車(chē)用柴油機(jī)活塞環(huán)組外圓面結(jié)構(gòu)優(yōu)化的模擬研究.pdf

1、活塞環(huán)是內(nèi)燃機(jī)的關(guān)鍵零部件之一，起著密封、控油、導(dǎo)熱、支撐四大重要作用。其設(shè)計(jì)和工作的好壞直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的性能?；钊h(huán)的外圓面輪廓形狀決定著活塞環(huán)潤(rùn)滑時(shí)的油膜分布，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)油耗、漏氣量有著重要的影響。
　　 本文以一臺(tái)柴油機(jī)活塞環(huán)為研究對(duì)象，優(yōu)化設(shè)計(jì)原機(jī)環(huán)的外圓面型線，進(jìn)而提出兩種優(yōu)化方案，其中方案一中第一道氣環(huán)的外圓面形狀為一段圓弧的偏桶面結(jié)構(gòu)，桶面高點(diǎn)為1.34mm;第二道氣環(huán)的外圓面形狀為錐度是2°12′的錐面;油環(huán)

2、的上下刮油刃在原機(jī)的基礎(chǔ)上切削成帶同向錐度的形狀。方案二中第一道氣環(huán)的外圓面形狀為一段圓弧的偏桶面結(jié)構(gòu)，桶面高點(diǎn)為1mm;第二道氣環(huán)和油環(huán)的外圓面形狀與方案一的相同。利用AVL公司Excite Piston&Ring軟件模擬計(jì)算出外圓面形狀變化時(shí)柴油機(jī)機(jī)油消耗、漏氣量的模擬數(shù)值，得出了活塞環(huán)組在不同途徑和不同時(shí)刻機(jī)油消耗差異明顯的主要因素，其中由慣性力導(dǎo)致的頂環(huán)環(huán)岸潤(rùn)滑油的甩出是導(dǎo)致機(jī)油消耗產(chǎn)生的主要原因。同時(shí)模擬分析表明，新設(shè)計(jì)方案的

3、漏氣量和機(jī)油耗的模擬數(shù)值都低于原機(jī)環(huán)，而方案二性能更優(yōu)。
　　 通過(guò)裝機(jī)臺(tái)架性能試驗(yàn)驗(yàn)證優(yōu)化方案的實(shí)際使用效果，進(jìn)行了三輪臺(tái)架試驗(yàn)，發(fā)動(dòng)機(jī)工作良好，運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定。研究表明優(yōu)化方案切實(shí)可行，方案二對(duì)應(yīng)的實(shí)際漏氣量和機(jī)油耗最低。同時(shí)，第一道氣環(huán)的外圓面結(jié)構(gòu)，也有利于調(diào)節(jié)機(jī)油和形成合適的油膜，使活塞在壓縮和排氣行程中不會(huì)將大量潤(rùn)滑油帶入燒燃室中。
　　 對(duì)比分析漏氣量和機(jī)油耗的模擬結(jié)果及臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)果，可以看出模擬計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果