車用汽油機(jī)表面織構(gòu)氣缸孔的潤滑摩擦性能研究.pdf

1、氣缸套-活塞環(huán)是發(fā)動(dòng)機(jī)中最關(guān)鍵的摩擦副之一,其摩擦學(xué)行為對發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放、工作穩(wěn)定性和使用壽命等有重要影響。表面織構(gòu)技術(shù)對于改善摩擦副潤滑性能,降摩減磨具有良好的效果,將激光表面織構(gòu)技術(shù)應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸孔表面,對于降低發(fā)動(dòng)機(jī)的摩擦損失,改善潤滑性能,提高機(jī)械效率等具有重要的研究價(jià)值和工程意義。
　　 本文以JL466車用汽油機(jī)為研究對象,將表面織構(gòu)技術(shù)應(yīng)用于氣缸孔表面,通過理論結(jié)合試驗(yàn)的方法研究表面織構(gòu)技術(shù)對于氣缸

2、套-活塞環(huán)摩擦副潤滑摩擦性能的改善效果,以及對發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放性能等的影響規(guī)律。為真實(shí)反映氣缸套.活塞環(huán)的潤滑情況,在氣缸孔表面織構(gòu)的基礎(chǔ)上,考慮表面粗糙度的影響,對雷諾方程進(jìn)行修正并引入微凸體接觸方程,建立了新的表面織構(gòu)氣缸套-活塞環(huán)混合潤滑理論模型。計(jì)算結(jié)果表明:相對于原機(jī),表面凹腔織構(gòu)后氣缸套一活塞環(huán)間最小油膜厚度平均值增加了38.2%,無量綱摩擦力平均值降低了34.7%,凹腔的優(yōu)化參數(shù)為:面積占有率Sp=0.125-0

3、.25,深徑比e=0.05-0.1(即深度hp=3-6μm)。而通過試樣摩擦性能試驗(yàn)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn),相對于表面未織構(gòu)試樣,不同激光表面織構(gòu)試樣摩擦系數(shù)可降低21.6-34.4%,當(dāng)凹腔參數(shù)為Sp=18.1%時(shí),hp=5μm時(shí),表面織構(gòu)的潤滑效果最佳,與理論計(jì)算結(jié)果基本吻合。同時(shí),通過理論模型對混合潤滑區(qū)域的研究,發(fā)現(xiàn)在上止點(diǎn)附近,微凸體峰元摩擦力數(shù)值與油膜間的流體摩擦力數(shù)值接近,證實(shí)了混合潤滑模型的意義;對比不同表面織構(gòu)對摩擦副的潤滑性能的影

4、響,發(fā)現(xiàn)凹腔織構(gòu)效果最佳,但復(fù)合織構(gòu)的參數(shù)優(yōu)化組合尤其重要。
　　 在理論計(jì)算與摩擦性能試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,對表面織構(gòu)缸孔的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行臺架性能試驗(yàn),研究表明:相對于原機(jī),缸孔表面織構(gòu)后汽油機(jī)排放性能基本不變;發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩略有增強(qiáng);而不同氣缸表面織構(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗率都要優(yōu)于原機(jī),凹腔織構(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)效果最佳,在外特性上其燃油消耗可降低3.9-5.4%左右,證實(shí)了理論計(jì)算結(jié)果;同時(shí)發(fā)現(xiàn)表面織構(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)油消耗顯著降低,不同織構(gòu)方案的發(fā)動(dòng)機(jī)其機(jī)