上海交通大學(xué)博士后研究工作報(bào)告 摘要 本文基于活塞自潤(rùn)滑技術(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)超小配隙技術(shù)對(duì)v q s 和 發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了試驗(yàn)研究，建立了一套發(fā)動(dòng)機(jī)自潤(rùn)滑超小配隙改造方 法。試驗(yàn)研究的內(nèi)容包括： 1 不同點(diǎn)火提前角對(duì)新活塞與原機(jī)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響。 2 超小配隙對(duì)改善發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒，尤其是稀薄燃燒的影響。 3 自潤(rùn)滑超小配隙新活塞發(fā)動(dòng)機(jī)外特性臺(tái)架試驗(yàn)。 4 自潤(rùn)滑處理技術(shù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞和缸套系統(tǒng)的抗磨性能的影響 5 自潤(rùn)滑處理的新活塞在表面微觀結(jié)構(gòu)上的改變，及其獨(dú)特的 抗磨、減摩和抗拉缸作用。 關(guān)鍵詞：自潤(rùn)滑超小配隙臺(tái)架試驗(yàn)?zāi)Σ翆W(xué)排放 上海交通大學(xué)博士后研究工作報(bào)告 英文摘要 a b s t r a c t t h ee n g i n eo f2 v q sa n dj vh a v eb e e nt e s t e db a s e do ns e l f l u b r i c a t i o na n ds u p e r - s m a l lg a pt e c h n i q u e si nt h i s r e p o r t , a n dt h e m o d i f y i n g m e t h o do fs e l f - l u b r i c a t i o na n d s u p e r - s m a ug a pe n g i n e h a s b e e n d e v e l o p e d i n t h i sr e p o r tr e l a t e dr e s e a r c h e sa l ea sf o l l o w ： 1 t h ee f f e c t so fd i f f e r e n ti g n i t i o na n g l et on e wa n dp r e v i o u s e n g i n e 2 s u p e r s m a l lg a p s e f f e c t st o i g n i t i o ni m p r o v e m e n t ， e s p e c i a l l y t h i nm i x t u r e 3 t h ee x t e r n a l p e r f o r m e n t t e s to f s e l f - l u b r i c a t i o ne n g i n e 4 t h ee f f e c t so fs e l f - l u b r i c a t i o n t e c h n i q u e t o t r i b o l o g y b e h a v i o ro f p i s t o n r i n g c y l i n d e rs y s t e m 5 t h e u n i q u es u r f a c e s t r u c t u r eo fs e l f - l u b r i c a t i o np i s t o na n d i t s t r i b o l o g y e f f e c t s k e y w o r d s ：卵i f f l u b r i e a f i o ns u p e r - s m a l lg a p f r a m et e s t t r i b o l o g y e m i s s i o nc o n t r o l 上海交通大學(xué)博士后研究工作報(bào)告0 課題背景 0 課題背景 0 1 預(yù)研試驗(yàn)簡(jiǎn)介 在發(fā)動(dòng)機(jī)中，活塞缸套為其核心零件，其設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)， 如經(jīng)濟(jì)性，排放等均有影響。在當(dāng)前所使用的各種車用發(fā)動(dòng)機(jī)中，活塞和缸套 之間都存在著一定的間隙，如上海大眾生產(chǎn)的系列發(fā)動(dòng)機(jī)其配缸間隙為 0 0 3 0 0 5 m m ，而在柴油機(jī)上配缸間隙更大。大的配缸間隙會(huì)造成大的漏氣量， 機(jī)油竄入量以及敲缸。然而減小配缸間隙又會(huì)增加摩擦，磨損，甚至有拉缸的 危險(xiǎn)?？s小配缸間隙的好處是顯而易見的，如可以提高充氣效率，減小機(jī)油消 耗量，減小敲缸震動(dòng)等，另外小的配缸間隙也有利于活塞散熱?，F(xiàn)在很多國(guó)外 發(fā)動(dòng)機(jī)廠家在努力采用各種方法來(lái)縮小配缸間隙【1 一“】，配缸間隙對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)整體 性麓影響的研究隨著表面技術(shù)的提高也越來(lái)越多 1 2 - 4 0 。我們的方法是對(duì)活塞， 活塞環(huán)進(jìn)行了表面處理，在一定的技術(shù)條件下，經(jīng)過(guò)處理的活塞和活塞環(huán)在極 小的配缸間隙時(shí)能保持良好的潤(rùn)滑【4 1 4 3 】。為了驗(yàn)證該設(shè)計(jì)的可行性，我們進(jìn) 行了一系列的發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)。 s o f i m s l 4 0 2 7 s 柴油機(jī)臺(tái)架試驗(yàn) s o f i m 8 1 4 0 2 7 s 柴油機(jī)為躍進(jìn)汽車集團(tuán)公司生產(chǎn)的一款發(fā)動(dòng)機(jī)，預(yù)研試驗(yàn) 對(duì)樣機(jī)的活塞與環(huán)進(jìn)行自潤(rùn)滑處理，配缸間隙從裝配要求0 0 9 1 - - 0 2 7 r a m 縮小 到0 0 4 5 - - 0 0 5 3 m m 。試驗(yàn)內(nèi)容包括：5 0 h 臺(tái)架磨合、總功率試驗(yàn)、調(diào)速特性試 驗(yàn)、萬(wàn)有特性試驗(yàn)和全負(fù)荷1 0 h 機(jī)油耗試驗(yàn)，試驗(yàn)后得到如下結(jié)果( 詳見附件 1 ) ： l 。配缸間隙經(jīng)大幅縮小后，經(jīng)上述試驗(yàn)無(wú)拉缸現(xiàn)象，說(shuō)明自潤(rùn)滑處理提高 了活塞與環(huán)的抗拉缸能力； 2 全負(fù)荷校正燃油消耗率比n - v e c o 技術(shù)要求低1 0 3 5 ； 3 最大校正功率比n a v e c o 技術(shù)要求高2 6 ； 4 最大校正扭矩比n a v e c o 技術(shù)要求高7 6 9 ； 5 全負(fù)荷機(jī)油耗率比n a v e c 0 技術(shù)要求低1 2 _ 3 h z “1 0 2 q 柴油機(jī)臺(tái)架試驗(yàn) h z - 4 1 0 2 q 為浙江富陽(yáng)動(dòng)力機(jī)廠生產(chǎn)的柴油機(jī)，樣機(jī)活塞和環(huán)均經(jīng)自潤(rùn)滑處 理，配缸間隙和環(huán)開口潮隙分別由原來(lái)的0 0 7 - - 0 0 9 m m 和0 3 5 - - 0 ，4 5 m m 變?yōu)?o 0 2 - - 0 0 4 m m 和o 2 0 加3 0 m m ，并對(duì)活塞型面和燃燒室進(jìn)行匹配設(shè)計(jì)。進(jìn)行上 述改造前原機(jī)不能達(dá)到“京d h j b 3 1 9 9 9 ”和“g b l 7 6 9 1 - 1 9 9 9 ”排放標(biāo)準(zhǔn)，然 而經(jīng)自潤(rùn)滑超小配隙改進(jìn)后，臺(tái)架試驗(yàn)排放均達(dá)到上述標(biāo)準(zhǔn)的限值要求( 詳見 附件2 ) 。 