高速大功率柴油机活塞可靠性研究

在高速大功率柴油机研制过程中,通过对整体重力铸造活塞内冷油道、型线与配缸间隙、环槽等细节结构的优化设计、混杂增强铝基复合材料的应用、热机耦合计算分析以及试验验证等4个方面的技术研究,解决了活塞结构可靠性问题,分别通过了部件、台架耐久性考核、道路以及整车环境适应性等试验验证,同时指出了铝合金活塞进一步强化的研究方向。     

基于流固耦合方法的某缸盖热机疲劳分析及设计改进

为分析某增压柴油机缸盖排气道侧水套在台架耐久试验中发生多起开裂失效现象的原因,应用FEA-CFD耦合方法对缸盖进行温度场、应力、高周疲劳强度分析。通过仿真找出缸盖结构薄弱区域。温度场计算结果和火力面温度测量结果一致。经过分析,确认开裂区域应力水平过高、安全系数不足是导致缸盖失效的根本原因。对开裂区域结构进行优化,降低其应力水平,提高缸盖的疲劳安全系数,优化后的缸盖通过了试验验证。     

考虑进气冷却的柴油机活塞温度场分析

考虑进气过程对缸内气体温度和活塞顶面温度分布的影响,通过柴油机缸内燃烧过程仿真获得活塞顶岸对流传热系数、燃气温度曲线以及活塞组热边界条件,进行了柴油机冷起动和标定工况下的活塞温度场分析,利用活塞测温试验对仿真分析结果进行了验证。结果显示,考虑进气冷却影响的活塞温度场计算结果精度较高,与实测特征点温度的相对误差在6%以内,为活塞应力应变分析和结构优化设计提供了准确的边界条件和有意义的参考。     

高负荷活塞材料性能改善的试验研究

分析了活塞工作压力与工作温度对活塞失效的影响,阐述了活塞燃烧室喉口部位失效模式(机械失效与热机械失效)及失效机理。对普通铸造活塞和局部重熔活塞进行了对比试验研究,从显微组织方面进行了破坏机理的对比分析,指出局部重熔处理工艺可细化材料的微观结构颗粒,降低了材料对微观塑性变形开裂的敏感性,延长柴油机活塞的使用寿命。     

零油冷对改善压燃式发动机有效热效率的评估

随着柴油机排放法规的日趋严格,以及对提高发动机整体热效率的期望,对各种燃烧方式进行了研究和研究。获取更高效率的途径之一是减少缸内传热。探索了1种旨在通过提高活塞温度来减少缸内传热的概念。为了提高活塞温度并理想地减少缸内传热,对零油冷(ZOC)活塞进行了研究。为了研究这1技术,对测试发动机进行了修改,以使其停用活塞油冷,从而可以评估其对诸如有效热效率(BTE)、活塞温度和排放等参数的影响。该发动机配备了用于燃烧分析的缸内压力测量装置,以及用于评估活塞顶温度的活塞温度遥测系统。研究讨论了对发动机进行修改以实现ZOC并进行测试的过程。给出有/无油冷发动机和活塞的遥测数据,以验证油冷对BTE和活塞温度的影响。研究发现,发动机负荷受活塞金属温度的限制。在可能的情况下,停用活塞油冷却,通过减少机油泵的功率需求来减少摩擦。在所测试的发动机转速下,在未超过活塞温度极限的一系列负荷下,BTE改善了1%。在本试验条件下。分析损失减少途径与燃油能量的关系,可知在整个测试负荷范围内,缸内传热均降低了1%。未来研究可将ZOC概念与先进的活塞表面涂层相结合,以降低金属温度,从而扩大可实现高效率目标的转速和负荷范围。     

基于活塞传热与强度分析的内冷油腔的优化

采用内冷油腔冷却可显著加强活塞的传热,但也会影响活塞头部的强度。为系统研究活塞结构与位置参数对活塞传热与结构强度的影响,优化内冷油腔的型式与其在活塞中的位置,以一款高压共轨柴油机活塞为研究对象,结合活塞的温度场测试,建立了活塞流固耦合传热有限元模型,对活塞的传热与结构强度进行了分析。在此基础上,采用正交试验设计法,分析内冷油腔的型式、距顶面距离和表面积3个因素对活塞传热与强度的影响。结果表明:3个因素对最高温度的影响基本相当,但其中表面积的影响最大,距顶面距离稍小,型式的影响最小。适当减小油腔的表面积可改善活塞顶面受热和油腔、回油孔和销座位置的应力集中,并减小变形量。     

