柴油机活塞材料的选择理念

Federal Mogul公司针对升功率93kW的3．0L高增压柴油机用新型铝活塞的研究表明,铝活塞具有广阔的前景,不过,最高燃烧压力超过22MPa及升功率大于100kW的轿车柴油机必须使用钢活塞,在极其苛刻的条件下,钢活塞的热管理得到高度的关注。介绍了开发铝活塞和钢活塞的不同理念。     

轿车柴油机用的钢活塞

现代柴油机仍一如既往地要求降低排放和提高功率。然而,在降低燃油耗和废气排放的同时,要达到较高的升功率势必要求燃烧与不断提高的爆发压力具有良好的匹配。而目前常见的轿车柴油机铝活塞承受功率的能力已达到极限。因此,发动机零部件供应商正致力于研发能够承受更高机械负荷和热负荷的钢活塞。     

内燃机车柴油机动力系统关键零部件

1柴油机活塞柴油机活塞、活塞环和气缸套是柴油机的心脏。活塞从制造方法而青，有锻造与铸造之分；从材料与种类而言，主要有铝活塞、钢活塞、整体球铁活塞和钢顶铁裙、钢顶铝裙组合式活塞等。衡量活塞的制造水平，一般有几个方面：     

柴油机钢活塞的摩擦特性

据预测,卡车柴油机功率的提高会进一步增加铸铁活塞和钢活塞的需求量,因而对活塞的润滑状态进行了研究。采用浮动衬套法对铸铁活塞和钢活塞的摩擦特性进行了测量分析,为了便于比较,也给出了传统铝活塞的摩擦特性。为了分析活塞的摩擦特性及研究中的新发现,对活塞的二阶运动也进行了测量分析。研究结果表明,铸铁活塞在压缩上止点为边界润滑状态,其原因可能是活塞与气缸套间隙过大导致活塞倾斜角度过大,钢活塞由于裙部机油润滑充分,在上止点及下止点处于流体润滑状态。     

在着火运转的柴油机上测量摩擦功率——活塞裙部几何形状的影响

Mahle公司在着火运转的柴油机上进行大量的摩擦试验。介绍并定量揭示影响轿车柴油机活塞裙部摩擦的各种措施。活塞形状对摩擦的影响是由不同的活塞裙部廓线显现出来的，例如降低活塞裙部的刚度能证实活塞结构的适合程度对摩擦性能的影响。此外，还介绍缩小活塞裙部工作表面积对发动机运行特性曲线场摩擦性能的影响。     

KSKolbenschmidt公司的新型钢活塞

KSKolbenschmidt公司推出一种轿车发动机用的新型钢活塞。据制造商称，结合采用适配的活塞结构，可降低摩擦功率损失，根据不同用途，这种钢活塞可使发动机燃油耗降低4％。凭借材料优势，可大大缩小活塞裙部和气缸孔之间的安装间隙，进而在怠速和冷态工况点大幅改善噪声特性。2014年，这种轿车用钢活塞将被批量装用在OEM机型上。     

16V240ZJ柴油机钢顶铝裙组合活塞加工工艺

介绍了１６Ｖ２４０ＺＪ柴油机钢顶铝裙组合活塞的结构特点以及活塞顶，活塞裙的加工工艺。     

钢顶铁裙活塞销座与活塞销咬合的原因分析和防止措施

东风４机车用钢顶铁裙活塞在柴油机作出厂试验时突然发生几台份的活塞销与销座孔拉伤甚至咬死的现象。为了分析原因，解决问题，有关人员做了大量的现场调查和理论分析，以及生产和组装时的跟踪调查。根据调查和分析，阐述了发生活塞销座与销咬合的机理及原因，并提出了改进建议。     

钢顶铝裙活塞裙部破损惯性质量问题分析及改进

配装钢顶铝裙活塞的东风４Ｃ，Ｄ型机车柴油机，当机车走行２０万ｋｍ左右时，相继发生由于活塞裙部破损引起的机破事故，已形成惯性质量问题。本文分析了裙部破损原因，并叙述了从结构，材料，加工工艺等方面对该活塞进行改进的原因。     

采用低粗糙度磨削工艺加工活塞销

东风416V240ZJB柴油机钢顶铝裙活塞所使用的活塞销(如图1所示),材质为:12CrNi3A.表面渗碳后热处理硬度为60～63 HRC,外圆表面粗糙度为Ra0.10 μm,圆度和圆柱度允差均为0.005 mm.     

