[发明专利]基于热管理的活塞环-缸套低摩擦实验系统及其使用方法

说明书

本发明涉及基于热管理的活塞环‑缸套低摩擦实验系统及其使用方法，其特征在于该系统包括用于活塞环‑缸套固定并传热的缸套固定及传热装置、为系统提供恒温润滑油的恒温润滑油路和用于驱动曲柄连杆机构及活塞环‑缸套部件的调速电动机；所述缸套固定及传热装置包括纵向固定板、夹具、缸套电加热器、活塞环电加热器、缸套热电偶、活塞环热电偶和径向弹性固定环，在缸套的左右两侧分别对称设置有一个纵向固定板，每个纵向固定板的上下内表面之间固定缸套，纵向固定板的上下两端均安装有预紧螺栓，在纵向固定板与缸套接触的端面上均设有压力传感器；在缸套的外侧沿缸套高度方向均匀布置有若干数量的缸套电加热器。

技术领域

本发明属于发动机节能技术领域，具体涉及一种基于热管理的活塞环-缸套低摩擦实验系统及其使用方法。该实验系统能对活塞环-缸套系统进行热管理，研究传热对活塞环-缸套系统摩擦功耗影响，进行低摩擦测试。

背景技术

随着汽车排放法规的越来越严格以及化石能源的巨大消耗，给传统内燃机行业带来巨大的挑战，近些年来节能减排技术也有了长足的发展，对活塞环-缸套低摩擦技术进行深入研究将会产生巨大的经济和社会效益。活塞环-缸套摩擦实验系统是实验研究活塞环-缸套摩擦的基础，为了进一步研究润滑油温度及摩擦产热和传热对活塞环-缸套摩擦的影响特意发明了基于热管理的活塞环-缸套低摩擦实验系统。

研究活塞环摩擦功耗时，目前多采用除去活塞而仅保留活塞环-缸套系统的相似试验机来完成，可以使用完整的缸套和活塞环(Lenauer C,Tomastik C,Wopelka T,etal.Piston ring wear and cylinder liner tribofilm in tribotests withlubricants artificially altered with ethanol combustion products[J].TribologyInternational,2015,82:415-422.)或者将缸套和活塞环切割后取一段试样进行试验(Claudia Lenauer,ChristianTomastik,Thomas Wopelk,et al.Piston ring wear andcylinder liner tribofilm intribotests with lubricants artificially alteredwith ethanol combustion products[J].Tribology International,2015,82:415-422.；Shanhong Wan,Dongshan Li,Guang’an Zhang,et al.Comparison of the scuffingbehaviour and wear resistance of candidate engineered coatings for automotivepiston rings[J].Tribology International,2017,106:10-22.)，运动形式采用往复运动或旋转运动(刘震涛,夏琪伟,张宇,等.活塞环润滑油膜厚度影响因素的模拟试验研究[J].内燃机工程,2014,35(6):47-53.)。Petra Obert(Petra Obert,Torben Müller,Hans-Jürgen Füβer,et al.The influence of oil supply and cylinder liner temperatureon friction,wear and scuffing behavior of piston ring cylinder linercontacts–A new model test[J].Tribology International,2016,94:306-314.)采用缸套和活塞环的分段试样，并对缸套试样加热，研究缸套温度对活塞环润滑的影响。申请号为200510136811.5的中国专利公开一种缸套活塞环零部件摩擦磨损试验方法和设备，其加热缸套的方式是通过对缸体加热腔内充入液体而进行加热，这使得加热缓慢、加热过于均匀，不能实现温度梯度大的温度场的加热。