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涡轮增压发动机摩擦特性仿真及机油优化研究
| 论文题名： | 涡轮增压发动机摩擦特性仿真及机油优化研究 |
| 关键词： | 汽车涡轮增压发动机;摩擦模型;机油配方;燃油经济性 |
| 摘要： | 由于环境污染和石油能源危机，我国颁发严苛的油耗和排放法规。为了满足法规要求，汽车企业开展各种节能减排技术研究。相比于其他技术，机油配方优化具有很高的收益成本比。本文以某涡轮增压发动机为研究对象，建立发动机摩擦模型，通过仿真研究机油低黏化对发动机摩擦损失的影响。优化机油配方，调配0W20试验机油进行摩擦学试验和燃油经济性测试，研究机油的减摩及节油效果，利用GED试验验证机油的可靠性。本文主要研究成果如下： （1）建立发动机摩擦模型，包括往复组件摩擦分量、曲轴组件摩擦分量、气门机构摩擦分量和附件组摩擦分量。考虑到机油的黏温效应以及发动机不同部位的温度存在差异，使用不同的黏度比例因子校正各摩擦分量。利用R-desk进行仿真，研究机油黏度对发动机各摩擦分量的影响。结果表明：相比于5W30机油，0W20机油可降低发动机整体摩擦5%~8%。 （2）分析机油的组成成分及作用，研究摩擦改进剂和黏度指数改进剂的作用机理，制定机油配方优化方案。针对5款0W20试验机油进行MTM试验和环套摩擦模拟试验。MTM试验结果表明，黏度指数改进剂和MoDTC可以降低摩擦，且硼酸盐清净剂可以提升MoDTC的减摩效果。此外，4号和5号机油在高温低速工况下具有显著的减摩效果，减摩幅度均在22%以上。环套摩擦模拟试验结果表明，相比于原厂油，5号机油的减摩效果最好，平均摩擦系数减少62.24%。 （3）测试试验机油的燃油经济性。制定整车WLTC燃油经济性测试流程并进行测试。基于整车WLTC循环建立发动机WLTC瞬态工况，开发发动机WLTC测试台架，制定测试流程。使用试验机油进行测试，并验证结果的稳定性。结果表明，低黏度机油可不同程度的提升发动机及整车的燃油经济性，其中5号试验机油的节油效果最好，为1.20%；发动机测试和整车测试均可明显区分出机油配方的差异性；两种测试方法的相关性，强发动机测试可一定程度上代替整车测试，缩短试验周期，减少试验成本。 （4）通过发动机GED试验验证5号机油的可靠性。结果表明，使用5号机油的发动机在耐久试验前后动力性能仅有轻微下降，发动机零部件磨损均处于可接受的范围。 |
| 作者： | 孔祥馗 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 莫易敏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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