内燃机活塞裙部润滑仿真分析

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内燃机活塞裙部设计方法研究

收稿日期：２１００００— ６— ９基金项目：吉林省科技发展计划重点项目（０４３１２００３）
例如，混和稀土可以使过共晶Ａ一４ｉＩ２％Ｓ活塞合金初
晶硅的尺寸基本保持在２Ｉ０ｚ．ｍ左右，且尖角大多钝化
中，活塞裙部缸套摩擦是影响汽车发动机寿命的主要
失效机理之一＿，４因此活塞裙部耐磨研究具有重要的Ｊ
意义。
艺可以提高活塞基体材料的性能。其中，产活塞毛生坯的挤压铸造技术可以使铝合金的抗拉强度和硬度
１活塞裙部材料研究现状
１１活塞裙部基体材料．

目前，动机活塞的主要材料是铝合金及铸铁，发
近期复合材料及陶瓷发动机技术也已投入应用。
在今后一段时期内，、铁和有色金属及其合金仍钢铸
摘要：讨论了活塞裙部在材料、构方面的研究设计现状。其中，活塞裙部材料研究现状的分析包括活塞裙结对
部基体材料和涂层材料两个方面；对活塞裙部结构改进现状的分析包括整体结构和表面形貌两个方面。文章指
出目前活塞裙部改进方法在传统的材料和结构改进方面存在制约因素，且通过对比分析证明在活塞裙部加工并孔形结构形态的活塞具有较好的应用前景。

内燃机曲轴系统动力学与动力润滑耦合仿真

（京理工大学机械与车辆学院，京北北１０８）００１
摘要：建立某Ｖ８增压柴油机曲轴轴系动力学与轴承油膜动力润滑耦合仿真模型，通过相应试验数据进行并校核。通过耦合仿真计算获得各质量点扭振角位移和共振频率，及轴承载荷、心轨迹、小油膜厚度、大油以轴最最膜压力、擦功耗等参数。结果表明，轴承５润滑性能最好，轴承４则最差。与不考虑油膜动力润滑的计算结摩主主
尼矩阵；Ｍ］为激励力矩矩阵；，分别为集中［，质量的角位移、角速度和角加速度。
式（）令Ｍ一０，１中，即可得到无阻尼自由振动数学模型：
多体动力学仿真表明，缸体的动态受力峰值降低，各
膜动力润滑耦合仿真模型，以主轴承为例采用迁移率法进行动力学仿真分析，究计人起着不同零件间的动力耦合作用口。以往学者在］进行曲轴轴系多体动力学仿真时往往忽略油膜动力润滑的影响，者用外阻尼来代替；或气缸阻尼采用经验公式计算，乏通用性。这些简化计算带来较大缺
（）２
式（）得的特征值即为系统固有频率，２求将特征值回代可求得特征向量，即系统的振型。式（）用模态１采叠加法求解强迫振动响应。第ｉｉ１质量点问轴段的扭振附加应力可和＋个

内燃机活塞裙部-缸套摩擦副润滑研究的现状、讨论与展望

一
性的要求不断提高，保证良好的活塞裙部一缸套摩滑分析的研究工作。擦副润滑状况更加重要。为了深入全面地掌握活塞１．析模型和基本方法１分裙部一缸套间的润滑状态，为进行合理的设计提供１１１基本润滑模型．．参考，国内外专家学者进行了大量的研究工作，发ＫｏｌＰｅｅ针对先前学者在研究活塞运ｎｌ和ｅｋｎ表了许多这个专题的研究成果。动中没有考虑活塞裙部润滑的实际．门独立开展，专了活塞裙部润滑问题的研究。认为活塞裙部润滑问
２ＡｈｉｕｍｂｌＩｄｓＣｌｇ，Ｈｆ３０１Ｃｉａ．ｎｕＡｔｏｉｕｔｏｅｅｅｉ０４，ｈｎ）ｏｅｎ￣ｌｅ２
ＡｂｔａｔＩｈｓｐｐｒｔｅｓａｕｎｅｅｏｍｅｔｏａｃｌｔｎａｄｅｐｒｎｅｅｒｈｏｕｒａｉｎｂｈｖｏｆｐｓｏｋｒｉｓｒｃ：ｎｔｉａｅ，ｈｔｔｓａｄｄｖｌｐｎｓｆｌｕａｉｎｘｅｉｃｏｍｅｔｒｓａｃｎｌｂｉｔｅａｉｒｏｉｔｎｓｉｔｎｃｏｉｔｒａｏｕｔｎｅｇｎｅｅｐｅｅｔｄＳｍｅｐｏｌｍｓｅｄｔｅｓｌｅｎｔｅｆｒｈｒｅｅｒｈｗｒｌｏｄｓｕｓｄｎｅｎｌｍｂｓｉｎｉｅｗｒｒｓｎｅ．ｏｒｂｅｅｂｏｖｄｉｔｅｓａｃｅｅａｓｉｃｓｅ．ｃｏｎｏｈｕｒＫｅｒｓｉｔｒａｏｕｔｎｅｇｎ；ｉｔｎｓｉ；ｙｉｄｒｉｅｌｂｉａｉｎｙｗｏｄ：ｎｅｎｌｍｂｓｉｎｉｅｐｓｏｋｒｃｌｅｎ；ｕｒｃｔｃｏｔｎｌｏ