j v 汽油機(jī)臺(tái)架試驗(yàn) 汽油機(jī)為上海大眾汽車公司生產(chǎn)的一款化油器發(fā)動(dòng)機(jī)，試驗(yàn)對(duì)樣機(jī)進(jìn)行 1 上海交通大學(xué)博士后研究工作報(bào)告0 課題背景 活塞與環(huán)的自潤(rùn)滑處理，配缸間隙從裝配要求的0 0 3 0 0 5 r a m 縮小到一 0 0 0 0 9 - - - 0 0 1 3 9 m m ，經(jīng)外特性試驗(yàn)得到如下結(jié)果( 詳見附件3 ) ： 與未改造的同型發(fā)動(dòng)機(jī)相比，中低轉(zhuǎn)速區(qū)( o - - 4 0 0 0 r p m ) 動(dòng)力性能明顯改善， 燃油消耗率明顯降低，中高轉(zhuǎn)速區(qū)( 4 0 0 0 - 5 3 0 0 r p m ) 動(dòng)力性能和燃油消耗率維 持在原機(jī)相同水平。 發(fā)現(xiàn)經(jīng)改造的汽油機(jī)受燃燒參數(shù)如點(diǎn)火提前角的影響很大，當(dāng)?shù)∷冱c(diǎn)火提 前角由原來(lái)的6 度變?yōu)? 1 5 度時(shí)，動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性都有明顯提高。 j v 汽油機(jī)的抗拉缸考核試驗(yàn) 試驗(yàn)采用上海大眾公司規(guī)定的抗拉缸程序，經(jīng)過(guò)考核，自潤(rùn)滑超小配隙發(fā) 動(dòng)機(jī)未出現(xiàn)任何拉缸、拉毛和功率扭矩下降現(xiàn)象，順利通過(guò)考核。 0 2 預(yù)研試驗(yàn)的初步結(jié)論 經(jīng)過(guò)上述預(yù)研試驗(yàn)，我們得到如下初步結(jié)論： 自潤(rùn)滑處理技術(shù)能夠大幅增強(qiáng)活塞與環(huán)的抗拉缸能力，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的 超小配隙裝配。 超小配隙對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放和機(jī)油消耗率甚至噪聲有明顯 改善作用。 0 3 項(xiàng)目的確立與預(yù)測(cè) 基于預(yù)研試驗(yàn)的結(jié)論，我們對(duì)上汽集團(tuán)公司的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了考察，先后與 上海拖拉機(jī)內(nèi)燃機(jī)有限公司和上海大眾汽車有限公司有關(guān)部門進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)自潤(rùn) 滑超小配隙改造項(xiàng)目合作洽談，最終將技術(shù)定位于上海大眾汽車公司的2 v q s 電噴汽油發(fā)動(dòng)機(jī)自潤(rùn)滑超小配隙改造上，該課題于2 0 0 0 年9 月通過(guò)專家論證評(píng) 審正式立項(xiàng)。 根據(jù)預(yù)研的試驗(yàn)結(jié)果，我們?cè)陧?xiàng)目的可行性分析報(bào)告中對(duì)成果做出了相當(dāng) 樂觀的預(yù)計(jì)，即：( 1 ) 動(dòng)力性功率和扭矩，提高3 - 5 ；( 2 ) 燃油經(jīng)濟(jì)性燃油 消耗率，降低2 - 5 ；( 3 ) 機(jī)油消耗量減少4 0 5 0 ：( 4 ) 常規(guī)排放指標(biāo)有明顯 改善，如需考核其工況法的排放指標(biāo)，可在基金資助下進(jìn)行：( 5 ) 噪聲和發(fā)動(dòng) 機(jī)壽命有明顯改善，如需按規(guī)范考核，可在基金資助下進(jìn)行。對(duì)此，專家在論 證評(píng)審會(huì)上提出了中肯的意見，認(rèn)為考核指標(biāo)過(guò)于量化且偏高，不一定能夠?qū)?現(xiàn)，為此，我們對(duì)項(xiàng)目成果的預(yù)測(cè)進(jìn)行了修正，即： 1 ) 動(dòng)力性功率和扭矩較原機(jī)改善0 3 ； 2 1 燃油經(jīng)濟(jì)性燃滴消耗率較原機(jī)改善0 3 3 ) 延長(zhǎng)機(jī)油使用里程，實(shí)際機(jī)油消耗量較原機(jī)減少0 3 左右： 4 ) 常規(guī)排放指標(biāo)有明顯改善，如需考核其工況法的排放指標(biāo)，可在基金資 助下進(jìn)行； 5 ) 噪聲和發(fā)動(dòng)機(jī)壽命有明顯改善，如需按規(guī)范考核，可在基金資助下進(jìn)行。 2 一 上海交通大學(xué)博士后研究工作報(bào)告 1 課題研究的技術(shù)路線 課題研究的技術(shù)路線 項(xiàng)目從2 0 0 0 年9 月開始實(shí)施至2 0 0 3 年4 月結(jié)束，研究工作經(jīng)歷了如圖l 所示的技術(shù)路線： 第一階段 了解2 v q s 發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和電噴系統(tǒng) n 第二階段 發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn) 奪燃燒參數(shù)調(diào)整試驗(yàn) 奪 新活塞與原機(jī)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)外特性對(duì)比試驗(yàn) 專機(jī)械效率對(duì)比試驗(yàn) 奪抗拉缸性能對(duì)比 活塞裙部切塊樣品理化分析 摩擦性能分析 奪 n l 第三階段 2 v q s 臺(tái)架試驗(yàn) 奪外特性對(duì)比試驗(yàn) 奪 曲軸扭矩扳手阻力矩 奪 機(jī)油潸耗率對(duì)比 奪摩擦性能分析 奪 在第一階段，對(duì)2 v q s 發(fā)動(dòng)機(jī)電噴系統(tǒng)進(jìn)行了解，著手對(duì)其燃燒參數(shù)進(jìn)行 匹配調(diào)整，尋找與超小配缸間隙相適應(yīng)的最佳點(diǎn)火提前角和混合氣濃度參數(shù)，在 進(jìn)行2 v q s 電噴系統(tǒng)匹配試驗(yàn)過(guò)程中感到，直接在2 v q s 發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行燃燒匹 配改進(jìn)需要大量的資金和先進(jìn)的儀器設(shè)備，課題無(wú)法承受，最后考慮到發(fā) 動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)和尺寸上的相似性，決定首先在發(fā)動(dòng)機(jī)上尋找超小配隙燃燒參 數(shù)的初步匹配規(guī)律，然后依照這一規(guī)律對(duì)2 v q s 發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行超小配隙燃燒匹配 調(diào)整。 第二階段，調(diào)整j v 發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速點(diǎn)火提前角和混合氣濃度并分別進(jìn)行臺(tái)架 外特性試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)對(duì)于超小配隙發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，改變?nèi)紵齾?shù)后，發(fā)動(dòng)機(jī)性 能的變化與正常配隙的原機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的確有著不同的變化規(guī)律，這說(shuō)明超小配隙 發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒匹配問(wèn)題是不可忽視的，僅靠簡(jiǎn)單的人工調(diào)整無(wú)法找到其最佳匹 配規(guī)律。