汽油机活塞敲缸响的力学分析

从分析活塞的受力状态出发,运用流体动力润滑雷诺方程,求解出作用在活塞裙部的油膜力和力矩。并结合活塞裙部的侧向运动方程,编制了模拟活塞二阶运动的计算程序。运用此程序对CA1091型车用汽油机不同结构参数、不同工况下的活塞裙部上,一端的横向运动轨迹进行了数值求解,得出同了不同间隙条件下活塞对缸壁的最大冲击时刻,最大冲击部位等,分析结果可用于发动机活塞组的结构设计与故障诊断,并能对许多实际故障现象进行合理的理论解释。     

活塞裙部流体动力润滑数值分析

对内燃机活塞-缸套系统的流体动力润滑与动力学行为进行了耦合分析,在考虑活塞二阶运动的基础上建立了活塞裙部润滑的数值模型。运用龙格-库塔方法求解二阶运动模型,并采用有限元方法求解裙部润滑的平均雷诺方程。分析了裙部不同型线、活塞销不同偏置的油膜厚度、油膜压力和活塞摆角等二阶运动状况。在润滑油不同粘度以及是否考虑粘压特性条件下,对油膜摩擦力和摩擦功率进行了对比。结果表明,裙部采用中凸椭圆型线,活塞销向主推力侧偏置,可减小二阶运动,改善润滑状态,润滑油粘度对裙部摩擦损失有较大的影响,而粘压特性则对裙部润滑的影响较小。     

活塞裙润滑油膜温度场有限元分析

利用八节点等参有限单元法，对活塞裙的润滑油膜进行了温度场分析。首先给出了活塞裙的雷诺润滑方程、二阶运动方程以及油膜的能量方程。然后在给出上述方程的有限元求解表达式和步骤的基础上，对它们进行了联立求解。最后以某发动机为例，研究了其活塞裙部润滑油膜温度场在发动机运转周期内的变化。计算结果表明，油膜温度场随曲柄转角的变化而变化；活塞在上止点时，油膜温度从活塞裙上端到下端基本呈递减趋势；活塞位于行程中部时，在靠近活塞裙上端附近，出现高于边界温度的油膜温升；相同轴向位置处，周向温度几乎不变。     

活塞裙部的润滑分析及活塞系统2阶运动的研究

基于平均流量型分析了活塞裙部的润滑问题，并且与活塞运动方程结合求解了活塞系统２阶运动的轨迹，探讨了活塞结构参数对２阶运动 的影响，计算和比较了在不同参数下活塞初部的摩擦力。     

耦合弹性变形的活塞裙润滑有限元求解

利用八节点等参有限元，进行了活塞裙润滑和弹性变形的耦合求解。首先给出了混合润滑方程和活塞裙弹性变形方程，然后给出了求解这些方程的有限元求解步骤。计算结果表明：考虑活塞裙变形的油膜压力场峰值一般比不考虑活塞裙变形的油膜压力场峰值大；不同转角下的油膜压力场形状不同，有时呈现抛物线性，有时呈现马鞍型。同时，发现不同转角下活塞裙中部变形较大，在做功行程变形较为明显，变形区域也随着转角的变化有所不同，有时集中在流场中部，有时却集中在流场周向两边。结果也表明：考虑弹性活塞裙下，油薄膜承载力在吸气、压缩、做功行程有一定增加，而且在做功行程增加较为明显；摩擦力也有所增加，但增加不明显；在排气行程，油薄膜承载力和摩擦力会出现波动，承载力波动较大。     

活塞裙部型线研究

现代高速、高性能发动机上,活塞裙部是活塞设计中特别重要的部位。裙部形状和表面粗糙度影响着活塞裙部流体动力润滑状态（动态油膜的形成与保持）,直接影响到发动机的性能。本文在了解活塞裙部动力润滑理论及内燃机动力学的基础上,通过调试活塞裙部流体动力润滑计算Fortran源程序检验程序的正确性,并掌握活塞裙部型线设计的基本方法。     

气缸振动对活塞裙润滑的影响

利用迭代算法分析了存在油膜惯性时气缸振动对活塞裙润滑特性的影响。通过Navier-Stocks方程和雷诺方程的交替求解，新的迭代算法能追踪油膜惯性存在下的速度场和压力场随时间的变化。据此导出了正弦激励下和油膜惯性作用下的混合润滑雷诺模型，计算结果表明：在正弦激励下，随着气缸振动频率的增加，油膜承诺力和摩擦力出现明显波动，性能曲线光滑性也出现波动，而且这种波动在缸体挤压运动时比分离时更为明显，随着振幅的增加，当缸体做分离运动时，在吸气行程下止点附近，油膜承载力和摩擦力发生显著变化；当缸体做挤压运动时，排气运程中部附近有较大的油膜承载力和摩擦力变化。     

活塞裙部型线对活塞系统二阶运动和摩擦功率的影响

从活塞的动力学分析开始,结合流体动力润滑方程,建立了缸套活塞裙部间的润滑模型。该模型采用优化的数值分析方法,使计算程序有较好的收敛性,能计算出整个四冲程范围内的活塞二阶运动和摩擦功率的轨迹。此外,作者将原始的直线型线和国外先进机型的中凸型线输入计算程序中,探讨了其对活塞裙部型面的作用和优劣。结果表明：中凸型线可以使活塞在上行和下行冲程中均能形成双向油楔,这对减小活塞的二阶运动和摩擦功率起了极大的作用     

轻型柴油机活塞裙部型线对磨损的影响

以某轻型柴油机活塞为研究对象,基于型线设计理论,设计4种活塞裙部型线方案.利用活塞动力学分析软件进行分析计算,研究活塞裙部型线对活塞二阶运动和裙部摩擦磨损的影响,并对L4方案的活塞进行耐久试验.结果表明:改变活塞裙部型线可以较好地改善裙部润滑;与L1方案相比,L4方案的活塞裙部最大压力降低了约25.3％,裙部最大累积磨...     