内燃机曲轴主轴承流体润滑性能研究

华中科技大学硕士学位论文内燃机曲轴主轴承流体润滑性能研究姓名：郝秀丽申请学位级别：硕士专业：动力机械及工程指导教师：陈国华20080501摘要本文以某型四缸发动机为例，针对该型发动机曲轴第五主轴承发生烧瓦现象，对曲轴主轴承分别进行弹性流体动压润滑和热弹性流体动压润滑数值模拟。

在计算得到曲轴主轴承润滑性能参数基础上，分析产生磨损的原因，并提出相应的改进方案。

本文以Reynolds方程为基础，发展了一种曲轴主轴承弹性流体动压润滑数值分析模型。

模型中考虑了轴承表面粗糙度、空穴现象、弹性变形以及润滑油粘压效应等影响因素。

计算得到最小油膜厚度、最大液动油膜压力、最大粗糙接触压力、轴心轨迹等润滑性能参数。

通过对计算结果的分析发现主轴承存在磨损，并进一步研究了引起磨损的原因，提出相应的改进方案。

通过对所提出的两种改进方案分别进行弹性流体动压润滑分析，对比分析了这两种改进方案对改善轴承润滑性能的效果。

表明通过加宽轴瓦宽度比加粗轴颈直径对改善轴承润滑性能效果要好，从而为主轴承优化设计提供参考依据。

本文以弹性流体动压润滑数值分析模型为基础，结合能量方程，发展了一种曲轴主轴承热弹性流体动压润滑数值分析模型。

模型中考虑了润滑油粘度沿油膜厚度方向上的变化以及温度对润滑粘度的影响。

计算得到了各转速下的最小油膜厚度、最大液动油膜压力、最大粗糙接触压力、润滑油流量、润滑油温度分布等润滑性能特征参数，分析热效应对曲轴主轴承润滑性能的影响及其在工程实际应用中的意义。

关键词：曲轴主轴承弹性流体动压润滑热弹性流体动压润滑AbstractElastohydrodynamic and thermoelstohydyodynamic lubrication analysis for the main bearings of an inline 4-cylinder inner combustion engine are performed, after the fifth main bearing was burnt. According to the obtained results, the reason of burning bearing are analyzed and the improved projects are proposed.According to Reynolds equation, the elstohydrodynamic lubrication model is built which considers the influence of surface roughness, cavity, elastic deformation and viscosity-pressure effect. The comparison and simulation include the following lubrication parameter: minimum oil thickness, peak oil film pressure peak asperity contact pressure and orbital path. As find that there exiting wear on the bearing and point out the reason of bearing wear and improved method. According to the analysis above, the improved projects are proposed, and the elstohydrodynamic lubrication of the improved ones are performed. By comparing the lubrication characteristic of the tow case, it is found that widening the bearing wall is better than thickening the journal.On the basis of the elastohydrodynanic lubrication analysis, combined with energy equation and viscosity-temperature equation, the thermoelastohydrodynamic lubrication model is created, which considers the influence of the oil viscosity change along the oil thickness direction and the viscosity-temperature effect. Then minimum oil thickness, peak oil film pressure, peak asperity contact pressure, oil flow and temperature distribution are studyed to analyze the thermal effect on oil lubrication and the significance in practical application.Keywords: Crankshaft; Main bearing; Elstohydrodynamic lubricationThermoelasohydrdynamic lubrication主要符号表AngR 曲轴转角K 曲轴主轴瓦刚度矩阵 B主轴承宽度 L 连杆长度 c主轴承半径间隙 M 曲轴主轴瓦质量矩阵 C 润滑油比热 p 油膜压力1d 发动机缸径 p 平均油膜压力2d 主轴承直径 r 曲柄半径D 曲轴主轴瓦阻尼矩阵 R 主轴承半径E 曲轴主轴承杨氏模量 t 时间f 曲轴主轴瓦所受油膜压力 T 温度A f 曲轴主轴颈所受外载荷 1u 轴瓦周向运动速度J f 曲轴主轴颈所受油膜压力 2u 轴颈周向运动速度h 名义油膜厚度 U 轴颈和轴瓦周向相对运动速度H 油膜膜厚比 1v 轴颈轴向运动速度m H 油膜最小膜厚比 2v 轴瓦轴向运动速度0h 主轴承最小油膜厚度 V 轴颈和轴瓦轴向相对运动速度x h 主轴承油膜厚度x 向增量 B x 曲轴主轴瓦位移向量y h 主轴承油膜厚度y 向增量 J x 曲轴主轴颈位移向量T h 主轴承实际油膜厚度 w 油膜厚度方向流动速度T h 主轴承平均实际油膜厚度 α 润滑油粘压系数k 润滑油导热系数 γ粗糙表面方向参数1δ主轴承轴瓦粗糙峰高度 1σ 主轴承轴颈表面粗糙度 2δ主轴承轴颈粗糙峰高度 2σ 主轴承轴瓦表面粗糙度 ε主轴承偏心率 σ 粗糙表面综合粗糙度 η润滑油动力粘度 φ 载荷位置角 0η标准环境下润滑油动力粘度 s φ 剪切流量因子 θ油膜填充率 x φ x 方向压力流量因子 θ油膜平均填充率 y φ y 方向压力流量因子 µ 主轴承泊松比ψ 主轴承偏位角 ρ润滑油密度 ω 角速度独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