進(jìn)一步對(duì)2 v q s 發(fā)動(dòng)機(jī)電噴系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行分析，了解到2 v q s 發(fā)動(dòng)機(jī)電噴系統(tǒng)本身對(duì)燃燒系統(tǒng)的變化有一定的自動(dòng)調(diào)節(jié)作用，由于超小配隙 上海交通大學(xué)博士后研究工作報(bào)告 2 基于自潤(rùn)滑處理的活塞設(shè)汁的試驗(yàn)研究 改造并未引起結(jié)構(gòu)的大幅變化，由其引起的燃燒系統(tǒng)變化應(yīng)該在電噴系統(tǒng)的自 動(dòng)調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，因此，決定對(duì)2 v q s 發(fā)動(dòng)機(jī)樣機(jī)的電噴參數(shù)不做任何改動(dòng)。 第三階段，主要是考察自潤(rùn)滑超小配隙改造對(duì)2 v q s 發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響， 并得出項(xiàng)目的最終結(jié)果。 2 基于自潤(rùn)滑處理的活塞設(shè)計(jì)的試驗(yàn)研究 注：下文中新活塞代表經(jīng)自潤(rùn)滑處理的超小配隙活塞，原活塞代表未經(jīng)自 潤(rùn)滑處理的正常配缸間隙的原機(jī)活塞。 2 1 點(diǎn)火提前角對(duì)超小配隙發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響 試驗(yàn)?zāi)康模?考察自潤(rùn)滑超小配隙改造后發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的狀況，以及改變點(diǎn) 火提前角對(duì)新活塞發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響。 試驗(yàn)與檢測(cè)內(nèi)容： 1 檢測(cè)臺(tái)架試驗(yàn)前后新活塞中凸點(diǎn)外徑和汽缸內(nèi)孔直徑； 2 對(duì)新活塞及其不同點(diǎn)火提前角狀況進(jìn)行外特性臺(tái)架試驗(yàn)： 試驗(yàn)方法： 1 試驗(yàn)前對(duì)新活塞中凸點(diǎn)外徑和汽缸孔內(nèi)徑進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量取五次平均 值，測(cè)量后裝配發(fā)動(dòng)機(jī)： 2 按試驗(yàn)大綱的磨合規(guī)范進(jìn)行8 小時(shí)磨合試驗(yàn)； 3 ，外特性試驗(yàn)：發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱后，在正常的熱狀態(tài)下，先測(cè)量怠速工況，然 后將節(jié)氣門全開，分別使發(fā)動(dòng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下的穩(wěn)定后，測(cè)量并記錄發(fā) 動(dòng)楓的轉(zhuǎn)速、扭矩、功率、燃油消耗率、燃油溫度、進(jìn)氣溫度、進(jìn)氣真 空度、排氣溫度、排氣背壓、進(jìn)出水溫度、機(jī)油溫度、機(jī)油壓力、提前 角及c o 、h c 、 等性能參數(shù)，并繪制速度特性曲線； 4 試驗(yàn)后發(fā)動(dòng)機(jī)解體，測(cè)量活塞中凸點(diǎn)外徑和汽缸孔內(nèi)徑，測(cè)量取五次平 均值，測(cè)量后裝配發(fā)動(dòng)機(jī)。 試驗(yàn)地點(diǎn)： 上海大眾汽車有限公司試驗(yàn)科 儀器與設(shè)備： 1 臺(tái)架：霍夫曼臺(tái)架 2 百分尺 3 缸體內(nèi)徑自動(dòng)測(cè)試儀 上海交通大學(xué)博士后研究工作報(bào)告2 基于自潤(rùn)滑處理的活塞設(shè)計(jì)的試驗(yàn)研究 試驗(yàn)記錄( 見附件4 ) ： 1 新活塞正常點(diǎn)火前提角下外特性數(shù)據(jù)； 2 新活塞點(diǎn)火提前角為1 1 5 9 時(shí)外特性數(shù)據(jù)； 3 臺(tái)架試驗(yàn)前后活塞中凸點(diǎn)外徑和汽缸孔內(nèi)徑尺寸數(shù)據(jù)； 4 大眾公司試驗(yàn)科提供的發(fā)動(dòng)機(jī)通常情況下外特性曲線( 供對(duì)比分析 使用) 。 2 2 混合氣濃度對(duì)超小配隙發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響 試驗(yàn)?zāi)康模?進(jìn)行新活塞與原活塞外特性試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，進(jìn)一步考察新活塞的動(dòng)力和經(jīng) 濟(jì)性能，同時(shí)考察不同點(diǎn)火提前角與不同混合氣濃度對(duì)新活塞發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影 響，以及新活塞與原活塞在摩擦阻力矩上的交化。 試驗(yàn)與檢測(cè)內(nèi)容： 1 檢測(cè)臺(tái)架試驗(yàn)前后新活塞中凸點(diǎn)外徑和汽缸內(nèi)孔直徑； 2 檢測(cè)新活塞與原活塞在活塞缸套活塞環(huán)部分的靜態(tài)阻力矩： 3 ，對(duì)新活塞進(jìn)行外特性臺(tái)架試驗(yàn)； 4 測(cè)量新活塞與原活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的缸壓情況； 5 在不同點(diǎn)火提前角和不同混合氣濃度狀況下進(jìn)行外特性臺(tái)架試驗(yàn)，考察 其對(duì)新活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的影響； 試驗(yàn)方法： 1 試驗(yàn)前對(duì)新活塞中凸點(diǎn)外徑和汽缸孔內(nèi)徑進(jìn)行測(cè)量，裝配發(fā)動(dòng)機(jī)，再用 扭矩扳手測(cè)量曲軸回轉(zhuǎn)時(shí)的扭矩( 未安裝缸蓋時(shí)) ，測(cè)量均取五次平均 值，裝配好發(fā)動(dòng)機(jī)； 2 發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)前測(cè)量各缸的壓縮壓力( 冷態(tài)) 。 3 ，按試驗(yàn)大綱的磨合規(guī)范進(jìn)行8 小時(shí)磨合試驗(yàn)； 4 外特性試驗(yàn)：發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱后，在正常的熱狀態(tài)下，將節(jié)氣門全開，分別 使發(fā)動(dòng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下的穩(wěn)定后，測(cè)量并記錄發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、扭矩、功 率、燃油消耗量、燃油消耗率排氣溫度、出水溫度、機(jī)油溫度、機(jī)油壓 力等性能參數(shù)； 5 不同混合氣濃度下外特性試驗(yàn)：在化油器喉管處引出真空管，通過(guò)調(diào)節(jié) 管徑來(lái)調(diào)節(jié)喉管處真空度，從而調(diào)節(jié)混合氣的濃度，在不同的混合氣濃 度下，按上面方法進(jìn)行外特性試驗(yàn)。 6 不同點(diǎn)火提前角下外特性試驗(yàn)：分別在怠速工況下調(diào)整點(diǎn)火提前角，然 后按上述方法進(jìn)行外特性試驗(yàn)。 7 發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)結(jié)束后測(cè)量各缸的壓縮壓力( 冷態(tài)) 。 