建立了活塞环-缸套流体动压润滑数值模型,研究表面织构和CuO纳米润滑油对活塞环协同润滑机理。研究结果表明:CuO纳米润滑油能有效减小粗糙接触力,降低磨损,但会引起流体黏性剪切力增加;活塞环织构表面与缸套之间形成的微动压效应对动压润滑有促进作用,能有效减小流体摩擦力,减少摩擦损失,但在上下止点附近会导致粗糙接触力增加,磨损加剧;活塞环表面织构的位置会影响其摩擦性能,对比发现中间织构效果最好,与无织构活塞环相比能减小摩擦损失5.17%;表面织构和CuO纳米润滑油之间存在协同润滑作用,合适浓度的纳米润滑油和一定尺度的表面织构能在减少活塞环摩擦损失的同时降低磨损。本研究中中间织构活塞环和体积分数0.5%CuO纳米润滑油组成的协同润滑能达到最佳润滑性能。

为研究高原环境对对置活塞对置气缸(OPOC)二冲程柴油机性能的影响,采用三维数值仿真的方法对不同海拔条件下OPOC二冲程柴油机燃烧过程进行研究。通过混合气特征参数定量分析高原环境对OPOC二冲程柴油机缸内油气混合过程的影响。通过对燃烧特征参数的分析,研究高原环境对OPOC二冲程柴油机燃烧过程的影响以及对OPOC二冲程柴油机性能的影响。结果表明:高原环境下,OPOC二冲程柴油机缸内平均压力下降,平均温度升高,燃烧过程恶化,燃油消耗率增加,Soot排放显著增加,而NO_x排放下降不明显。

研究了大气等离子喷涂铸铁涂层微观结构随喷涂距离的形成规律及喷涂距离对涂层在H2SO4,NaCl溶液中耐蚀性的影响。分别在不同喷涂距离条件下,采用大气等离子喷涂制备铸铁涂层,利用场发射扫描电子显微镜观察两种涂层的微观结构,利用图像法分析涂层孔隙率的变化,并分析涂层层间结合的变化。利用电化学极化法测定涂层在0.5mol/LH2SO4溶液和3.5%NaCl溶液中的耐蚀性,分析两种涂层耐蚀性能的变化规律。两种涂层均呈现典型的层状结构特征。较70mm喷涂距离制备的涂层C1,100mm喷涂距离制备的涂层C2中含有较大、较多的孔隙和较多的粒子层间间隙,C1涂层和C2涂层的孔隙率分别为(1.53±0.48)%和(3.34±0.79)%。在两种溶液中两种涂层均发生钝化,C1涂层比C2涂层具有较正的腐蚀电位、较低的腐蚀电流密度和较高的极化电阻。在H2SO4溶液中,C1涂层的腐蚀电位、腐蚀电流密度和...

研究了不同珩磨形貌的CuNiCr气缸套与Cr-Al2O3涂层活塞环配副时的摩擦学性能。分析了CuNiCr气缸套磨损表面形貌和元素分布,以及珩磨角和粗糙度对缸套摩擦磨损和抗拉缸性能的影响规律。结果表明,优化珩磨角和粗糙度可以有效改善气缸套的摩擦学性能。珩磨角和粗糙度不仅影响活塞环与气缸套之间的磨损机制,而且还对润滑油膜分布和油膜的保持有较大影响,进而影响其摩擦磨损以及抗拉缸性能。

涡轮增压技术作为发动机小型化和节能减排的重要技术手段,获得了广泛的应用,但车辆动力性能及加速性要求越来越高,使得涡轮增压器气动噪声问题日益凸显。重点对涡轮增压器脉冲啸叫噪声及Whoosh噪声两种常见气动噪声的发生机理进行研究,提出了脉冲啸叫噪声的测试工装标定方案,对压气机入口的矩形环槽方案进行了CFD流场分析,依据分析结果制定了抑制Whoosh噪声的开槽方案。结合某款汽油涡轮增压发动机量产开发进行试验验证,试验结果表明,以上噪声优化控制方法有效地抑制了涡轮增压器相关噪声,实现了整车优秀的NVH品质。

