四缸發(fā)動(dòng)機(jī)
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2021-08-24
四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)例教程
小結(jié)
總結(jié)一下，本文關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)的平衡著重分析了以下幾點(diǎn)：
發(fā)動(dòng)機(jī)的核心機(jī)構(gòu)是曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，我們將其帶來的不平衡分為往復(fù)不平衡和旋轉(zhuǎn)不平衡。
由于曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的天然特點(diǎn)，我們將往復(fù)不平衡分解為一階慣性力和二階慣性力。
不同的發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)不平衡特點(diǎn)并不一致，我們以直列三缸機(jī)和四缸機(jī)為例進(jìn)行了探討。只能說各有優(yōu)劣，在平衡方面，四缸機(jī)也并沒有必然的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。
最后，本文已多次提及發(fā)動(dòng)機(jī)的不平衡要和點(diǎn)火引起的扭振區(qū)別開，兩者不是一回事。三缸機(jī)從天然的不平衡角度看并沒有明顯比四缸機(jī)差，但是三缸機(jī)對(duì)比四缸機(jī)最主要的問題在于點(diǎn)火間隔角度大（240度VS180度），同轉(zhuǎn)速下三缸機(jī)的點(diǎn)火頻率要比四缸機(jī)小，由此帶來的扭振是最需要關(guān)注的問題。
來源：NVH攻城獅 作者：牛輝
展開 在暫無新能源車型正式上市的情況下，繼續(xù)讓定位走量的2021款福睿斯等車型搭載三缸發(fā)動(dòng)機(jī)，也就成了長(zhǎng)安福特的“最優(yōu)解”
不過，隨著“福特中國(guó)2.0”戰(zhàn)略的完成以及福特中國(guó)新能源轉(zhuǎn)型的加速，長(zhǎng)安福特的雙積分壓力或?qū)⒌玫礁纳疲瑢脮r(shí)長(zhǎng)安福特福睿斯和福克斯等走量車型，或許也將會(huì)新增四缸發(fā)動(dòng)機(jī)版本。
模擬四缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能進(jìn)行分析，獲得充氣效率、扭矩，進(jìn)排氣系統(tǒng)的壓力波動(dòng)、進(jìn)氣流量等。同時(shí)，對(duì)缸內(nèi)溫度，可以使用詳細(xì)的缸內(nèi)壁溫設(shè)定，將燃燒室劃分為九個(gè)區(qū)域；也可以使用內(nèi)置的氣缸有限元溫度分析求解器進(jìn)行壁溫計(jì)算。
模擬四缸OHV發(fā)動(dòng)機(jī)配氣系統(tǒng)，可以進(jìn)行氣門升程、凸輪型線的靜態(tài)特性分析，彈簧顫振、閥門跳動(dòng)、氣門挺柱的動(dòng)力學(xué)分析等全方面的模擬。（圖示為凸輪型線、挺柱\氣門升程曲線圖、位移·速度·加速度的曲線圖）
“三缸發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)已經(jīng)成熟，預(yù)計(jì)2025年三缸機(jī)市場(chǎng)份額將增至30%。”在由汽車頭條主辦的“務(wù)實(shí)的突破——首屆小排量發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展高峰論壇”上，資深發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)專家，中國(guó)內(nèi)燃機(jī)工業(yè)協(xié)會(huì)專家委員會(huì)委員賀燕銘如此表示。“小排量增壓將成為主流”，是來自業(yè)界的普遍共識(shí)。
所謂三缸發(fā)動(dòng)機(jī)是指排量集中在1.0L-1.5L之間的只有三個(gè)氣缸的發(fā)動(dòng)機(jī)，與常用的四缸發(fā)動(dòng)機(jī)相比，三缸發(fā)動(dòng)機(jī)在降低自重和油耗上優(yōu)勢(shì)明顯。隨著我國(guó)正式實(shí)施第四階段油耗法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，車企們發(fā)現(xiàn)，小排量渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)無論在技術(shù)層面還是產(chǎn)品層面，都已經(jīng)氣候漸成。
