柔性燃料發(fā)動機缸套活塞環(huán)摩擦學適應性研究.pdf

1、能源危機與環(huán)境污染雙重壓力背景之下，內燃機燃料多元化日趨明顯。柔性燃料發(fā)動機因燃用多種燃料并調整相應控制策略，造成燃燒壓力幅值與相位的波動迥異及潤滑介質物性參數的沖擊破壞，從而使缸套活塞環(huán)關鍵摩擦副面臨著服役環(huán)境惡化的潛在挑戰(zhàn)，故在廣泛關注燃燒與排放特性的同時，研究其摩擦學適應性問題亦不容忽視。近年來，缸套表面織構技術以其獨特的潤滑減摩優(yōu)勢，始終成為內燃機摩擦學熱點關注的方向。為此，本文通過理論結合試驗的方法，應對柔性燃料發(fā)動機缸套活塞

2、環(huán)更為惡劣的服役環(huán)境，開展缸套表面織構技術的摩擦學適應性研究，為未來柔性燃料內燃機和表面織構技術的發(fā)展提供理論依據及技術支持。
　　基于車用四缸柴油機構建虛擬柔性燃料發(fā)動機，以織構化缸套活塞環(huán)摩擦副為研究對象，綜合考慮表面織構間的協(xié)同潤滑效應和織構形貌與未織構區(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建織構化缸套-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迥異以及潤滑介質物性參數的沖擊破壞所構成的變動

3、服役環(huán)境對摩擦副潤滑性能的影響規(guī)律，從而優(yōu)化織構型式及其形貌參數，并借助MMW-1A摩擦試驗機進行摩擦模擬試驗研究。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;隨著潤滑介質粘度的增加，油膜厚度逐漸增大，摩擦力先減小后增大。試驗對此進行了驗證，摩擦系數隨工作載荷的增大而增大，隨潤滑介質粘度的增大先減小后增大。缸套表面進行凹腔織構更具有優(yōu)勢，相對于溝槽織構，其摩

4、擦平均有效壓力(FMEP)至少下降12.5％。凹腔織構最佳形貌參數為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粘度影響不大。正交試驗對此進行了驗證，并得出經參數優(yōu)化，摩擦系數下降24.3％，凹腔深度對其摩擦性能影響最大。
　　最后在單缸柴油機上分別配備原機平臺珩磨缸套和優(yōu)選凹腔織構缸套開展臺架對比試驗。結果表明，配備凹腔織構缸套后可使發(fā)動機燃油消耗率下降2％以上，同時降低排溫和煙度，而