气缸孔失圆变形特征对柴油机机油消耗的影响机理

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51765025
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    38.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0505.机械摩擦学与表面技术
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The main source of diesel engine particulate matter (PM) emission is come from oil which flees to the combustion chamber through piston ring-cylinder liner friction pair. It can coordinate the friction pair seal performance and friction loss by controlling cylinder bore circumferential deformation and improving the adaptability of piston ring on the deformed cylinder.Meanwhile, it also can effectively control the PM emission and fuel consumption. Therefore, taking a high pressure common rail diesel engine as a research object, systematic study will be carry out on the law ofcylinder bore circumferential deformation and piston ring deformation under the conditions of multi-physics coupling by using a method of test and simulation.The different order deformation law and work surface characteristic of cylinder bore will be studied at different operating conditions by Fourier analysis method. Theadaptive relationship between piston ring group and different orderdeformationof cylinder borewill be studied.The influence of piston ring structure parameters on the cylinder bore maximum deformations limit at different harmonic orders will also be explored. In addition,an evaluation method that cylinder bore critical deformation caused by piston ring loss its contact to the cylinder will be came up.The oil consumption simulation model will be build based on the test which will be conducted by using sulfur tracer method and the theory of dynamic deformation of cylinder liner, piston ring group dynamics and the theory ofin-cylinder oil loss. The relationships and influence weight that different deformation characteristics of cylinder bore, deformed cylinder bore and the adaptability of cylinder ring on the oil consumption will be studied systematically, and the oil consumption mechanism will be revealed. This research will provide a scientific basis for controlling oil consumption, reducing PM emission and optimizing friction performance.
机油经活塞环-缸套摩擦副窜入燃烧室燃烧是柴油机微粒排放(PM)的主要来源。控制缸孔失圆,提高活塞环对失圆气缸的适应性,可协调摩擦副密封性能与摩擦损失的矛盾,并在柴油机内部实现PM与燃油耗的有效控制。以高压共轨柴油机为研究对象,采用测试和仿真分析结合的方法,系统研究多物理场耦合下缸孔变形与活塞环变形的规律;应用傅里叶分析方法,研究不同工况下的缸孔各阶次变形规律和工作型面特征,研究不同工况下活塞环组与各阶次缸孔变形的适应关系,研究活塞环结构参数对各阶次缸孔最大变形限值的影响关系,确定活塞环对气缸失去接触的临界缸孔失圆变形评价方法;采用含硫示踪法进行机油消耗试验,结合缸套动态变形、活塞环组动力学、缸内机油耗损等理论,建立机油消耗仿真模型,系统研究不同缸孔变形特征、失圆缸孔与活塞环适应性对机油消耗的影响关系和影响权重,揭示缸内机油消耗机理,为控制机油消耗、减小微粒排放以及优化摩擦性能提供科学依据。

结项摘要

随着国内外军用及民用动力的强化程度不断提升,发动机缸内爆发压力提升,导致热负荷及机械负荷大幅增加,在高强度工作条件下的气缸变形量显著增加。而机油经活塞环-缸套摩擦副窜入燃烧室燃烧是柴油机微粒排放(PM)的主要来源,当活塞环弹力无法补偿缸孔失圆时,将会导致发动机动力性、排放特性以及振动特性。受热流固多物理场耦合作用的影响,缸套工作变形呈现非线性特征,缸套变形以及控制技术一直是研究的难点。因此研究缸孔失圆规律与特征以及对密封与摩擦性能的影响规律,提高活塞环对失圆气缸的适应性,可以有效改善缸套-活塞环摩擦副密封性能与摩擦损失的矛盾,并在柴油机内部实现对PM与燃油耗的控制。. 课题以高压共轨柴油机为研究对象,开发了缸套动态变形测试系统,采用测试和仿真分析结合的方法,系统研究了多物理场耦合下缸孔变形与活塞环变形的规律;应用傅里叶分析方法,分析了热态、热态预紧、热态预紧过盈(仅对干式缸套)、热机耦合和热机耦合过盈(仅对干式缸套)不同加载条件下的缸孔各阶次变形规律和特征;分析了不同加载条件下活塞环组与各阶次缸孔变形的适应关系与影响关系,总结了活塞环对气缸失去接触的临界缸孔失圆变形评价方法;分析了缸孔各阶次变形对活塞环密封与摩擦性能影响规律。设计了含硫示踪法机油消耗试验,结合缸套动态变形、活塞环组动力学、缸内机油耗损等理论,建立了机油消耗仿真模型,系统分析了活塞环结构对窜气量及摩擦损失功率的影响。.获取了不同加载条件下的缸孔各阶次变形规律和特征研究成果,以及缸套-活塞环摩擦副对润滑油消耗、窜气量及摩擦损失功率影响规律的研究成果,为控制机油消耗、减小微粒排放以及优化缸套-活塞环摩擦性能提供科学依据。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(5)
专利数量(0)
曲轴不同平衡率对曲轴强度与振动特性的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    机械设计
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    毕玉华;罗力;张磊;王鹏;姚国仲;申立中;代云辉
  • 通讯作者:
    代云辉
活塞环组结构参数对柴油机漏气量和机油消耗的影响
  • DOI:
    10.11975/j.issn.1002-6819.2018.05.008
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    农业工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    雷基林;张大帅;邓晰文;毕玉华;周峰;杨永忠
  • 通讯作者:
    杨永忠
冷却液流动均匀性对缸套热变形的影响研究
  • DOI:
    10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.01.005
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    汽车工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    毕玉华;陈思吉;姚国仲;陈美园;申立中;夏开略
  • 通讯作者:
    夏开略
非道路四气门高压共轨柴油机缸盖机械负荷与热负荷分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    机械设计
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    肖奔;毕玉华;逯飞飞;刘少华;黄粉莲
  • 通讯作者:
    黄粉莲
活塞二阶运动对非道路高压共轨柴油机振动及噪声影响分析
  • DOI:
    10.13465/j.cnki.jvs.2020.11.026
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    振动与冲击
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴礼民;毕玉华;吴彪;雷基林;申立中;刘康
  • 通讯作者:
    刘康

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其他文献

基于响应曲面法的非道路用高压共轨柴油机设计点优化标定
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    农业工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王俊;申立中;杨永忠;毕玉华;万明定
  • 通讯作者:
    万明定
VNT与EGR耦合对不同气压下燃用含氧燃料柴油机性能的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    农业工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    毕玉华;唐成章;申立中;文万斌;王俊;宋国富
  • 通讯作者:
    宋国富
尺度效应下均压槽结构对空气静压轴承自激振动的影响
  • DOI:
    10.13675/j.cnki.tjjs.200569
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    推进技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    魏先杰;龙威;任璞;毕玉华
  • 通讯作者:
    毕玉华
单侧孤立基底节区腔隙性脑梗死早期神经功能恶化的多因素分析及缺血耐受的相关性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中国卒中杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    蔄红好;毕玉华;于永鹏;王胜武;赵振铭;乔晓红;鞠卫萍
  • 通讯作者:
    鞠卫萍
某四缸机曲轴扭转振动测试与分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    科学技术与工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郑长亮;王贵勇;毕玉华
  • 通讯作者:
    毕玉华

其他文献

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毕玉华的其他基金

VNT与EGR耦合对不同海拔燃用含氧燃料柴油机工作过程的影响
  • 批准号:
    51466003
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
    50.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
不同大气压力下EGR对含氧燃料燃烧及排放的影响研究
  • 批准号:
    51246004
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    15.0 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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