车用发动机润滑系统最低润滑油供给量研究

以某1.8VVT发动机为研究对象,建立了发动机润滑系统计算模型和轴承动力学模型,对主油道压力、轴承处润滑油流量、轴承轴心轨迹、最小油膜厚度等参数进行了计算分析。通过计算轴承、凸轮和VVT系统等润滑系统关键部件的润滑油压力需求,获得了润滑系统在不同发动机转速下的最低润滑油压力,该计算结果可为润滑系统设计提供理论依据和边界条件。仿真计算结果表明:发动机润滑系统进油压力对轴承润滑的最小油膜厚度基本没有影响;原润滑系统供给润滑油的液压功率实测值超出理论需求值,最高可达72%,原润滑系统存在发动机中高转速工况下供油过量的问题。     

曲轴轴承系统动力学和摩擦学行为耦合分析

以多柔体动力学理论为基础,建立了某4缸柴油机曲轴—轴承系统考虑主轴承摩擦学特性的ADAMS动力学仿真模型,求解得到曲轴动力学响应和主轴承反力。在此基础上采用有限差分法进行主轴承润滑分析,得到各个主轴承最大油膜压力和最小油膜厚度的动态变化规律。计算结果表明,曲轴各个主轴颈的径向振动响应,各主轴承反力、最大油膜压力和最小油膜厚度具有结构对称性。     

动力传动系统振动特性对车内噪声影响分析

动力传动系统弯振与扭振是引起诸多后驱汽车车内轰鸣声的共性问题。某前置后驱柴油机汽车在全油门加速工况时,动力传动系统的多个耦合弯振频率及其3阶扭振造成车内多个转速下的噪声峰值。通过进行动力传动系统扭振计算分析与弯扭振试验研究,采用减小动力传动系统激励源与改变该系统弯扭刚度的方法,解决了由于动力传动系统弯扭振动特性引发的NVH问题。     

发动机曲轴系非线性动力学分析

针对发动机曲轴系振动与主轴承油膜耦合问题，采用模态减缩法，将曲轴系中每个部件压缩为缩减自由度的子结构模型，并通过不同的连接体对它们进行连接，构成发动机曲轴系的非线性动力学模型，求解该模型，即可得到曲轴的动力学特性与主轴承油膜特性。本文以某四缸发动机为例，采用以上流程对其曲轴系进行非线性动力学仿真分析。计算结果表明，该发动机的曲轴系振动符合设计要求，且对于主轴承轴瓦磨损的预测与试验结果吻合，说明了曲轴系动力学仿真计算的正确性。     

考虑非稳态传热的高速汽油机主轴承润滑分析

针对一款高速汽油机主轴承内部润滑与摩擦磨损问题,考虑到轴承承载不均导致的轴瓦与润滑油非稳态传热,基于弹性流体动力润滑(EHD)和轴承动力学理论方法,通过迭代计算,得出该高速汽油机具有代表性的第三主轴承在最大转速(9500 r/min)时轴承内部精确的温度场与热变形,并以此为轴承新的几何轮廓边界条件分析轴承的实际润滑情况.结果表明,与未考虑轴瓦温度场及热变形相比,轴承润滑状态明显恶化,具体表现为轴承最小油膜厚度减小、最大油膜压力增大,且出现较严重的磨损.最后通过发动机台架试验测得轴承的实际工作情况,并与计算结果进行对比,计算结果与实际摩擦磨损情况吻合,验证了所用方法和所得研究结论的正确性.     

