发动机工作参数对活塞环润滑性能影响研究

发布时间：2021-02-02 08:22

　　以不同发动机转速,负荷,缸内压力变化对活塞环润滑性能进行研究。基于流体润滑理论,结合Reynolds方程和微凸体模型且考虑润滑油变粘度等因素,建立活塞环-气缸套三维瞬态流体动压润滑模型,之后采用有限差分法结合Matlab语言环境编制瞬态流体动压润滑程序进行仿真计算,探讨发动机工作参数对活塞环润滑性能的影响。结果表明,不同发动机负荷和缸内压力的变化对活塞环润滑性能影响不大。当发动机转速增大时,活塞环与缸套间的最小油膜厚度和流体摩擦力都增大,但流体摩擦力的增大,会造成了摩擦功热的损耗加大,最后导致降低发动机产生的热能的利用率。 

【文章来源】：小型内燃机与车辆技术. 2020,49(03)

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

活塞环-缸套流体润滑示意图

考虑到发动机在进气行程中点附近，这个时刻的活塞环相对速度较大，此时处于完全流体润滑状态，摩擦力低，摩擦磨损很小，工作条件较佳。活塞的运动速度接近最大值，润滑效果好，挤压项可以忽略不计。参照这种思路，我们可以得到如下求解过程：首先选定进气冲程中点附近的某一时刻，先估取一个最小油膜厚度值，给定初始油膜压力及粘度、温度等参数，经过修改最小油膜厚度迭代求解得到修正的最小油膜厚度和油膜压力，然后接着进行下个时间步长（曲轴转角）的计算，直到完成整个工作循环的计算，修正初始最小油膜厚度，直至整个循环始末最小膜厚值小于某个值时，程序停止。如图2所示。3 仿真计算结果分析

图3表示的是在转速为1 200 rpm、1 600 rpm、2 000rpm的情况下发动机一个工作循环的最小油膜厚度曲线。横坐标表示曲轴转角，以进气冲程阶段开始计算，即曲轴转角为零度时开始计算，纵坐标表示最小油膜厚度值。从图3中可以得出，当转速增加时，在发动机每个冲程中，每个冲程的中间时刻的最小油膜厚度最大，因为此时活塞环刮油轮廓面与气缸壁之间所产生的油膜挤压变化率比较小，活塞在每个冲程阶段的运动速度较大，润滑状态较佳，故而此时的最小油膜厚度为最大值。每个冲程阶段中间时刻的最大的最小油膜厚度越大，发动机的最小油膜厚度值也就越大。在点火上止点时刻（在图3中曲轴转角300°～400°这个范围中）。这个时刻的最小油膜厚度值是发动机整个工作循环中所产生的最小油膜厚度值当中的最小值，随着转速的增加，此时的最小油膜厚度值有变化，但不是很明显，这是由于此时的最小油膜厚度值已经非常小，润滑状态为混合润滑状态，润滑油膜难以形成或只能形成一层很薄的油膜，这时转速的变化对这个时刻的最小油膜影响不是主要影响因素，润滑状态的转化，发动机工作环境的恶劣性都会影响着油膜厚度的形成。最小油膜厚度的变化与活塞环径向所受的外载有直接的关系，转速的增加，造成活塞每次往返运动所产生的惯性力增加，最终结果导致活塞环径向所受外力变化大，满足所受合外力平衡条件决定着最小油膜厚度值的变化规律。

【参考文献】：
期刊论文
[1]活塞环与汽缸壁润滑的理论分析(上)[J]. 丘晖畴,陆思聪.  润滑与密封. 1985(06)



本文编号：3014397