首先，是性能上的優(yōu)勢(shì)明顯。資深發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)專家、中國(guó)內(nèi)燃機(jī)工業(yè)協(xié)會(huì)專家委員會(huì)成員賀燕銘在《傳統(tǒng)能源動(dòng)力在未來發(fā)展中的角色和發(fā)展趨勢(shì)》主題演講中明確指出：“從動(dòng)力、NVH和未來前景等方面來看，三缸發(fā)動(dòng)機(jī)的表現(xiàn)都要優(yōu)于四缸發(fā)動(dòng)機(jī)，消費(fèi)者接受度是未來三缸發(fā)動(dòng)機(jī)市場(chǎng)表現(xiàn)的唯一不確定因素。”
基于對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)增壓、減缸、降排的趨勢(shì)預(yù)判，早在十年前就有車企持續(xù)強(qiáng)化研發(fā)投入，并最終實(shí)現(xiàn)三缸小排量渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)與當(dāng)下節(jié)能減排趨勢(shì)高度契合、與未來全面電氣化趨勢(shì)無縫銜接。
“在新能源化道路上，三缸小排量渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)將是未來結(jié)合48V、HEV、PHEV長(zhǎng)期過渡階段的最佳動(dòng)力形式。“羅蘭貝格全球合伙人方寅亮如此表示。
在產(chǎn)品層面，“小排量渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)將成為汽車消費(fèi)主流。”全國(guó)乘用車市場(chǎng)信息聯(lián)席會(huì)秘書長(zhǎng)崔東樹援引數(shù)據(jù)稱，今年上半年國(guó)內(nèi)汽車市場(chǎng)上，1.6L以下渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)僅在SUV市場(chǎng)領(lǐng)域占比接近50%，轎車與MPV市場(chǎng)占比僅為20%左右；未來，隨著消費(fèi)者對(duì)三缸發(fā)動(dòng)機(jī)的接受程度不斷提升，1.6L以下渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)車型銷量增長(zhǎng)潛力巨大。
諸多三缸機(jī)的推出，令小排量發(fā)動(dòng)機(jī)氣候漸成。數(shù)據(jù)顯示，目前，在中國(guó)車市上，寶馬、奔馳、福特、長(zhǎng)安、上汽等，推出了40余款三缸機(jī)車型。
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四缸發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)5個(gè)月前
包括活塞、曲軸、連桿、連桿蓋、活塞環(huán)、活塞銷等部件。
最終組裝.stp
今天學(xué)習(xí)的案例是是Workbench軸承系統(tǒng)瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)評(píng)估。
本案例還是遵循377原則，即三大步三小步。如圖所示。
1.前處理
1.1幾何模型系統(tǒng)的構(gòu)建
導(dǎo)入模型如圖所示。
1.2材料模型系統(tǒng)的構(gòu)建
密度：7850
楊氏模量：210e9
泊松比：0.3
模型為四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管，即進(jìn)氣總管分成四個(gè)支路。
仿真基于進(jìn)氣歧管的面網(wǎng)格進(jìn)行，在面網(wǎng)格的基礎(chǔ)上生成計(jì)算需要的體網(wǎng)格。是的，AICFD具有強(qiáng)大的前處理功能。
仿真網(wǎng)格模型
邊界條件設(shè)置，總管為進(jìn)口，采用質(zhì)量流量入口，0.07kg/s；其中一個(gè)支路為出口，采用靜壓出口。
湍流模型采用SST k-omega模型。
