喷油提前角对柴油—天然气双燃料发动机活塞热机耦合影响的仿真分析.pdfVIP

第37卷第11期 中国农机化学报 V01．37No．11 2016年11月 JournalofChinese Mechanization NOV． 2016 Agricultural 喷油提前角对柴油一天然气双燃料发动机活塞 热机耦合影响的仿真分析* 张承维，郭华华，张生梅 (贵州理工学院电气工程系，贵阳市，550003) 摘要：建立柴油 天然气双燃料发动机活塞、活塞销、连杆的有限元模型。利用高级有限元软件分析活塞在最大扭矩工况 下不同喷油提前角时的温度分布情况；并将活塞上某些点处的仿真值与实测值进行对比，误差满足工程要求。将温度场 分布作为热机耦合的初始条件加载到活塞上，计算活塞在热机耦合作用下的应力场和变形场。结果表明：活塞最高温度 值出现在活塞顶部偏离燃烧室一侧，热机耦合的最大应力出现在销座内侧上部，最大变形值出现在活塞顶部偏离燃烧室 的外侧，并随着喷油提前角的增加而升高，为双燃料发动机喷油提前角的优化提供理论依据。 关键词：柴油一天然气双燃料发动机；喷油提前角；活塞；热负荷；热机耦合 中图分类号：TK464文献标识码：A 文章编号：2095-5553(2016)11-0094-08 张承维，郭华华，张生梅．喷油提前角对柴油一天然气双燃料发动机活塞热机耦合影响的仿真分析EJ-1．中国农机化学 报，2016，37(11)：94～101 simulationof tO ZhangChengwei，GuoHuahua，ZhangShengmei．Thermo—mechanicalcoupled analysisinjectiontiming diesel—naturaldualfuel ofChinese r-J-1．Journal gas enginepiston Agricultural 0引言 1 计算模型 柴油一天然气双燃料发动机与天然气单燃料发动 1．1三维立体模型 机相比有其独特优点：采用双燃料发动机的汽车不受 用Pro／E软件根据活塞图纸来建立活塞的三维精 天然气供应基础设施限制；柴油掺烧天然气能使原柴 确实体模型，由于燃烧室发生偏置，活塞不完全对称， 油机达到更低的废气排放；柴油机掺烧天然气有巨大 所以需对活塞进行全模型建模。在建立活塞模型时， 的经济效益，容易被用户接受。柴油一天然气双燃料 考虑倒角对热机耦合应力的影响，对活塞进行倒角处 发动机对比单燃料天然气发动机和纯柴油发动机优势 理。所建立的三维模型能够真实再现活塞的实际结 明显，为什么柴油一天然气双燃料发动机在全球没有 构，为有限元分析打好基础。 得到广泛运用，主要的原因是双燃料发动机可靠性不 过关。控制参数决定了双燃料发动机的可靠性，喷油 几何参数如表1所示，三维实体模型如图1所示。 提前角是双燃料发动机烧过程中的一个重要控制参 表1活塞的基本几何参数 Basic Tab．1 of 数，改装后的双燃料发动机如喷油提前角选取不恰当， geometricparametersengine 会造成发动机在运行一段时间后，发生热裂、烧损、熔 顶、拉缸等恶性事故的概率增加。活塞、缸套、气门、