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.     

某船用大功率柴油机拉缸故障分析

针对某船用大功率柴油机运行过程中的拉缸故障进行拆检分析和有限元仿真研究.分析与研究结果表明:润滑油喷嘴堵塞影响了活塞热量散发和气缸套有效润滑,在高负荷下加速了零件磨损,进而导致拉缸故障.不同负荷下,活塞、气缸套和活塞环均向外部膨胀,活塞与气缸套间存在足够的热膨胀余量;而活塞环与气缸套间将出现过盈配合,在高负荷和润滑失效...     

考虑油膜与摩擦力影响的内燃机活塞—缸套撞击情形研究

在内燃机活塞－缸套磨损故障诊断中，对撞击参数的确定通常是将活塞组作为刚性整体看待。实际上，活塞环与缸壁间的摩擦力，活塞环与环槽间的摩擦力，活塞裙部与缸壁间的油膜等都对撞击过程产生影响。本文从分析活塞环－缸套润滑状态着手，建立了活塞－缸套撞击力计算模型。并以１９０Ａ柴油机作仿真算例表明：将撞击过程是否作为刚性整体撞击处理，对撞击参数影响甚大。同时，作者通过在１７５Ｆ柴油机上的实验验证了润滑油膜对撞击力的影响。     

内燃机活塞环-缸套摩擦副润滑影响因素的研究现状与展望

论述了结构参数、气缸套变形、颗粒物、润滑油黏度、温度、表面形貌、活塞二阶运动等因素对内燃机活塞环-缸套摩擦副润滑影响的研究现状与进展,讨论并展望了活塞环-缸套摩擦副润滑研究中需要进一步解决的问题。     

活塞环-缸套贫油润滑特性仿真分析

为研究柴油机在贫油润滑状态下活塞环-缸套摩擦副的润滑特性，以活塞环-缸套摩擦副为研究对象，基于平均雷诺方程和微凸体接触模型，建立活塞环-缸套摩擦副一维混合润滑模型，并在该模型的基础上，根据来流油膜厚度计算贫油状态润滑域，得到贫油润滑模型。通过贫油润滑模型，对不同载荷、不同频率、不同贫油程度对润滑油膜厚度、摩擦力、摩擦因数等参数的影响进行仿真。结果表明：在贫油润滑时油膜厚度分布规律与富油润滑时的分布规律类似，但油膜厚度与润滑区宽度均小于富油润滑；微凸体承载力占比增大，动压润滑效应被削弱，摩擦因数增大。     

活塞环摩擦热对燃烧室部件耦合系统的传热影响模拟研究

在内燃机传热全仿真模拟研究中考虑了环组摩擦热的影响,建立了一整套有关环组摩擦热处理子模型：1）活塞环－气缸厌的混合润滑模型;2）摩擦热计算模型;3）摩擦热在活塞组和气缸厌间的分配模型;4）摩擦热在活塞组和气缸套上的分布模型。利用这些模型,模拟了125风冷柴油机环组摩擦热对活塞组－气缸套耦合系统的传热影响。     

纳米SiO_2润滑油改善内燃机气缸套-活塞环润滑摩擦性能的基础试验研究

利用分散法制备了不同质量分数的纳米SiO_2润滑油,并考察其悬浮稳定性。通过四球摩擦磨损试验机对纳米润滑油进行极压试验和长摩试验,以此来模拟活塞靠近上止点附近时气缸套-活塞环摩擦副处于混合润滑的状态,以及活塞远离上止点时气缸套-活塞环摩擦副处于流体动压润滑的状态,分别考察纳米润滑油的极压性能和减摩性能;采用对置往复摩擦磨损试验机模拟内燃机上止点附近气缸套-活塞环的工作环境,以真实内燃机气缸套-活塞环材料作为摩擦副,进一步考察纳米SiO_2润滑油在变工况条件下(变温度、变速度、变载荷)的润滑摩擦性能,利用场发射扫描电镜FE-SEM观测了气缸套磨损表面的形貌,并分析纳米SiO_2润滑油改善润滑摩擦的机理。试验结果表明:应用纳米SiO_2添加剂可以显著提高基础油在混合润滑状态时的抗磨能力及在流体动压润滑状态时的减摩效果,在最佳添加浓度下,磨斑直径和平均摩擦系数分别下降了51.9%、46.7%;在上止点附近,气缸套-活塞环摩擦副的润滑状态为混合润滑,纳米SiO_2粒子的添加可以显著提高润滑油的抗磨减摩性能,在高温、低速、重载条件下摩擦系数分别下降10.5%、10.3%、5.9%;纳米SiO_2粒子在摩擦过程中在摩擦副表面起到"滚珠轴承"和抛光的复合作用。     

柴油机为何不宜长时间怠速运行?

