水冷发动机缸盖温度数字测试装置设计

本文以汽油机为研究对象,设计和制作了一种基于CAN总线和J型热电偶的缸盖温度数字测试装置,用于水冷发动机的汽缸盖温度测定。本系统以单片机为核心,采用J型热电偶,并辅以温度信号放大电路AD594等来实现了对缸盖表层温度的测量。重点研究了气缸盖表面温度稳定的最短时间以及在不同负荷下使各测点温度产生变化所需的最小负荷变化量。分析了发动机转速一定时,气缸盖的表层温度随负荷变化的规律,以及在不同转速下,缸盖温度的变化特性。详细描述了系统的功能结构、工作原理和软件设计。实际运行结果表明,该系统在实时性、稳定性、和测量精度方面都达到了较高的水平,基本能满足水冷发动机的缸盖温度测量要求。     

质子交换膜燃料电池发动机热管理特性仿真分析

为解决质子交换膜燃料电池发动机在功率变化时热管理系统温度不稳定、进出口冷却液温差大等问题，使用LMS AMESim仿真软件，以30 kW质子交换膜燃料电池发动机为基础，考虑整车的功率变化和驾驶员需求等因素，建立质子交换膜燃料电池发动机热管理系统模型。使用燃料电池发动机标定工况来分析热管理系统各个部件的冷却液温度和压力情况；采用新欧洲驾驶循环（NEDC）工况进行质子交换膜燃料电池热管理仿真测试。结果表明，所建立的热管理系统可以在NEDC工况下保持温度稳定，进出口冷却液最高温差约为5.6℃，可为质子交换膜燃料电池发动机热管理试验研究及测试提供一定的依据和指导。     

基于多场耦合的重载柴油机气缸盖优化设计

为了降低柴油机气缸盖的热负荷,以重载柴油机气缸盖为研究对象,进行了缸盖底部温度测量实验,并建立了发动机一维工作过程计算与缸盖内三维流动、传热与应力的多场耦合仿真模型,在此基础上提出了优化鼻梁区冷却通道尺寸并削薄缸盖底板的优化设计措施.结果表明:改进措施使该气缸盖的最高工作温度由336.3℃降低为325.7℃,最大热机耦合应力由498 MPa降低为491 MPa,有效降低了气缸盖的热负荷.     

发动机缸盖的虚拟设计技术研究

为了实现机械产品的数字化,本文以某发动机缸盖为例,对缸盖进行了虚拟设计.利用基于特征的参数化建模技术对缸盖进行了虚拟原型的建立;模拟缸盖实际工作状态的边界约束和载荷条件,建立了缸盖的虚拟环境以复现和预测其在真实环境下的性能和特征;利用振型叠加法对缸盖进行动态响应分析,通过采集整个位移场的最大变形量,并与试验数据对比,比较吻合.说明通过对缸盖的虚拟设计,大大提高了其设计质量和效率,从而为整个发动机的虚拟设计奠定了基础.     

基于热固耦合的柴油机气缸盖有限元分析

针对柴油发动机缸盖失效问题,在ABAQUS软件中以某现产柴油发动机构建仿真模型,通过实验数据标定模型温度边界,运用热固耦合理论对缸盖的温度分布、应力及变形分布进行仿真分析.对于分析中发现的热应力集中的缸盖鼻梁区,提出了缸心外凸、平齐和内凹的3种对比优化设计方案,并进行仿真验证.仿真结果表明,采用缸心内凹设计,降低缸心区域壁厚,可以有效降低鼻梁区最大应力.与试验对比,仿真模型的温度分布符合实际缸盖温度分布,验证了此方法的准确性,为解决柴油发动机缸盖失效问题提供了有效的优化设计方法.     

面向结合面密封性能要求的装配连接工艺设计

为在产品设计阶段规划出满足密封性能要求的装配连接工艺,提出了一种面向结合面密封性能要求的装配连接工艺数字化设计方法.采用接触非线性有限元技术和弹性相互作用理论建立了螺栓组连接有限元模型,研究了螺栓预紧顺序、预紧力水平与结合面连接性能间的关系,构建了各螺栓预紧力大小与结合面压力间的关联模型,进而利用该关联模型,根据工况载荷下设备对密封性能的要求反求装配连接工艺.以发动机缸体缸盖装配连接为例,建立了发动机曲柄连杆机构动力学模型,分析了其工况载荷,并在缸体、缸盖和缸垫有限元模型的基础上,确定出工况载荷下发动机密封性能对结合面压力分布的要求,最后利用螺栓组连接与结合面压力间的关联模型反求出各螺栓预紧力的大小,通过与该型发动机已有装配连接工艺对比,验证了该设计方法的可行性.     

