【摘 要】
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发动机工作过程性能数值模拟往往是通过试凑点火提前角、空燃比等参数来使发动机性能模拟结果达到发动机开发目标.本文提出了一种基于目标控制来进行发动机工作过程性能优化的方法,即在工作过程数值模拟中,直接输入发动机性能开发目标,通过控制子模块实现点火提前角、空燃比等参数的PID控制自动调节,得到发动机点火提前角,空燃比等发动机电控参数.该方法用于发动机新产品的性能设计和目标预测具有重要的应用价值.本文用此
【机 构】
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华中科技大学 能源与动力工程学院,湖北 武汉 430074;东风汽车公司技术中心,湖北 武汉 430056
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发动机工作过程性能数值模拟往往是通过试凑点火提前角、空燃比等参数来使发动机性能模拟结果达到发动机开发目标.本文提出了一种基于目标控制来进行发动机工作过程性能优化的方法,即在工作过程数值模拟中,直接输入发动机性能开发目标,通过控制子模块实现点火提前角、空燃比等参数的PID控制自动调节,得到发动机点火提前角,空燃比等发动机电控参数.该方法用于发动机新产品的性能设计和目标预测具有重要的应用价值.本文用此方法对某涡轮增压气道喷射汽油机进行了工作过程性能优化.首先用实验结果进行同系列非增压发动机工作数值模拟模型的标定,然后以此模型为基础,建立了该涡轮增压气道喷射汽油机的基于目标控制的工作过程数值模拟模型.在此基础上进行了7种涡轮增压器的选型和匹配计算,确定了合适的涡轮增压器.然后对压缩比、进排气歧管结构、凸轮升程与配气相位等参数对发动机动力性和经济性的影响进行了优化计算,达到了发动机的开发目标.
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结合活塞、缸套工作温度场的实测值,建立了柴油机活塞组件动力学模型,分析了配缸间隙、活塞销座偏置量等结构参数对活塞二阶运动的影响关系,并采用正交实验设计方法分析了活塞二阶运动的主要影响参数,优化了2D25柴油机活塞结构.分析结果表明:对活塞二阶运动的影响主要体现在活塞敲击能量和活塞摩擦功耗,其影响关系是此消彼长;在计算的影响因素中,对活塞二阶运动影响最大的是配缸间隙,其次是活塞销偏置量,然后是裙部椭
针对新型卧式柴油机结构特点,设计了强制冷却闭式循环系统的冷却水套结构,在不同工况下对水套入口流量及特征点的温度和压力进行了测试与分析.建立了冷却水套三维模型,对冷却水腔的流动均匀性、整机压力损失、冷却水流速以及平均换热系数进行了分析,并对原设计方案进行了结构优化.研究结果表明:原水套设计方案整体平均流速为1.00m/s,平均换热系数为7767W/(m2·K),冷却水套整体压力损失较小,为0.027
滞燃期是柴油机预混合燃烧当中一个极为重要的参数.在电控共轨柴油机上进行EGR率、喷油始点、喷油压力、负荷、转速、进气温度等单一参数对预混合燃烧滞燃期的试验研究.结果表明:名义过量空气系数能够帮助解释各试验参数对柴油机预混合燃烧滞燃期的影响.混合气的温度、压力和混合气中O2浓度影响柴油机预混合燃烧的滞燃期.提高进气温度,增大转速,增大喷油压力,滞燃期均会缩短.增大EGR率,在上死点附近推迟喷油,其滞
为研究应用广泛的干式圆柱状空气滤清器性能、指导设计,搭建了空气滤清器性能试验台架,分别对滤纸和不同摺数空气滤清器样件进行了试验.为探寻过滤面积和流动阻力之间的机理,基于计算流体动力学(CFD)的基本原理,建立了滤纸和圆柱状过滤层空气滤清器的数学模型,对试验结果和相应仿真结果进行了对比分析,并对结果进行了误差分析和修正,验证了计算模型的准确性和仿真方法的合理性.在此基础上,通过流动过程分析解释了试验
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为了研究点火室式缸内直喷汽油机怠速工况缸内工作过程,本文应用AVL的FIRE v2008软件对点火室式缸内直喷汽油机的工作过程进行了数值模拟,计算了怠速工况下缸内气流运动、喷雾发展、混合气形成及燃烧过程,探讨了怠速工况下喷油时刻对缸内工作过程的影响.计算结果表明:点火室式缸内直喷汽油机怠速工况具有很好的点火可靠性和燃烧稳定性,较宽的点火时间窗口,验证了点火室式直喷汽油机的优越性.
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本文对曲轴箱通风系统的功能、设计目标以及布置形式作了简要介绍,并针对某款汽油机在开发过程中曲轴箱通风系统机油消耗过大(超过目标机型)的现象,利用STAR CCM+软件的拉格朗日多相流模型对气门室罩盖迷宫中的气液两相流场进行了数值模拟,分析了不同直径油滴的分离效率及其运动轨迹.在此基础上确定了优化方案,对迷宫进行了改进设计.试验结果表明,采用改进方案后,曲轴箱通风系统中的机油消耗量与目标机型相当.
充分利用LPG易蒸发汽化的燃料特性,提出了使用液态LPG低压缸内直喷、喷嘴中心布置的屋脊型燃烧室和平顶活塞的均质燃烧发动机的混合气形成方法.在使用光学纹影法验证了计算方法可行性基础上,数值解析了不同负荷工况下缸内混合气的流场.结果表明,大负荷工况时,两进气阀同时打开,形成的进气滚流在压缩过程末期破碎成小尺度的湍流;小负荷工况时关闭一个进气阀,所形成的进气斜涡流在压缩过程末期进一步加强了燃烧室内的湍