为了探究活塞瞬态温度变化和活塞顶面的温度波动,以某150四冲程直喷柴油机活塞为研究对象,取一缸内燃烧过程详细分析活塞瞬态温度变化。利用映射的方式将周期性变化的边界条件通过傅里叶函数进行加载,计算得到初始阶段活塞顶面温度波动情况。研究结果表明,活塞由初始状态到稳定状态需要150 s左右,活塞顶面温升速率最大,最高温度为564 K;活塞顶面温度波动为7 K左右。活塞瞬态温度场数值计算结果表明,活塞满足热负荷要求。该研究可为同类型活塞设计优化提供参考。

建立了494柴油机曲轴有限元模型,采用试验的方法验证了模型的准确性.选择轴颈直径、过渡圆角半径、油孔直径等参数,模拟了最大爆发压力为15MPa时,曲轴过渡圆角应力和曲柄臂变形的变化规律,分析了曲轴结构参数与应力、变形敏感度系数的关系.结果表明,过渡圆角应力随轴颈直径、过渡圆角半径、重叠度的增加而减小,随油孔直径的增加而增加;曲柄臂变形随轴颈直径、曲柄销过渡圆角半径、重叠度的增加而减小,随主轴颈过渡圆角半径、油孔直径的增加而增加.曲柄销直径对过渡圆角应力最敏感,应力敏感度系数为-0.46;主轴颈直径对曲柄臂变形敏感度系数为-0.497,对变形最敏感.

进气系统防爆栅栏作为防爆柴油机重要的组成设备,可有效防止发动机进气系统带来的爆炸危险发生。根据防爆要求,对柴油机进气防爆栅栏进行设计。基于CFD仿真分析柴油机进气系统的压力云图和温度云图;对圆柱形进气栅栏进行结构分析和流场分析;根据压力和温度云图,将进出口圆管分别加大一倍,再改为渐扩管阻火器的结构和性能研究,分别对120°、127°、134°、141°渐扩角进行分析;获得压力损失、出口流量与渐扩角之间关系;基于防爆柴油机试验台,对不同的优化方案下柴油机功率进行对比分析,以获取最优设计。结果可知进气阻火器占整个进气系统压力损失的94.2%;当渐扩角<134°时,压力损失随着渐扩角的增加而降低,流量随之增加;当渐扩角≥134°时,压力损失随着渐扩角的增加而上升,流量随之减小;在试验所测的转速范围内,渐扩角进气防爆栅栏的柴油机功...

柴油机喷油嘴变截面喷孔内部流动和出口变化对燃油喷射雾化有直接影响。通过FLUENT软件数值仿真研究了变截面喷孔内壁粗糙度对孔内流动和喷孔出口的影响。研究结果喷孔粗糙壁面对空穴有抑制作用，倒锥型喷孔几何结构促进空化的影响大于粗糙壁面的抑制作用，双曲线型喷孔粗糙壁面对空穴影响极小;粗糙壁面对变截面喷孔内湍流强度的增强远大于几何结构对湍流的影响;喷孔内壁面增设粗糙度正锥型喷孔、双曲线型喷孔质量流量显著降低，等径喷孔会抑制超空化进而增加质量流量，倒锥型喷孔对出口质量流量影响很小;增设喷孔内壁面粗糙度会使得等径喷孔、倒锥型喷孔、双曲线型喷孔的出口平均速度得到显著下降，椭圆型喷孔增设粗糙度出口速度降低很少，并且增加粗糙度几乎不会影响出口速度。

基于近场声全息(NAH)技术及空间快速傅里叶变换(FFT)算法,利用虚拟仪器软件Labview开发了柴油机噪声测试与分析系统;对系统中的数据采集模块、NAH模块、仿真程式模块进行了分析;通过已知声源进行仿真模型校正,该系统具有对噪声进行频域分析及识别的功能。该文以直列四缸涡轮增压柴油机为测试对象,在次推力侧主要对1800r/min、3000r/min两转速工况进行了测试及声压级分析;对主推力侧、发动机前端寻找最大声压级。结果表明系统仿真时能准确识别已知声源信号;1800r/min工况下,噪声幅值较大区域主要有油底壳、带轮端、发电机与带轮端相接处等。3000r/min工况下,在气缸盖罩、带轮端、下缸体等位置产生了较大噪声;主推力侧、发动机前端都在高转速3600r/min,1410-2820Hz频段内出现最大声压级。

采用仿真人工头记录了某主机厂10.5 L大功率柴油机的声音样本,通过分析声音样本的客观参数,建立了声品质主客观评价预测模型,利用建立的预测模型分析了不同工况下柴油机噪声的声品质特性,分析结果显示1)在柴油机不同方位,响度随着转速和负荷的增加而增加;尖锐度随着转速的增加显著提高,但与柴油机的负荷关系不大;粗糙度的变化与测量的位置有关。2)在柴油机转速为800 r/min、1400 r/min和1900 r/min三种工况下获得的9个代表性样本中,声品质评价随着柴油机的转速和负荷的增加明显降低。3)运用多元线性回归法得到了声品质主观评价模型,平均误差为17.53%。

借助模拟计算与试验测试手段,对凸轮轴与摇臂滚子之间的接触应力进行了试验研究。研究结果表明,通过直接测量摇臂上的应力来间接计算摇臂滚子与凸轮轴的接触应力是可行的,该方法计算出的摇臂滚子接触应力可以作为材料强度判断标准。

在柴油机电控技术中,共轨压力的稳定对整个系统的性能具有重要影响,是决定喷油量和喷油速率的重要因素之一。控制柴油机高压喷油系统共轨压力的稳定性,采用压力溢流控制方法是一种有效途径。根据电磁阀内在特点将其划分为电路子系统、磁路子系统、机械子系统、液压子系统和热力子系统,分别建立这5个子系统的数学模型,并进行分析和仿真。研究电磁阀工作过程中对其性能影响的主要因素,仿真结果表明所建立的数学模型正确,可用于共轨电磁压力溢流阀的优化设计。

结合作者近年来在早稻田大学和上海交通大学研究工作，介绍了高速ＣＣＤ摄机在柴油机喷雾测试中的应用。重点论述了利用红宝石激光器和ＣＣＤ（电荷耦合器件）视频摄机的特点实时采集瞬变燃油喷雾图像的技术，并讨论了其中的关键问题。

扭振可以看作是柴油机曲轴匀速转动的相位调制，通过希尔伯特解调技术对其曲轴扭振产生的调幅、调相制脉冲进行解调，能准确分离出扭振的全过程，分析可得正常、故障工作状态下柴油机的扭振相位信号，进而判断柴油机失火故障现象。实验证明该方法简单易行，诊断可靠，仅从曲轴瞬时转速的幅值上就能对柴油机某缸的熄火故障以及柴油机各缸做功的不均匀性做出准确诊断，说明Hilbert解调技术在柴油机失火故障诊断中的应用是行之有效的。