农用柴油机活塞环组机油消耗和窜气的灰色关联分析与预测

摘要：

活塞环组的润滑和密封性能直接影响柴油机的动力性、经济性和排放特性,机油消耗量(lube oil consumption,LOC)和窜气量(crankcase blow-by,CB)是评估活塞环组润滑和密封性能优劣的主要指标.为探究影响农用柴油机活塞环组LOC和CB的影响因素及LOC和CB对影响因素的敏感程度,该研究提出农用柴油机活塞环组LOC和CB的多影响因素系统分析及预测方法.以YNF40农用柴油机为对象,首先搭建柴油机LOC和CB测试台架,建立活塞环组运动学与动力学仿真模型并验证模型的精确度和可靠度,然后采用灰色关联分析(grey relation analysis,GRA)得到不同影响因素的灰色关联度(grey relational grade,GRG),并基于此进行影响因素敏感性分析,最后基于BP神经网络建立不同转速工况下LOC和CB瞬态变化的时间序列预测模型.多因素GRG分析结果表明:对活塞环组LOC和CB影响最敏感和最不敏感的因素分别是活塞第一环槽下边缘倒角和活塞第三环槽背隙,其对应的GRG分别为 0.89279和 0.58361,得到目标与影响因素敏感程度的降序排列为:第一环槽下边缘倒角、顶环开口间隙、第一环槽下侧环岸间隙、第二环槽侧隙、第二环槽下边缘倒角、第二环开口间隙、第三环槽上边缘倒角、油环开口间隙、第二环槽上边缘倒角、第一环槽背隙、顶环切向弹力、第三环槽上侧环岸间隙、顶环环槽下侧轮廓倾角、第二环槽下侧环岸间隙、第一环槽上侧环岸间隙、配缸间隙、第三环槽侧隙、第一环槽上边缘倒角、顶环环槽上侧轮廓倾角、第一环槽侧隙、第二环槽上侧环岸间隙、第三环槽下边缘倒角、第二环槽背隙、第三环槽下侧环岸间隙、顶环上端缩减量、第三环槽背隙.LOC和CB随活塞第一环槽下边缘倒角和活塞第三环槽背隙变化的平均标准差分别为 2.81、3.90和 0.003、0.209.各影响因素与LOC和CB的GRG越大,LOC和CB随影响因素变化的平均标准差越大,对影响因素越敏感.BP神经网络时间序列预测结果表明:预测值与真实值的变化趋势较一致且都分布在 95%置信带以内,模型具有较高的预测精度.研究结果可为农用柴油机提高热效率、减少和控制碳排放提供有效指导.

关键词：柴油机、灰色关联分析、BP神经网络、活塞环组、机油消耗、窜气、时间序列预测

所属期刊栏目：39

分类号：TK422;S24(内燃机)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金

在线出版日期：2023-11-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：57-66