内燃机活塞裙部配缸间隙对裙部润滑影响的研究

内燃机活塞裙部配缸间隙对裙部润滑影响的研究
杨俊伟，旭东王成焘，友柏１于谢
，
０００西西（海交通大学机械工程学院．海２０３；安交通大学．安上上
７０９１４）０
行了确定，得活塞裙部与缸套的间隙更为合理。使
关
键
词：阶运动；擦功率；二摩配缸间隙
文献标识码：Ａ
中图分类号：ｌＴＨｌ７
零
ＴｈｅＥｆｅｔｆＲａａｅｒｎｃｔｅｓｏｎａｆｃｓｏｄｉｌＣｌａａｅＢｅｗｅｎＰｉｔｎｄＣｙｌｎｒＢｏｅｏｎＰｉｔｎＬｕｂｒｃｉｉｄｅｒｓｏｉａｔｏｎ
Ｒｅｎｌｓｅｕｔｏ．Ｔｈｏｒｓｏｄｎｏｐｔｒｐｏｒｍａｅｕｅｏｃｌｕａｅｔｅｅｔｅｔａｅｔｒｆｉｔｎａｄｙｏｄｑａｉｎｅｃｒｅｐｎｉｇｃｍｕｅｒｇａｃｎｂｓｄｔａｃｌｔｈｎｉｒｊｃｏｙｏｓｏｎｒｐ
图ｌ活塞系统几何尺寸以及作用在活塞上的力和力矩
图ｌ．塞沿气缸往复运动的位置、度和加速度皆中活速
通过参考同类型内燃机活塞进行初步设计．后在试验机然上进行试验．样耗时耗费．时难以达到较高的精度要这同

