柴油机活塞环组动力学特性分析及多目标优化设计北大核心CSCD

以一款非道路柴油机为研究对象,结合实测活塞温度场建立了活塞环组动力学仿真模型,并通过漏气量和机油耗试验研究验证了模型的准确性。通过正交试验设计进行析因分析,选定顶环开口间隙、二环侧隙、顶环和二环切向弹力作为决策变量,引入支持向量机的帕累托多目标优化算法,以降低柴油机漏气量和机油耗为优化目标,通过K-means聚类算法得到3种优化方案。与原机相比,方案A的漏气量降低了3.69 L/min,降幅达23.50%,而机油耗只减少了0.27 g/h;方案B的漏气量和机油耗分别降低了2.55 L/min和0.49 g/h;方案C的漏气量只减小了1.39 L/min,但机油耗降低了0.44 g/h,降幅达12.05%。研究结果表明适当减小顶环开口间隙和二环侧隙和合理的切向弹力可以有效减小漏气量和机油耗,优化结果可为高效清洁的柴油机活塞环组设计提供理论依据。     

柴油机活塞环/缸套摩擦副匹配性能的试验

根据柴油机缸套、活塞环快速模拟磨损的试验结果，讨论了首环镀铬对缸套耐磨性的影响，探讨了新材质活塞环取代油环镀铬的可行性，分析了活塞环失效的原因。通过试验证明，改进设计后的新材质活塞环组，耐磨性能和可靠性能明显提高，这对降低柴油机的机油耗。提高活塞环使用寿命有重要影响。     

车用柴油机油环弹力变化参数的模拟试验研究

油环弹力对发动机机油消耗量有着十分显著的影响，人们通常采用单纯调整油环弹力的办法来控制机油消耗量。这种单因素的变化，在控制机油消耗量的同时，会给发动机带来什么不利影响？本文通过对活塞环的工作过程动态模拟计算来说明这个问题。对某主机厂新研发的六缸柴油机活塞环工作过程动态模拟计算结果表明，油环弹力的大小对环组摩擦功率损失和机油消耗量的影响较大．对漏气量影响微弱。通过单纯的增加油环弹力来降低机油消耗量的办法，除了需要付出增大环组摩擦功率损失的代价外，不一定就能取得降低机油消耗量的满意效果。     

某V型发电柴油机机油耗高问题分析及改进

针对某V型发电柴油机机油耗过高的情况,采用仿真及试验的手段,确定了机油消耗量大的主要原因,明确了降低活塞温度、优化活塞环组运动、增强控油能力的优化方向。通过优化改进气缸套网纹、活塞内冷油道结构和活塞环组尺寸,优化活塞、活塞环和缸套的配合间隙,增加刮碳环,实现了对活塞环组降温、顺气、控油和及时清除积碳的效果,达到降低柴油机机油耗的目的,改进方案经市场验证效果良好。     

柴油机活塞环结构对机油消耗影响研究

以某柴油机活塞环组为研究对象,通过建立活塞环组的机油消耗计算模型,研究并总结了不同活塞环闭口间隙、环高、径向厚度对机油消耗的影响规律,最后经过机油耗试验对计算结果进行了验证。结果表明:在一环和油环闭口间隙一定的情况下,适当增大二环闭口间隙对降低机油耗有利;适当减小活塞环的环高和径向厚度都能减少机油消耗。本文可为类似活塞环设计和结构优化提供一定的理论依据和实践指导。     

基于缸套失圆的活塞环结构参数对密封与摩擦性能的影响研究北大核心CSCD

以某非道路高压共轨柴油机为研究对象,采用仿真和测试相结合的方法,建立了整机耦合装配模型与活塞环组动力学模型,研究了干式缸套的失圆变形。在考虑缸套失圆变形的基础上,研究了活塞环结构参数对窜气量、机油消耗量和摩擦损失的影响,并通过正交设计方法进行了活塞环径向弹力、开口间隙和侧向间隙对窜气量、机油消耗和摩擦损失的影响研究。研究结果表明,活塞环结构参数中,二环径向弹力、二环开口间隙和顶环侧向间隙对窜气量的影响最大,油环径向弹力、二环开口间隙和顶环侧向间隙对机油消耗量的影响最大,油环径向弹力、油环开口间隙和油环侧向间隙对摩擦损失的影响最大。     

通过活塞环组的滑油损失

本文研究了活塞环组刮油能力影响滑油损失的机理,弄清楚了:(1)活塞环组的刮油能力不是每道环的刮油能力的总和,并且,活塞环的布置将影响环组的刮油能力.(2)环组的滑油损失分成两部分——一部分是液动力损失,另一部分是燃气流通过环组时所引起的损失.(3)活塞顶岸越长,以及活塞与气缸壁之间的间隙越小,降低滑油损失也就越有效.(4)为了降低由燃气流引起的滑油损失,第二道活塞环刮油能力比第一道环更重要.     

