2环活塞摩擦和润滑特性的研究

本研究的目的在于阐明有关２环活塞的油膜厚度、摩擦力和机油消耗量。试验研究表明，由于活塞间隙的大量窜气，使２环活塞的油膜厚度小于３环活塞时的油膜厚度。其结果是２环活塞的机油消耗量稍大于３环活塞的机油消耗量。采用作者们研制的专用试验装置，对摩擦力和机油消耗量与油环动态的相互关系进行了定量分析。     

活塞环轴向动态对机油消耗量的影响

汽油机活塞油环矮型环窜气机油消耗量本文研究的目的是解决因燃油经济性、功率和发动机转速的提高而带来的机油消耗量增大的问题。解决的办法是减小第１和第２道气环的开口间隙，测试了活塞环性能及活塞环张力，而且还研讨了活塞第３环岸泄油孔对机油消耗量的影响。研究的结果是减少活塞第１环岸处的窜气回流、合理控制较低的活塞环张力及活塞第３环岸开泄油孔，可降低机油消耗量     

发动机活塞组瞬态摩擦力特性的实验研究

活塞组摩擦损失占整台发动机机械损失的很大一部分。因此,减小活塞组的摩擦力能有效地改善燃油经济性。本文着重用瞬时IMEP 法对活塞组瞬态摩擦力特性进行实验研究。此外还探讨了发动机负荷和转速,机油粘度,机油添加剂,活塞环道数和径向弹力等因素对摩擦损失的影响。     

汽油机机油消耗量的试验与分析

润滑油对发动机有非常重要的作用，发动机中影响机油消耗的因素也很多。本文针对不同的缸盖护罩、活塞、二道气环和油环背压，在电控汽油机上进行了机油消耗量的试验和分析。试验结果表明：总机油消耗主要包括活塞部分机油消耗和强制通风口机油消耗两部分，其中活塞部分机油消耗占总机油消耗的90％以上；改进型缸盖护罩能有效冷凝机油蒸汽，降低机油的蒸发消耗；对二道气环的改进能减少活塞环的磨损，并提高刮油效果；确保活塞与气缸贴合的更好，能有效阻止窜气的发生；油环背压的增加能够改善刮油效果，但由于同时增加了活塞环的磨损，在实验后期机油消耗量反而增加。     

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。     

基于RBF神经网络的气缸摩擦学系统仿真

采用RBF神经网络和联立约束法实现了缸套摩擦学系统各元件(包括活塞、连杆和曲柄)的动力学性能仿真。将从数据库中得到的油膜对活塞产生的摩擦力及气缸中气体燃烧产生的压力,通过神经网络进行训练,然后做成神经网络模块,与摩擦学元件动力学计算模块一起,利用MATLAB的仿真器SIMULINK,实现了对该系统整体动力学性能的仿真。结果表明：利用组合RBF神经网络训练油膜摩擦力、气体燃烧压力,是快速且有效的。新的仿真模型能追踪油膜的摩擦力、气体燃烧压力和气缸各元件动力学特性的实时变化;仿真模块可重复使用。同时发现了这些摩擦学元件存在诸如蝶型吸引子和极限环等非线件动力学现象。     

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。     

二环制活塞密封性能的改进 油环轴向窜动的影响

作者们试验研究了二环制活塞中油环的轴向窜动及其影响,并且计算出油环刮片的瞬时窜动,根据试验能够定量的确定油环轴向窜动。另外,通过对机油消耗量的连续测量表明;在压缩行程期间较重的刮片会使机油消耗量增大,因此,减轻刮片重量和提高第二道环岸压力,能够有效地降低机油消耗量。     

汽油机机油消耗量的试验与分析

润滑油对发动机有非常重要的作用,发动机中影响机油消耗的因素也很多。本文针对不同的缸盖护罩、活塞、二道气环和油环背压,在电控汽油机上进行了机油消耗量的试验和分析。试验结果表明:总机油消耗主要包括活塞部分机油消耗和强制通风口机油消耗两部分,其中活塞部分机油消耗占总机油消耗的90%以上;改进型缸盖护罩能有效冷凝机油蒸汽,降低机油的蒸发消耗;对二道气环的改进能减少活塞环的磨损,并提高刮油效果;确保活塞与气缸贴合的更好,能有效阻止窜气的发生;油环背压的增加能够改善刮油效果,但由于同时增加了活塞环的磨损,在实验后期机油消耗量反而增加。     