柴油机连杆小头与活塞销轴承润滑特性分析

利用活塞连杆弹性流体动力学润滑(EHD)模型,研究了活塞销与连杆小头轴承的润滑特性。首先建立了活塞销、连杆及活塞的有限元模型,并对其进行了自由度缩减,然后建立了连杆小头轴承EHD仿真模型。通过分析连杆小头轴承油膜厚度、油膜压力、粗糙接触压力等轴承润滑特性参数,研究了不同配合间隙、活塞销和连杆小头刚度匹配等参数对润滑的影响,分析了柴油机在工作过程中出现连杆小头衬套异常烧蚀的故障原因。结果表明,活塞销与连杆小头刚度匹配、连杆小头间隙对连杆小头轴承润滑特性有较大的影响。     

发动机主轴承的油膜厚度测试技术

提高发动机燃油经济性的有效途径之一是改善各种零部件滑动部位的润滑状况,以降低摩擦,提高可靠性。因此,掌握发动机主轴承的油膜状态(油膜厚度、油膜压力)是至关重要的,这就要求对油膜状态,尤其是油膜厚度进行测试。介绍了几种常用油膜厚度测试技术的原理和应用范围,如激光诱导荧光法、总电容法、薄膜法等,并给出了相应的测试结果。此外,对发动机实际运转时的主轴承油膜动态,如油膜厚度的变化,以及发动机运转条件与最小油膜厚度的关系进行了描述。     

单缸断油和关闭气门对曲轴扭振特性影响研究

对发动机曲轴系统的扭振特性进行了理论分析,利用GT-Crank模块建立某V型6缸发动机的动力学仿真模型,对发动机单缸断油和单缸关闭气门两种工况进行仿真计算,对比分析了发动机正常发火与单缸停缸时系统扭振特性。仿真结果表明:单缸停缸时系统扭振以低谐次为主,扭振振幅较正常发火显著增加,扭转应力变化不明显;单缸关闭气门扭振振幅较单缸断油大;不同气缸断油和关闭气门扭振振幅最大差距分别为16.5%和4.3%。     

混合动力传动系扭转振动特性分析

混合动力汽车传动系与传统汽车的传动系相比在扭转振动特性上表现出新的特点,本文中采用集中质量参数法在AMEsim中建立了转矩耦合式混合动力传动系的扭振分析模型,计算了传动系的扭振固有特性,对其主要各阶扭振模态进行了分析。基于混合动力电机控制系统引入的PI控制参数和扭振分析模型,研究了PI控制的增益参数对传动系固有特性的影响。结果表明,比例控制参数会改变系统模态阻尼比,而积分控制参数则影响传动系的刚体模态,导致低阶的扭转频率和模态振型发生改变。     

乘用车加速工况动力传动系扭振分析与改进

采用简化的活塞曲柄连杆机构,以实测时变缸压为激励,同时考虑了曲柄连杆机构时变转动惯量、离合器非线性刚度、齿轮侧隙和齿轮啮合时变刚度等因素,建立了乘用车动力传动系3挡集中参数扭振模型,计算分析了传动系固有振动特性。进行3挡全油门加速工况下的试验和仿真,对比其飞轮、输入轴和输出轴的2阶主谐次扭振加速度信号,验证了模型的有效性。分析系统的扭振响应发现在2 500~2 700r/min之间系统发生共振现象,输入轴的最大扭振加速度值为1 650rad/s2。在模型中换用双质量飞轮后的试验和仿真都表明,在整个加速区间内避免了扭转共振现象,输入轴的最大扭振加速度值大幅度减小至313.6rad/s2。     

弹性环阻尼器对涡轮增压器转子动力性能影响研究

以高速涡轮增压器滚珠轴承转子系统弹性环阻尼器(ERSFD)为研究对象,采用有限元分析以及挤压油膜理论对弹性环支承刚度、油膜压力场分布、油膜刚度阻尼以及滚珠轴承转子系统动力学特性等进行了分析研究,并与挤压油膜阻尼器(S F D)进行对比分析.研究发现,弹性环阻尼器的交叉刚度和阻尼很小,有效地改善了挤压油膜阻尼器刚度阻尼自由度耦合问题,刚度阻尼的非线性得到明显的抑制.采用六凸台弹性环阻尼器与滚珠轴承串联组合的增压器进行了台架试验,并与动力学计算结果进行了对比分析.     

