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基于网络分析法的柴油机润滑系统流动仿真

仇玉林  
【摘要】:柴油机润滑系统具有润滑、冷却、防锈、去污等功能,现代柴油机润滑系统的设计除了满足上述基本要求以外,还需要满足不断提高的排放法规的要求,特别是法规中对柴油机排放颗粒物(PM)的限制。因此,减少机油耗就不可避免的成为柴油机开发研究中一个非常重要的方面。 本文以四缸增压中冷柴油机的润滑系统为研究对象,基于网络分析的方法对润滑系统进行了一维流动仿真分析和试验研究。介绍了润滑系统的研究方法和模拟仿真软件,对润滑系统主油路的流量和各关键部件的温度、压力进行了测试,并对测试结果进行了分析。在实践基础上,建立了基于该柴油机实际油路尺寸和部件性能的一维流动仿真模型,模拟了润滑系统各主要摩擦副的润滑情况,并将模拟计算数据与实际测量数据进行对比分析,证明了所建立模型的准确性。 研究表明,该柴油机润滑系统能确保各摩擦副得到充分的润滑,但也存在一些需要优化的地方,主要表现在:润滑系油路的压力损失比较严重,在最大转速工况,机油冷却器的压力损失为0.052Mpa,机油滤清器的压力损失为0.084Mpa,机油泵出口到主油路的压力损失为0.222Mpa,可以考虑对机油冷却器和机油滤清器进行重新设计或者选用新的满足国Ⅲ排放的机油滤清器;通过将发动机润滑系统在标定转速和最大扭矩转速工作运行时的最小油膜厚度与奥地利李斯特技术研究所给出的最小许用油膜厚度的对比得出结论,该发动机主轴承表面能够形成流体动力润滑,主轴承工作可靠;通过将标定转速下冷却喷嘴机油流量的仿真计算结果与最恶劣工况下的实际需油量计算结果进行对比得出结论,流经冷却喷嘴的机油量略显不足。将冷却喷嘴节流孔直径从1mm增大到1.05mm,使得流经冷却喷嘴的机油量达到了发动机在最恶劣工况下正常工作的最小要求,保证了活塞组的散热平衡。


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