基于平板传热理论和正交试验方法,探明了影响气缸盖火力板壁温的各换热边界的主次顺序和影响规律,研究结论可应用于气缸盖设计,为热负荷控制提供方向和参考。在某气缸盖研发过程中,结合上述理论,以控制火力面温度最低为目标,确定火力板厚度为首要的控制参数,并确定了最优值,同时验证了平板传热理论应用于探寻火力板温度影响规律的可行性和正确性。

为了提高缸套内表面磨损均匀性、改善与环的配副性,制备了等离子束淬火和等离子束淬火/渗硫两种工艺下的缸套试样,并借助OM、SEM、XRD和硬度计等比较研究了其内表面的组织性能。结果表明:淬火层组织由隐针马氏体+残余奥氏体组成,淬火/渗硫复合层组织由α-Fe+FeS+FeS 2组成;随扫描速度逐渐降低,自下而上,淬火层的硬度逐渐提高,淬火/渗硫复合层的硬度、厚度和FeS含量逐渐增加;淬火缸套试样磨损量基本为0.009 mm,淬火/渗硫缸套试样磨损量基本为0.003 mm,相对淬火缸套减少了66.7%,配副环的开口间隙相对减小了65.3%。淬火缸套内表面强化效果自下而上逐渐提高,其对FeS支撑作用逐渐增强,与缸套不同部位实际工作条件的变化对耐磨性的要求基本一致,是两种缸套试样具有“等耐磨性”的主要机理所在。

采用子模型方法和Sehitoglu模型对某增压柴油发动机气缸盖开展了详细的热机疲劳寿命预测研究。通过采用缸内燃烧模拟分析、水套冷却分析来为缸盖温度场分析提供热分析边界,冷却水侧采用FEA与CFD耦合计算分析方法,使得计算边界条件更加精确合理。基于有限元方法计算了整机标定工况和怠速工况下气缸盖温度和应力应变,采用子模型方法并考虑材料非线性获得了气缸盖在发动机冷热交替热冲击试验工况下的应力应变历程。基于Sehitoglu模型计算得到了气缸盖热机疲劳损伤和寿命,计算结果表明该气缸盖最小寿命为5 038次,位于第3缸火力面排气座圈附近,高于轻卡评价标准5 000次寿命要求,热机疲劳损伤中由温度因素主导的氧化损伤占主导作用,其次是机械损伤,蠕变损伤贡献最小。

为研究活塞侧击引起的缸套振动响应对柴油机缸套水侧空化状况的影响,以某国Ⅵ水冷柴油机为研究对象,结合结构动力学与计算流体力学,对缸套表面振动与其水侧流体动力学行为进行耦合分析。基于柴油机试验台架实测了缸套壁面振动,对应建立了柴油机气缸总成瞬态动力学模型,结合仿真与实测振动响应研究了活塞侧击作用下的缸套振动特性。然后,将瞬态动力学计算结果以动网格的形式输入二维冷却水套模型中进行数值模拟,研究了缸套振动形式、水套厚度和出口压力等因素对空化的影响。结果表明,缸套在活塞侧向力作用下的高频振动与其结构固有模态有关,缸套的高频模态振动和冷却水套厚度对缸套水侧的空化现象影响显著。提高冷却水套出口压力可小幅削减空化强度,而增加水套厚度对缸套水侧空化的抑制作用更为明显。

石墨烯由于其独特的层状结构与滑移特性,可以加入润滑油中作为固体润滑添加剂来改善润滑性能,满足不断强化的柴油机对高性能润滑油的需求。通过液相等离子方法制备了1 nm左右的石墨烯薄片,并运用超声振荡分散法以质量分数0.05%加入RP-4652D润滑油中,采用往复式活塞环-气缸套摩擦磨损试验机,研究了温度对石墨烯润滑油添加剂摩擦磨损性能的影响规律。结果表明:当试验温度为150℃,180℃,210℃时,加入石墨烯润滑油的摩擦系数比未加入石墨烯润滑油时分别降低了10.8%,6.1%,8.8%,气缸套磨损量分别降低了14.0%,7.9%,6.0%;随着试验温度升高,两种润滑油对应气缸套表面珩磨纹逐渐减少,但石墨烯润滑油对应气缸套磨损表面的珩磨纹路保持程度比未加入石墨烯润滑油对应气缸套的好;未加入石墨烯润滑油的气缸套珩磨平台和沟槽内都存在S,P,Zn等摩擦化学反应物成分,而...