8 ，試驗(yàn)后發(fā)動(dòng)機(jī)解體，用扭矩扳手測(cè)量曲軸回轉(zhuǎn)時(shí)的扭矩( 未安裝缸蓋 時(shí)) ，以及測(cè)量活塞中凸點(diǎn)外徑和汽缸孔內(nèi)徑，測(cè)量均取五次平均值， 裝配好發(fā)動(dòng)機(jī)。 5 上海交通大學(xué)博士后研究工作報(bào)告2 基于自潤(rùn)滑處理的活塞設(shè)計(jì)的試驗(yàn)研究 試驗(yàn)地點(diǎn)： 上海大眾汽車有限公司動(dòng)力總成分公司 儀器與設(shè)備： 1 臺(tái)架：水力測(cè)功機(jī)，試驗(yàn)前校核。 2 百分尺：0 + o l m m 3 內(nèi)徑百分表：0 o l m m 試驗(yàn)記錄( 見附件5 、3 1 ) ： 1 新活塞正常點(diǎn)火前提角下外特性數(shù)據(jù)； 2 新活塞不同點(diǎn)火提前角下外特性數(shù)據(jù)； 3 新活塞不同混合氣濃度下外特性數(shù)據(jù)； 4 ，新活塞與原活塞發(fā)動(dòng)機(jī)缸壓對(duì)比數(shù)據(jù)； 5 ，新活塞與原活塞發(fā)動(dòng)機(jī)扳手阻力矩對(duì)比數(shù)據(jù)： 6 ，臺(tái)架試驗(yàn)前后活塞中凸點(diǎn)外徑和汽缸孔內(nèi)徑尺寸數(shù)據(jù)； 7 上海大眾汽車有限公司動(dòng)力總成分公司提供9 臺(tái)次原機(jī)外特性數(shù)據(jù)的平 均值( 供對(duì)比分析使用) 。 2 3 點(diǎn)火提前角與混合氣濃度的聯(lián)合影響 試驗(yàn)?zāi)康模?進(jìn)行新活塞與原活塞外特性試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，進(jìn)一步考察新活塞的動(dòng)力和經(jīng) 濟(jì)性能，同時(shí)考察不同點(diǎn)火提前角與不同混合氣濃度對(duì)原活塞發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影 響，以及新活塞與原活塞在摩擦阻力矩和汽缸壓縮壓力上的變化。 試驗(yàn)與檢測(cè)內(nèi)容： 1 檢測(cè)臺(tái)架試驗(yàn)前后原活塞中凸點(diǎn)外徑和汽缸內(nèi)孔直徑； 2 檢測(cè)臺(tái)架試驗(yàn)前后新活塞中凸點(diǎn)外徑和汽缸內(nèi)孔直徑： 3 檢測(cè)新活塞與原活塞在活塞缸套活塞環(huán)部分的靜態(tài)阻力矩； 4 對(duì)原活塞進(jìn)行外特性臺(tái)架試驗(yàn)； 5 對(duì)新活塞進(jìn)行外特性臺(tái)架試驗(yàn)； 6 ，測(cè)量新活塞與原活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的缸壓情況； 7 在不同點(diǎn)火提前角和不同混合氣濃度狀況下進(jìn)行外特性臺(tái)架試驗(yàn)，考察 其對(duì)原活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的影響； 8 分別用滅缸法測(cè)試新活塞與原活塞發(fā)動(dòng)機(jī)在5 2 0 0 r p m 轉(zhuǎn)速下的機(jī)械效 率。 試驗(yàn)方法： 1 試驗(yàn)前對(duì)原活塞中凸點(diǎn)外徑和汽缸孔內(nèi)徑進(jìn)行測(cè)量，裝配發(fā)動(dòng)機(jī)，再用 扭矩扳手測(cè)量曲軸回轉(zhuǎn)時(shí)的扭矩( 未安裝缸蓋時(shí)) ，測(cè)量均取五次平均 值，裝配好發(fā)動(dòng)機(jī)； 2 發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)前測(cè)量各缸的壓縮壓力( 冷態(tài)) 。 6 上海交通大學(xué)博士后研究工作報(bào)告2 基于自潤(rùn)滑處理的活塞設(shè)計(jì)的試驗(yàn)研究 3 按試驗(yàn)大綱的磨合規(guī)范進(jìn)行8 小時(shí)磨合試驗(yàn)； 4 外特性試驗(yàn)：發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱后，在正常的熱狀態(tài)下，將節(jié)氣門全開，分別 使發(fā)動(dòng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下的穩(wěn)定后，測(cè)量并記錄發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、扭矩、功 率、燃油消耗量、燃油消耗率排氣溫度、出水溫度、機(jī)油溫度、機(jī)油壓 力等性能參數(shù)； 5 。不同混合氣濃度下外特性試驗(yàn)：在化油器喉管處引出真空管，通過(guò)調(diào)節(jié) 管徑來(lái)調(diào)節(jié)喉管處真空度，從而調(diào)節(jié)混合氣的濃度，在不同的混合氣濃 度下，按上面方法進(jìn)行外特性試驗(yàn)。 6 不同點(diǎn)火提前角下外特性試驗(yàn)：分別在怠速工況下調(diào)整點(diǎn)火提前角，然 后按上述方法進(jìn)行外特性試驗(yàn)。 7 滅缸法測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)5 2 0 0 r p m 轉(zhuǎn)速下機(jī)械效率。 8 發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)結(jié)束后測(cè)量各缸的壓縮壓力( 冷態(tài)) 。 9 試驗(yàn)后發(fā)動(dòng)機(jī)解體，用扭矩扳手測(cè)量曲軸回轉(zhuǎn)時(shí)的扭矩( 未安裝缸蓋 時(shí)) ，以及測(cè)量活塞中凸點(diǎn)外徑和汽缸孔內(nèi)徑，測(cè)量均取五次平均值。 1 0 將原活塞、活塞環(huán)更換為新活塞和新活塞環(huán)，重復(fù)l 9 內(nèi)容。 試驗(yàn)地點(diǎn)： 上海大眾汽車有限公司動(dòng)力總成分公司 儀器與設(shè)備： 1 臺(tái)架：水力測(cè)功機(jī)，試驗(yàn)前校核。 2 百分尺：0 o l m m 3 內(nèi)徑百分表：0 o l m m 試驗(yàn)記錄( 見附件6 、3 1 ) ： l ，原活塞正常點(diǎn)火前提下外特性數(shù)據(jù)； 2 原活塞不同點(diǎn)火提前角下外特性數(shù)據(jù) 3 原活塞不同混合氣濃度下外特性數(shù)據(jù)； 4 新活塞正常點(diǎn)火前提下外特性數(shù)據(jù)； 5 ，臺(tái)架試驗(yàn)前后原活塞中凸點(diǎn)外徑和汽缸孔內(nèi)徑尺寸數(shù)據(jù)： 6 臺(tái)架試驗(yàn)前后新活塞中凸點(diǎn)外徑和汽缸孔內(nèi)徑尺寸數(shù)據(jù)； 7 新活塞與原活塞發(fā)動(dòng)機(jī)扳手阻力矩對(duì)比數(shù)據(jù)： 8 ，新活塞與原活塞發(fā)動(dòng)機(jī)缸壓對(duì)比數(shù)據(jù)； 2 4 自潤(rùn)滑超小配隙發(fā)動(dòng)機(jī)的抗拉缸考核研究 試驗(yàn)?zāi)康呐c內(nèi)容： 對(duì)新活塞發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行抗拉缸試驗(yàn)，以確定新活塞發(fā)動(dòng)機(jī)是否能夠通過(guò)抗拉 缸考核。 試驗(yàn)方法： 試驗(yàn)按大眾公司提供的抗拉缸、抗咬合程序進(jìn)行( 由于己簽保密協(xié)議此處 上海交通大學(xué)博士后研究工作報(bào)告2 基于自潤(rùn)滑處理的活塞設(shè)計(jì)的試驗(yàn)研究 不詳述試驗(yàn)方法) 。 試驗(yàn)地點(diǎn)： 上海交通大學(xué)發(fā)動(dòng)杌工程中心 儀器與設(shè)備： 森克臺(tái)架 試驗(yàn)記錄( 見附錄7 ) ： 新活塞發(fā)動(dòng)機(jī)中凸點(diǎn)外徑和汽缸孔內(nèi)徑尺寸數(shù)據(jù)： 2 5 自潤(rùn)滑超小配隙發(fā)動(dòng)機(jī)抗拉缸性髓對(duì)比試驗(yàn) 試驗(yàn)?zāi)康呐c內(nèi)容： 同一配缸間隙下，分別對(duì)新活塞和原活塞發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行抗拉缸試驗(yàn)，進(jìn)一步 證實(shí)自潤(rùn)滑處理對(duì)活塞與環(huán)實(shí)現(xiàn)超小配隙裝配的關(guān)鍵作用。 