内燃机工作过程瞬态仿真分析研究

内燃机工作过程瞬态仿真分析研究随着科技的不断发展，人们对各种机器的性能要求也越来越高。

内燃机就是其中之一。

它在我们生活中的应用非常广泛，例如汽车、摩托车、飞机和船舶等。

因此，深入研究内燃机的工作过程对于提高其性能和效率非常重要。

在这方面，瞬态仿真分析方法是一种有效的工具，它可以帮助我们更好地理解内燃机的工作过程，并为其优化提供指导。

一、内燃机的工作原理内燃机是一种利用燃料在氧气中燃烧产生高温高压气体，然后通过活塞的上下运动将热能转化为机械能的热机。

内燃机主要分为四个步骤：吸气、压缩、燃烧和排气。

在吸气阶段，活塞从机缸顶部运动到底部，使燃油和空气混合物通过活塞头部的气门进入机缸。

当活塞到达底部时，气门就关闭了，然后活塞开始向上移动，使混合物被压缩。

在燃烧阶段，混合物被火花点燃，燃烧产生的高温高压气体将活塞推向底部，同时驱动车轮或者其他负载。

在排气阶段，活塞再次向上运动，将废气推出机缸。

正是由于内燃机的这些过程，我们才能使用汽车、摩托车或其他机器来满足我们的需求。

二、内燃机工作过程瞬态仿真分析内燃机的瞬态仿真分析通过数值模拟来研究内燃机的动力和性能。

该方法基于物理和化学定律，以及实验数据和计算方法，使用计算机建立数学模型并模拟实际运作情况。

它对于研究内燃机的运作过程和性能提供了一种更好的方法，具有以下优点：1. 该方法可以帮助我们更好地理解内燃机的工作原理和机理，以及动力学和热力学过程。

2. 内燃机的瞬态仿真分析可以提供准确和实时的性能数据，例如功率、扭矩、热效率和排放量等。

3. 该方法可以帮助我们提前发现机械问题和性能不佳的部件，并进行优化和修复。

瞬态仿真分析的关键是建立一个准确的数学模型，该模型需要考虑各种因素，例如内燃机的构造、物理和化学变化、燃料和排放等。

此外，还需要考虑运行条件和负载等因素，在模型中进行合理选择设置。

最后，使用电脑模拟内燃机的启动和运行，以获得与实际情况相符的结果。

三、实践应用瞬态仿真分析已经在内燃机领域得到了广泛应用。

内燃机活塞裙部二次型线的弹性流体润滑分析

ｆｉｌｍｓｃａｎｃｏｍｅｉｎｔｏｂｅｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｍｕｌｔｉｐｌｅｗｅｄｇｅｓｈａｐｅｓｅｘｉｓｔｉｎｇｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｐｉｓｔｏｎａｎｄｔｈｅｃｙｌｉｎｄｅｒｌｉｎｅｒ．Ｔｈｉｓｉｓｂｅｎｅｆｉ· ｃｉａｌｆｏｒｔｈｅｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｇｕｉｄｅｏｆｔｈｅｐｉｓｔｏｎ．Ｔｈｅｆｒｉｃｔｉｏｎｌｏｓｓｏｆｔｈｅｐｉｓｔｏｎｓｋｉｒｔｃａｎｍｉｎｉｓｈｆｏｒｑｕａｄｒａｔｉｃｓｋｉｒｔｐｒｏ一
２００８年１１月第３３卷第１１期
润滑与密封
ＬＵＢＲＩＣＡＴＩＯＮＥＮＧＩＮＥＥＲＩＧ
ＮＯＶ．２００８Ｖｏｌ＿３３Ｎｏ．１１
内燃机活塞裙部二次型线的弹性流体润滑分析
孟祥慧谢友柏
（上海交通大学机械与动力工程学院上海２００２４０）
内燃机活塞裙部的摩擦学行为对内燃机的运行性能有非常重要的影响。最初Ｈｅｌｄｔ…和Ｂｕｒｒｅｌｌ等曾分别从动力学平衡的方法来研究活塞的敲缸问题，但是由于没有考虑活塞裙部和缸套间的流体动力润滑问题，计算结果与实际情况有较大出入。后来，Ｐａｔｉｒ等 “ 提出了流体动压润滑的平均流量模型。等把活塞受力平衡方程和流体润滑方程结合起来，从而使该领域的研究前进了一大步。ＺｈｕＤ等。考虑了表面粗糙度、活塞裙部型线、热变形和二阶运动，建立了活塞裙部与缸套间的混合润滑模型。Ｋｏｉｚｕｍｉ等学者通过对活塞裙部轮廓线型进行优化，使活塞
ＳｙｓｔｅｍｗｉｔｈＱｕａｄｒａｔｉｃＳｋｉｒｔＰｒｏｆｉｌｅｓ

内燃机工作过程仿真及参数优化研究

内燃机工作过程仿真及参数优化研究随着汽车使用的普及和出行方式的多样化，内燃机作为传统动力系统，对汽车性能的提升和环保要求的满足依然有着重要的地位。

因此，如何对内燃机工作过程进行仿真和参数优化，已成为内燃机领域的热门研究方向之一。

一、内燃机工作过程简介内燃机利用可燃混合气体燃烧后产生的高温高压气体向活塞施加作用力，通过连杆和曲轴的协同作用，将活塞的往复运动转化为曲轴轴线方向的旋转运动，从而驱动车辆行驶。

内燃机工作过程包括吸气、压缩、燃烧和排气四个过程。

在吸气过程中，随着活塞向下运动，气门打开，气缸内压力较低，外部空气进入气缸内；在压缩过程中，随着活塞朝上运动，气门关闭，压缩可燃混合气体，使气缸内的温度和压力急剧升高；在燃烧过程中，燃料与空气混合后，在火花塞的作用下燃烧，产生高温高压气体向活塞施加作用力，使活塞向下运动；在排气过程中，随着活塞持续向上运动，气门打开，将气缸内的废气排出。

二、内燃机仿真技术应用1. 仿真原理内燃机仿真技术是利用计算机对内燃机工作过程进行数值模拟，通过模拟不同条件下内燃机燃烧过程的影响，评估不同参数组合对内燃机性能的影响，从而实现内燃机参数优化的目的。

在内燃机仿真背后的数值计算中，需要建立一套包括三维气缸、运动学配合、热力学过程和燃烧分析的模拟方案，从而模拟出吸气、压缩、燃烧和排气四个过程。

这些模型需要将内燃机中的物理过程、热力学循环和燃烧过程映射到包括活塞和气缸壁温度及压力的计算方法中。

此外，也需要考虑气缸内流动、燃料和空气混合、点火、污染排放等多个因素。

2. 优势与应用在实际内燃机设计中，仿真技术不仅可以使设计师在计算机环境中快速构建样机、模拟流程和检测性能，还可以加速设计过程、减少试验时间和成本，增加对设计影响机理的理解。

尤其在新能源汽车设备、氢能和电力汽车领域，仿真技术尤为重要。

三、内燃机参数优化方法1. 燃烧室设计优化燃烧室设计直接影响着内燃机的燃烧效率和排放性能。

基于摩擦学原理的内燃机活塞裙部结构

２００４中国内燃机学会燃烧联合学术会议－‰辨。

争加｝唧？，基于摩擦学原理的内燃机活塞裙部结构陈传举（河南科技大学车辆与动力工程学院，洛阳，４７１００３）【籀要】本文首先从活塞裙相对于气缸壁面变速润滑运动的状态出发，建立了雷诺方程，再以椭圆一双曲面表选热态时活塞裙部型面的形状，进而以解析式模拟裙部表面和气缸壁面之间的油膜分布。

