对置活塞对置气缸发动机缸套-活塞环油膜厚度测量及润滑状态分析

摘要

对置活塞对置气缸(OPOC)发动机具有轻质高功率密度，平衡性好以及振动小等优点，很大程度上改善了发动机的经济性和动力性，然而由于OPOC发动机与传统发动机相比，活塞环的布置形式发生改变，活塞环位于活塞销孔两侧，并且油环与第一道气环距离加大，使得润滑油经油环至一环的输送变得更加困难，从而会影响到一环处的润滑状态，缸套上沿周向设计有进排气口，活塞往复运动时，润滑油经过气口被带走，导致润滑油耗增多，缸体水平布置，由于重力因素，造成润滑油在活塞裙一侧底部大量堆积，使得顶部润滑油相对较少等问题，这些问题对OPOC发动机缸套-活塞环的润滑状态影响很大，因此要对其润滑状态进行研究。
　　本文针对OPOC发动机缸套-活塞环组的结构特点，通过自行研制的透明缸套试验机，研究不同润滑油温度和不同活塞往复速度等工况参数对缸套-活塞环润滑油膜厚度变化规律的影响，以及研究活塞环桶面高度及活塞环断面形状对缸套-活塞环润滑油膜厚度变化规律的影响，并且通过数值仿真计算的方式计算接近实际工况下缸套-活塞环处油膜厚度，为OPOC发动机缸套-活塞环的结构优化提供依据。研究结果表明，当活塞往复速度不变，只改变润滑油温度时，在低速条件下，润滑油温度增加对油膜厚度变化影响较大，当活塞往复速度较高时，润滑油温度增加对油膜厚度变化较小。当润滑油温度不变，只改变活塞往复速度时，在较低温度下，油膜厚度受活塞往复速度影响较大，在较高温度下，油膜厚度受活塞往复速度影响较小。改变活塞环的桶面高度和断面形状，能够改善OPOC缸套-活塞环润滑状态。对OPOC发动机缸套-活塞环油膜厚度的数值仿真计算结果表明，最小油膜厚度出现在做功行程上止点附近，并且油膜厚度沿活塞环周向分布不均。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 OPOC发动机

1．2 发动机润滑系统及润滑状态

1．2．1 发动机润滑系统

1．2．2 润滑状态

1．3 缸套-活塞环润滑状态研究现状

1．3．1 工况参数对润滑状态的影响

1．3．2 表面形貌对润滑状态的影响

1．3．3 结构参数对润滑状态的影响

1．4 研究意义及内容

1．4．1 研究意义

1．4．2 研究内容

第2章 工况参数对缸套-活塞环油膜厚度的影响

2．1 试验装置系统

2．1．1 荧光诱导技术测量油膜厚度原理

2．1．2 试验装置系统

2．2 表征方法

2．2．1 油膜厚度标定原理

2．2．2 油膜厚度标定试验

2．2．3 油膜厚度测量

2．3 工况参数对油膜厚度的影响分析

2．4 润滑油温度对油膜厚度的影响

2．4．1 200RPM条件下润滑油温度对油膜厚度的影响

2．4．2 1000RPM条件下润滑油温度对油膜厚度的影响

2．5 活塞往复速度对油膜厚度的影响

2．5．1 85℃条件下转速对油膜厚度的影响

2．5．2 150℃条件下转速对油膜厚度的影响

2．6 本章小结

第3章 结构参数对缸套-活塞环油膜厚度的影响

3．1 结构参数对油膜厚度的影响分析

3．2 活塞环桶面高度对油膜厚度的影响

3．2．1 试验方案及过程

3．2．2 试验结果及分析

3．3 活塞环断面形状对油膜厚度分布的影响

3．3．1 试验方案及过程

3．3．2 试验结果及分析

3．4 本章小结

第4章 活塞环处油膜厚度分布数值计算

4．1 润滑数值模型的建立

4．1．1 基本假设

4．1．2 控制方程

4．2 数值求解过程

4．3 计算结果分析

4．4 本章小结

第五章 结论

参考文献

致谢