作者：Bejoy Mandumpala Devassy
翻譯：張一丹、張恩源
郵箱：cfd_support_china@avl.com
原文發(fā)布于公眾號(hào)：AVL先進(jìn)模擬技術(shù)
隨著全球環(huán)境問題日益嚴(yán)重，傳統(tǒng)汽車行業(yè)面臨的壓力也越來越大。需要開發(fā)出滿足性能要求，同時(shí)排放減少、燃油經(jīng)濟(jì)性更高的發(fā)動(dòng)機(jī)。對(duì)于汽油機(jī)來說，目前的主流燃油噴射技術(shù)為汽油直噴技術(shù)（Gasoline
如圖1所示為某直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的有限元模型，單元類型采用高階四面體，材料屬性設(shè)置見表1。
圖1 有限元模型
分析結(jié)果見表2，一階扭轉(zhuǎn)模態(tài)為349 Hz，一階彎曲模態(tài)為754 Hz，第三階1092 Hz，為缸體局部模態(tài)，缸體前三階模態(tài)頻率不滿足設(shè)計(jì)要求。
發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒激勵(lì)除了通過缸壁向外傳遞，還通過活塞連桿曲軸軸承座向外傳遞，這時(shí)候軸承座強(qiáng)度直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲的表現(xiàn)。
航天器在月球上的降落是整個(gè)探月任務(wù)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。當(dāng)著陸器接近著陸點(diǎn)時(shí)，降落反推發(fā)動(dòng)機(jī)的羽流會(huì)將著陸區(qū)中的塵埃、小石塊等物體拋射出去，導(dǎo)致著陸區(qū)被拋射物遮擋，對(duì)安全著陸產(chǎn)生重要影響。例如，由于大量揚(yáng)塵的遮擋，阿波羅15號(hào)著陸器最終降落在約11°的斜坡上；阿波羅12號(hào)著陸器降落期間反推發(fā)動(dòng)機(jī)羽流將月塵吹到附近的勘測(cè)者3號(hào)設(shè)備上，對(duì)設(shè)備的表面產(chǎn)生了損傷。后續(xù)探月任務(wù)中，隨著航天器著陸質(zhì)量越來越大，發(fā)動(dòng)機(jī)羽流產(chǎn)生的影響越發(fā)突出
1.2 整機(jī)有限元建立
本文研究對(duì)象是三缸渦輪增壓式直列發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)與四缸發(fā)動(dòng)機(jī)除缸數(shù)不同，其余皆相同。其缸徑、沖程、連桿長(zhǎng)度、缸間距測(cè)量結(jié)果分別是75.5mm、81.84mm、131mm、82mm，如圖1。
本文只對(duì)在燃?xì)鈮毫?lì)下的振動(dòng)情況做出研究分析，建設(shè)的模型主要包含固定件和運(yùn)動(dòng)件。本文仿真分析是為了觀察整個(gè)三缸機(jī)的振動(dòng)狀態(tài)，同時(shí)適用于計(jì)算機(jī)操作，簡(jiǎn)化了局部的細(xì)微特征。
分析模型發(fā)動(dòng)機(jī)為四缸發(fā)動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速在750rpm~6500rpm內(nèi)，所對(duì)應(yīng)的2階主激勵(lì)頻率為25Hz~216Hz，從隔振的效率考慮，依振動(dòng)理論，懸置頻率應(yīng)該小于22HZ；從汽車平順性的角度來講，懸置的頻率設(shè)定應(yīng)避開人體的垂向敏感頻率 4~8 Hz 和水平共振頻率 0.5~2 Hz ；另外從頻率響應(yīng)來看，需避開車身扭轉(zhuǎn)振動(dòng)頻率。所有模態(tài)頻率必須高于6Hz，以減少與汽車其它部分剛體模態(tài)的耦合。
豐田加速發(fā)展混動(dòng)車型，網(wǎng)友：太豪橫了
網(wǎng)上車市 近日據(jù)海外媒體透露，豐田北美分公司表示將向美國(guó)四座工廠投資3.83億美元，用來生產(chǎn)新的四缸發(fā)動(dòng)機(jī)，這些發(fā)動(dòng)機(jī)將應(yīng)用在搭載內(nèi)燃機(jī)和混合動(dòng)力的車型上，另外豐田還宣布將加大對(duì)新發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)力度。
