第5期（总第226期） 2016年10月
车用发动机 VEHICLE ENGINE
No 5 (Serial No 226)
Oct2016
润滑油对发动机曲轴摩擦功影响的仿真与试验研究
梅本付”，李炯”，刘伟强”，刘冠麟”，龚金科
(1.泛亚汽车技术中心有限公司，上海201201；2.湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室，湖南长沙410082：
3.湖南涉外经济学院机械工程学院，湖南长沙410205）
摘要：以某直列3缸汽油机为研究对象，利用AVLEXCITE软件建立了曲轴多体动力学仿真模型，通过台架
试验，验证了该仿具模型的正确性在此模型基础上分析了润滑油温度、供油压力以及润滑油种类对发动机曲轴厚擦功的影响规律。研究表明：指定条件下的曲轴摩擦损失功率仿真结果为1066W，台架试验结为102W，误差
最低，约为104W，当温度超过110℃后，摩擦损失增加，当温度上升到150℃时，摩擦损失功率达到140W，润滑条件急剧恶化；当轴承主油道入口压力从031MPa增加到04MPa时，曲轴摩擦功率减小约10W，且供油温度较低时润滑油供油压力对曲轴摩擦功率影响较大；曲轴摩擦功率随黏度的提高而增加，供油温度较低时，润滑油黏度对曲轴摩擦功率的影响较大。
关键词：仿真；润滑油；温度；供油压力；运动黏度；摩擦功 DOI:10 3969/j issn 1001-2222 2016 05 015
中图分类号：TK4219
文献标志码：B
文章编号：1001-2222(2016)05-0078-04
曲轴是发动机重要的连接部件，它承载着活塞连杆周期性的惯性力以及缸内气体燃烧压力[1-2]，平均比压高达20～80MPa，曲轴轴颈与轴瓦之间的相对滑动速度可达10m/[3]，该部分摩擦损耗是整机摩擦功的重要来源之一，因此需要对曲轴上的关键摩擦副一一一轴和轴领表面进行有效的润增。发动机在实际运行中大部分时间内都处于中低速工况，且在该工况下曲轴摩擦功占整机摩擦损耗比重大，该工况是研究曲轴摩擦损失影响因素的最佳工况，因此重点研究了2000r/min下润滑油温度、主油道供油压力以及润滑油种类对曲轴摩擦损失的影响规律。
模型润滑理论基础 1
1）Reynolds润滑方程
本研究仿真模型中的润滑理论基于以下Reyn olds方程L4-5]：
ahap+
ahap
(ehe+(ee P+e+2e
ah
Lax
收稿日期：2016-07-05；修回日期：2016-09-20 基金项目：潮南省科技重大专项（2014FJ1013）
(1)
式中：o为润滑油密度；h为油膜厚度；"为流体动力黏度；P为油膜压力；U为两固体表面相对速度；t 为时间；at
ah
1=w—wo，表示油膜相对离开速度。
该方程基于Reynolds压力边界条件：
_ap
ap
pl=aaz
=0
2）能量方程
流体动压润滑的能量方程7-8为
aT+
a
+qay qax
Jeeh
ha
ap
12clax
ap
tay
(2)
式中：99分别为微柱体在x，y方向的体积流量； T为油温：J为热功当量：c为比热容。
3）油膜厚度方程
本模型中的油膜厚度方程[9-10]为
h=ho+,s+oors—or , h=cl1+ Ecos —
(3)(4)
式中：ho为刚体中心膜厚；s，分别为轴瓦、轴
作者简介：梅本付（1981一），男，工程师，硕士，主要研究方向为发动机摩擦学；meiben945@163com，通讯作者：李炯（1996一），男，硕士，主要研究方向为汽车发动机节能减排；m18573144367@163com