試驗(yàn)方法： 試驗(yàn)按大眾公司提供的抗拉缸、抗咬合程序進(jìn)行( 由于已簽保密協(xié)議此處 不詳述試驗(yàn)方法) 。 試驗(yàn)地點(diǎn)： 上海大眾汽車有限公司動(dòng)力總成分公司 儀器與設(shè)備： 水力測(cè)功機(jī)臺(tái)架 試驗(yàn)記錄( 見附錄7 ) ： 1 新活塞發(fā)動(dòng)機(jī)中凸點(diǎn)夕 徑和汽缸孔內(nèi)徑尺寸數(shù)據(jù)： 2 原活塞發(fā)動(dòng)機(jī)中凸點(diǎn)外徑和汽缸孔內(nèi)徑尺寸數(shù)據(jù)； 2 62 v o s 自潤(rùn)滑超小配隙發(fā)動(dòng)機(jī)整體性能對(duì)比試驗(yàn) 試驗(yàn)?zāi)康模?對(duì)2 v q s 發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行新活塞和原機(jī)活塞對(duì)比性能試驗(yàn)，考察并評(píng)價(jià)新活塞 對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影畸。 試驗(yàn)與測(cè)試內(nèi)容： 1 檢測(cè)臺(tái)架試驗(yàn)前后原活塞中凸點(diǎn)外徑和汽缸內(nèi)孔直徑； 2 檢測(cè)臺(tái)架試驗(yàn)前后新活塞中凸點(diǎn)外徑和汽缸內(nèi)孔直徑； 3 檢測(cè)新活塞與原活塞在活塞缸套活塞環(huán)部分的靜態(tài)阻力矩； 上海交通大學(xué)博士后研究工作報(bào)告2 摹于自潤(rùn)滑處理的活塞設(shè)計(jì)的試驗(yàn)研究 4 對(duì)原活塞進(jìn)行外特性臺(tái)架試驗(yàn)： 5 對(duì)新活塞進(jìn)行外特性臺(tái)架試驗(yàn)： 6 測(cè)量新活塞與原活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的缸壓情況； 7 對(duì)新活塞與原活塞發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行機(jī)油耗對(duì)比試驗(yàn)； 試驗(yàn)方法： 1 試驗(yàn)前對(duì)原活塞中凸點(diǎn)外徑和汽缸孔內(nèi)徑進(jìn)行測(cè)量，裝配發(fā)動(dòng)機(jī)，再用 扭矩扳手測(cè)量曲軸回轉(zhuǎn)時(shí)的扭矩( 未安裝缸蓋時(shí)) ，測(cè)量均取五次平均 值，裝配好發(fā)動(dòng)機(jī)； 2 發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)前測(cè)量各缸的壓縮壓力( 冷態(tài)) 。 3 按試驗(yàn)大綱的磨合規(guī)范進(jìn)行8 小時(shí)磨合試驗(yàn)； 4 ，外特性試驗(yàn)：發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱后，在正常的熱狀態(tài)下，先測(cè)量怠速工況，然 后將節(jié)氣門全開，分別將發(fā)動(dòng)楓轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)為1 0 0 0 、1 5 0 0 、2 0 0 0 、2 5 0 0 、 3 0 0 0 ，3 5 0 0 、3 8 0 0 ，4 0 0 0 4 5 0 0 ，5 0 0 0 ，5 2 0 0 ，5 5 0 0 、5 8 0 0 r m i n ，等 發(fā)動(dòng)機(jī)工況穩(wěn)定后，測(cè)量并記錄發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、扭矩、功率、燃油消耗 率、燃油溫度、進(jìn)氣溫度、進(jìn)氣真空度、排氣溫度、排氣背壓、進(jìn)出水 溫度、機(jī)油溫度、機(jī)油壓力、提前角及c o 、h c 、 等性能參數(shù)，并繪 制速度特性曲線； 5 ，按試驗(yàn)大綱6 小時(shí)試驗(yàn)程序進(jìn)行機(jī)油消耗量試驗(yàn)。 6 發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)結(jié)束后測(cè)量各缸的壓縮壓力( 冷態(tài)) 。 7 試驗(yàn)后發(fā)動(dòng)機(jī)解體，用扭矩扳手測(cè)量曲軸回轉(zhuǎn)時(shí)的扭矩( 未安裝缸蓋 時(shí)) ，以及測(cè)量活塞中凸點(diǎn)外徑和汽缸孔內(nèi)徑，測(cè)量均取五次平均值。 8 將原活塞、活塞環(huán)更換為新活塞和新活塞環(huán)，重復(fù)1 7 內(nèi)容。 試驗(yàn)地點(diǎn)： 上海內(nèi)燃機(jī)研究所1 0 # 臺(tái)架測(cè)功房 試驗(yàn)儀器與設(shè)備： 1 臺(tái)架：電渦流測(cè)功器( 試驗(yàn)前調(diào)試) ； 2 百分表：0 0 1 m m 3 量缸表：0 0 1 m m 試驗(yàn)記錄( 見附錄8 ) ： 1 原活塞外特性數(shù)據(jù)及曲線： 2 新活塞外特性數(shù)據(jù)及曲線： 3 臺(tái)架試驗(yàn)前后原活塞中凸點(diǎn)外徑和汽缸孔內(nèi)徑尺寸數(shù)據(jù)； 4 臺(tái)架試驗(yàn)前后新活塞中凸點(diǎn)外徑和汽缸孔內(nèi)徑尺寸數(shù)據(jù)； 5 新活塞與原活塞發(fā)動(dòng)機(jī)扳手阻力矩對(duì)比數(shù)據(jù)： 6 新活塞與原活塞發(fā)動(dòng)機(jī)缸壓對(duì)比數(shù)據(jù)； 7 新活塞與原活塞發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油消耗量對(duì)比數(shù)據(jù)。 上海交通大學(xué)博士后研究工作報(bào)告2 基于自潤(rùn)滑處理的活塞設(shè)計(jì)的試驗(yàn)研究 2 7 活塞自潤(rùn)滑處理表面的表征 測(cè)試目的與內(nèi)容： 為了察看自潤(rùn)滑處理表面的抗磨、減摩性能，對(duì)自潤(rùn)滑處理表面的進(jìn)行微 觀形貌和微觀摩擦力進(jìn)行測(cè)試。 測(cè)試樣品： 1 測(cè)試樣品為裙部中凸點(diǎn)附近線切割切片，測(cè)試時(shí)，著重對(duì)不同試驗(yàn)條件 下樣品的微觀形貌和摩擦力進(jìn)行比較。 2 測(cè)試樣品分四組：一、未經(jīng)處理未做臺(tái)架運(yùn)行試驗(yàn)，下簡(jiǎn)稱未處理未運(yùn) 行樣品；二、經(jīng)稀土自潤(rùn)滑處理但未做臺(tái)架運(yùn)彳亍試驗(yàn)( 即機(jī)外初始膜樣 品) ，下簡(jiǎn)稱處理未運(yùn)行樣品；三、經(jīng)稀土自潤(rùn)滑處理并進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn) ( 即機(jī)內(nèi)自潤(rùn)滑反應(yīng)膜樣品) ，下簡(jiǎn)稱處理運(yùn)行樣品；四、未經(jīng)處理但 進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)，下簡(jiǎn)稱未處理運(yùn)行樣品。 測(cè)試方法： 通過(guò)原子力顯微鏡對(duì)臺(tái)架試驗(yàn)的活塞裙部摩擦副表面進(jìn)行了微觀測(cè)試。 