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近年来的研究发现机油耗对柴油机颗粒排放有着显著的影响,降低机油耗是减少颗粒排放的有效途径之一。机油消耗的途径很多,影响因素非常复杂。研究表明,缸套变形是造成发动机机油消耗的主要原因之一。因此,改善缸套变形可降低机油消耗,从而降低颗粒排放。本文在分析了缸套变形理论的基础上,着重开展了缸套变形对机油消耗的影响分析。利用有限元方法进行了缸套变形的数值计算,结合机油耗实验分析了缸套变形对机油消耗的影响。主要内容包括:
1)在大量研读国内外关于缸套变形及机油消耗相关文献的基础上,分析了缸套变形与机油消耗之间的机理,重点分析了影响发动机气缸套变形的因素。
2)介绍了有限元方法的一般过程,并阐述了轴对称问题的有限元理论,最后分析了有限元方法的优缺点。
3)采用Pro-E软件建立发动机零部件的几何模型,并对缸套模型进行必要的简化,然后采用ANSYS软件对缸套进行有限元网格划分;计算了螺栓预紧力在缸套和机体之间的分配,并确定力的边界条件和位移边界条件。
4)采用ANSYS软件计算了原机在螺栓预紧力作用下的气缸套变形以及应力分布情况。通过改变螺栓预紧力大小、水套厚度以及上顶板厚度,计算了气缸套变形的变化趋势,并研究了上述三个因素对气缸套变形的影响,从而提出改善气缸套变形的技术措施。
5)采用差压法测量了D6114ZQ柴油机机油耗。研究表明,在较高螺栓预紧力作用下,发动机会产生较大的缸套变形,从而导致更高的机油耗。