在最小油腱厚度不能小于气缸壁面和裙部表面的粗糙度的前提下，用有限元方法解雷谱方程，得出分布的油膜压力，用油膜压力舍力与侧压力是否平衡来判断裙部型面的设计是否合适．在计算过程中还考虑了活塞的摆动以及横向位移的影响，同时发现中凸点附近的曲率半径不能过小．上迷过程被编制成使用方便的计算机软件．Ａｂ３ｔｒａｃｔＴｈｅｇｏａｌｏｆｔｈｉｓｐａｔｅｒｉｓｔｏｃｈｏｎｓｅａｌｌｏｐｔｉｍｕｍｐｒｏｆｉｌｅｏｆｐｉｓｔｏｎｓｋｉｒｔ．Ｆｉｒｓｔ，ｔｈｅｇｏｖｅｒｎｉｎｇｅｑｕａｔｉｏｎ（ＲｅｙｎｏｌｄｓＥｑｕａｔｉｏｎ）ｉｓｄｅｄｕｃｅｄｂａｓｅｄＯｎｔｈｅｆａｃｔｔｈａｔｐｉｓｔｏｎｓｋｉｒｔｒｕ／ｉｓｔｒａｎｓｉｅｎｔｒｅｌａｔｉｎｇｃｙｌｉｎｄｅｒｌｉｎｅｒ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｏｉｌｆｉｌｍｂｃｔｗｃｇ，ｎｐｉｓｔｏｎｓｋｉｒｔｓｕｒｆａｃｅａｎｄｃｙｌｉｎｄｅｒｌｉｎｅｒａｌｌｏｖａｌ—ｈｙ．ｐｅｒｂｏｌｏｉｄｉｓＦＥＭｅｍｐｌｏｙｅｄｔｏｅｘｐｒｅｓｓｐｉｓｔｏｎｓｋｉｒｔｓｕｒｆａｃｅｉｎｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．ＮｅｘＬｔｈｅＲｅｙｎｏｌｄｓＥｑｕａｔｉｏｎｉｓｓｏｌｖｅｄｗｉｔｈａｎｄｎｏｗｔｈｅｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｐ∞ｌＲｉｓｋｎｏｗｎ．Ｆｉｎａｌｌｙ＇Ｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｐｒｏｆｉｌｅｏｆｐｉｓｔｏｎｓｋｉｒｔｉｓｄｅｃｉｄｅｄｔｈｒｏｕｇｈｃｏｍｐｕｔｅｒｐｒｏｇｒａｍｄｅｖｅｌｏｐｅｄｂｅａｕｔｈｏｒ．关冀词：摩擦学流体动力润滑内燃机活塞０引言活塞在气缸套中的运动状态对内燃机的噪声、摩擦损失、运转寿命都有直接的影响。

基于一维模型的柴油机润滑系统仿真及实验研究

——————————————收稿日期：2011-10-17作者简介：王斌(1984----)，男，在读硕士，主要研究方向为内燃机性能优化技术。

基于一维模型的柴油机润滑系统仿真及实验研究王斌1，孙平1，刘天将1，董彪;2（1.江苏大学汽车与交通工程学院，镇江 212013；2. 潍柴动力扬柴股份有限公司，扬州 225009）摘要：通过一维液压仿真软件对某柴油机润滑系统进行了仿真模拟，根据相关流动参数的仿真模拟结果分析润滑系统的压力分布。

试验研究验证了计算结果的准确性，并通过结构改进优化了柴油机润滑系统的流量和压力分布。

关键词：柴油机，润滑系统，机油压力，一维仿真中图分类号：TK421 文献标识码：AOne-dimensional simulation and experimental study of lubrication systemof diesel engineWANG bin 1, SUN Ping 1, LIU Tianjiang 1, DONG Biao 2(1. School of Automobile and Traffic Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China;2. Weichai Power Yangchai Co., Ltd., Yangzhou, Jiangsu 225009, China)Abstract : The lubrication system of diesel engine was simulated by the software of one-dimensional hydraulic system simulation.The simulated results of main hydraulic parameters were showed and the lubrication system pressure distribution was calculated. The accuracy of simulation was verified by experiments, the flow rate and pressure distribution of lubricating system was optimized.Key words : diesel engine, lubrication system, oil pressure, one-dimensional simulation,润滑系统是内燃机的重要系统之一，主要功能是供给内燃机运动摩擦副适当压力和流量的润滑油，保证良好的润滑和清洁磨粒的作用[1]。

内燃机活塞二阶运动建模与参数设计仿真

内燃机活塞二阶运动建模与参数设计仿真
王庆生;刘焜
【期刊名称】《系统仿真学报》
【年(卷),期】2011(23)5
【摘要】建立了内燃机活塞二阶运动数学模型,建模时综合考虑了活塞裙部外形轮廓、活塞裙部和缸套的热变形和弹性变形、表面波度和粗糙度以及裙部润滑摩擦状况等因素。