热膜式空气质量流量微型传感器的自诊断

以微硅片传感器件为对象,研究汽车进气的热膜式空气质量流量微型传感器的自诊断原理及其实现方法.该方法根据内燃机中的热量传递和空气质量流量测量的基本原理,设计了基于自诊断的热膜式空气质量流量微型传感器,该传感器由基于Heraeus微硅片的加热传感单元与温度传感单元、信号处理与转换器、加热器、加热控制器和微型计算机组成.针对该传感器结构和空气在传感器中的强制对流方式,从理论与仿真实验两方面.推导出在一定的发动机工况下,加热器的热流量与空气质量流量的关系,获取了加热器表面温度、加热器上流区域的温度和其下流区域的温度随发动机工况变化而改变的关系,并以此来对该微型传感器进行故障的自诊断,理论与仿真实验表明,该方法具有可行和实用的特点.     

发动机温度载荷响应仿真方法研究

该论文基于有限元方法对发动机降温过程进行了瞬态温度场仿真计算,确定了发动机在降温过程中达到温度平衡的时间,为发动机保温试验提供数据支撑。另外,发动机降温之后再进行升温,由于壳体和推进剂的热膨胀系数不同,在药柱内产生了热应力和热应变,该论文对该过程药柱的应力、应变分布进行仿真研究,为发动机温度梯度试验提供数据支撑。     

航空发动机矢量喷管作动器电磁阀通油不冷却工况热分析

分析了航空发动机矢量喷管作动器电磁阀在通油不冷却工况所处热环境。建立了电磁阀热分析计算模型及其热平衡方程组。编制源程序进行了求解。结果表明:因为电磁阀尾部附近的作动器总体主油路仍然工作,带走热量;所以电磁阀在额定工况、通油不冷却工况下可正常工作。另外,还对影响电磁阀温度的四个主要因素:环境温度、焦耳热、入口油温、作动器总体主油路流量进行了一系列研究,得到了各因素对电磁阀温度的影响规律。其中,环境温度对电磁阀温度影响最大。当无量纲环境温度小于1.53时,电磁阀温度在可承受极限温度范围内,可以正常工作;当无量纲环境温度高于1.53时,电磁阀将处于超温状态,不能正常工作。     

基于两相流沸腾传热模型的缸盖温度场辨析

为了更精确地研究发动机缸盖温度场的分布,在Eular多相流模型的基础上,结合Rohsenow核态沸腾传热模型,建立新的可用于内燃机缸盖水腔内过冷沸腾数值模拟的两相流模型.以某汽油机缸盖为研究对象,分别采用BDL和Rohsenow两种传热模型,利用CFD技术对其进行流固耦合传热计算和分析.结果表明,采用Rohsenow沸腾传热模型能够比BDL沸腾模型更精确地计算缸盖温度场;缸盖的最高温度192.22℃,最大应力156MPa,均满足缸盖材料的强度条件.     

过渡工况下汽车发动机汽缸盖温度的测试及分析

汽车发动机经常在非稳态的过渡工况下工作 ,即启动、暖机、突加和突减工况。本文对车用风冷发动机汽缸盖的非稳态温度进行了实测 ,分析了启动、突加和突减三种过渡工况下汽缸盖温度的变化规律。实测结果表明 :汽缸盖内、外表面的温度变化规律有很大差别 ,启动工况对热负荷可靠性影响最大。同时 ,实测结果也为汽缸盖温度场、热应力计算提供了真实可靠的边界条件     

小缸径风冷柴油机热负荷的试验分析

分析了降低小缸径风冷柴油机热负荷的必要性．根据风冷柴油机热负荷测试方案,对不同结构气缸盖、气缸套在不同工况下的温度场进行了测试,根据试验结果的分析,提出了降低风冷柴油机热负荷的一般方法．     

内燃机缸盖振动信号建模与仿真

针对现有内燃机振动信号采集方法存在的问题,提出一种通过建模仿真来模拟内燃机不同工况振动信号的方法。首先,建立内燃机配气机构动力学模型及气缸模型,分别用来模拟不同间隙气门的落座力及气缸压力;其次对内燃机缸盖进行模态分析,提取前30阶振型及其对应的频率;最后采用有限元法建立内燃机缸盖模型,借助气门落座力及气缸压力仿真结果对缸盖振动进行模拟仿真。利用缸盖振动的实测信号对其模拟信号进行验证,结果证明模拟方法有效可行。     

