马勒新一代活塞迎接欧V挑战

日益严格的排放法规使柴油发动机活塞技术面临着前所未有的挑战。由于燃料喷射、燃烧压力的提高、燃料中含硫量的降低以及可能采用的EGR(废气再循环)和尾气后处理技术,不可避免地给活塞带来更高的工作负荷。与目前普通的欧Ⅱ发动机相比,欧V发动机中的活塞承受的热流量要增加20％,同时,最大气缸压力也要上升约40％,达到26MPa。     

丰田在活塞头部应用陶瓷工艺

丰田汽车公司正在大量生产一种头部由新型陶瓷纤维强化的铝活塞。一般用于小型祸轮增压式或直接喷射式柴油发动机上,承受高温的能力有所增强。过去活塞头部环槽一般采用耐蚀高镍铸铁,而用陶瓷纤维强化后的活塞头部则更能满足在高温状况下的特性要求。     

柴油机用高性能铸铝活塞

现今柴油机技术发展，给活塞能够承受的热负荷和机械载荷提出了更高的要求，同时对活塞的体积以及重量也有更加严格的限制。而如今普遍采用的硅铝合金活塞越来越无法满足现代活塞设计的要求，因此活塞材料性能的提高已事在必行。由于活塞室内温度和压力可迅速达到甚至超过4000c和200bar，热机械疲劳（TMF）和高周疲劳（HCF）的相互作用导致燃烧室喉口和底部过早出现疲劳裂纹，如图1所示。     

高强化柴油机铝合金活塞承载特性研究

重点研究某高强化柴油机铝合金活塞在典型服役工况下温度和应力随时间和载荷的变化行为,明确热机械载荷作用下活塞的承载规律,为活塞寿命预测模型建立提供依据,同时为材料研制提供载荷约束。首先建立了活塞有限元分析模型,利用温度及应力测试数据对模型进行了标定,进而基于该模型计算了标定工况稳态条件下以及怠速工况与标定工况交替变化条件下活塞温度和应力的变化规律。仿真结果表明:在工作循环内,活塞顶面温度波动幅值在28℃以内,由此引起的热应力波动幅值达到35 MPa左右,因此在活塞疲劳寿命预测时工作周期内高频热负荷的影响不可忽略;燃烧室喉口在热载荷作用下呈现压应力,在机械载荷下呈现拉应力,热机耦合载荷会导致沿销孔方向出现拉应力,沿主副推力面方向呈现压应力;在怠速工况与标定工况交替变化条件下,活塞喉口载荷变化最明显,应力与温度的变化率相关,应力幅值较高,该区域易发生低周疲劳损伤。     

发动机活塞销孔座机械疲劳机理的研究

随着发动机爆发压力的不断提升,高功率发动机活塞销孔部位疲劳开裂失效事故频发。为此,本文中采用液压机械疲劳试验系统,对活塞销孔座分别进行"载荷"、"步进载荷"和"步进压力"3种方案的加速疲劳试验,为活塞机械疲劳机理研究提供依据。另外,通过建立活塞销孔寿命公式和评估铝硅合金的裂纹扩展速率,可有效预测活塞的使用寿命。     

基于Pro/MECHANICA的内燃机活塞有限元分析

在Pro／MECHANICA环境下，应用有限元分析方法分别完成了内燃机活塞在热载荷和机械载荷作用下的温度场及应力场分析。并在此基础上对活塞进行热力和结构耦合分析以及运行疲劳寿命分析，确定了活塞失效的部位出现在活塞销座的上表面且靠近连杆小头的边缘部分，为活塞的改进设计提供了参考。     

国外商用车发动机活塞的技术发展趋势

随着排放法规越来越严格,国外商用车用发动机的气缸爆发压力已经达到200×10<'5>Pa以上.商用车活塞所承受的机械负荷和热负荷比以往有了很大幅度的提高.为保证发动机活塞及整机的可靠性,对于商用车用发动机活塞,国外著名的活塞供应商先后开发出多种新型的活塞,以满足高爆发压力、高热负荷的要求.本文重点介绍了国外活塞供应商应...     

辉门动力总成合金材料研发再获重大突破

<正>辉门控股公司动力总成日前宣布,其自主研发的DuraFonn-G91新型高强度铝合金材料取得重大突破,适用于汽车柴油机活塞,可承载更高机械负荷,有望大幅度提高发动机在高功率下的工作效率。对比测试结果证明,新型合金材料部件寿命达到高负荷柴油发动机当前铸造材料的3~5倍。DuraForm-G91的独特成分使得组件疲劳强度得到大幅提高,尤其适用于高负荷、高温条件的柴油机活塞。在温度超过350℃的等温高周机械疲劳测试     

梅赛德斯-奔驰新型V6柴油发动机使用辉门的DuraBowl活塞技术

日前,辉门公司已与梅赛德斯-奔驰合作开发出一项活塞技术,该技术可降低戴姆勒最新款V6柴油发动机的油耗和排放。使用此技术为梅赛德斯-奔驰生产的活塞充分利用了辉门DuraBowl制造工艺使活塞所具有的卓越热机械耐久性能的优势。     

