Снижение механических потерь в цилиндро-поршневой группе двигателя внутреннего сгорания применением антифрикционных присадок к моторным маслам

• Автор: Галата, Роман Александрович
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 134 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ, ИНДЕКСЫ И СОКРАЩЕНИЯ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ МЕХАНИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ В ДВС

1.1. Баланс механических потерь, режимы трения и износа в ДВС..

1.2. Методы снижения механических потерь и износа в ДВС

1.3. Анализ и классификация АФП

1.4. Моделирование процессов смазки, трения и износа в ДВС

1.5. Экспериментальные методы оценки служебных свойств АФП.

1.6. Выводы, постановка цели и задач исследования

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ПОЛОЖЕНИЙ
МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ТРЕНИЯ И ИЗНОСА
2.1. Аналитические выражения взаимосвязи механических
потерь с топливной экономичностью ДВС
2.1.1. Удельный эффективный расход топлива и механический КПД
2.1.2. Удельный эффективный расход топлива и мощность механических потерь
2.1.3. Расход топлива и коэффициент трения
2.2. Анализ структуры мощностного баланса автомобиля с точки зрения влияния АФП на мощность механических потерь
2.3. Определение зависимостей для расчета силы трения и
износа с учетом наличия АФП
2.3.1. Связь между числами Зоммерфельда и Герси
2.3.2. Линейный износ
2.4. Классификация АФП для целей моделирования трибологических процессов в ЦПГ
2.5. Результаты и выводы

ГЛАВА 3. РАСЧЕТНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ СМАЗКИ, ТРЕНИЯ
И ИЗНОСА ПОРШНЕВОГО КОЛЬЦА ДВС
3.1. Описание базовой математической модели смазки, трения и износа поршневого кольца ДВС
3.2. Модернизация и уточнение базовой математической модели
с целью учета наличия АФП в смазочном материале
3.3. Объекты и задачи численного эксперимента
3.4. Исследование влияния различных факторов на смазку, трение
и износ в сопряжении “поршневое кольцо-цилиндр” ДВС
3.4.1. Режим работы двигателя
3.4.2. Марка моторного масла и тип АФП
3.4.3. Конструкция и состояние деталей ЦПГ
3.5. Результаты и выводы
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ И
ПРИМЕНИМОСТИ АФП ДЛЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДВС
4.1. Методика триботехнических испытаний на машине трения.
4.2. Трибометр поршневого типа для оценки свойств АФП
4.3. Результаты испытаний перспективных АФП на машине трения и поршневом трибометре
4.4. Стендовые испытания двигателей с применением АФП
4.5. Испытание АФП на автомобильных ДВС в условиях имитации ездового цикла на беговых барабанах
4.6. Результаты и выводы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Известно, что в настоящее время основным потребителем топлив и смазочных материалов на нефтяной основе являются тепловые машины в целом и ДВС в частности. Поэтому повышение энергоэкономичности установок, использующих продукты переработки нефти, становится, с учетом невосполни-мости данного вида ресурсов, все более актуальной задачей.
В условиях, когда индикаторные показатели большинства форсированных двигателей близки к теоретически максимальным (для современных конструкционных материалов), перспективным путем для снижения удельного эффективного расхода топлива является увеличение эффективной работы за счет снижения потерь энергии, затрачиваемой на трение в узлах ДВС.
Для автомобильных ДВС, как наиболее распространенных источников механической энергии в промышленно развитых странах, основные потери на трение заключены в ЦПГ.
Обзор мирового опыта применения трибологических методов для снижения механических потерь в ДВС показывает, что наиболее перспективными направлениями решения этой проблемы являются:
1) профилирование поверхностей трения смазываемых деталей возвратно-поступательного движения;
2) улучшение антифрикционных и противоизносных свойств конструкционных и смазочных материалов;
3) совершенствование расчетной и экспериментальной оценки механических потерь на стадии проектирования двигателя.
Следует подчеркнуть, что технические решения, описанные в первом и третьем пунктах, применимы только на стадии конструкторской разработки и доводки двигателя. Опыт показывает, что во время эксплуатации ДВС повышение механического КПД достижимо лишь с помощью АФП, вводимых, главным образом, в моторное масло. К сожалению, несмотря на большой

Соответствующее изменение удельного эффективного расхода топлива определяется как
5 = ке = 1~ас . (2.11)
*' Ее 8с
Подставляя (2.9) и (2.10) в (2.11), после преобразований получаем
— . (2.12)
Переходя в (2.12) от долевого к процентному выражению относительных изменений величин, имеем

+0,01<5?
Поскольку произведение 0,01 •£* существенно (на порядок) меньше от-

ношения ——, первым можно пренебречь и свести выражение (2.13) к виду
**=г% ш (2.14)
ип ДГ 4 '

Анализ показал, что погрешность расчета по приближенной формуле (2.14) составляет не более 9 % при нормативной погрешности измерения ge, равной 1 % (ГОСТ 18509-80, ГОСТ 14846-80).
2.1.3. Расход топлива и коэффициент трения