測(cè)試儀器： 掃描探針顯微鏡 測(cè)試地點(diǎn)： 上海交通大學(xué)理化測(cè)試中心 測(cè)試數(shù)據(jù)( 見3 6 ) ： 1 表面形貌 2 微觀摩擦力 ：海交通大學(xué)博士后研究工作報(bào)告 3 研究結(jié)果及其分析 3 研究結(jié)果及其分析 3 1 燃燒參數(shù)與發(fā)動(dòng)機(jī)性能 3 1 1 不同點(diǎn)火提前角對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響 對(duì)原機(jī)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的影響 圖3 1 1 1 為原活塞發(fā)動(dòng)機(jī)分別在怠速點(diǎn)火提前角正常( 6 度) 、8 度、1 0 度 和1 2 度情況下的外特性試驗(yàn)結(jié)果。由圖可以看出提高點(diǎn)火提前角的數(shù)值，原活 塞發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩和功率指標(biāo)幾乎在全部轉(zhuǎn)速段上都有明顯增強(qiáng)，而經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)比 油耗則相反幾乎在全部轉(zhuǎn)速段上都發(fā)生惡化，如表3 1 ，1 1 所示。 顯然，原活塞發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火提前角確定為6 度是出于對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性考慮的。 表3 1 1 1 轉(zhuǎn)速 不同點(diǎn)火提前角下 扭矩提高百分比( ) ( r r a i n ) 8 度1 0 度1 2 度 2 0 0 04 4 75 1 34 6 9 2 5 0 02 5 64 2 43 7 7 3 3 0 04 1 07 0 66 2 5 4 0 0 05 9 33 8 11 7 7 5 2 0 02 5 82 5 0o 1 6 轉(zhuǎn)速 不 司點(diǎn)火提前角下 功率提高百分比( ) ( r m i n ) 8 度1 0 度1 2 度 2 0 0 04 4 55 0 84 6 2 2 5 0 02 5 24 1 73 7 0 3 3 0 04 1 l7 0 66 2 8 4 0 0 04 5 l3 8 l1 7 l 5 2 0 02 5 32 4 41 1 8 轉(zhuǎn)速 不 同點(diǎn)火提前角下 比油奉b 降低百分比( ) ( r r a i n ) 8 度l o 度1 2 度 2 0 0 0o 3 l2 0 82 9 1 2 5 0 0一4 7 73 0 22 6 3 3 3 0 0- 4 3 91 3 5 6- 1 2 4 3 4 0 0 0 3 ，0 7 5 6 97 7 4 5 2 0 00 ，0 3 3o 4 3- 2 3 7 j 二海交通大學(xué)博士后研究工作報(bào)告3 研究結(jié)果及其分析 對(duì)新活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的影響 圖3 1 1 - 2 為新活塞發(fā)動(dòng)機(jī)分別在怠速點(diǎn)火提前角正常( 6 度) 、8 度、1 0 度、 1 2 度和1 4 度情況下的外特性試驗(yàn)結(jié)果。由圖可以看出提高點(diǎn)火提前角的數(shù)值， 新活塞發(fā)動(dòng)機(jī)在中低轉(zhuǎn)速區(qū)( 3 0 0 0 r p m 以下) 時(shí)，較正常點(diǎn)火提前角6 度動(dòng)力 性能( 功率和扭矩) 和經(jīng)濟(jì)性能( 比油耗) 都有明顯提高：然而在中高轉(zhuǎn)速區(qū) ( 3 0 0 0r p m 以上) 時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)性能隨點(diǎn)火提前角的不同，表現(xiàn)亦不盡一致，其中 點(diǎn)火提前角為8 度時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性明顯增強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)性未出現(xiàn)下降，而點(diǎn)火 提前角為l o 、1 2 、1 4 度時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能和經(jīng)濟(jì)性能都出現(xiàn)下降現(xiàn)象，且隨 點(diǎn)火提前角的增大，發(fā)動(dòng)機(jī)性能下降的幅度越大，如表3 1 1 2 所示。 由上述結(jié)果可知，提高點(diǎn)火提前角的度數(shù)對(duì)新活塞超小配隙改造發(fā)動(dòng)機(jī)的 中低轉(zhuǎn)速工況都有明顯改善作用，而對(duì)中高轉(zhuǎn)速工況則存在一個(gè)最佳點(diǎn)火提前 角，在這一最佳點(diǎn)火提前角下發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性都有明顯改善。而最佳 點(diǎn)火提前角應(yīng)該為多少? 筆者認(rèn)為還需進(jìn)一步做大量試驗(yàn)加以確定。 表3 1 1 2 轉(zhuǎn)速 不同點(diǎn)火提前角下 扭矩提高百分比( ) ( r m i n ) 8 度l o 度1 2 度1 4 度 2 0 0 0 2 ，8 03 9 94 5 55 1 9 2 5 0 0 3 2 34 4 84 8 84 8 0 3 3 0 0 0 0 70 8 3一o 4 80 0 7 4 0 0 0 o 8 70 2 91 8 13 6 3 5 2 0 0 2 7 0o 。5 61 0 20 0 0 轉(zhuǎn)速 不同點(diǎn)火提前角下 功率提高百分比( ) ( r r a i n ) 8 度1 0 度1 2 度1 4 度 2 0 0 0 2 8 64 0 14 6 25 1 9 2 5 0 0 3 2 54 5 14 9 64 8 4 3 3 0 0 o 0 20 8 40 4 6o 1 0 4 0 0 0 o 8 70 3 11 8 0一3 6 2 5 2 0 0 2 6 6o 5 01 0 40 0 3 轉(zhuǎn)速 不同點(diǎn)火提前角下 比油耗降低百分比( ) ( r m i n ) 8 度l o 度1 2 度1 4 度 2 0 0 0 3 7 63 8 44 4 05 8 9 2 5 0 03 3 34 5 04 1 36 7 3 3 3 0 0 2 5 02 2 l一2 6 42 2 1 4 0 0 0一o 6 22 1 0一3 1 25 1 9 5 2 0 0 0 7 61 2 71 3 4一o 9 2 小結(jié) 通過(guò)上述試驗(yàn)結(jié)果可知，新活塞與原機(jī)活塞對(duì)于不同點(diǎn)火提前角有著不同 的發(fā)動(dòng)機(jī)性能結(jié)果，對(duì)于原活塞發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，改變點(diǎn)火提前角，發(fā)動(dòng)機(jī)性能的 一1 2 - 上海交通大學(xué)博士后研究工作報(bào)告 3 研究結(jié)果及其分析 變化是不均衡的，即動(dòng)力性能增強(qiáng)而經(jīng)濟(jì)性下降，對(duì)于新活塞超小配隙發(fā)動(dòng)機(jī) 而言，原來(lái)的點(diǎn)火提前角參數(shù)顯然不是最佳值，發(fā)動(dòng)機(jī)存在一個(gè)最佳點(diǎn)火時(shí)機(jī)， 在最佳點(diǎn)火時(shí)機(jī)下，動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性都將增強(qiáng)。 3 1 2 不同混合氣濃度對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響 對(duì)原機(jī)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的影響 圖3 1 2 1 為原活塞發(fā)動(dòng)機(jī)分別在正常混合氣濃度、中量孔和大量孔稀混合 氣濃度四種工況下的外特性試驗(yàn)結(jié)果。