1、柴油机怠速时，燃烧室温度不够高，燃烧不完全的柴油沿气缸壁流下，稀释了润滑油膜，使缸套、活塞的润滑条件变差，会加速缸套、活塞、活塞环的磨损速度。     

活塞和活塞环的摩擦及机油粘度对燃油经济性影响的文献综述

本文对于到1977年为止所发表的有关活塞和活塞环摩擦方面研究的大量文献资料作了综合砰述。文章指出,这一类摩擦占整个内燃机械摩擦的65%;活塞环与缸套间的润滑主要为流体润滑,仅在上止点处环与缸套才有局部的直接接触。流体润滑区域中环的摩擦与机油粘度平方根成正比。近25年来,由于活塞和活塞环设计的改变,通过降低粘度来提高燃油经济性的效果减小了。     

发动机活塞组－缸套整体耦合系统瞬态温度场数值模拟

本文提出了一个发动机活塞组－缸套整体耦合系统的非稳态温度场数值分析模型。该模型可模拟发动机一个循环内活塞组、润滑油膜和缸套的温度场详细情况，并可预测活塞顶、缸套内表面、活塞环及润滑油膜的温度波动。本文对６１３５水冷柴油机，给出了实机计算结果。     

低速二冲程柴油机活塞环-缸套润滑模型及相关软件开发

在传统润滑模型基础上,将活塞环润滑特性、活塞环动力学、滑油输运、环组窜气、几何结构参数、缸套变形,固体颗粒等多因素进行耦合,建立了考虑针对低速二冲程柴油机的结构与供油方式的特殊性的供油润滑模型,并对环组间的窜气以及低速二冲程柴油机缸套表面所特有的表面织构与油槽结构进行研究。结果表明：低速机活塞环跨越动压、混合以及边界润滑三个区域,润滑油的供给条件及固体颗粒的存在直接影响着活塞环—缸套摩擦副的润滑状态。     

基于润滑油颗粒效应的柴油机轴系扭振特性研究

以船用中速机顶环为研究对象，基于混合润滑模型、微凸体接触模型和颗粒承载模型，引入颗粒的粒径和质量浓度，提出了一种活塞环-缸套液固两相润滑模型，分析了颗粒的承载能力、摩擦力、摩擦功耗，探究了固体颗粒对中速机润滑性能的影响。在此基础上，以往复摩擦机为研究对象建立了考虑摩擦力矩的轴系扭振计算模型，以此分析含颗粒润滑状态对扭振的影响并进行了试验验证。研究表明:固体颗粒使活塞环-缸套间的最小油膜厚度和摩擦力增大；柴油机轴系的扭振增大，其中2、4谐次对应扭角增大的比例最大。     

活塞环--气缸套三维润滑性能分析

本文建立了活塞环—气缸套三维动压混合润滑模型。该模型以平均Reynolds方程和表面微凸体接触方程为基础，并考虑了燃烧室燃气泄漏、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因素对润滑性能的影响。分析计算表明，气缸套圆周方向上的非轴对称性对活塞环—气缸套摩擦系统的润滑性能有很大影响，对该系统进行三维润滑性能分析是非常必要的。     

内燃机活塞环组润滑特性的综合分析

本文以作者的混合润滑模型MLM_2为基础,通过增加自动判别各环润滑油供应状况(即贫油还是富油)及环组间润滑油流动的子程序,实现了将环组的漏气、油膜厚度、瞬态摩擦功、润滑油流动及消耗机理等的系统耦合,从而为比较完整地评价环组的设计及工作情况提供了一种更为合理的分析手段。计算实例在文中给出。     

基于声发射和小波分析的活塞环-缸套系统的摩擦润滑状态研究

利用声发射(AE)技术对摩擦润滑状态进行在线监测。采用小波多分辨率分析技术抑制由阀门开关和燃烧震荡引起的大幅值声发射AE信号,并采用阈值降噪的方法提取出由粘滞摩擦力引起的声发射信号。然后运用小波包络分析计算冲程中部的声发射信号幅值的平均值作为评价活塞环-缸套系统润滑状态的指标。试验结果显示:冲程中部的声发射信号能够有效地表征活塞环-缸套的摩擦润滑状态,并能够通过声发射指示标准区分不同类型的油品对系统润滑状态的影响。其中,声发射信号的幅值随着载荷的增大而小幅增大,且随着转速的增大而明显增大。研究结果充分证明了声发射监测技术在活塞环-缸套摩擦润滑状态在线监测的有效性。     

内燃机活塞环组的混合润滑模型及其应用

本文给出了描述内燃机活塞环组混合润滑状态及摩擦特性的通用数学模型,并将其计算结果和其它三种润滑模型的结果进行了比较。在混合润滑模型中,由于同时考虑了油膜和表面粗糙凸峰相接触所承担的外载及其与摩擦功的关系,因此可以方便地用于讨论燃烧室采用隔热技术后油膜温度升高对环组摩擦功的影响。此外,文中还对表面粗糙度等的影响作了概要的讨论。     

柴油机活塞与缸套的匹配研究现状

从缸套-活塞组的摩擦、缸套失圆机理、缸套与活塞组润滑等多个方面对柴油机活塞与缸套的匹配研究现状进行综述,并对缸套-活塞组的研究趋势做了预测性分析。