关于降低活塞漏气量的活塞环优化分析.pdf

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1、第1期2018年2J内燃机nternalCombustionEnginesNo．1Feb．2018关于降低活塞漏气量的活塞环优化分析李贺柱1，李波1，赵礼飞1，林欣欣1，朱黄龙’(安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心，安徽合肥230601)摘要：我们介绍了活塞环的设计优化，主要是降低活塞漏气量。设计8个组合方案对比分析，根据计算结果，优化第一道活塞环闭口间隙和工作面形状对降低活塞漏气量最为有效，最终选出最优的活塞环优化组合方案。关键词：活塞环；工作面形状；漏气量中图分类号：TK413文献标识码：B文章编

2、号：1000—6494(2018)01—0016—03OptimizationDesignofPistonRingforReducingPistonBlow-byLIHezhul，LIB01，ZHAOLifeil，LINXinxinl，ZHUHuanglon91(TechnicalCenter，AnhuiJianghuaiAutomobileGroupCo．，Ltd．，Hefei230601)Abstract：Toreducethepistonairleakage，thispaperintroduces

3、thepistonringoptimization．Eightgroupsofcontrastschemearedesigned．Accordingtotheanalysisresults，thefirstpistonringsilentgapandsectionshapeoptimizedcanreducethepistonairleakagebest．Eventually，thebestschemefromtheeightgroupsofcontrastschemeareselected．Keywo

4、rds：cylinderring；sectionshape；pistonblow—byO前言活塞环的主要作用是密封，即防止气缸内的可燃混合气体和高温燃气漏人曲轴箱，同时阻止曲轴箱内的润滑油上窜到燃烧室中。随着发动机性能的不断提升和环保要求的加严，对活塞环的发展也提出了新的要求，活塞环的发展趋势是使发动机具有低活塞漏气量、低机油耗。我们介绍活塞环的设计优化，降低活塞漏气量。设计8组方案进行对比分析，根据分析结果，确定最佳的优化方案，即最大限度的减小活塞漏气量，同时又能兼顾机油耗。某轻型柴油发动机额定转速为

5、4000r／min，活塞环的原始设计方案为两道气环一道油环组合，其中第一道气环的开口间隙为0．2～0．4mm，工作面形状为偏桶面；第二道气环的张力为8．1～12．2N，工作面形状为矩形锥面；第三道油环的张力为27．4～41．1N。活塞漏气量的指标为小于60L／min。作者简介：李贺柱(1986一)，男，河南信阳人，工程师，本科，主要从事汽车发动机设计开发。收稿日期：2017—08一15第一道气环密封80％～90％的气体，主要漏气通道是活塞环闭口间隙和侧隙。图1为活塞环密封示意图，其中s1为闭口间隙。虱1

6、活塞环密封1活塞环优化方案缸孔活塞环活塞本次分析计算的目的，主要是通过三道活塞环的优化，以减小活塞漏气量。活塞环的变动具体如下：a．第一道气环的开口间隙由O．2。0．4mm调整为0．2～0．35mm，环的工作面形状从偏桶面调整为正桶面。b．第二道气环的张力从8．1～12．2N调整为8．4～12．6N，环的工作面形状从矩形锥面调整为反扭曲锥面。C．第三道油环的张力从27．4～41．1N调整为第1期李贺柱，等：关于降低活塞漏气量的活塞环优化分析35．2～52．8N。活塞的开口间隙减小能够减小气体流动的通道，

7、对于活塞漏气量的改善是有好处的。活塞环的形状有很多种，目前还无法准确了解不同工作面形状的活塞环对漏气量的影响。因此，根据基本原理和工程开发经验，将上述三道活塞环的变化进行组合，形成八个设计方案，具体方案说明如下：方案一：三道活塞环的设计参数均不变化；方案二：第一道气环的开口间隙变化；方案三：第一道气环的开口间隙及环工作面形状变化；方案四：第二道气环的张力变化；方案五：第二道气环的张力及环工作面形状变化；方案六：第三道油环张力变化；方案七：第一道气环的开口间隙及工作面形状变化，第二道气环的张力及工作面形状

8、变化；方案八：第一道气环的开口间隙及工作面形状变化，第二道气环的张力及工作面形状变化，第三道油环的张力变化。2计算分析根据上述优化方案组合，分别进行活塞动力学分析，计算出各方案的活塞漏气量，评估上述组合方案的有效性和合理性。分析计算情况如下：14—12岂10R8趟6鲻4蝼20活塞第一道气环第二道气环第三道油环缸套曲轴转角／c

9、CA图3缸内爆发压力曲线活塞动力学分析模型包括活塞、缸套、两个气环、一个油环、活塞销、连杆，具体模型见图2。活塞动力