内燃机活塞环—缸套冷启动状态下摩擦特性研究

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1、中北大学学位论文内燃机活塞环-缸套冷启动状态下摩擦特性研究摘要随着人们对车辆工作环境的要求越来越苛刻，作为车辆的心脏——内燃机也必须向高功率、高转速、高效率、良好的启动性、低噪声和低排放等方向发展。活塞环-缸套作为内燃机中重要的摩擦副，在其冷启动过程中，伴随着活塞的运动，在过低的环境温度下，活塞环要承受活塞往复惯性力、高温气体冲击力的共同作用。过低的环境温度会使活塞环和缸套材料的摩擦学性能及润滑油的润滑质量恶化，使其间的摩擦行为更为严重。本文以温度为主要变量，研究在温度逐渐降低的过程中，活塞环与缸套之间的摩擦性能和润滑状态。为内燃机活塞环-缸套低温环境摩擦预测以及设计低温环境下工作的内燃

2、机提供理论支持及仿真方案。本文主要进行了以下方面的研究工作。(1)活塞环-缸套摩擦力数学模型推导以某内燃机为研究对象，对其进行活塞运动分析，并建立其单缸中第一道活塞环的动力学模型，推导得出活塞环-缸套间摩擦力数学模型；(2)环境温度变化对摩擦性能的影响分析对摩擦力模型中相关参数进行温变效应分析，得出各个参数在温度下降时的变化规律，绘制相应变化曲线，并以此模型计算特定温度条件下内燃机燃烧首循环的活塞环-缸套摩擦力；(3)摩擦模型的验证运用Ricardo-Ringpak软件对活塞环-缸套模型进行仿真，得出多种环境温度下，内燃机燃烧首循环中第一道活塞环摩擦力及摩擦功率损失，应用微凸体接触理论中

3、，接触面的温变效应来解释摩擦力随温度降低而增大的现象，验证数学计算模型的可靠性。关键词:内燃机，冷启动，活塞环，缸套，摩擦特性I中北大学学位论文ResearchonFrictionPropertiesofPistonRingandCylinderLinerinInternalCombustionEngineunderCold-startingStateAbstractTherequirementoftheworkingenvironmentforvehiclesismoreandmorecritical.Internalcombustionengines,astheheartofthev

4、ehicle,alsohavetodevelopwiththetrendofhighpower,highspeed,highefficiency,goodstartingperformance,lownoiseandlowemission.Pistonringandcylinderlinerisanimportantfrictionpairintheinternalcombustionengine.Incold-startingcondition,astheenvironmenttemperatureisverylow,thepistonringhastobeartheinteracti

5、onofthepistonreciprocatinginertiaforceandtheimpactofhighpressureandtemperatureofthecombustiongas.Thetribologicalpropertiesofthepistonringandcylinderlinerwillbedeterioratedinlowertemperature,andsowillthelubricationquality.Inthisarticle,temperatureischosenasthemainvariable.Thetribologicalproperties

6、andlubricationperformancesofthepistonringandcylinderlinerwillbestudiedintheprogressofgraduallytemperaturedecreases.Theresultswillprovideaseriesoftheoreticalbasisandsimulationmethodsforthepredictionoftribologicalpropertiesinthepistonring-cylinderlinerfrictionpair,alsoforfurtherdesignworkofinternal

7、combustionenginesinlowtemperature.Inthisarticle,themainlystudiedcontentsareasfollows.(1)Deductionofthemathematicalmodelforpistonring-cylinderlinerAninternalcombustionenginewastakenastheobjectfortheresearchwork.Thekinem