柔性燃料發(fā)動(dòng)機(jī)缸套活塞環(huán)摩擦學(xué)適應(yīng)性研究.pdf

1、能源危機(jī)與環(huán)境污染雙重壓力背景之下，內(nèi)燃機(jī)燃料多元化日趨明顯。柔性燃料發(fā)動(dòng)機(jī)因燃用多種燃料并調(diào)整相應(yīng)控制策略，造成燃燒壓力幅值與相位的波動(dòng)迥異及潤滑介質(zhì)物性參數(shù)的沖擊破壞，從而使缸套活塞環(huán)關(guān)鍵摩擦副面臨著服役環(huán)境惡化的潛在挑戰(zhàn)，故在廣泛關(guān)注燃燒與排放特性的同時(shí)，研究其摩擦學(xué)適應(yīng)性問題亦不容忽視。近年來，缸套表面織構(gòu)技術(shù)以其獨(dú)特的潤滑減摩優(yōu)勢(shì)，始終成為內(nèi)燃機(jī)摩擦學(xué)熱點(diǎn)關(guān)注的方向。為此，本文通過理論結(jié)合試驗(yàn)的方法，應(yīng)對(duì)柔性燃料發(fā)動(dòng)機(jī)缸套活塞

2、環(huán)更為惡劣的服役環(huán)境，開展缸套表面織構(gòu)技術(shù)的摩擦學(xué)適應(yīng)性研究，為未來柔性燃料內(nèi)燃機(jī)和表面織構(gòu)技術(shù)的發(fā)展提供理論依據(jù)及技術(shù)支持。
　　基于車用四缸柴油機(jī)構(gòu)建虛擬柔性燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，以織構(gòu)化缸套活塞環(huán)摩擦副為研究對(duì)象，綜合考慮表面織構(gòu)間的協(xié)同潤滑效應(yīng)和織構(gòu)形貌與未織構(gòu)區(qū)域粗糙度的耦合作用，聯(lián)立平均雷諾方程及微凸體接觸方程等構(gòu)建織構(gòu)化缸套-活塞環(huán)混合潤滑理論模型。模擬研究燃燒壓力幅值與相位的波動(dòng)迥異以及潤滑介質(zhì)物性參數(shù)的沖擊破壞所構(gòu)成的變動(dòng)

3、服役環(huán)境對(duì)摩擦副潤滑性能的影響規(guī)律，從而優(yōu)化織構(gòu)型式及其形貌參數(shù)，并借助MMW-1A摩擦試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行摩擦模擬試驗(yàn)研究。研究得出，隨著活塞環(huán)工作載荷的增加，油膜厚度逐漸減小，摩擦力逐漸增大;隨著燃燒相位的提前，無量綱摩擦力與摩擦功耗均有所上升;隨著潤滑介質(zhì)粘度的增加，油膜厚度逐漸增大，摩擦力先減小后增大。試驗(yàn)對(duì)此進(jìn)行了驗(yàn)證，摩擦系數(shù)隨工作載荷的增大而增大，隨潤滑介質(zhì)粘度的增大先減小后增大。缸套表面進(jìn)行凹腔織構(gòu)更具有優(yōu)勢(shì)，相對(duì)于溝槽織構(gòu)，其摩

4、擦平均有效壓力(FMEP)至少下降12.5％。凹腔織構(gòu)最佳形貌參數(shù)為d=75～85μm，h=5～7μm，R1=0.1～0.15，其受活塞環(huán)工作載荷和潤滑介質(zhì)粘度影響不大。正交試驗(yàn)對(duì)此進(jìn)行了驗(yàn)證，并得出經(jīng)參數(shù)優(yōu)化，摩擦系數(shù)下降24.3％，凹腔深度對(duì)其摩擦性能影響最大。
　　最后在單缸柴油機(jī)上分別配備原機(jī)平臺(tái)珩磨缸套和優(yōu)選凹腔織構(gòu)缸套開展臺(tái)架對(duì)比試驗(yàn)。結(jié)果表明，配備凹腔織構(gòu)缸套后可使發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗率下降2％以上，同時(shí)降低排溫和煙度，而