活塞环动力学数值模拟计算及试验研究

内燃机活塞环的密封主要影响漏气量和机油消耗量,这种封闭效应是通过作用在环的上部和背部的气体力而获得的.垂直敲击振荡产生的惯性力和活塞二阶运动的剪切力也对环的封闭效应产生影响.活塞和环的动力学模拟解决了该非线性问题,并且对活塞二阶运动、轴向环运动和第二环岸压力的相互影响进行了预测.本文通过建立某六缸柴油机在几种运行工况和活塞环尺寸方案下的气缸体动力学模型,介绍了预测机油耗的模拟方法,研究了边界条件和参数调整对活塞环运动和气体渗透的影响.     

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。     

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。     

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。     

车用汽油机活塞销座轴承润滑特性

利用活塞、连杆系统多体动力学分析结合弹性流体动力学润滑(EHL)模型,研究了活塞销座轴承的润滑特性.首先建立了活塞、活塞销和连杆的有限元模型,利用Craig-Bampton方法对其进行了自由度缩减以降低求解规模,然后在活塞销座轴承和连杆小头轴承引入EHL润滑模型,计算了活塞销座轴承的油膜厚度、油膜压力和干接触压力等轴承润滑特性参数.研究了是否考虑活塞和活塞销的结构弹性及油膜空穴对计算结果可能产生的影响,分析了活塞销孔间隙、活塞销刚度和活塞销孔几何形状等参数对其润滑特性的影响,用不同形状销孔的润滑特性计算结果解释了发动机热拉伤试验中出现的活塞销孔拉伤情况.结果表明:活塞和活塞销的结构弹性及油膜空穴是汽油机活塞销座轴承分析中不可忽略的影响因素;活塞销刚度和活塞销孔几何形状对活塞销座轴承润滑特性有重要的影响.     

机油性状对机油消耗量的影响

在机油消耗试验过程中，为了研究机油性状对机油消耗量的影响，通过分析硫化物灰分浓度的变化，可把机油消耗分成气态消耗和液态消耗两种形态。利用这一方法就ＮＯＡＣＫ挥发性和粘度对机油消耗的影响进行了分析。分析结果表明，气态机油消耗与活塞顶部环带部分运转温度下的ＮＯＡＣＫ挥发性有关，而液态消耗则与第一道环槽处运转温度下的机油粘度有关     

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。     

汽油机活塞结构的特点

为了减小噪声、振动、机油烧损量和漏气,活塞和气缸之间的装配间隙常选成最小的。可是,这会使除起动和预热工况外,在所有其他发动机工况下,活塞的热膨胀量大于气缸和活塞与气缸间安装间隙的总热膨胀量。因此,使活塞裙部和被油膜分隔的气缸变形情况复杂化。 由发动机制造的实践可知,下列一些措施可保证装配间隙不大时活塞和气缸正常工作:借助于活塞导向部分和顶部较热部分之间的横向槽使两者隔热;在活塞裙部开纵向胀缩槽;采用调温镶片并使活塞裙部做成椭圆─桶形或椭圆─锥形。而且,经常几种措施同时采用。     

40／45柴油机活塞顶环槽的激光淬火研究

对４０／４５柴油机活塞顶环槽表面进行了激光淬火并研究了淬火层的组织，硬度分布和耐磨性能。经激光淬火的活塞顶环槽，表面硬度达７５０ＨＶ，硬化层深度为０．５５ｍｍ，，耐磨性比原高频淬火工艺提高了１．３倍。实际运行结果表明，激光淬火是提高大型柴油机活塞顶使用寿命的有效途径。     

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。     

活塞系统对机油消耗影响的分析与改进

针对某系列发动机机油消耗偏高的问题,基于CAE对活塞二阶运动、活塞环动力学和机油消耗特性进行了分析,找出影响机油消耗的主要原因,并指导活塞、环组的改进设计工作。改进后样件的相关试验验证表明:CAE预测值与试验值较吻合,改进设计在机油消耗方面得到了较满意的效果。