【作者】

Stefan Held

【摘要】

由于对排放与能效的限制、发动机开发效率和缩短研发周期的需求，使得研发前期需要更高精度的仿真预测模型，能考虑更复杂的相互关联的各组件影响，其中尤为重要的是活塞环组。由于催化再生需更高的废气温度，产生较晚的喷射正时，这可能导致燃料沉积在气缸壁上，由此产生的机油稀释会干扰发动机的整个摩擦系统。因此，了解活塞环组中详细的油输送现象必不可少。此外，增压发动机意味着对活塞环组的挑战越来越大，因为在发动机整个循环期间的较高压力会导致活塞环运动不顺畅，导致活塞环卡滞，影响润油的润滑和流动输送。 最近的研究集中在先进的一维模型和通过活塞环组件的准二维切割计算流体动力学（CFD）模拟，这些CFD模拟考虑了气体流量及活塞环组件中油的多相物性。上述方法都依赖于来自基于边界条件下一维活塞环运动的计算数据。此外，无论是否忽略环的固有特性，不能精确预测流量和活塞环之间的合理相互作用，也没有试验数据来匹配标定模拟结果。 克服这些限制意味着实现活塞环的动态受力平衡，以实现环组瞬态动力学计算。因此，在模拟期间必须实时考虑压力，摩擦，加速度，阻尼（由于油）和惯性力的力分量。考虑到这些力和活塞环的当前位置（需要跟踪当前活塞环位置）允许解决活塞环的运动方程。下一步是将准二维CFD模型扩展到完整的全活塞环组3D模型，包括环形间隙（可能反向或换向间隙位置）。 本文给出了相关力的必要方程和评价方法，以及将采用准二维切割法进行环动力学的实时耦合计算，并讨论了二维切割法的局限性，并将所得到的模型扩展到一个三维模型。基于这些模拟，环上的空间和时间分布力可以用于详细的环运动分析。此外，环上产生的力分量可评估三维现象产生的相互作用流动和移动环的可视化。最后，讨论当前方法的限制和进一步可能的改进反向。本文是在全新发动机配置中预测活塞环动态的可能性的必要步骤，以便尽早执行优化循环。 版权归CIMAC所有

【会议名称】

第29届CIMAC会议

【会议地点】

加拿大 温哥华

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