發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸偏心對(duì)降低摩擦損失的應(yīng)用研究

李歡，劉彤，章家續(xù)，李瑞欣，陳尚尚

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

概述

隨著人們對(duì)美好環(huán)境的追求，國家排放法規(guī)和油耗要求越來越嚴(yán)苛，汽車行業(yè)針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)，開展了系列減排和降低油耗的深入研究，如小型化、熱管理、泵氣損失、能量管理、降低摩擦損失等。本文從降低曲軸系的摩擦損失其中一種方案進(jìn)行詳細(xì)闡述。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，發(fā)動(dòng)機(jī)最大有13kw是摩擦損失，這部分損失是我們需要降低的重點(diǎn)。產(chǎn)生摩擦損失的零件有活塞連桿組、曲軸、前端輪系、凸輪軸、氣門和挺柱等，其中，曲軸和活塞連桿的摩擦損失占總機(jī)械摩擦損失的40%，若降低此部分的摩擦損失，將對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)能減排有一定的貢獻(xiàn)。

內(nèi)燃機(jī)中采用曲柄連桿機(jī)構(gòu)的型式很多，按運(yùn)動(dòng)學(xué)觀點(diǎn)可分為三類，即：中心曲柄連桿機(jī)構(gòu)、偏心曲柄連桿機(jī)構(gòu)和主副連桿式曲柄連桿機(jī)構(gòu)。其中，中心曲柄連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是氣缸中心線通過曲軸的旋轉(zhuǎn)中心，并垂直于曲柄的回轉(zhuǎn)軸線，這種型式的曲柄連桿機(jī)構(gòu)在內(nèi)燃機(jī)中應(yīng)用最為廣泛。偏心曲柄連桿機(jī)構(gòu)（簡(jiǎn)稱曲軸偏心）是指曲軸的旋轉(zhuǎn)中心偏離中心線一段距離，最大爆發(fā)壓力出現(xiàn)時(shí)的連桿擺角在膨脹過程中減小，活塞側(cè)壓力隨之減小，可降低活塞組件摩擦損失。本文研究的某發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸向主推力側(cè)偏心布置8mm。通過計(jì)算，對(duì)比曲軸偏心與中心布置活塞的速度特性及活塞對(duì)缸孔的側(cè)向力，研究對(duì)摩擦損失的影響。

1 計(jì)算過程

1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)壓力曲線如下：

圖1 缸內(nèi)壓力曲線

1.2 建立計(jì)算模型

圖2 中心曲柄連桿機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖

圖3 偏心曲柄連桿機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖

由發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)參數(shù)可知：

對(duì)于中心曲柄連桿機(jī)構(gòu)：

郜教授提出，兩個(gè)小數(shù)相乘已失去了“相同加數(shù)求和”的含義，對(duì)于一個(gè)算式，如果僅知道怎么算，不知道何時(shí)這樣算，顯然是計(jì)算教學(xué)的缺失，他認(rèn)為小數(shù)乘法的起點(diǎn)不應(yīng)該是怎樣算的問題，而是如何理解兩個(gè)小數(shù)相乘的過程。

l=0.1337m，r=0.0424m，連桿比λ=r/l=0.31713；

綜上所述，在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)媒體和新媒體的融合，是長期且具有挑戰(zhàn)性的一項(xiàng)任務(wù)。傳統(tǒng)媒體與新媒體有著不同的傳播方式，但是也具備不同的優(yōu)勢(shì)和文化價(jià)值，所以，廣播電視行業(yè)要對(duì)自己的弊端進(jìn)行及時(shí)改正，同時(shí)融合新媒體的優(yōu)點(diǎn)，提升自身的新穎性和質(zhì)量。因此，行業(yè)首先要做到的就是明確廣播電視媒體的發(fā)展目標(biāo)，再根據(jù)國家行業(yè)相關(guān)的要求，在不違反規(guī)定的前提下創(chuàng)新技術(shù)，構(gòu)建與客戶之間全新的用戶關(guān)系，遵循市場(chǎng)規(guī)律，從用戶的習(xí)慣和實(shí)際需求出發(fā)，打造成熟的專業(yè)團(tuán)隊(duì)，進(jìn)一步為廣播電視媒體與互聯(lián)網(wǎng)思維的融合提供后備力量，進(jìn)一步促進(jìn)國內(nèi)媒體行業(yè)的發(fā)展。

對(duì)于偏心曲柄連桿機(jī)構(gòu)，

1.3 活塞運(yùn)動(dòng)特性計(jì)算

由《內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)》可知，中心曲柄連桿機(jī)構(gòu)的活塞速度Vc簡(jiǎn)化表達(dá)式：