同步器摩擦传动机理建模与材料参数影响研究

为探明摩擦副材料参数对同步器同步过程的影响，建立了油膜压力、微凸体压力、同步环轴向力和同步转矩4个模型。利用4阶Runge-Kutta法对油膜厚度和转速差进行耦合求解，求得同步过程中油膜厚度、转速差、黏性转矩、粗糙接触转矩以及总转矩变化曲线。对所建模型进行试验验证后，利用所建模型研究了摩擦材料渗透性、摩擦副表面联合粗糙度、摩擦副当量弹性模量、摩擦因数变化规律对同步过程的影响。结果表明：摩擦材料渗透性减小导致油膜厚度变化速率下降，黏性转矩和粗糙接触响应延迟，同步时间延长；摩擦副表面联合粗糙度增大致使最小油膜厚度增大，黏性转矩峰值减小，粗糙接触转矩响应加快，同步时间缩短；摩擦副当量弹性模量增大导致最小油膜厚度增大，粗糙接触转矩增大，同步时间缩短；正斜率摩擦因数下粗糙接触转矩大于负斜率摩擦因数下粗糙接触转矩，同步时间相对较短。     

直线度误差对活塞销轴承润滑性能的影响

基于Reynolds润滑方程和油膜厚度方程,研究了直线度误差对轴承润滑性能的影响,建立了轴向几何型线的数学表达公式;针对某高速大功率柴油机,建立了详细的单缸计算分析仿真模型;研究了锥形、喇叭形、桶形和三角形误差对活塞销轴承的最小油膜厚度、最大油膜压力、轴瓦最大摩擦力矩、平均摩擦功损失以及油膜温度变化曲线和温度场分布的影响规律.研究结果表明:不同活塞销直线度误差的素线形状对轴承润滑性能的影响不同,素线形状的极值点位置对活塞销动态特性和轴承润滑性能的影响较大,素线曲率的影响要小些;使活塞销素线形状失去对称性,或使活塞销刚度减小的误差,对轴承润滑不利,有导致衬套脱落、烧蚀的危险.     

Development of measuring method for oil film pressure of engine main bearing by thin film sensor

In this study, a thin film pressure sensor made of manganin was developed by means of sputtering. The sensor was formed directly on the sliding surface of a plain bearing, and oil film pressure measurement during engine operation was carried out successfully. The formation method and characteristics of the sensor are presented in this paper, together with the measured data, taking account of instantaneous temperature fluctuation occurring during one cycle and deformation of the bearing, which would cause measurement error.     

基于GT-Suite的活塞环-缸套摩擦特性研究

以活塞环-缸套为研究对象,利用GT-Suite软件建立了活塞环-缸套摩擦模型,将摩擦、润滑和动力学三者耦合起来,同时考虑了活塞环和缸套的扭曲变形、接触表面粗糙度等因素,计算分析标定工况下活塞环-缸套的油膜厚度、油压分布、摩擦力和摩擦功耗。着重分析了不同润滑油温和不同转速条件下第一环油膜厚度和摩擦功耗,结果表明:第一道活塞环处润滑效果差、摩擦功耗高;随着油温升高,油膜厚度显著减少,同时摩擦功耗显著减少,综合考虑润滑和摩擦功耗,发现油温在80~90℃时摩擦特性较为理想;随着转速提高,油膜厚度增加,同时摩擦功耗增加,转速对油膜厚度影响较小,对摩擦功耗有显著影响。     

基于整体模型的发动机主轴承壁强度分析

对采用局部模型进行发动机主轴承壁强度分析的不足进行了研究,提出了包含完整机体与主轴承盖的整体模型的分析方法。针对某直列4缸柴油机,根据标定转速与最大转速2个工况下主轴承载荷曲线选取曲轴危险转角,以危险转角下主轴瓦的油膜压力与燃烧压力作为工作载荷,进行了基于整体模型的主轴承壁强度分析。结果表明,整体模型法能够更真实地反映主轴承壁的受力情况,提高了计算精度。