节油型活塞环的开发

高功率车与经济车没区别,改善燃油消耗已成为汽车的重大课题,人们的愿望是在低燃油消耗的情况下,开发高性能车。 因此,在开发车用发动机时,为了提高机械效率,致关重要的是降低机械摩擦损失。降低机械摩擦损失,改善燃油消耗的效果很大,特别是轿车用发动机,大多在部分负荷下工作,其效果更大。 因此,发动机可动部件的小型化、摩擦力的降低、降低泵作用损失等,改成为改善燃油消耗的重要措施。 本文以降低活塞组摩擦力为主,研究其降低的方法。 在活塞组的摩擦力中,活塞环的摩擦力占很大部分,作为降低摩擦力的方法,是降低活塞环的张力,因为油环的张力比其他环的大,所以油环的低张力化对降低摩擦力很有效。 另外,以减少活塞道数降低合计张力为目标,其动向是两道环化,两道环化可实现活塞组的小型轻量化,还可得到降低合计张力的作用。但是,油环的低张力化和两道环化会带来机油消耗量的恶化,因此必须研究改善密封性的措施。 本文以油环低张力化和两道环化为重点,叙述2—3个改善密封性的方法。     

M型油环的开发

一、油环的现状和新产品开发 目前柴油机活塞环在气缸内的排列,一般是二片气环和一片油环,或三片气环和一片油环组成,其油环均为内撑油环,由铸铁本体及内撑螺旋弹簧组成(见图1)。 为降低能耗,要求发动机有低的燃油耗、润滑油耗和高安全性能。为增强市场竞争能力,要求降低发动机的制造成本。近几年来,对油环讲杆了以下改革:     

与活塞和活塞环结构有关的滑油耗量和窜气量的研究与分析

<正> 一、序言活塞环组的主要作用系防止燃气从燃烧室漏泄至曲轴箱以及阻止滑油从曲轴箱进入燃烧室。然而,在这两个方面装有活塞环组的活塞也起着重要的作用。因此,活塞和活塞环之间相互作用的最佳化就成为新机型发展过程中的一个重要因素。对于活塞组件制定的性能标准在不断地提高,有关减少滑油耗量和窜气量的     

汽油机用薄型活塞环

1前言 地球上对环境保护的要求,对汽油机来说特别形成燃料费用的上升。面对汽油机燃料费用上升,对于活塞环来说可将其总的弹力降低而形成低摩擦损失,以及使用低摩擦系数材料而获得低摩擦损失。 为了降低总弹力,可将目前的活塞环环高尺寸减少,在确保缸壁接触压力条件下,由于薄型化而降低弹力。而将过去的三环组改进成一片气环和一片油环组成的二环组,也应予考试。再则,关于低摩擦系数材料方面,使用高硬度而表面粗糙度较细时能得到较好的效果（等离子喷镀等）。 本文讨论薄型三环组型式对机油消耗量和窜气性能的影响。特别是着眼第一环的运动情况,活塞第二环岸的刚性,并对其性能的稳定性进行确认。     

钢带组合油环

1 前言 在往复式汽油机中,随着发动机的不断轻量化,活塞环组的工作环境及对其性能要求提高到一个越来越高的程度。由于发动机的不断强化,尤其是在油耗、排放等各方面的不断追求高性能。活塞环技术也得到了相应的发展并取得了长足的进步。 其次,在日益蓬勃发展的汽车销售市场中,由于节能降耗和环境保护意识的不断提高,对活塞环的控油功能提出了更高的要求。为了顺应这一历史发展潮流,内燃机的油环技术也得到了极大的发展和提高。逐渐形成了在柴油机中发展螺旋衬环组合油环技术;在汽油机中发展钢带组合油环技术的格局。     

滑油消耗和润滑系统管理

<正> 1前言众所周知,润滑系统是柴油机的主要组成部分,而柴油机所用的润滑油主要是滑油。因此,在柴油机中,减少滑油消耗、合理选用滑油和妥善管理润滑系统,一直是同行们十分关注的问题。当柴油机正常运转时,要求滑油消耗量一般应小于燃油消耗量的2％,然而实际的滑油消耗量总是超过这一要求,达到5％以上。显然,多余的消耗不仅是一种浪费,而更重要的是滑油消耗过多还会引起燃烧室积碳增多,活塞环卡死以及缸套磨损等不良后果,进而严重影响柴油机的正常工作。这是应该尽量避免的。当然,研究滑油的消耗,就必然涉及到对滑油的正确选用和严格管理。 2滑油耗量过大的原因柴油机实际滑油消耗量超过要求消耗量的原     