稳定工况下汽油机缸盖高频交变温度场的计算

用有限单元法，以实测数据为边界条件，数值求解汽油机缸盖稳定工况下的高频交变温度场，实现了有限元计算前原始数据的自动准备和计算后结果的自动处理，研究了表面温度波的传播规律。     

基于整场离散的气缸盖热流固多物理场耦合状态数值模拟

针对柴油机气缸盖工作状态数值模拟的复杂性及高耗时性,提出一种基于整场离散的高温燃气(热)、冷却液(流)、机械负荷(固)之间多物理场耦合分析方法.首先分析了热-流-固耦合的基本原理及关键问题,构建了气缸盖流固耦合传热的物理模型及有限元模型,采用整场离散法对气缸盖流固传热状态进行了耦合求解,得到了气缸盖的温度场,并在此基础上进一步与机械负荷产生的应力场进行耦合求解,得到多场共同作用下气缸盖的温度场及应力场,并分析了产生原因,实现了柴油机气缸盖热-流-固多物理场的耦合状态分析.结果表明:文中研究通过对流固耦合传热区域建立控制方程,使得传热交界面成了求解区域的内部,简化了热-流-固边界区域之间的反复迭代,相比于传统的分区计算-边界耦合法,提高了计算效率.      

多缸汽油机缸盖热负荷研究

以ＮＪＧ４２７Ａ汽油机为工程背景，对其缸盖热负荷进行了详细研究．在观察分析缸盖中冷却水流动状况基础上，进行改进，并对新、老缸盖温度进行对比实验．计算其温度场并绘图，最后作出分析评价．     

发动机活塞拍击动力学分析及活塞表面磨损预测

针对活塞在缸内的拍击直接导致了活塞和气缸套摩擦磨损的问题,提出在多体动力学分析软件AVL-EXCITE中建立包括活塞、气缸套、活塞环组、活塞销以及连杆的模型,输入发动机相关结构参数和工况条件,进行了活塞拍击动力学仿真,利用模拟结果数据预测活塞表面磨损趋势和分析了活塞型线的变化.结果表明:活塞拍击运动参数随活塞和气缸套之间的间隙变大而增大,本来有中凸型线的活塞变成倾斜圆筒活塞.模拟结果跟实际观察结果相对比,二者有比较好的一致性.     

多参数对柴油机缸内瞬态传热影响的实验研究

进行了转速、平均有效压力、压缩比、进气温度和冷却水温对柴油机缸内瞬态传热影响的实验研究．试验在柴油机燃室壁面６个位置各安装１支快速响应薄膜式热电偶，在对应各测点沿竖壁一定深度布置镍铬一镍硅普通热电偶，分别测量壁面瞬态温度和坚壁一定深度位置的平均温度．在实测基础上以温度为边界条件，根据一维导热模型计算瞬态传热率．文中对实验结果作了扼要分析，得出了多参数对瞬态传热影响的基本规律．     

6110型柴油机气缸套变形的有限元计算与分析

在非工作状态下对 61 1 0型柴油机气缸套的变形进行测试 ,结果表明 ,6个气缸套在测试的 3个截面上均发生失圆现象 ,并且这种失圆现象在长轴的方向有一定的规律性 机体顶平面与气缸盖之间的接触压力试验证明了这一部位的接触应力不均匀 为了分析引起气缸套变形的主要原因和找出降低气缸套变形的途径 ,对 61 1 0型柴油机进行了有限元计算 ,并对螺栓扭紧力矩的大小和气缸套受力圆环的直径分别选取 3个水平进行试验优化 有限元法计算分析后 ,结果表明 ,缸盖螺栓扭紧力矩的大小和气缸套顶平面上的受力位置对缸套的变形均有显著影响     

柴油机气缸盖传热规律研究

利用Star CCM+软件,采用多面体网格技术和基于流体体积函数方法(VOF)的两相流沸腾模型,对单缸柴油机气缸盖的冷却传热进行了流-固耦合仿真计算,通过气缸盖的测试温度对仿真结果进行了校验.在此基础上,对气缸盖的传热规律进行了研究.研究表明,单缸柴油机负荷增加时,气缸盖冷却水壁面排气门鼻梁区的传热系数HTC呈现出在较小负荷增加迅速,在较大负荷增加变缓的规律;气缸盖向冷却水传递的热流量则随单缸柴油机负荷的提高呈现出加速上升的趋势,转速为2 000r.min-1时,单缸柴油机功率由44kW增加到61kW,气缸盖传递给冷却水的热流量增幅为31.4%;功率由61kW增加到80kW,气缸盖传递给冷却水的热流量增幅为61.3%.