內(nèi)燃機活塞二階運動與摩擦學(xué)行為的瞬態(tài)模型研究.pdf

1、隨著全球環(huán)境問題日益嚴(yán)重和石油資源不斷枯竭，提高燃油經(jīng)濟性和降低排放成為高性能內(nèi)燃機設(shè)計的關(guān)注重點。據(jù)估計，活塞-缸套間的摩擦損耗可達(dá)整個內(nèi)燃機摩擦損耗的25％。因此，良好的活塞-缸套潤滑系統(tǒng)對于汽車的節(jié)能、減排設(shè)計至關(guān)重要。而活塞二階運動對于活塞-缸套潤滑系統(tǒng)有十分重要的影響。在以往的研究中，人們一直忽略了內(nèi)燃機中的系統(tǒng)變慣量特性和內(nèi)燃機系統(tǒng)動力學(xué)對于活塞二階運動以及活塞裙部摩擦學(xué)行為的影響，而且以往的活塞二階運動數(shù)學(xué)模型無法進行瞬態(tài)

2、分析。本文從推導(dǎo)內(nèi)燃機系統(tǒng)動力學(xué)—活塞二階運動耦合模型入手，更為全面和深入地對活塞二階運動和活塞裙部摩擦學(xué)進行了研究。主要研究內(nèi)容包括： 推導(dǎo)建立了內(nèi)燃機系統(tǒng)動力學(xué)—活塞二階運動耦合模型。新模型能夠在數(shù)學(xué)層面上表達(dá)內(nèi)燃機系統(tǒng)變慣量特性與活塞二階運動的關(guān)系，也能夠反映內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速波動對活塞二階運動的影響。同時新模型具備了對活塞二階運動和活塞裙部摩擦學(xué)行為進行瞬態(tài)分析的能力。提出了適合活塞-缸套系統(tǒng)的二維平均流量雷諾方程作為潤滑分析模

3、型，修正了過于簡化的油膜厚度計算公式。推導(dǎo)了針對活塞裙部潤滑系統(tǒng)簡化的一維雷諾方程。這種一維雷諾方程求解過程十分簡單、快速，同時也保證了一定的求解精度。 針對內(nèi)燃機系統(tǒng)動力學(xué)—活塞二階運動耦合模型建立了計算框架，并對某一單缸發(fā)動機進行了數(shù)值仿真。結(jié)果表明：1.內(nèi)燃機系統(tǒng)變慣量對于活塞二階運動和活塞裙部摩擦學(xué)行為的影響不可忽視。考慮系統(tǒng)變慣量比不考慮系統(tǒng)變慣量時，活塞二階運動更為激烈，摩擦力與摩擦功耗顯著增加。2.連桿的質(zhì)心位置對