活塞上止點(diǎn)處加速度即α=2.601°時(shí)，actop=14377.020 m/ s2

中心曲柄連桿機(jī)構(gòu)的活塞加速度ac簡(jiǎn)化表達(dá)式：

偏心曲柄連桿機(jī)構(gòu)的活塞速度Vo簡(jiǎn)化表達(dá)式：

偏心曲柄連桿機(jī)構(gòu)的活塞加速度ao簡(jiǎn)化表達(dá)式：

取額定功率點(diǎn)即4850rpm帶入計(jì)算，并帶入以上參數(shù)，可得：

蘇區(qū)干部的言傳身教，示范帶動(dòng)了蘇區(qū)工農(nóng)群眾反陋俗文化，使他們思想輕松、精神愉悅，“常常有感覺現(xiàn)在生活滿意的表示”，從落后愚昧生活形態(tài)向健康文明生活形態(tài)轉(zhuǎn)變。正如《贛西南(特委)劉士奇給(中央的綜合)報(bào)告》指出：“沒有人敬神，菩薩都燒了。廟宇祠堂變成了農(nóng)民工人士兵的政府辦公室，或者是游戲場(chǎng)”“許多農(nóng)民的家里以前貢(供)著家神‘天地君親師位’的，現(xiàn)在也換以‘馬克思及諸革命先烈精神’”[4]P356。

兩種機(jī)構(gòu)的活塞運(yùn)動(dòng)特性曲線對(duì)比如圖4圖5所示，

圖4 活塞速度曲線對(duì)比

圖5 活塞加速度曲線對(duì)比

當(dāng)活塞加速度為零時(shí)，活塞速度最大。

那是個(gè)長著一對(duì)貓眼的女人，把紅色的凱迪拉克小轎車停在建材城的門口，牽著金毛狗去了高檔家具廳。大福在后面盯著她。能開凱迪拉克車的是有錢人，能養(yǎng)金毛寵物的是有錢人，能買紫檀木家具的更得是有錢人。幾個(gè)因素綜合起來，大福斷定這女人是個(gè)非常有錢的人！他心里竊喜，找了個(gè)理想位置蹲著。等貓眼女人訂完家具抱著金毛犬出來，喜滋滋地坐上凱迪拉克轎車，系好完全帶。當(dāng)貓眼女人把凱迪拉克小轎車開到家具城門口，剛要加速時(shí)，大福噌地沖出去，凱迪拉克小轎車的前杠正好不輕不重地撞到他屁股上。他大叫一聲，向前一躍摔倒在地上，順勢(shì)把手里的紅墨水倒在地上。

由 ac=0，可得α=72.72°Vcmax=22.500m/s；α=287.27°Vcmax=-22.500 m/s

由 ao=0，可得α=72.72°Vomax=22.480m/s；α=287.27°Voma=22.516 m/s

對(duì)于中心曲柄連桿機(jī)構(gòu)，

孫日東，郭立新，程明建，等.貝塞爾高斯光束在各向異性湍流中的傳輸特性[J].光子學(xué)報(bào)，2018，47(12)：1201002

活塞上止點(diǎn)處加速度即α=0°時(shí)，

actop= 14406.713m/s2

Pj=mj*a

actop= -7469.203 m/s2

l=0.13386mm，r=0.0424m，連桿比λ=r/l=0.31675，e=0.008m，偏心率ξ=e/r=0.18868；

文[1]給出了用空間向量與三角函數(shù)的解決問題的方法,得到了一般性的結(jié)論,拜讀后很受啟發(fā).然而,從應(yīng)用于教學(xué)的角度來看,感到有進(jìn)一步完善的必要.也就是解決問題的過程對(duì)學(xué)生來說稍顯復(fù)雜,數(shù)學(xué)基礎(chǔ)一般的學(xué)生,很可能會(huì)滿懷好奇地開始,未多久便被煩瑣的運(yùn)算弄得暈頭轉(zhuǎn)向,最后可能無功而返,這可能不利于培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的積極情感.由此引發(fā)了筆者的思考,為使該問題的教學(xué)價(jià)值得以充分發(fā)揮,是否有較為簡(jiǎn)潔、在教師引導(dǎo)下學(xué)生容易發(fā)現(xiàn)或容易接受的解決問題的方法呢?

不必在每筆交易之前都進(jìn)行資信調(diào)查，多數(shù)時(shí)候廠家可直接參考已設(shè)定的經(jīng)銷商信用額度做決策。對(duì)于欠款較多或超過信用額度的經(jīng)銷商，必須定期進(jìn)行資信調(diào)查；至于在信用額度內(nèi)或欠款較少的經(jīng)銷商，則不必經(jīng)常大費(fèi)周折，可采取不定期方式，進(jìn)行小范圍的資信調(diào)查，從而節(jié)省資信調(diào)查的人力、物力和時(shí)間等成本。