活塞冷却喷嘴失效引发的发动机故障分析

随着发动机的不断强化,活塞的热负荷越来越高,常规的冷却已不能满足要求。为保证发动机的性能,因而采用了对活塞内腔顶部进行喷油冷却的结构措施。近年来广泛使用的是在机体的润滑油道上安装专用冷却喷嘴,对活塞内腔顶部进行强制喷油冷却。在使用中要保证冷却喷嘴畅通、有效,否则将因得不到喷油冷却而使活塞顶部与第一道环槽的温度升高,造成活塞顶部异常膨胀、烧蚀,甚至拉缸;环槽温度升高使机油胶结,造成卡环等发动机故障。下面以解放CA1380P4K2L11T4重型卡车为例分析活塞冷却喷嘴失效引发的发动机故障。该车发动机型号为CA6DF2-26,活塞冷却喷嘴安装在发动机机体的主油道上,活塞采用内冷油腔设     

辉门AE活塞产品

AE活塞市场概况 AE是欧洲主要的轻型柴油车发动机重要的活塞供应商,其产品包括：汽油机活塞（弹性椭圆和桶状活塞）;柴油机活塞（双内冷油道和镶环活塞）。     

某商用车车架总成零部件失效故障分析

车架总成零部件开裂是一种常见的失效模式。在处理同一期间多个零部件失效时,若逐一优化零部件会造成大量的资源投入,加大售后市场的操作难度。文章通过对某商用车车架总成中三种零部件失效的案例分析,介绍了一种故障分析解决方法,通过解决关键问题实现解决全部问题。并结合故障数据分析、CAE仿真分析及市场验证,证明了这一方法的有效性,提高了解决问题的效率。     

增压柴油机内冷油腔活塞结构分析及评价

以增压柴油机振荡内冷却油腔活塞非对称性结构为研究对象,构建了全活塞-活塞销-连杆小头的有限元接触模型,分析了活塞工作条件下的导热耦合关系。确定了当量换热边界条件;进行了在机械-热负荷联合作用下的结构应力及变形分析;为直观反映温度因素对活塞结构强度的影响,提出了对结构应力合理表述的应力-温度散点图评价方法;在此基础上对原有的活塞结构进行了改进。     

镶圈内冷一体活塞的数值研究

为了研究镶圈和内冷油腔对活塞可靠性的影响,对同一型号、不同结构的带镶圈活塞进行模拟计算分析。首先对标定工况下的镶圈活塞进行硬度塞测温试验,作为温度场模拟计算的约束条件;然后考虑温度、燃烧压力、惯性力等因素影响进行热机耦合计算,得到活塞关键位置的变形、应力等结果;最后,使用疲劳分析软件计算活塞的高周疲劳。通过对比发现,镶圈内冷一体活塞一环槽根部温度分别比镶圈活塞和镶圈内冷活塞低6.5%,16%,其热应力分别降低了33%,15%,机械应力分别降低了31%,11%。结果表明,镶圈内冷一体结构的应用,有效避免了应力集中现象,既可以有效降低活塞头部热负荷和机械负荷,同时也能增强环槽的耐磨性,延长环槽下侧面的寿命。     

车桥啮合套结构改进

啮合套是汽车驱动桥轮间差速锁机构的重要件,现有滑动啮合套断裂故障时有发生,在结构强度方面已经不能满足使用要求。通过对售后失效件的分析确定了其失效模式和原因分析,利用有限元仿真对该结构进行优化改进,并且通过试验验证,售后故障索赔降低50%以上,确认改进方案效果显著。     