由圖可以看出當(dāng)工況為小量孔稀混合氣 濃度時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能( 功率和扭矩) 出現(xiàn)增強(qiáng)，尤其在2 5 0 0 4 0 0 0 轉(zhuǎn)速 區(qū)，扭矩增強(qiáng)更大，經(jīng)濟(jì)性能( 比油耗) 在低轉(zhuǎn)速區(qū)和高轉(zhuǎn)速區(qū)亦有改善，然 而在2 5 0 0 4 0 0 0 轉(zhuǎn)速區(qū)卻大幅惡化。當(dāng)工況為中量孔和大量孔稀混合氣濃度 時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能( 功率和扭矩) 出現(xiàn)明顯下降，經(jīng)濟(jì)性能( 比油耗) 則有 較明顯改善，如表3 1 2 1 所示。 表3 1 2 1 轉(zhuǎn)速 不同混合氣濃度下 扭矩提高百分比( ) ( r m i n ) 小量孔中量孔大量孔 2 0 0 0 2 1 3- 1 0 0 4一l o 2 6 2 5 0 0 1 6 81 0 5 69 5 5 3 3 0 0 9 0 77 8 0一7 3 9 4 0 0 0 9 2 77 9 87 9 8 5 2 0 0 3 8 66 7 65 8 0 轉(zhuǎn)速 不同混合氣濃度下 功率提高百分比( ) ( r m i n ) 小量孔中量孔大量孔 2 0 0 0 2 1 4- 1 0 0 5- 1 0 2 9 2 5 0 0 1 7 3一l o 5 59 5 l 3 3 0 0 9 1 17 7 47 4 2 4 0 0 0 9 1 48 o l一7 9 7 5 2 0 0 3 7 96 8 05 8l 轉(zhuǎn)速 不同混合氣濃度下 比油耗降低百分比( ) ( r m i n ) 小量孔中量孔大量孔 2 0 0 0 一o 6 9o 5 42 5 2 2 5 0 0 一1 6 81 _ 9 72 9 1 3 3 0 09 5 4一o 7 5一o 9 8 4 0 0 00 1 l1 7 81 4 0 5 2 0 0 3 4 53 9 54 1 4 上海交通大學(xué)博士后研究工作報(bào)告 3 研究結(jié)果及其分析 對(duì)新活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的影響 圖3 1 2 2 為新活塞發(fā)動(dòng)機(jī)分別在正?；旌蠚鉂舛取⒅辛靠缀痛罅靠紫』旌?氣濃度四種工況下的外特性試驗(yàn)結(jié)果。由圖可以看出混合氣濃度調(diào)稀，新活塞 發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能( 功率和扭矩) 都不同程度得到提高，其中尤以大量孔稀混合 氣工況下的動(dòng)力性能提高最為顯著；此外，調(diào)稀混合氣濃度使得發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性 能( 比油耗) 也在不同程度上得到改善，在中低轉(zhuǎn)速區(qū)( 3 3 0 0 r p m 以下) 經(jīng)濟(jì) 性能的改善幅度最大，在中高轉(zhuǎn)速區(qū)( 3 3 0 0 r p m 以上) 也有明顯改善，其中在 此轉(zhuǎn)速區(qū)，中量孔稀混合氣的經(jīng)濟(jì)性能改善幅度超過(guò)了1 3 ，詳見表3 1 ，2 - 2 。 表3 1 2 2 轉(zhuǎn)速 不同混合氣濃度下 扭矩提高百分比( ) ( r m i n ) 小量孔中量孔大量孔 2 0 0 0 2 5 l1 7 21 5 7 2 5 0 0 0 3 0一o 6 8一1 7 3 3 3 0 0 1 6 20 。1 43 2 4 4 0 0 0 3 7 5一1 o o5 5 2 5 2 0 0 2 3 60 5 73 7 7 轉(zhuǎn)速 不同混合氣濃度下 功率提高百分比( ) ( r m i n ) 小量孔中量孔大量孔 2 0 0 0 2 5 0l _ 7 61 6 1 2 5 0 0 0 3 4一o 8 01 7 0 3 3 0 0 l 6 l0 1 43 2 2 4 0 0 0 4 1 70 6 25 8 9 5 2 0 0 2 4 l0 5 53 7 7 轉(zhuǎn)速 不同混合氣濃度下 比油耗降低百分比( ) ( r r a i n ) 小量孔中量孔大量孔 2 0 0 0 1 1 7 39 9 l1 3 0 4 2 5 0 0 1 8 8 41 6 6 01 9 8 0 3 3 0 0 一0 2 40 5 81 1 7 4 0 0 0 3 1 01 3 2 23 0 0 5 2 0 0 3 9 22 7 56 3 7 小結(jié) 從上述試驗(yàn)結(jié)果可知，原機(jī)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)是按照動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性保持平衡的 原則提供合適濃度的混合氣，混合氣濃度較正常過(guò)稀會(huì)造成動(dòng)力下降，而稍稀 又會(huì)引起油耗增加，所以，原機(jī)正常工況下的混合氣濃度是最佳值，一般不宜 對(duì)其傲調(diào)整。 然而，新活塞超小配隙的混合氣濃度最佳值應(yīng)該以稀混合氣為主，這是與 原活塞發(fā)動(dòng)機(jī)不同的，如仍采用原機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的供油規(guī)律，顯然將無(wú)法適應(yīng)新活 塞發(fā)動(dòng)機(jī)的需要。 上海交通大學(xué)博士后研究工作報(bào)告3 研究結(jié)果及其分折 3 1 3 結(jié)論 1 新活塞與原機(jī)活塞對(duì)于不同點(diǎn)火提前角有者不同的發(fā)動(dòng)機(jī)性能結(jié)果，對(duì) 于原活塞發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，改變點(diǎn)火提前角，發(fā)動(dòng)機(jī)性能的變化是不均衡的， 即動(dòng)力性能增強(qiáng)而經(jīng)濟(jì)性下降，對(duì)于新活塞超小配隙發(fā)動(dòng)機(jī)而言，原來(lái) 的點(diǎn)火提前角參數(shù)顯然不是最佳值，發(fā)動(dòng)機(jī)存在一個(gè)最佳點(diǎn)火時(shí)機(jī)，在 最佳點(diǎn)火時(shí)機(jī)下。動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性都將增強(qiáng)。 2 原機(jī)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)是按照動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性保持平衡的原則提供合適濃度的 混合氣，混合氣濃度較正常過(guò)稀會(huì)造成動(dòng)力下降，而稍稀又會(huì)引起油耗 增加，然而，對(duì)于新活塞超小配隙發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，稀混合氣會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)的 動(dòng)力性能和經(jīng)濟(jì)性能明顯改善和提高，因此，可以說(shuō)明新活塞超小配隙 能夠改善發(fā)動(dòng)枧的燃燒，實(shí)現(xiàn)混合氣的稀薄燃燒。 3 ，新活塞超小配隙發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣濃度最佳值應(yīng)該雌稀混合氣為主，這是與 原活塞發(fā)動(dòng)機(jī)不同的，如仍采用原機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的供油規(guī)律，顯然將無(wú)法適 應(yīng)新活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的需要。 - 1 5 - 一 一 一 兮 一 鴦 一 一 n o o o 叮 o o ( 心) 棗啦l i 一：，。；：。：，：一 多 7 夕 予 t i i | _ ( m n ) 蛋群 o o o o o 曲 n o o o n ( q 。m ，目) 矬聯(lián)羽 獸舔g暴臀艄蜒暴遴茛嫉柱輜匿k_iic匝 一：i；7一十越?！?