利用该模型对一些活塞参数进行了仿真设计,为活塞--缸套系统优化设计提供指导。

结果表明活塞裙部长度过短,可导致活塞二阶运动增大;活塞销偏心距过大会使活塞摩擦功耗和二阶运动快速增加;配缸间隙最佳值位于二阶运动曲线和摩擦功耗曲线的交点区域;确定径向缩减量时,应先确定裙部上端的径向缩减量。

【总页数】6页(P886-890)
【作者】王庆生;刘焜
【作者单位】合肥工业大学机械与汽车工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.内燃机活塞二阶运动的模拟计算
2.HCCI自由活塞式内燃机运行参数设计--自由活塞式内燃直线发电机研究进展(一)
3.内燃机活塞机构的建模及仿真分析
4.考虑活塞裙部润滑状态的活塞二阶运动分析及活塞设计参数的研究
5.内燃机活塞拍击现象建模与仿真
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内燃机密封性研究—活塞环泄漏仿真分析

内燃机密封性研究—活塞环泄漏仿真分析内燃机密封性的研究对整个内燃机的整体性能有着重大的影响,特别是随着工作时间及功率密度的不断增加,活塞环由于摩擦等因素泄漏问题越来越严重。

为保证内燃机的密封性,降低泄漏量,本文针对内燃机活塞环系统的进行研究,建立气体泄漏的数学模型,分析活塞环切口间隙、活塞环-缸套间隙及转速对气体泄漏的影响。

结合大量相关数学模型和计算实例,建立以“压缩上止点静态泄漏”为切入点的数学模型,逐步完善原数学模型及其参数,得到更接近实测数据的结果。

再以完善了的“压缩上止点静态泄漏”数学模型为基础,进一步探讨更完善和精确的活塞环泄漏检测、分析方法和手段,建立动态模型和运动平衡态模型,编制基于Visual Basic的模拟分析软件,进行先期模拟计算分析,为后续制作实际检测设备做准备。

进过反复模拟、修正,最终使得动态、运动平衡态检测设备能达到预期效果,则可为活塞环泄漏的检测提供新的、更准确的方法和手段,为泄漏检测和科学研究、评价建立一个更好的应用平台。

内燃机工作机理的仿真研究

内燃机工作机理的仿真研究内燃机是一种将化学能转化为机械能的装置，广泛应用于汽车、火车、飞机及各种动力设备中。

而内燃机的性能表现直接决定了其应用性能，因此对内燃机的工作机理进行深入研究是十分重要的。

而现在，随着计算机技术和数值仿真技术的不断发展，内燃机的仿真研究也日渐成为一个热点领域。

1.内燃机的工作原理内燃机根据燃料不同，可以分为汽油机、柴油机等多类。

然而不管是什么类型的内燃机，其工作原理基本相同。

每个循环中，内燃机依次完成四个过程：进气、压缩、燃烧和排气。

从而将燃油和空气混合物转化为能量，并驱动机器运动。

2.内燃机仿真技术的基本概念众所周知，仿真是一种通过计算机技术模拟真实过程或设备的方法。

对于内燃机而言，仿真模型可以分为物理模型和数学模型两类。

物理模型：即包括流体动力学模型、燃烧系统模型、热力学模型等，用于模拟内燃机在运行过程中的物理行为。

数学模型：包括结构力学模型、动力学模型、传热模型等用于计算质量、能量、动量等参数，以便更精确地预测内燃机性能。

而内燃机的仿真技术涉及很多方面，包括软件模拟、硬件模拟等，其中常见的仿真工具软件有：Nastran、Adams、Modelica、Matlab等。

通过仿真，工程师可以快速地建立和修改内燃机模型，并进行性能分析。

3.内燃机仿真技术的应用内燃机仿真技术的应用非常广泛，可用于性能分析、噪音和振动分析、燃烧流场仿真、气体流动分析、耐久性分析、润滑油管理等方面。

性能分析：通过仿真，可以预测内燃机在各种工作条件下的动力输出、燃油消耗、排放、发热、油耗等参数。

从而更好地指导优化设计和改进。

噪音和振动分析：仿真可以帮助工程师确定噪声源和振动产生，进行噪音和振动控制。

燃烧流场仿真：仿真可以帮助工程师研究燃烧过程的物理机理，预测燃烧过程中温度、压力、速度、化学反应等物理参数。

气体流动分析：仿真可以帮助工程师分析气体在内燃机中的流动情况，确定优化气体流动路径和优化进气量。

内燃机系统动力学与油膜动力润滑的耦合分析

内燃机系统动力学与油膜动力润滑的耦合分析戴旭东袁小阳谢友柏西安交通大学润滑理论及轴承研究所内燃机系统动力学与油膜动力润滑的耦合分析Study on Coupling Hydrodynamic Lubrication to System Dynamical Behavior inInternal-Combustion Engine戴旭东袁小阳谢友柏(西安交通大学润滑理论及轴承研究所)摘要:本文使用MSC.ADAMS建立了内燃机缸体-活塞-连杆-曲轴系统的系统动力学分析模型。