提高活塞燃烧室抗疲劳开裂性能的新途径

针对活塞燃烧室喉口开裂失效随着爆发压力提高有所增加的趋势,利用FEA技术并结合发动机耐久试验进行了异形销孔结构对燃烧室开裂影响的研究。除了热应力、材料蠕变等会引起喉口疲劳开裂外,发现活塞销孔结构对燃烧室开裂也有重要影响。异形孔结构可提高销孔承载能力,但同时提高了燃烧室边缘拉伸应力幅值,降低了顶部可靠性能,通过优化设计销孔结构可提高燃烧室及销孔承载能力。     

基于一阶法的活塞温度场分析与优化研究

通过柴油机工作过程模型及各区域传热系数经验公式确定了活塞温度场计算的边界条件,结合一阶优化算法应用有限元软件计算分析了标定工况下该活塞的温度场分布,并通过试验数据验证了计算方法的可行性.应用此方法预测分析了柴油机最大扭矩工况下活塞的温度场分布,结合两种工况下的计算结果对活塞顶进行了优化改进,并对改进后的活塞温度场进行了仿真计算,结果显示改进后活塞的温度场基本保持稳定且消除了结构原因造成的局部温度梯度偏大的问题.     

高比功率柴油机活塞失效分析

通过对两例高比功率柴油机冬季在北方地区使用中活塞失效实例的分析 ,找出产生活塞失效的原因 ,并提出避免这种失效应采取的措施。     

工程机械柴油机活塞熔顶故障的试验分析

针对某型工程机械柴油机活塞顶面熔化原因的不确定性,提出了基于形线测量、椭圆度测量、油道检测、金相分析、合金元素检测以及硬度测试的试验研究方案。试验结果表明,活塞顶面的形线和椭圆度均符合工作要求,活塞冷却油道无铸造缺陷,熔顶部分的合金元素无偏析,黑色共晶硅和条状初晶硅分布均匀,活塞熔顶的主要诱因为柴油机的冷却和润滑系统故障,这对于提升该型柴油机的可靠性和使用寿命有着重要的意义。     

某柴油机性能优化与装车适应性研究

针对某柴油机装车使用暴露的性能和可靠性问题,进行了柴油机性能优化研究、动力舱冷却系统测试分析以及相关部件改进研究。通过柴油机性能优化,影响装车使用可靠性和机动性的柴油机排气温度得到大幅度降低;通过减小增压器转动惯量,柴油机动态响应性能得到大幅度提高;通过采用水—空中冷冷却系统,解决了原空—空中冷冷却系统进气阻力大,严寒地区使用冷起动进气过冷,大负荷使用存在热冲击和燃烧室部件烧蚀等问题。     

四冲程柴油发动机活塞疲劳开裂分析

针对四冲程柴油发动机活塞开裂问题,运用失效分析方法,开展了活塞断口宏观、微观分析和金相组织分析。根据断口形貌及金相组织分析,结合理论知识,分析确定了活塞开裂的主要原因,即活塞开裂属于机械应力性质的疲劳开裂,裂纹的萌生均表现出对活塞销支座边缘与薄壁之间的R角不合理的敏感性。     

商用车时钟弹簧失效分析及改进对策

时钟弹簧是在方向盘左、右旋转动作中,保证喇叭开关等电器部件正常的电路连接件。文章通过研究一款售后市场反馈的失效时钟弹簧并对其进行统计分析,确定时钟弹簧损坏的失效原因有装配不当、产品缺陷等。提出通过增加调试窗口和线圈圈数,优化内部结构,改进牵引销结构,使用树脂进行润滑等措施优化产品,提升产品的使用寿命,提高产品质量。同时开发设计一种无限转数时钟弹簧,避免人为因素造成的产品失效,提升产品可维修性。     

新能源汽车驱动电机油冷系统设计研究

为延长电机使用寿命,应加强新能源汽车驱动电机散热系统技术研究,通过高压扁线油冷电驱动可有效提升电机散热稳定性,促进电机传热效率的提升。据此,对新能源汽车扁线电机技术、扁线发卡结构以及油冷技术进行分析,在扁线电机基础上构建新能源汽车驱动电机油冷系统,提出相应的油冷系统设计方案,对电机各部分损耗展开计算,并就机壳冷却油道及喷淋油道进行结构设计,促进电机散热性能及结构可靠性的提升。