柴油发动机温度过高的成因与解决方法

柴油发动机温度过高的危害柴油发动机工作时,燃烧室内的燃气温度比较高,而与高温燃气接触的零部件（如活塞、汽缸套、汽缸盖、气门等）从燃气中吸收大量的热,因而具有相当高的温度,若不对相关的零部件进行适当的冷却,会使这些零部件的机械强度下降,发生变形以及过早地发生磨损。     

柴油机活塞材料的选择理念

Federal Mogul公司针对升功率93 kW的3.0 L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22 MPa及升功率大于100 kW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。     

高性能柴油机用中空耐磨环槽镶圈活塞

商用车辆柴油机正受到日益严格废气排放法规的限制和提高功率降低燃油消耗率的要求。这就要求发动机主要零部件之一的活塞能承受更高的热负荷和机械负荷。日野（Hino）汽车公司和Izumi工业公司将冷却腔直接附加在项环槽镶圈上，开发出高负荷铝活塞。通过大幅度改善冷却特性同时保持铝材在质量和加工方面的优点，确保了高的可靠性。     

基于瞬态分析的柴油机活塞疲劳寿命预测

以某增压柴油机活塞为研究对象,建立了由曲柄连杆机构和缸套组成的装配体有限元模型,计算了活塞在热载荷、机械载荷和热-机耦合作用下的应力分布,在此基础上将计算得到的热-机耦合应力场作为疲劳载荷,采用名义应力法对活塞进行疲劳寿命计算。结果表明:活塞的短寿命区域出现在活塞销座内侧上部,最低循环次数为8.823×10~7次,折合1 470.5h。从计算结果看,活塞的结构较为合理,能满足柴油机的使用要求。     

提高内燃机铝活塞使用性能和寿命的有效途径

活塞是内燃机的“心脏”,是直接影响整机性能和寿命的关键零件。特别是近代发动机已向高速高负荷增压发展,活塞所承受的机械负荷和热负荷大为增加,对其结构设计、材料性能、制造技术等方面提出了越来越高的要求。多年来,各国专业公司(厂)和科研单位进行了大量的研究应用工作,在提高活塞的使用可靠性和延长使用寿命方面     

发动机零部件的新材料——工程用高性能陶瓷

<正>目前,随着发动机的日益强化,发动机的工作温度也不断提高。使在高温区工作的某些零、部件,如气缸盖、气缸套、活塞、燃烧室以及涡轮叶片等,受到新的挑战。由于材料的高温强度不够,这些零、部件往往不能承受过高的机械负荷和热负荷,时有损坏现象。这些情况严重地阻碍着发动机性能的进一步提高。     

柴油机的活塞展望

由于活塞和活塞环承受的热负荷和机械负荷日益增加,润滑油量减少,同时柴油机厂又在不提高发动机售价的情况下,提高燃油效率和耐久性,因此,对活塞和活塞环的要求更加严格。为此,格茨公司制订了自己的研究计划,并与谢菲尔德·哈莱姆科技大学和伯明翰英格兰中央大学合作共同开发多种结构的活塞。     

辉门研发出新型轻质铝活塞

辉门集团日前宣布,其已研发出一款轻量化、高强度的铝活塞,该活塞有助于提高直喷式汽油发动机的能量密度以及效率。辉门公司研发出的高级ElastovalⅡ活塞不仅质量更轻,而且有助于提高输出功率,并且能够在发动机高电荷燃烧循环后期承受更高的压力。     

夏季高温对汽车使用的影响及应对措施

<正>高温条件对汽车使用的影响对发动机工作的影响①充气系数下降。高温条件下,外界温度高,发动机舱室内温度更高,所以空气密度减小,使发动机的充气系数降低,进入汽缸的新鲜混合气(柴油发动机为纯空气)量减少,汽缸平均有效压力降低,引起发动机功率下降。②易产生爆震和早燃。外界温度高,混合气的温度也高,发动机整个循     

高速柴油机用TopWeld~钢活塞

燃油经济性法规要求进一步减小活塞的摩擦和提高热效率。将活塞材料由铝改成钢能在这两方面都得到改善。此外,钢材料的特性可提高活塞的强度、坚固性和耐久性。所有这些好处都能在比铝活塞更小的压缩高度下得以实现。因此,尽管材料密度有所增加,活塞质量可以减小。鉴于钢活塞与铝活塞一样,需要对燃烧室凹坑和环槽区域进行冷却,马勒公司采用1种创新的金属连接技术——激光焊接来形成冷却通道。TopWeld~#174;理念能提供较好的设计灵活性,这是其他任何焊接工艺所无法匹敌的。这种设计灵活性对于复杂的燃烧室几何形状尤为有利,而现代柴油机采用复杂的燃烧室结构是满足燃油经济性和排放要求的必须手段。     

内燃机零件的光弹研究

<正>在发动机零件设计和试验工作中,一项很重要的任务是确定运转情况下的零件应力和应变。一些强度公式能估算一般零件的应力,甚至还能估算相当复杂构件的应力。但是,用通常的强度公式就不能精确地分析发动机某些零件所承受的复杂机械负荷和热负荷。例如内燃机的活塞承受多种外力作用:有活塞顶部燃气压力、销座孔内活塞销的反作用力以及在活塞顶部高温作用下引起的急剧交变应力。很明显,在此情况下,一般常规分析法是不适用的。