在忽略油膜润滑情况下进行了内燃机缸体-活塞-连杆-曲轴系统的动力学分析，得到了内燃机在转速稳定和启动过程中各构件的运动及受力情况。

在系统动力学分析中考虑了曲轴主轴承的流体动力润滑作用，建立了内燃机系统动力学与流体动力润滑耦合作用下的动力学分析模型。

通过在MSC.ADAMS中调用自己编写的计算流体动力润滑程序进行了系统动力学与流体动力润滑耦合作用下的动力学分析。

分析结果表明：零部件在动态加速过程中要承受比稳态时更大的载荷。

在内燃机缸体-活塞-连杆-曲轴系统动力学分析中考虑油膜动力润滑作用后缸体的动态受力峰值降低，润滑油膜的动力耦合具有使缸体各部位受力趋于均匀化的作用。

以不考虑油膜动力耦合作用的动力学分析作为设计依据的零部件设计具有过大的安全裕度,在内燃机零部件设计时考虑摩擦学与系统动力学的耦合是必要的。

关键词:MSC.ADAMS内燃机系统动力学润滑动力耦合Abstract: A multi-body dynamics model of Cylinder-Piston-Rod-Crank System (CPRCS) in Internal-Combustion (IC) engine was built with MSC.ADAMS. The numerical simulations of the model were processed in two conditions of stable rotation and startup. The result shows that the maximal forces acting on parts under startup is more than that of stable rotation. An analysis model of coupling bearing hydrodynamic lubrication to system dynamic behavior in CPRCS was established, and the numerical simulation of the model was presented through linking FORTRAN program to MSC.ADAMS. In the simulation, the oil film forces in bearings were computed by solving Reynolds differential equations. After a simulation of five circles, the dynamic forces acting on engine block were received. By contrasting with the results of a modelneglecting bearing lubrication, it is evident that the coupling between system dynamic behavior and lubrication can change the forces acting on engine block. Especially, the coupling effect can decrease the maximal values of the forces. Part designs based on no forces due to oil film lubrication acting on parts possess too large safety factors. It is very necessary to study the coupling between dynamic behavior and tribology behavior in design of internal-combustion engine.Key words:MSC.ADAMS，internal-combustion engine，system dynamics，lubrication， dynamic coupling analysis1 概述内燃机的缸体、活塞组件、连杆组件、曲轴、曲轴主轴承及在它们间起动力润滑作用的润滑油膜共同构成了一台内燃机的核心传动机构。

活塞弹性变形对活塞二阶运动及裙部润滑特性的影响

活塞二阶运动及裙部润滑展开【４曲ｊ，但通常将活塞和缸套当
１活塞二阶运动动力学方程
工作状态下活塞二阶运动动力学方程【为：
ａ
ｂ
ｐｌｎ了＋ｐ
Ｌ
三
ｐ
（ａ一６）了
Ｌ
，
、
ｂｉ
作刚性元件来处理…ｏ］，考虑活塞弹性变形的相对较少。
尽管王庆生等［１１－１３］在研究过程中考虑了活塞弹性变形的影响，但在求解雷诺方程时将预先通过商业软件计算得出的裙部变形量直接添加到油膜厚度方程中，未考虑裙部动力润滑与活塞变形之问的耦合关系，孟凡明等＿】ｊ
采用直接耦合求解二阶运动方程、雷诺方程和活塞裙部变形方程的方法，但在计算裙部变形量时仅考虑裙部油
活塞弹性对活塞二阶运动和裙部润滑特性的影响。
厶为活塞转动惯量，ｋｇ・ｍ２１ａ为活塞裙部顶端到销轴中心的垂直距离，ｍ；ｂ为活塞裙部顶端到活塞质心的垂直
关键词：有限元法；润滑；活塞裙；弹性变形；活塞二阶运动：摩擦功耗
ｄｏｉ：１０．３９６９￣．ｉｓｓｎ．１００２ — ６８１９．２０１５．０４．００９中图分类号：ＴＫ４０１文献标志码：Ａ文章编号：１００２ — ６８１９（２０１５）一０４ — ００６３ — ０６
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内燃机缸套-活塞系统流体润滑模型的研究进展