活塞下止點(diǎn)處加速度即α=184.989°時(shí)，actop=-7484.330 m/s2

表1 活塞運(yùn)動(dòng)特性對(duì)比表

1.4 活塞側(cè)向力計(jì)算

圖6 活塞受力簡(jiǎn)圖

作用在活塞頂面上的工質(zhì)有效壓力 Pg與作用在活塞銷中心的往復(fù)慣性力Pj均沿缸孔中心，所以二者合力可直接相加：

mj：運(yùn)動(dòng)件往復(fù)質(zhì)量，由表1可知

活塞下止點(diǎn)處加速度即α=180°時(shí)，

對(duì)于偏心曲柄連桿機(jī)構(gòu)：

P=Pg+Pj

mj=430.9g；

高校的信息化發(fā)展經(jīng)歷的校園局域網(wǎng)到數(shù)字校園再到智慧校園3個(gè)階段，在發(fā)展過程中，“重應(yīng)用輕安全”的思想還是比較嚴(yán)重的。投入主要對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)的功能建設(shè)，網(wǎng)絡(luò)安全的投入不足，對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)字安全的意識(shí)不強(qiáng)。沒有從根本上意識(shí)到，數(shù)據(jù)資源是智慧校園中最重要的資源。保障數(shù)據(jù)資源的安全是大數(shù)據(jù)時(shí)代下智慧校園建設(shè)中重中之重的工作。

頭孢丙烯掩味微丸的制備及其丸芯的處方工藝優(yōu)化…………………………………………………… 王 瑋等（19）：2622

a：活塞加速度，

由圖6可知活塞側(cè)向力PN= P*tgβ

選取4500rpm，并選取最大爆發(fā)壓力前后共5個(gè)曲軸相位點(diǎn)進(jìn)行比較計(jì)算。

由圖1缸內(nèi)壓力曲線可知，

最大爆發(fā)壓力Pmax=7.44Mpa，

最大爆發(fā)壓力的相位角α=34°，由正弦定理：l/sinα=r/sinβ，求得

中心曲柄連桿機(jī)構(gòu)β=7.411°

偏心曲柄連桿機(jī)構(gòu)β=7.402°

李叔淺：恨水先生，又寫了個(gè)悲劇。我最不愛悲劇。因?yàn)槿松緛硪呀?jīng)是場(chǎng)悲劇。悲劇不是我想說的，我想說的是，

計(jì)算結(jié)果如表2所示：

表2 活塞側(cè)向力對(duì)比表

2 結(jié)果分析

由中心曲柄連桿機(jī)構(gòu)和偏心曲柄連桿結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析結(jié)果，參見表1和表2，可知：

1）曲軸偏心8mm后活塞最大速度：活塞下行時(shí)最大速度降低0.089%，活塞上行時(shí)最大速度增加0.071%；

好，你去吧。我明天中午回，記得給我留一盤，別給你媽都送去。好久沒吃你包的餃子了……哎，來了來了……老婆，大家催我了，就這樣，我掛了。

2）曲軸偏心8mm后活塞平均速度：增加0.202%；

3）曲軸偏心8mm后活塞加速度：上止點(diǎn)處加速度降低0.206%，下止點(diǎn)處加速度增加0.203%；也就是曲軸偏心后的活塞的運(yùn)動(dòng)特性影響了缸內(nèi)進(jìn)氣，但影響較小可忽略不計(jì)。

曲軸偏心8mm后活塞主推力側(cè)側(cè)向力降低，在4500rpm最大爆發(fā)壓力點(diǎn)為，側(cè)向力降低了0.121%，相較非偏心設(shè)計(jì)，摩擦損失有一定的降低。

如果學(xué)校不結(jié)合產(chǎn)業(yè)，“閉門造車”培養(yǎng)出來的人才肯定不適應(yīng)生產(chǎn)一線，行業(yè)企業(yè)不參與人才培養(yǎng)模式的制定、課程的設(shè)置等，也將制約職業(yè)教育的發(fā)展。因此，鼓勵(lì)行業(yè)企業(yè)深度參與職業(yè)院校的教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置勢(shì)在必行。如從職業(yè)院校的校級(jí)到系部級(jí)別，都要設(shè)立專業(yè)建設(shè)指導(dǎo)委員會(huì)，主要由行業(yè)企業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)專家組成。人才培養(yǎng)方案的制定要通過專業(yè)建設(shè)指導(dǎo)委員會(huì)的審定。

3 結(jié)語

通過本文某發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸偏心布置與曲軸中心布置計(jì)算對(duì)比分析，主推力側(cè)的側(cè)向力降低了約0.2%，可有效的降低發(fā)動(dòng)機(jī)的摩擦損失，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率。曲軸偏心布置對(duì)整機(jī)的整體包絡(luò)影響較小，因此對(duì)一般的發(fā)動(dòng)機(jī)很容易實(shí)現(xiàn)曲軸偏心布置，具有實(shí)際應(yīng)用意義。

[1] 吳兆漢等.內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì).[M]北京理工大學(xué)出版社.

[2] 張寶成,蘇鐵雄,張林先.內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力學(xué).[M]國防工業(yè)出版社.