发动机活塞-气缸套间润滑油膜状态测量技术研究-论文.pdf

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1、公路与汽运总第162期Highways&AutomotiveApplications13发动机活塞一气缸套间润滑油膜状态测量技术研究史敏，邵毅明(重庆交通大学交通运输学院，重庆400074)摘要：为了更加深入地研究发动机活塞一气缸套间润滑状态，对现有活塞一气缸套间润滑油膜测量技术进行综述，介绍了激光诱导荧光测量法、粒子图像测速法和超声波膜厚测量法的原理、特点及测量条件。关键词：汽车；活塞一气缸套；润滑油；油膜厚度；油膜速度中图分类号：U464．13文献标志码iA文章编号：1671—2668(2014)03—0013—03降低发动机效率的因素中，摩擦

2、损失是最主要副的两个物体无关，因而可连续测量发动机在整个循因素之一，主要发生在活塞和气缸套之间。润滑油环中气缸壁面任一处的润滑油膜厚度。但采用该方膜运动是研究活塞一气缸套间摩擦机制的关键现法测量时要求气缸必须用透明材料制成，故该方法一象，当油膜运动被完全了解时，就能得出活塞形状设般用于实验室中，在工业领域还没有得到广泛应用。计的优化规律。影响润滑油膜运动的因素为活塞形1．2激光诱导荧光测量法的测■设备状和活塞环条件，而油膜厚度和速度是研究活塞油LIF方法的主要测量设备包括Nd：YAG镭射膜行程和运动的很重要因素。(NewWaveResearch公司

3、，SOLOⅢ一15，最大功流体动力润滑理论的研究已日渐成熟，但理论率50mJ，波长532nm)、CCD照相机(柯达ES一计算中的一些必要的简化必然导致计算误差。目前1．01008pix．X．1018pix)和电脑。激光束和CCD照研究这一问题的方法为通过实验对润滑油膜进行实相机同方向设置。由PIV处理器控制激光照明和际测量，并与理论计算结果进行比对。该文拟介绍CCD相机的快门，同时通过编码器得到曲轴转角信发动机活塞一气缸套间润滑油膜测量最新技术的研息。发动机使用蓝宝石材质气缸，便于观察内部。究进展及实际应用。活塞裙部和活塞环是测量的主要区域，活塞水

4、平运动(如图1所示)。l激光诱导荧光测量法1．1激光诱导荧光测量法的原理一些染料溶于液体具有发射荧光的特性，利用这一特性，运用各种各样的染料和光源的组合进行斯测试，获得最优组合来测量油膜厚度。激光诱导荧光法(LIF)选择的是RhodamineB和Nd：YAG镭射的组合。诱导出的荧光可由CCD照相机进行捕捉，荧光强度由下式确定：—I。K(a)F(T，a)Ch式中：J。为镭射初始强度；K(a)为取决于光源波长图1LIF方法的测量设备的常数；F(T，a)为取决于温度及光源的常数；C为LIF方法所得图像的尺寸为136mm×135染料浓度；h为油膜厚度。mm

5、，像素为64×64pixels。图2为光纤接人发动因为I。、K(a)、C在实验中都可被作为常数来机的LIF图像实例。对待，又因被选的染料在研究中对温度不敏感，荧光2粒子图像测速法强度只和油膜厚度有关。因此，可以通过测量LIF照片灰度的强度得到油膜厚度值。粒子图像测速法(PIV)具有无接触式、瞬态、多这种方法的优点是测量精度高，且与组成摩擦点等特点，能在同一瞬态记录大量空间点上的速度2014年第3期史敏，等：发动机活塞一气缸套间润滑油膜状态测量技术研究15联合式(1)和式(2)得到油膜厚度和反射系数之各具特点，适用于不同测量条件：LIF方法可以精确间

6、的关系为：垫一可靠地测量活塞一气缸套间润滑油膜厚度；PIV方／法可以测得活塞一气缸套间润滑油膜的运动速度，h==(3)一般与LIF方法联合使用；超声波法可以在活塞一3．2超声波法的测量设备气缸套间实现润滑油膜厚度的无损测量。在测量过程中，将平面压电超声探头安装到湿组气缸套外侧表面，安装位置与当活塞位于上止点参考文献：时活塞裙部位置平齐(如图6所示)。[13TakiguchiM，NakayamaK，FuruhamaS，eta1．Varia—tionofpistonring0ilfilmthicknessinaninternalcombustionen

7、gine：comparisonbetweenthrustandan—ti-thrustsides[R]．SAEP一压面～aper)，1998．一蓬型旧ccc一一[2]ThirouardB，HartAP．C头haracterizatio一nan赡dm一odelingofthefundamentalaspectsofoiltransportinthepis—tonringpackofinternalcombustionengines[-R]．SAEPaper，1999．[3]KeiNakayama，SeijiTamaki，HiroyukiMiki，et

8、a1．Theeffectofcrankoffsetonpistonfrictionforceinagaso-图6平面压电超