ＸＮｕｓｅＵＮｅ—ｉ毒ＷＮａｃｅＩＧＬ — ｎ．ＨＡＧＷｉｑｎＡＧＤ —ｈｎｈａ
（．ｈｎｔｎｌｔｒｙｌＴｓｉｇＣｎｅ（ａｇｏｇ，ｉｎｍｅ２００Ｃｉａ１ＣｉａＮａｉａｏｃｃｅｅｔｅｔｒＧｕｎｄｎ）Ｊａｇｎ５９０，ｈｎ；ｏＭｏｎ
Ｋｅｒｓｉｔｒａｏｕｔｏｎｉｅｃｌｎｅ－ｉｔｎｓｓｅ；ａｅｕａｅｔｘｕｉｇｙｗｏｄ：ｎｅｎｌｍｂｓｉｎｅｇｎ；ｙｉｄｒｐｓｏｙｔｍｌｓｒｓｒｃｅｔｒｎｃｆ
内燃机流体润滑模型研究的目的是通过润滑理论来实现内燃机润滑部件（塞、连杆、曲轴轴活
承和气门座等）的功能、降低摩擦功耗、减小磨损．研究表明，现有的发动机因摩擦造成的功率损
失占整个发动机功率损失的８％，其中内燃机润滑部件的损失占整个摩擦功率损失的５％～６％ｔ．０００ ” 内燃机中摩擦副的润滑分析是摩擦学应用的最重要领域之一，对此国内外学者进行了大量的研究，形成了多种润滑理论模型［５２１－．近年来，算机技术的引入使摩擦学基础理论得到细化，内燃机流体计
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第２２卷第１期
２ｏ０８年２月
五邑大学学报（自然科学版）

内燃机活塞裙部-缸套间润滑油输送状况

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｔｒａｎｓｐｑｒｔｏｆｌｕｂｉｃｒａｔｉｎｇｏｉｌｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｐｉｓｔｏｎｓｋｉｒｔａｎｄｔｈｅｃｙｌｉｎｄｅｒｌｉｎｅｒｈａｓｉｍｐｏｔｒａｎｔｉｎｌｕｆｅｎｃｅｏｎｔｈｅｌｕｂｉｃｒａｔｉｏｎ
２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＳｃｉｅｎｃｅｎｄａＯｐｔｏ — ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｆｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｆｅｉ２３０００９）
内燃机活塞裙部．缸套间润滑油输送状况冰
孙军刘广胜苗恩铭２郝飞飞朱少禹胡新亮李悦
ｆ１．合肥工业大学汽车与交通工程学院合肥２３０００９；
２３０００９）２．合肥工业大学仪器科学与光电工程学院合肥
行程中润滑油滞留量的变化规律基本相同，不同时刻的润滑油滞留量不相同，活塞上下止点处的润滑油滞留量基本相同。内
燃机负荷相同时，随转速增加，进气行程中和膨胀行程中后期的润滑油滞留量减少，膨胀行程前期的润滑油滞留量增加。内
燃机转速相同时，膨胀行程前期的润滑油滞留量一般随负荷增加而增加，膨胀行程中后期的润滑油滞留量基本不随负荷变化，不同转速下进气行程中润滑油滞留量随负荷的变化规律不一致。

基于有限元分析的活塞裙部对发动机性能影响的可行性的研究探索

249作者简介：苌悦（1992—　），女，汉族，河南荥阳人。

主要研究方向：热能与动力工程。

汽车行业发展速度越来越快，对环境造成的影响也日益受到人们的重视。

活塞也被具有更高的要求，更好的耐热性能，更高的强度，更耐压，刚度和强度也更高，发动机运转噪声更小，摩擦更少，各个刚与活塞之间更贴合，因此对活塞的设计和制造提出了更高的要求。

另一方面，发动机的技术日新月异，不断进步，活塞的工作条件越来越严格，使得活塞变得尤为重要，尤其是活塞裙部对发动机性能影响越来越多。

一、活塞结构及裙部型面由于活塞的工作条件不好，温度高，散热困难以及润滑不良，在工作过程中会受到与多因素影响。

活塞在工作时，受到各种气体和压力的作用，发生变形，活塞裙部表面也发生了改变。

活塞在如此复杂的工作条件之下，其简单的外形无法满足其工作要求，活塞裙部的设计与工艺就显得尤为重要活塞顶部气环能够同时承受一个燃烧燃料气体的巨大压力,是一个大型内燃机组的油环和一个燃烧室的重要结构组成的一部分,活塞顶部安装加工气环是指从安装活塞顶部到气室油环槽下部两端面之间的部分。

活塞裙的底部装置位于整个活塞的下端头部之下,是一种形式从头部油环槽下端开始面向头部活塞最下端的一个部分,其上方已经打开了一个位于活塞的头部销动底座排气孔。

二、活塞热力状况与裙面影响因素分析活塞的工作环境极其复杂，内部的流体及热力状况变化比较多，而且持续运转，活塞主要能够承受着在高压高温燃烧前后气缸的体力、往复式的惯性驱动力、连续拉杆力、裙部侧面的压力、油膜间的摩擦力和高压燃烧后的气体在低压高温下的高速旋转运动。

燃烧瞬间压力作用于汽缸活塞上的可燃气体瞬间压力往往是非常高。

传动活塞主要是在一个汽缸内以很快的旋转速度运动做为液体往复运动,产生了很大的液体惯性附加力,使得这种活塞能够承受了很大的液体惯性力和附加力的载荷。

汽缸内的液体燃烧室和气体中的压力和由于活塞的连杆往复运动惯性的压力均因此呈现出一种周期性的径向变化,同时,活塞也由于需要同时承担在连杆上运动方向快速倾斜的特定位置上汽缸侧面的压力所因而产生的一种周期性径向冲击。