机的气动噪声特性进行分析,借助自循环试验台进行了多工况的气动噪声特性及噪声控制后特性变化研究,结果表明:压气机气动噪声主要由叶片通过频率(BPF)发生的叶片谐次噪声与"电锯"(buzz saw)噪声组成,低转速区域没有明显的叶顶间隙(TCN)噪声出现;压气机进口气动噪声声压级随着转速增大而逐渐增大,同转速下压比越大噪声声压级越高,且气动噪声在进口反射之后呈现不规则传播状态而非球面波推进.在此基础上,安装设计的进气消声器对气动噪声进行控制,通过与敞口测试对比分析消声器对气动噪声特性的影响,结果表明:安装消声器后压气机进口噪声得到了较好的控制,消声器可以在较宽频率范围内抑制BPF噪声,且可使压气机气动噪声辐射声压分布更加均匀.

采用混合计算气动声学方法研究了高压比离心压气机气动噪声,首先计算了压气机非定常流动,获取了声源面上的时域脉动压力,进而通过间接声学边界元法(IBEM)预测了压气机气动噪声,并在增压器性能试验台上完成了相应的噪声测试.结果表明:压气机气动噪声主要由叶片通过频率及其倍频出现的离散单音噪声与宽频噪声组成,且总声压级由离散单音噪声决定;对比计算和试验得到的监测点声压级频谱可以看出二者基本吻合,说明数值仿真具有较高的精确度,使用的仿真方法可应用于高压比离心压气机的噪声预测;压气机气动噪声自进气管口向外辐射时,声压级分布并不均匀;且受频率影响,不同频率噪声的传播能力存在明显差异.

史绍熙院士是国内外著名的内燃机学家和工程热物理学家,他的科研贡献是多方面的.本文仅就他作为层流流量计科研开拓者在层流流量计和内燃机空气流量测量方面的贡献,阐述其贡献的内容与特点, 以此作为人们认真向他学习的纪念.

针对铸造铝硅合金气缸盖的不同位置,进行不同尺寸试样的拉伸性能测试和微观组织观测,开展了气缸盖不同位置拉伸性能差异性分析以及试样尺寸效应的分析.结果表明:气缸盖整体结构拉伸性能存在一定的差异,顶板最好,底板其次,力墙最差.此外,基于不同尺寸试样拉伸数据,建立了最弱环节理论的威布尔分布模型,得到不同尺寸试样的拉伸性能关系.实现小型试样对标准试样的拉伸性能的合理预测,预测结果和试验测量结果的误差在6.64%以内.该预测方法可以得到复杂部件薄壁结构可以参考的拉伸性能数据,进而可以指导复杂部件整体结构的强度评估.

设计开发了一种无凸轮电液可变气门机构(EHVVA),建立了该可变气门机构动态特性试验平台,通过试验探索了EHVVA在4种发动机转速(2500、2000、1500和1000 r/min)下的动态运行特性.与凸轮驱动气门机构不同,EHVVA运行特性受发动机转速影响较小,丰满系数高于传统凸轮驱动气门机构;高速工况下EHVVA加速度峰值低因而具有更小的往复惯性力.EHVVA的柱塞腔内油压在单循环内的变化可分为油压建立阶段、油压保持阶段和油压卸荷阶段.随着发动机转速的提高,需提高驱动油压以实现气门快速开启,同时随着信号脉宽变短,气门运动逐渐由充分响应转换为非充分响应状态.探索了EHVVA的循环变动特性,结果表明:柱塞腔最大油压、最大升程及时面值的循环变动率均小于4%.

利用自主研制的全可变液压气门机构(FHVVS)开展由主制动和副制动组成的二冲程缸内制动技术的仿真研究.通过GT-Power搭建了6缸柴油机仿真计算模型,分析了排气制动升程开启时刻与最大升程对主制动性能的影响,讨论了排气门早关对副制动性能的影响,确定了配气凸轮和FHVVS的主要设计参数.通过气门运动规律试验台架,对研制的FHVVS气门升程进行了试验测量,结果表明:FHVVS实现了一个工作循环内进/排气门单次开启与两次开启之间的快速平稳转换.根据实测气门运动规律,对二冲程缸内制动性能进行了模拟,可知,与原机制动方式相比,二冲程制动大幅度提高了低转速工况的有效制动转矩T_(tqb),使转速为1100r/min时的有效制动转矩T_(tqb)提高了57.1%;二冲程制动明显降低了高转速工况的最大缸内压力,在转速为2100r/min时最大缸内压力降低了28.2%.

建立了针对多自由度动态吸振器作用于多维耦合双层隔振系统上的六自由度动力学模型，给出了系统的量纲为1参数控制方程和系统力传递率表达式．基于此，研究了吸振器固有频率比、耗散系数、安装距离、安装跨度、质量比和转动惯量比对吸振器吸振特性（系统力传递率）的影响；并结合对系统模态能量分布情况的分析，阐明了吸振器的吸振机理以及最优参数取得条件；最后，结合内燃动车动力包这一工程对象，给出了其散热器子系统充当双层隔振系统吸振器用于提高系统在发动机停机工况的隔振性能应用实例．研究结果对于双层隔振系统多自由度吸振器参数的设计具有指导意义．