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發(fā)動(dòng)機(jī)配氣活塞與UNIVER氣缸間隙動(dòng)態(tài)
與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)相比，發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行平穩(wěn)、維修方便，更不會(huì)發(fā)生爆震，充分實(shí)現(xiàn)了高效率、低噪音、低污染和低運(yùn)行成本。隨著能源危機(jī)的加劇和發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的提高，發(fā)動(dòng)機(jī)在車(chē)輛上的應(yīng)用再次得到人們的關(guān)注。

發(fā)動(dòng)機(jī)配氣活塞與UNIVER氣缸間隙動(dòng)態(tài)
配氣活塞與UNIVER氣缸間隙的合理設(shè)計(jì)是自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要課題，間隙過(guò)大影響配氣效率，間隙過(guò)小會(huì)產(chǎn)生粘缸和拉缸，針對(duì)自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣活塞和UNIVER氣缸的間隙特征進(jìn)行研究，主要完成工作：對(duì)一臺(tái)4kW自由活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行了設(shè)計(jì)，首先確定了循環(huán)壓力、發(fā)動(dòng)機(jī)工作頻率、行程、缸徑、熱交換系統(tǒng)無(wú)益容積等參數(shù)，進(jìn)而對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)換熱系統(tǒng)、UNIVER氣缸、活塞等零部件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計(jì)；基于軟件ADAMS，對(duì)配氣活塞進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析，分析了活塞運(yùn)動(dòng)中柔性彈簧的變形特征、受力、動(dòng)能和勢(shì)能、活塞的軸向與側(cè)向頻譜特征等力學(xué)性能；利用軟件ANSYS對(duì)配氣活塞的關(guān)鍵部件柔性彈簧進(jìn)行了性能模擬，獲得了柔性彈簧厚度、漸開(kāi)線長(zhǎng)度、漸開(kāi)線封閉半徑等結(jié)構(gòu)參數(shù)與柔性彈簧的軸向剛度和徑向剛度之間的關(guān)系，并用軟件Workbench對(duì)柔性彈簧的zui大應(yīng)力進(jìn)行了優(yōu)化，結(jié)果顯示，通過(guò)改變?nèi)嵝詮椈傻牟糠殖叽缈梢杂行?yōu)化柔性彈簧的zui大應(yīng)力，zui大應(yīng)力減少了25%左右，可以有效地提高柔性彈簧的使用壽命；分析了影響配氣活塞與UNIVER氣缸工作間隙的各個(gè)因素所造成的間隙特征，在此基礎(chǔ)上提出了配氣活塞與UNIVER氣缸的間隙設(shè)計(jì)方法，利用該設(shè)計(jì)方法確定了發(fā)動(dòng)機(jī)的配缸間隙，并利用軟件ADAMS進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，得到活塞與UNIVER氣缸的zui小配缸間隙為0.168mm，穩(wěn)態(tài)振動(dòng)中活塞與UNIVER氣缸的zui小徑向間隙為0.0145mm，為該類(lèi)型發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)提供了參考依據(jù)。正由于柴油機(jī)爆發(fā)壓力高、噪聲大，UNIVER氣缸墊燒蝕時(shí)不易察覺(jué)，難以判斷，導(dǎo)致UNIVER氣缸墊更換不及時(shí)，造成UNIVER氣缸套變形、密封阻水圈損壞以及缸蓋和缸體之間過(guò)梁處受高溫高壓氣體的沖擊，導(dǎo)致嚴(yán)重?zé)g溝痕，致使維修困難以及機(jī)件報(bào)廢等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了發(fā)動(dòng)機(jī)使用的經(jīng)濟(jì)性及可靠性。如何及時(shí)發(fā)現(xiàn)缸墊處于不正常使用狀態(tài)，成為避免整機(jī)損壞的關(guān)鍵，以下從幾方面對(duì)UNIVER氣缸墊燒蝕原因進(jìn)行分析、判斷及預(yù)防。利用計(jì)算流體力學(xué)（CFD）軟件FIRE對(duì)16V240ZJE型柴油機(jī)的UNIVER氣缸內(nèi)燃燒過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬仿真，通過(guò)仿真計(jì)算及對(duì)UNIVER氣缸內(nèi)流場(chǎng)、溫度場(chǎng)等的綜合分析，研究了噴油提前角對(duì)整個(gè)燃燒過(guò)程及NOx和碳煙生成的影響。結(jié)果表明，噴油提前角影響噴霧和油氣混合質(zhì)量，進(jìn)而影響燃燒過(guò)程和排放物生成。通過(guò)計(jì)算，得到16V240ZJE型柴油機(jī)的*噴油提前角為15°BTDC,即345°CA,此時(shí)生成的排放物zui少，且經(jīng)濟(jì)性良好。CFD計(jì)算對(duì)優(yōu)化燃燒室參數(shù)，進(jìn)而改進(jìn)燃燒系統(tǒng)具有指導(dǎo)意義。

發(fā)動(dòng)機(jī)配氣活塞與UNIVER氣缸間隙動(dòng)態(tài)
建立了某四缸龍門(mén)式柴油機(jī)UNIVER氣缸體的有限元分析模型，從某四缸龍門(mén)式柴油機(jī)UNIVER氣缸體的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性和振動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行分析，采用模態(tài)試驗(yàn)對(duì)有限元模型進(jìn)行修正，通過(guò)有限元、多體動(dòng)力學(xué)手段研究柴油機(jī)在額定工況下，以UNIVER氣缸燃?xì)鈮毫?、活塞?cè)壓力和主軸承作用力為主要因素，確定了柴油機(jī)所受的激勵(lì)力，利用模態(tài)疊加法對(duì)柴油機(jī)進(jìn)行了動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析計(jì)算，得出了額定載荷下的整機(jī)振動(dòng)烈度，并與整機(jī)振動(dòng)烈度的實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較，驗(yàn)證了模型的正確性。