16V240ZJ柴油机钢顶铁裙活塞的研制

钢顶铁裙活塞是目前柴油机领域的最新结构设计，其连接螺孔布置得均匀合理；活塞顶采用了不带避阀穴的浅ω形燃烧室；活塞裙部为中凸椭圆柱面，连接组件由柔性螺柱、弹性套和螺母所组成，保证了连接的可靠。在该活塞的研制中，进行了有限元计算分析，燃烧室优化选型，温度场测试、扭振计算分析、单缸机性能试验和多缸机多项台架试验等。装有该活塞的１６Ｖ２４０ＺＪＥ型样机顺利地通过了ＵＩＣ １０ｈ、ＯＲＥ３６０ｈ以及６０００     

减少机车柴油机零部件损坏的途径（续完）

使用表明:Д49型柴油机用组合结构活塞与其它类型柴油机及国外柴油机上所采用的整体活塞相比有着许多较严重的缺点. 1995年"十月"铁路局的特诺机务段在发给全俄铁路运输研究院的报告中说:Д49型柴油机活塞的头部有一很大的蓄热区.机务段发给该院13只这种活塞头,图4说明了活塞上蓄热区分布情况.从图4上看得很清楚:热量是沿活塞头边缘向活塞头中心位置大量地积蓄的,且同时几乎完全与由活塞头中心向活塞头边缘分布的油管孔重叠在一起(活塞头上有直径为5 mm的油孔12个).     

240/275系列柴油机钢顶铝裙组合活塞裂损分析及解决对策

240/275系列柴油机钢顶铝裙活塞在铁路机车提速、重载后出现了活塞裙裂损事故,严重损害了活塞的寿命和可靠性。针对这一问题,开展了一系列研究和试验工作:以可靠性理论为指导,进行了活塞失效模式分析;创建了基于接触的组合活塞、活塞销、连杆的传力模型并进行了多方案有限元数值仿真;找到了原型活塞失效原因,研制并批量生产了新结构钢顶铝裙活塞。新结构活塞运用情况良好,相当数量的活塞经受住了机车走行60万km以上的考核。     

HXN_5型机车柴油机活塞拆检分析及寿命预测

内燃机车柴油机的维修周期及范围的确定直接影响其运用的可靠性。传统方法是通过主要运动副如活塞和缸套、轴瓦和曲轴等部件的磨损量及间隙确定柴油机的修理周期。通过对HXN_5型机车柴油机关键部件活塞进行拆检和可靠性分析,预测了活塞的使用寿命,为该型柴油机的运用及检修提供了指导和帮助。     

中速柴油机活塞疲劳强度仿真分析及试验验证

在某中速柴油机活塞的研发过程中,为保证活塞的疲劳强度符合设计要求,采用阶段验证法验证校核活塞的疲劳强度,最大限度地降低活塞开发和运行风险。     

L型船用柴油机活塞失效分析研究

通过对L型船用柴油机失效活塞材料内部质量的理化检验分析,阐述了船用柴油机失效活塞材料的组织特点和内部缺陷等级,结合失效活塞特定的外观破坏形貌以及热处理工艺特点,指出了造成这次活塞失效的主要原因是活塞内部存在组织缺陷和内应力共同造成的.同时,为防止今后出现类似的失效问题,提出了指导性的建议.     

16V240ZJ型钢顶铝裙活塞裙部形面的坐标机测量法

介绍了在坐标测量机上测量１６Ｖ２４０ＺＪ型柴油机钢顶铝裙组合活塞裙部形面的方法，提出了确定工件坐标系，选择测量方法及进行数据处理的具体步骤。     

内燃机车柴油机气缸活塞组各零件摩擦面拉伤的成因及其质量

介绍了引起内燃机车柴油机气缸活塞组各零件出现拉伤的条件(临界温度、不利的负荷工况、速度工况等)。这些条件的形成与下述因素有关:气缸、缸套、活塞和活塞环的宏观和微观几何形状发生不允许的偏差,柴油机工作过程受到破坏,摩擦偶合件过热,材料的不相容性及其表面容油能力、吸附能力下降。指出了提高摩擦副抗拉伤能力的方法。     

带过渡丝网的钢顶耐热铝活塞研究

对活塞钢顶重新进行了设计,在钢顶与铝基体之间加入过渡丝网,利用真空扩散焊使钢顶与过渡丝网连接在一起,并通过液压变形的方式使其成形为活塞燃烧室及顶面所要求的形状,该钢顶铝活塞采用挤压铸造工艺来制备.对钢顶与铝基体的结合强度进行了理论分析和计算,对结合部位组织进行了观察,结果表明,利用该方法制得的活塞其钢顶与铝基体之间可以实现很好的机械结合和冶金结合.     

230钢顶铝裙组合活塞的研制

介绍了２３０钢顶铝裙组合活塞的结构特点，活塞顶，活塞裙，连接螺栓，螺套以及活塞销的试制工艺；并对各零件的加工要点作了详细说明。