模拟软件在内燃机零部件开发中应用.pdf

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1、16内燃机与配件2011年第lO期模拟软件在内燃机零部件开发中应用SimulationSoftwareinInternalCombustionEnginePartsDevelopmentApplication王星程伟胜(安庆帝伯格茨活塞环有限公司)[摘要]本文结合主机厂提供的待开发内燃机的参数，利用AVLExcitePiston&Rings软件对新开发机型的活塞动力学和环组动力学进行模拟并计算内燃机的漏气量和机油耗。通过计算结果从而对内燃机的漏气量、机油耗等性能进行预测或改进设计，更好地辅助新机型的开发。[关键词]活塞环模拟计算漏气量机油耗Keywords：

2、PistonringsSimulationAirleakageOilconsumption1概述工况：1600rpm如何实现“提高动力、节能减排”是当前内燃机研究开发的重要课题漏气量和机油耗是影响内燃机动力和排放的重要因素．如何减少漏气量和降低机油耗涉及到的零部件及影响参数诸多，这存内燃机开发时如何合理调整各个部件及参数困难较大。通过AVLExcitePiston&Rings软件可以对某一·广况下活塞、活塞环等运动组件进行动力学分析，模拟活塞和活塞环的运动轨迹，模拟计算内燃图2缸内压力曲线机的漏气量和机油耗可以模拟f“发动的性能，调②缸内燃烧曲线输入整零部件

3、的参数很便捷．可以更好地辅助内燃机以热力学数据燃气温度、热传递系数采用内燃机及内燃机零部件设计开发的BOOST计算获得，见图3。2运动件模型建立曲轴转角从一90~～630~活塞、活塞环动力学模拟建模工况：l600rpm需要建模零部件有：活塞、．～。缸套、；：==誓l连杆、曩誓。。活寨销、活塞环组(由第一道气环、第二道气环和油环组成j图3缸内燃烧曲线图建模图形如图1．图1运动建模图⑧缸套参数输入3各零部件参数输入需要输人的参数有：缸套长度、直径，表面温①力曲线输入度、热膨胀系数、缸套轮廓等参数。本文中在输入缸燃烧压力从一90。开的绝对力，曲轴箱乐力套轮廓时考虑

4、缸套安装变形和热变形，缸套变形量为1bar，f¨j轴转角：一900630。，见2。见4，缸套轮廓见图5曲轴转角从一90。～630。王星程伟胜：模拟软件在内燃机零部件开发中应用17图8单缸漏气量曲线圈图4缸套变形图5缸套轮廓②润滑油消耗模拟曲线④活塞参数输入润滑油消耗主要包含四个部分：需要输入的参数有：活塞质量、中心坐标、刚度、第一、从缸壁蒸发损失，见图9所示。活塞轮廓等。需要通过有限元软件计算出活塞的刚度矩阵。为了结果更加精确，本文在输入活塞轮廓时考虑活塞的公差、椭圆度以及热变形。活塞轮廓见图6图9蒸发润滑油损失曲线图第二、通过一道环间隙窜人燃烧室损失，见图

5、10所示。图6活垂的轮廓⑤活塞环组参数输入环组f包括一道气环、二道气环和油环)输人参数有：间隙、直径、倒角、扭曲量、质量、表面轮廓，另图1o通过环间隙润滑油损失曲线图第三、惯性力导致顶环上附着的润滑油被甩入燃烧外需要输入环槽的几何尺寸以及环与环槽的匹配室。见图1l所示。间隙如侧隙、背隙等，图7是活塞环组的结构轮廓。-N环：⋯毫不对称桶面双梯图11惯性力导致润滑油损失曲线图垃第四、活塞顶边缘将润滑油刮进燃烧室，造成润滑二道环‘l锥面内切台油损失。见图12所示。孽反扭皓结一一}’⋯V-构￡。⋯一⋯一油环：环．二组合螺旋撑0～环油环图12活塞边缘刮油导致润滑油损失

6、曲线图‘’x。图7活塞环组结，构轮廓③试验结果验证将各种工况下Excite软件计算的漏气量以及4模拟计算结果机油耗结果与内燃机台架试验测试的数据进行比①单缸漏气量模拟曲线，见图8。【下转第20页)内燃机与配件2011年第lO期镁合金就能减轻整车重量，也就间接减少了燃油消恢复性能极佳，又有一定的强度。因此受到汽车业耗量。二是它的比强度高于铝合金和钢，比刚度接的重视，可以在轻量化及安全性方面显示优势。目近铝合金和钢，能够承受一定的负荷。三是它具有前用泡沫铝合金做成的汽车零部件有发动机舱盖、良好的铸造性和尺寸稳定性，客易加工，废品率低，行李厢盖、翼子板等。从而降低

7、生产成本。四是它具有良好的阻尼系数，塑料是一种高分子材料，它的比重在0．9—1．5减振量大于铝合金和铸铁．用于壳体可以降低噪之间，纤维增强复合材料比重也不会超过2．0，而金声，用于座椅、轮圈可以减少振动，提高汽车的安全属材料的比重为7．6，黄铜为8．4，铝为2．7。因此应性和舒适性。用塑料是减轻车体重量的有效途径。近年来在汽车目前镁合金一般用于车上的座椅骨架、仪表上的应用越来越多，巳由内外装饰件向车身覆盖件盘、转向盘和转向柱、轮圈、发动机气缸盖、变速器和结构件方面发展。例如前照面、保险杠、发动机壳、离合器壳等零件，其中转向盘和转向柱、轮圈是罩、行李箱盖、顶盖

8、、翼子板、车门内护板和某些车应用镁合金较多的零件。世