【作者】

Jan-Peter Edelmann

【摘要】

摘要：在未来的几十年内，全球天然气发动机在能源市场中的份额可能会继续上升。从不同的能源前景来看，可以确定高负荷大缸径的天然气发动机会在非道路应用中发挥着重要作用，因为它们有可能可以通过新的燃烧过程和增加峰值燃烧压力来实现更高的效率并满足严格的排放法规。但由此产生的运行条件会对气阀/阀座摩擦副产生影响。从最近的实际应用结果可以看出，如果沿用当前的材料和设计，气阀/阀座摩擦幅会出现严重的磨损。 虽然已经提出了大量的气阀磨损模型，但是，对气阀磨损的可靠预测仍然是主要的关注点。基于Archard或其他研究成果的数值磨损模型可以应用到多种软件工具中。然而，由于摩擦系统的接触条件复杂和对磨损机制缺乏了解，这些磨损模拟的结果通常不能用于摩擦学系统中去。高负荷气体发动机的磨损与接触区域的材料状况有关，同时也与摩擦膜的形成有关。为了研究气阀磨损这种复杂的现象，可以通过进行部件试验，实际了解气阀关闭速度和燃烧峰值压力对摩擦副材料性能、磨损形为的影响规律。 本文对大缸径的燃气发动机气阀/阀座磨损副的寿命进行了数值模拟和试验研究。提出了一种计算不同的气阀关闭速度和燃烧峰值压力下的磨损系数有限元计算方法。此方法可以定量地描述气阀和阀座磨损量。 采用独特的摩擦试验台进行了2种不同模式的实验，即模式I(气阀关闭速度)和模式II(燃烧峰值压力)。对实验产生的气阀和阀座磨损进行了定量评估，并将其作为ABAQUS用户子程序的输入参数。在改进的Archard磨损模型的基础上，开发了能计算气阀与阀座之间累积磨损的用户子程序。预测的累积磨损经过与试验台上测量的实际磨损进行对比修正。 数值模型中包含了根据实验测试结果确定的依赖于载荷的摩擦学行为。仿真结果能够与实验测得的磨损结果具有一致性和重现性。因此，数值模拟可以用来比较不同气阀和阀座结构的耐磨损性能。最终，该磨损模型可以引入大缸径燃气发动机的开发中，作为一种新的气阀磨损估算方法。 关键词：摩擦系统；气阀磨损类型；估算方法 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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