摘要：针对对置活塞轴向气缸结构的二冲程发动机,开展了对置活塞空间圆柱凸轮同步机构优化设计研究。为提高对置活塞发动机的性能,建立空间圆柱凸轮模型,对压力角、空间圆柱凸轮型线进行优化设计,进而得到发动机活塞的最佳运动位移曲线。利用发动机性能仿真软件GTpower,计算了不同活塞位移曲线下发动机的性能参数,分析活塞运动位移曲线对发动机性能参数的影响规律。计算结果表明:优化设计后的空间圆柱凸轮型线可以改进活塞运动位移的变化规律,进而提高发动机动力经济性能;随着活塞运动位移曲线的变化方向,发动机的性能先有所提升,而后开始下降,得出对置活塞发动机同步运动机构圆柱凸轮的优化设计方法。

摘要：通过进行对置活塞二冲程汽油机直流扫气系统扫气过程的分析,提取了影响扫气过程的关键参数,包括进排气口高度、进排气口圆周率及进气口径向倾角。采用GT-Power软件建立对置活塞二冲程汽油机工作过程一维仿真模型,并通过正交试验设计方法,对进排气口高度和圆周率进行3水平正交试验模拟,优化进排气口流通面积。同时,采用AVL-FIRE软件建立对置活塞二冲程汽油机扫气过程计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)仿真模型,对进气口径向倾角进行优化分析。通过对进排气口高度和圆周率的正交试验分析,得出其对扫气效率和给气比的影响大小和相关系数。研究表明:适当的进气口径向倾角能促进扫气过程中的新鲜充量和废气的分层,但倾角太大导致进气阻力增大,扫气效率降低;当倾角为15°时,扫气效率和捕获率最大。

摘要：针对对置活塞二冲程柴油机起动和轻载工况时出现的扫气障碍问题,建立了转速可调复合增压系统的仿真模型,研究三种增压工作模式之间的切换机制并提出边界切换的设计流程。首先通过分析给气比和喷嘴环直径的取值范围确定涡轮增压模式的切换边界;在涡轮增压模式以外运行区域以燃油经济性为优化目标对复合增压和机械增压模式的切换边界进行优化选取。仿真结果表明,优化后发动机的最大扭矩点和最大功率点均位于压气机的高效区,与采用机械增压的增压系统相比,外特性上的燃油消耗率明显降低。

摘要：针对对置活塞二冲程缸内直喷汽油机工作过程的特点,对比平顶活塞组成的燃烧室,设计了对置凹坑活塞组成的滚流燃烧室。采用3维流场仿真软件Fire建立该发动机仿真模型,对比分析两种燃烧室结构对扫气过程和混合气形成的影响。研究结果表明:所设计的滚流燃烧室通过活塞顶的导流凹坑组织缸内气体定向流动,形成更强的滚流;在扫气过程初期加强了涡流运动,促进废气扫除,并在压缩后期产生了"挤流+滚流"的气流运动,提高缸内平均湍流动能;滚流燃烧室较平顶燃烧室的燃油蒸发率提高10%,缸内混合气平均燃空当量比在1.05。

摘要：针对对置活塞二冲程汽油机动力学特性进行分析,从置曲柄连杆机构的设计要求入手,通过建立了动力学仿真模型,分析了不同方案的动力学特性。通过相关数据说明活塞运动体位在力学相对运动规律和横向变化中存在着相同特征;对置活塞二冲程汽油机对整个发动机的优势是从动力学上来分析,从根本上利用现代技术来完善传统技术的不足。

摘要：为了进一步提升对置式自由活塞发动机的燃料利用效率与排放性能,采用三维计算流体力学方法对该发动机的喷雾锥角进行了参数化仿真。设计了中央燃烧室结构与喷雾引导式燃烧组织方案。建立了中央燃烧室三维网格模型,根据原型样机设置了计算模型与计算条件。分析了喷雾锥角对缸内燃料分布、燃烧放热率、缸内压力、CO排放量和缸内温度的影响。研究结果表明喷雾锥角为40°左右时,点火时刻缸内燃料分布最为理想,发动机能够获得97.5%的燃烧效率、39.7%指示热效率和低于0.4%的CO排放量。

摘要：随着机械系统不断向小型化、轻量化方向发展,围绕小体积、高能效及高功率密度发动机传动机构的构型研究一直是该领域的研究热点.本文以一种活塞直驱输出凸轮的反凸轮机构为对象,在系统分析机构的结构、工作原理及工况特点的基础上,探讨了适用于活塞-凸轮机构高能效转换的运动函数形式.在此基础上,建立了圆柱凸轮的曲面方程、凸轮曲面与活塞滚子间的诱导曲率及其啮合角的解析式.随后,分析了影响凸轮机构几何特性、力与运动的传递特性及凸轮曲面与滚子间滑动率的主要因素,进一步建立了凸轮曲面与滚子避免产生曲率干涉的参数设计条件.最后,根据任选的活塞行程等工况参数,设计出可行的反凸轮机构尺度参数算例,并在Adams环境下建立了样机的仿真模型,经样机仿真结果与所设计的运动规律理论曲线比较,验证了设计方法的有效性.研究结果为活塞直驱发动机的凸轮机构尺度设计提供了一种有效的方法.

摘要：水平双对置动力单元具有高功率密度和高功重比的潜力,本文通过国内外水平双对置动力单元技术对比与产品发展趋势分析,梳理了制约双对置特种动力发展的关键技术,探讨了解决关键技术的途径,提出了设计研发能力与技术成熟度提升的思路和方法,明确了水平双对置动力单元在军民通用动力领域的发展定位。