基于贝壳表面形态的内燃机活塞仿生设计

内燃机活塞-缸套系统摩擦减小对节能减排产生巨大影响。以LX-2V型汽车内燃机为试验母体。将贝壳表面的减阻、耐磨条纹形态应用于内燃机中的主要摩擦副—活塞裙部上。制定三水平三因素正交实验方案。在裙部最恶劣工况下,对标准活塞和9个仿生活塞模型进行有限元接触分析,得出三个最典型试验指标,并将其对比研究。采用极差分析法进行试验优化设计。最后,选取标准活塞、最优性能仿生活塞、最优组合活塞,进行内燃机耐久性台架试验。结果表明:仿生活塞在卸载活塞回油孔集中应力和减阻、耐磨性能均高于标准活塞;仿生活塞平均磨损量较标准活塞减小了42.9%;仿生活塞平均气缸压力变化率较标准活塞平稳性提高了50.2%。