发动机配气活塞与UNIVER气缸间隙动态

发动机配气活塞与UNIVER气缸间隙动态
与传统内燃机相比，发动机结构简单、运行平稳、维修方便，更不会发生爆震，充分实现了高效率、低噪音、低污染和低运行成本。随着能源危机的加剧和发动机技术的提高，发动机在车辆上的应用再次得到人们的关注。

发动机配气活塞与UNIVER气缸间隙动态
配气活塞与UNIVER气缸间隙的合理设计是自由活塞发动机设计的一个重要课题，间隙过大影响配气效率，间隙过小会产生粘缸和拉缸，针对自由活塞发动机的配气活塞和UNIVER气缸的间隙特征进行研究，主要完成工作：对一台4kW自由活塞式发动机的主要结构尺寸进行了设计，首先确定了循环压力、发动机工作频率、行程、缸径、热交换系统无益容积等参数，进而对发动机换热系统、UNIVER气缸、活塞等零部件进行了结构和尺寸设计；基于软件ADAMS，对配气活塞进行了动力学分析，分析了活塞运动中柔性弹簧的变形特征、受力、动能和势能、活塞的轴向与侧向频谱特征等力学性能；利用软件ANSYS对配气活塞的关键部件柔性弹簧进行了性能模拟，获得了柔性弹簧厚度、渐开线长度、渐开线封闭半径等结构参数与柔性弹簧的轴向刚度和径向刚度之间的关系，并用软件Workbench对柔性弹簧的zui大应力进行了优化，结果显示，通过改变柔性弹簧的部分尺寸可以有效优化柔性弹簧的zui大应力，zui大应力减少了25%左右，可以有效地提高柔性弹簧的使用寿命；分析了影响配气活塞与UNIVER气缸工作间隙的各个因素所造成的间隙特征，在此基础上提出了配气活塞与UNIVER气缸的间隙设计方法，利用该设计方法确定了发动机的配缸间隙，并利用软件ADAMS进行了仿真验证，得到活塞与UNIVER气缸的zui小配缸间隙为0.168mm，稳态振动中活塞与UNIVER气缸的zui小径向间隙为0.0145mm，为该类型发动机设计提供了参考依据。正由于柴油机爆发压力高、噪声大，UNIVER气缸垫烧蚀时不易察觉，难以判断，导致UNIVER气缸垫更换不及时，造成UNIVER气缸套变形、密封阻水圈损坏以及缸盖和缸体之间过梁处受高温高压气体的冲击，导致严重烧蚀沟痕，致使维修困难以及机件报废等现象，严重影响了发动机使用的经济性及可靠性。如何及时发现缸垫处于不正常使用状态，成为避免整机损坏的关键，以下从几方面对UNIVER气缸垫烧蚀原因进行分析、判断及预防。利用计算流体力学（CFD）软件FIRE对16V240ZJE型柴油机的UNIVER气缸内燃烧过程进行了数值模拟仿真，通过仿真计算及对UNIVER气缸内流场、温度场等的综合分析，研究了喷油提前角对整个燃烧过程及NOx和碳烟生成的影响。结果表明，喷油提前角影响喷雾和油气混合质量，进而影响燃烧过程和排放物生成。通过计算，得到16V240ZJE型柴油机的*喷油提前角为15°BTDC,即345°CA,此时生成的排放物zui少，且经济性良好。CFD计算对优化燃烧室参数，进而改进燃烧系统具有指导意义。

发动机配气活塞与UNIVER气缸间隙动态
建立了某四缸龙门式柴油机UNIVER气缸体的有限元分析模型，从某四缸龙门式柴油机UNIVER气缸体的结构动态特性和振动响应进行分析，采用模态试验对有限元模型进行修正，通过有限元、多体动力学手段研究柴油机在额定工况下，以UNIVER气缸燃气压力、活塞侧压力和主轴承作用力为主要因素，确定了柴油机所受的激励力，利用模态叠加法对柴油机进行了动态响应分析计算，得出了额定载荷下的整机振动烈度，并与整机振动烈度的实测值进行比较，验证了模型的正确性。