趟i。t遙-上 c售jv鞠拿毒 o o 曲 o o 甘 o o o 岢 o o o o o o o n 趙2趟。_【 趟型 o o o o o n o o o n 一世翟 趟。_ 【 型l_一t型 o o o o o 啦寸 o o n _ 【o n _ to o n _ 【 o io ，o =o =o o 墨 o 啦一 o 0 9 i oo ( 心) 巒啦 多 紗 廠 一 髟 龜 多 多 一 一 一 怒 一 ； 焦 。專 ll oooooo o o o o 昌導(dǎo)導(dǎo)器暑器昌譬2 昌 一 ( n ) 珥 o o o i d o o l o d o o o 趟 = j i e 謎 譬 ： 三 型 三 2 ： 暈 ， ： 8 o 舊 可 _ 。 昌， 寸、 一 g 、 蠱二 ； 4 o 8 十 善 1 太 。簿 繁隧 - 寶 越 c o l 。 l i 詈 瞪 o 苫；i r 一 一 o n ooooooo ! 型 譬魯墨器 2 譬昌 nnn刊n - 一( q 心8 ) 狴哦粥 善醛g囂需越鏘燼鞲錠妖韞裂匿k n-i_匝 一 畫引“剖_【川引酬。_1剖h州割一 o o o o o 寸 o o o 寸 o o 崎 o o o o o n o o o n ( 心) 素雅 一 罾醭g墨臀越粥蜒暴噬靛越擴(kuò)啦驥匿海i-ni-n匭 一 罱蛹k，1圭刪l=l_】 罱涮li，挺目一 一c萑一潮辯 塞 h 盥 量 + j 三 f 莩墨 盤； 岳 墓囊 h 盥 薹| _ o o o l o o o t p o o o 十 o o n o o o o o 此 墓 弋 陵 遼l o 鞋 崔 心 ：善 f ! “ r 廣_ oj ( om 曷：捌 j + 一 一 o ih n 宴；盤】 ooooooo 一 吝oo 2 昌景賽2 暑昌 _ = 一 n “( nl n 宴o 。 ( q 總x s ) 璐眺羽 罱刪 己。 _ 。釜蟊， o 一 旱 鑒，。一 o o 岫n o o o n o o 【一 o ，o n - 【 。_【砰o o = 喊 o 騫_ i 嚴(yán) o 0 9 io o = ( 心) 索馳 ( t t 憫a ) 璐畢 羽 心 蜃醴疆暴臀越鏘烘輻茛越避擴(kuò)如驥叵睜n噸hn匝 1上捌kioj涮導(dǎo) 帚卿i牽l靶目 一 一cimj)囂磐 o o o o o 甘 o o o 寸 o o 曲 o o o o o 時(shí)n o o o n j j ： 一 心 ： n =hk+。1上捌 1上捌、，j粘茸上 一ciulj)般磐 o o o o o 叫 o o o 叫 o o o o o n o o n o o o n o o 卜n o o n 竹o o 卜 o o n 可 o o 卜寸o o n 曲。一一卜屹 o o 瞬瑪吣嚴(yán) 上海交通大學(xué)博士后研究工作報(bào)告3 研究結(jié)果及其分析 3 2 發(fā)動(dòng)機(jī)常規(guī)性能 3 2 1 外特性 測(cè)試結(jié)果 圖3 2 1 1 為2 v q s 電噴發(fā)動(dòng)機(jī)新活塞與原活塞外特性對(duì)比結(jié)果。從對(duì)比結(jié) 果可以看出：新活塞發(fā)動(dòng)機(jī)幾乎在工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性都得到明顯 提高，其中動(dòng)力性( 扭矩與功率) 在2 0 0 0 4 5 0 0 r p m 轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)提高尤為明顯， 最高達(dá)到2 7 ，經(jīng)濟(jì)性則幾乎在全部轉(zhuǎn)速區(qū)都有明顯改善，最高達(dá)到2 6 ； 發(fā)動(dòng)機(jī)在5 0 0 0 r p m 以上時(shí)，新活塞動(dòng)力性較原機(jī)稍有下降，幅度在o ，7 左右。 經(jīng)濟(jì)性則僅在5 2 0 0 r p m 一點(diǎn)表現(xiàn)不好，具體詳見表3 2 1 一l 。 表3 2 1 1 f轉(zhuǎn)速外特性提高與改善百分比( ) l( r m i n )扭矩功率比油耗 1 0 0 0一o 0 90 0 8o 6 8 1 5 0 0o o o0 0 0 1 2 6 2 0 0 01 0 11 0 01 4 2 2 5 0 01 3 21 3 3 o 7 2 3 0 0 02 6 62 6 3 2 5 5 3 5 0 00 6 l o 6 20 4 4 3 8 0 00 5 9o 5 9 o 9 6 4 0 0 01 4 51 4 5 1 9 4 4 5 0 0o 9 30 9 1l _ 3 4 5 0 0 00 6 8一o 6 8 3 2 4 5 2 0 0一o 7 1一o 6 8一o 1 6 結(jié)果分析 從上述試驗(yàn)結(jié)果容易看出，自潤(rùn)滑超小配隙新活塞在發(fā)動(dòng)機(jī)外特性上較原 機(jī)有明顯改善，其幅度在0 2 6 6 之間，這說(shuō)明超小配隙設(shè)計(jì)在改善燃燒提 高發(fā)動(dòng)機(jī)性能方面是有效果的，然而由于2 v q s 原活塞配隙已很小( o 0 3 m m 左 右) 且其活塞型線己較完美，所以自潤(rùn)滑超小配隙活塞對(duì)2 v q s 和發(fā)動(dòng)機(jī)性 能的提高幅度也是有限的。 此外，對(duì)比化油器發(fā)動(dòng)機(jī)的超小配隙改造發(fā)現(xiàn)，新活塞自潤(rùn)滑超小配隙 設(shè)計(jì)在2 v q s 和發(fā)動(dòng)機(jī)的中、高轉(zhuǎn)速性能上表現(xiàn)有所差異：2 v q s 新活塞在 高速5 0 0 0 r p m 時(shí)才開始功率扭矩下降且幅度較小，而新活塞( 未做燃燒參 數(shù)調(diào)整) 則在中速4 0 0 0 r p m 時(shí)就有功率扭矩下降，如圖3 2 1 2 和3 2 i 一3 所示。 這說(shuō)明在自潤(rùn)滑超小配隙狀態(tài)下，燃燒參數(shù)如點(diǎn)火提前角和混合氣濃度的最佳 值需發(fā)生改變以適應(yīng)結(jié)構(gòu)引起的變化，2 v q s 電噴發(fā)動(dòng)機(jī)由于采用c p u 瞬時(shí)協(xié) 2 0 e 海交通大學(xué)博士后研究工作報(bào)告3 研究結(jié)果及其分析 調(diào)控制，對(duì)每次循環(huán)的燃燒參數(shù)都進(jìn)行實(shí)時(shí)匹配調(diào)整( 如表3 2 1 2 所示新活塞 與原活塞不同的點(diǎn)火提前角規(guī)律) ，這一功能剛好適應(yīng)了對(duì)超小配隙對(duì)燃燒匹配 的需求，所以其動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性在高速下仍不會(huì)出現(xiàn)性能下降的現(xiàn)象。反之， 化油器發(fā)動(dòng)機(jī)由于供油和點(diǎn)火不能瞬時(shí)協(xié)調(diào)，所以其動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性在中速對(duì) 就出現(xiàn)性能下降的現(xiàn)象。 表3 , 2 1 - 2 提前角 轉(zhuǎn)速 na d ( 。) r m i n新活塞原活塞 1 0 0 07 53 7 1 5 0 01 5 78 2 2 0 0 01 7 21 6 5 2 5 0 02 0 21 8 0 3 0 0 02 1 02 1 0 3 5 0 02 1 02 1 7 3 8 0 02 1 02 1 0 4 0 0 02 2 52 l - 0 4 5 0 02 3 22 1 0 5 0 0 02 4 o2 3 2 5 2 0 02 4 72 4 0 測(cè)試結(jié)果還表明在高轉(zhuǎn)速區(qū)自潤(rùn)滑超小配隙發(fā)動(dòng)機(jī)存在動(dòng)力衰減的趨勢(shì)。 這一結(jié)果可能由以下兩原因引起： 1 高轉(zhuǎn)速下熱負(fù)荷達(dá)到最大，裙部膨脹較中低轉(zhuǎn)速明顯增大，最小配隙處， 活塞與汽缸的直接接觸面積和比壓增大，導(dǎo)致摩擦功耗增加。 然而從5 2 0 0 r p m 額定轉(zhuǎn)速下機(jī)械效率測(cè)試結(jié)果看( 參考3