浅谈柴油机活塞环的技术发展趋势

从活塞环的材料、表面处理和结构三个方面来研究活塞环在低机油耗、低漏气量和耐磨损方面的技术发展趋势。球墨铸铁、合金钢材料广泛应用在活塞环上,活塞环外圆面使用CKS、GDC、PVD和热喷涂工艺,提高了活塞环的耐磨性,提高了使用寿命。根据需要选择不同的活塞环结构,减小第一道气环闭口间隙,能够有效降低机油耗或者漏气量。     

关于高速柴油机活塞环环组设计和有关问题的讨论

随着汽车柴油机的高速和强化发展,对活塞环环组零件的要求越来越高。这些零件不仅要有足够的热强度和好的耐磨性能,而且要求重量轻。为了达到这一目的,采取的措施主要是减少每只活塞所装用的活塞环数。现代汽车柴油机绝大多数已采用三环结构,即每只活塞装用两片压缩环和一片组合式油环。与此同时,为了改善活塞环对气缸的适应性及利于压缩高度活塞,活塞环的轴向高度(环高)也趋于减薄。为了增大环周径向压力(比压)、提高环的自振频率以避免环振,活塞环的径向厚度普遍增厚,即D/t值下降。在我厂历年来生产的活塞环中,60年代及其以前产品,压缩环环高为3     

3.0L柴油机活塞环的性能改进

柴油机的排放升级及降低燃油耗的需求对柴油机往复运动件提出了更高的要求，其中活塞环作为柴油机最重要的往复运动件之一，对降低排放和减少燃油耗有着非常重要的作用。在应用低弹力活塞环组时，需要满足窜气量和机油耗指标，并在可靠性耐久试验中保持稳定的性能。借助动力学分析软件，以某3.0 L国六b柴油机活塞环为例，提出活塞环组优化设计。优化设计后的活塞环组通过了柴油机试验的验证，可满足柴油机性能要求。     

测量活塞环切向弹力的新方法

在国际和国家有关活塞环的标准中,为消除摩擦力对活塞环弹力测量的影响,规定了先紧后松法和振动法,但均有缺点。基于摩擦力对活塞环和薄钢带受力的理论分析,得到了薄钢带拉紧活塞环至闭口间隙时的切向弹力Ftp和薄钢带放松活塞环至闭口间隙时的切向弹力Ftn与无摩擦力时的切向弹力Fto之间的表达式,建议了测量活塞环弹力的新方法;提出了求解摩擦系数,的非线性方程及其用割线法的求解方法;在摩擦系数,小于0．1的一般情况下,无需进行摩擦力影响的具体计算,可直接以(Ftp Ftn)／2作为Fto的实际值,这对正确而简单地改进活塞环弹力的测量有积极的意义。     

柴油机活塞环结构及配合对机油消耗影响研究

在缸内燃烧过程试验与活塞环组热负荷数值模拟的基础上,利用Ringpak软件建立了车用柴油机机油消耗的计算模型,以某车用柴油机第一道梯形不对称桶面活塞环为研究对象,研究其关键结构及配合参数对机油消耗的影响规律,并通过实测机油耗试验对模型进行验证。结果表明:第一道活塞环桶面型线会影响环的刮油特性,当环桶面度e和有效宽度B的比值在9/1000和18/1000之间时,机油耗随着e/B增加而缓慢增加,而当e/B小于9/1000或者大于18/1000时,机油耗急剧增加;在活塞环运动过程中环与环槽的接触方式会改变其桶面型线,当环与环槽内侧接触时,环容易发生扭曲,在上行程时e值增加,环在使用中后期的磨损量得到弥补,机油耗降低;改变活塞第二环岸结构会影响一环和二环间区域的压力分布,进而影响一环的密封性,当缩进结构与环槽不连通且截面积大于1.5mm2时,机油耗显著减小,当缩进结构与环槽相通且截面积大于1.5mm2时,机油耗开始恶化。     

柴油机机油耗的优化改进及试验研究

以某柴油机为研究对象,针对低功率段柴油机排气歧管出现漏机油现象,对活塞油环槽上下侧面直线度、油环槽油带以及油环槽槽下侧面中的回油孔、泄油槽等设计参数进行优化和试验验证。结果表明:活塞油环槽下侧面增加回油孔设计使机油耗量由原型产品的19. 4 g/h降低到7. 5 g/h,柴油机漏机油试验通过率达98. 4%,从而有利于解决柴油机漏机油问题,对柴油机有效地降低机油消耗有指导意义。     

柴油机活塞参数对机油耗影响的研究

利用AVL Boost软件获得燃气温度、传热系数等热力学数据,采用AVL Excite PistonRings软件建立活塞和活塞环组的动力学仿真模型,通过试验实测柴油机的机油耗验证了模型的准确性。对仿真模型进行数值分析,得出活塞火力岸的刮油和蒸发是缸内机油耗的主要产生因素。通过对配缸间隙、环岸间隙和活塞销偏移量进行数值模拟分析得出最优方案。优化后模拟计算刮油量比原机降低了64.9%,试验实测整机机油耗降低了35.86%。