活塞二阶运动和裙部润滑研究的现状讨论及展望

论述了内燃机活塞二阶运动和裙部润滑的分析模型、方法和试验研究的现状,讨论并展望了活塞二阶运动和裙部润滑研究中有待解决的一些问题。     

裙部型线对活塞裙部混合润滑特性影响的仿真分析

综合考虑了活塞裙部外形轮廓、表面波度、粗糙度、活塞裙部和缸套的热变形以及弹性变形等因素,建立了内燃机活塞裙部混合润滑数学模型,计算分析了工作状态下活塞裙部横向和纵向型线对活塞裙部混合润滑特性的影响.结果表明,裙部横向型线采用上端椭圆度小于下端椭圆度的变椭圆结构较为合适;纵向型线的中凸点位置应偏向裙部下端,以降低裙部摩擦功耗;相对于椭圆和圆曲线型线,纵向抛物线型线具有最小的摩擦功耗.     

活塞销轴承混合润滑特性研究

基于弹流润滑理论、平均流量模型及微凸峰接触理论,对发动机活塞销轴承的混合润滑进行了研究。首先,将活塞销孔轴承与活塞销及连杆小头轴承作为一个系统,利用四阶的龙格库塔方法求解了活塞销在流体润滑状态下的转动速度。结果表明:采用此方法得到的活塞销转动速度变化规律与采用谱分析方法所得到的结果十分接近。其次,数值求解了考虑弹性变形时油膜压力分布和微凸峰接触压力的分布,考察了不同发动机转速对活塞销轴承最小膜厚比和摩擦力大小的影响。结果表明:活塞销轴承从发动机工作循环压缩冲程后半段到排气冲程的前半段时间内,处于混合润滑状态;随着发动机从低转速到高转速的过程中,活塞销轴承所受的摩擦力开始逐渐减小,当发动机的转速增加到某一临界转速后,活塞销轴承所受的摩擦力反而明显增加;在考虑活塞销轴承的弹性变形之后,接触压力的分布沿轴向发生了变化,且呈现中间小两边大的形态,与实际发动机活塞销轴承的破坏规律相符。     

用耦合分析法研究内燃机活塞环-气缸套传热润滑摩擦问题

在以往对活塞环-气缸套润滑摩擦性能的研究中,大都忽略了活塞组-气缸套间的导热,或者将导热过程简化,这与该摩擦副的实际润滑摩擦状况相去甚远.把柴油机缸内燃气、活塞、活塞环、润滑油膜、气缸套、冷却介质作为一个耦合体,考虑各部件间及相应物理场间的耦合关系,采用耦合分析法建立了活塞环-气缸套的三维非稳态热混合润滑摩擦模型.该模型以三维瞬态热传导模型、动压润滑模型和润滑油膜传热模型为基础,并考虑了润滑油的黏温变化、燃烧室燃气泄漏、表面粗糙度、油膜破裂位置以及气缸套圆周方向上的非轴对称性等影响因素.采用上述模型,对6110型柴油机活塞环-气缸套摩擦副进行了传热、润滑、摩擦耦合分析,得到了活塞组-气缸套的温度场,并用试验证实了耦合模型的正确性;与此同时,得出了润滑油膜的温度、黏度、最小油膜厚度和摩擦热随曲轴转角和活塞环周向高度的分布曲线.     

Thermal analysis on piston of marine diesel engine

In this paper, an inverse heat transfer method is employed to conduct thermal numerical analysis on a 4-ring articulated piston of marine diesel engine. The secondary motion of piston and piston ring, and the lubrication oil film has been considered in estimating the coefficient of heat transfer values. Specially manufactured metal plugs were installed in the head of an articulated piston and the piston skirt to measure the temperature distribution of them. A Series of thermal couples were used for cylinder temperature measurement. The boundary condition for numerical simulation is verified with experiment result and applied to predict the temperature distribution of a new piston design which had small change of piston head profile and one less ring scheme. Reasonable agreement was obtained between prediction and experiment for the new design. Experiment result showed increase of temperature in low-temperature area and decrease of maximum value in high-temperature area. The thermal load of the top ring for new piston was lower than old one. The new design had some potential of intensifying improvement from the view point of piston thermal load.     

考虑活塞热变形的活塞裙部润滑计算分析

采用三维有限元方法进行了柴油机活塞的热分析 ,计算得到了活塞的热变形 ,建立了活塞裙部考虑热变形的流体动力润滑模型。利用这个模型进行了考虑活塞裙部热变形的润滑计算 ,通过和冷态的润滑计算结果对比 ,发现热变形对活塞的润滑性能有很明显的影响 ,应在活塞裙部设计中予以考虑。