车用发动机气缸盖的三维有限元结构分析

随着发动机强化程度的不断提高，其零部件承受的机械负荷及热负荷也不断增加。气缸盖是发动机最复杂的零件之一，承受较大的机械负荷及热负荷，是发动机设计的难点。在车用发动机低散热气缸盖的研究工作中，对气缸盖进行了三维有限元分析，计算了气缸盖的温度场、综合应力场及散热量，为今后气缸盖的设计提供参考。     

气门机构材料综述

发动机气门机构的各零件在高速剧烈运动和惯性作用下,承受很大的冲击力,同时还受到很高的热负荷和高温废气腐蚀。为此,要求这些零件在高温下应具有高的强度、耐热耐磨、抗腐蚀能力。本文就发动机气门机构零件的使用和材料问题做了一般性的探讨。     

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。     

风冷内燃机缸盖火力面过渡工况下热负荷试验研究

在过渡工况下,发动机受热零件的温度梯度很大,低周热疲劳严重。本文通过对一台小型风冷内燃机气缸盖火力面的温度测量,试验分析了过渡工况下缸盖火力面的温度变化规律,研究了其热负荷状况,并为进一步进行非稳态温度场有限元计算提供真实的边界条件。     

高强化蠕铁气缸盖热强度的分析与评价EI北大核心CSCD

采用经单缸机温度和应力测试验证过的流-固热耦合有限元模型,对某型高强化柴油机蠕墨铸铁气缸盖的冷却传热和热机耦合应力进行了计算分析。在此基础上研究了气缸盖火力面热流量、冷却液进口温度和流量等参数对气缸盖温度与热应力的影响,并引入机件热强度系数(C2因子)对气缸盖火力面鼻梁区抵抗热疲劳能力进行了评价。结果表明:C2因子能在一定程度上定量表征气缸盖的热强度,因而可对不同的结构设计方案进行快速定量对比;在高强化蠕墨铸铁气缸盖设计中采用高温冷却的思路,可提高气缸盖鼻梁区的抗热疲劳能力;增加冷却液进口流量能降低气缸盖鼻梁区的温度,但并不利于提高气缸盖鼻梁区的抗热疲劳能力。     

风冷发动机零件上采用等离子绝热镀层和堆焊的效果

发动机气缸盖、活塞和喷油咀是在很大热负荷条件下工作的。为保证发动机零件的工作能力和使用寿命,可以在这些部件上采用等离子喷镀镀层、堆焊耐磨合金进行强化。本文详细介绍了这些工艺用于拖拉机发动机上的研究试验结果,供科技人员参考。     

柴油机气缸盖热负荷仿真分析

以某6V110高强化柴油机为研究对象,建立单排冷却水套流场分析模型,确定冷却效果最差的一缸。考虑材料塑性因素,建立该气缸盖流固耦合和结构分析模型,研究热应力的分布特点。结果表明,该气缸盖火力面最大应力及塑性应变均出现在排气道与气门交汇处,排气门侧发生疲劳破坏的可能性较大,与试验结果相符。基于流固耦合计算模型,采用正交设计方法研究了影响气缸盖热负荷的因素,燃气温度和冷却水流量是影响热负荷的主要因素。     

考虑机械约束的气缸盖低周疲劳试验与寿命预测

以某柴油机气缸盖为研究对象，开展了气缸盖低周疲劳试验方法研究和仿真分析评估工作，用以评价气缸盖的低周疲劳寿命。在试验研究中，考虑螺栓预紧载荷，结合刚度匹配计算，使气缸盖在试验状态下的预紧状况与整机接近，在燃气热负荷试验台上对气缸盖开展了2 000次低周疲劳考核，经探伤未发现热裂纹。基于子模型分析技术，运用塑性应变能理论，计算了气缸盖火力面考察点的低周疲劳寿命，分析表明，寿命最低的考察点位于排气鼻梁区，其寿命为2 863次。试验和仿真结果均表明，该气缸盖满足低周疲劳寿命大于等于2 000次的设计要求，验证了气缸盖低周疲劳试验方法的合理性和有限元分析的准确性。     

车用柴油机冷却系统水流分布的试验研究

针对一台车用柴油机气缸盖出现的热疲劳问题,改进了原机缸盖结构,并进行了冷却系统水流分布试验,对比分析了改进前后的冷却水流量、压力损失、流动阻力特性和流动均匀性等.结果表明,缸盖结构改进后,提高了气缸盖的散热能力和耐热能力.     

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。     

排气系统用409不锈钢热疲劳性能试验研究

不锈钢SUH409L在汽车排气系统广泛使用,在排气系统高温环境中零件材料承受高温应力和热振动疲劳,按照国内相关试验标准利用高温炉对SUH409L不锈钢进行高温拉伸试验,得到材料高温力学性能在不同温度的屈服强度和抗拉强度;通过热疲劳试验,获得SUH409L在500℃、600℃、700℃时热疲劳S-N曲线。试验结果对SUH409L在排气系统不同部位使用有指导作用,为排气系统产品设计时零件焊缝疲劳分析提供接近实际使用的热疲劳分析方法。     

大功率柴油机气缸盖的结构设计与研究

柴油机气缸盖由于受力情况复杂,其结构又受总体布置的限制,因而,它成为研制柴油机时最困难的零部件之一。随着柴油机强化程度的提高,对气缸盖的结构设计和强度研究也提出了更高的要求。在研制大功率柴油机气缸盖的过程中,我们改变了车用发动机气缸盖传统的结构设计模式,从关键部位的强度研究入手,通过计算、光弹、疲劳模拟试验以及反复的预研工作,最终设计出双层结构、一缸一段的新型气缸盖。     

不同发动机工况下气缸盖与机体间的衬垫密封特性研究及试验验证

发动机的适当密封是发动机设计中1个非常重要的要素。发动机即使出现少量的气体泄漏都会影响到发动机工作过程中的总体性能。准确的拧紧力矩和衬垫设计是提高衬垫密封效率的2个重要因素。根据有限元法,利用商用工具软件,对诸如冷态装配、热态装配、冷起动和热点火等不同负载条件下的衬垫接触压力分布和气缸盖应力进行了模拟。结果表明,在不考虑由气缸盖温度分布导致的热负荷的情况下,气缸盖衬垫的密封效率取决于用于压紧螺栓的拧紧力矩。研究还表明,当考虑热负载时,衬垫的最大接触压力位置发生改变。     

基于发动机台架考核方法的气缸盖高周疲劳特性研究

依据发动机台架考核规范,运用疲劳强度理论,对某铸铁气缸盖进行高周疲劳强度评估。明确温度和应力随考核工况改变的变化行为,研究气缸盖各区域受工作载荷的影响状况,为缸盖寿命评估模型提供载荷边界。结合疲劳理论,在考虑材料修正的基础上进行了疲劳特性分析和损伤状况分析。分析表明,气缸盖各区域的疲劳安全系数均大于1,视为安全,但冷却钻孔区域的安全裕度较小。     

利用缸套活塞组零件热负荷准则选定增压柴油机进一步强化方式

<正> 把成批生产的运输式发动机的经济性,热负荷和机械负荷保持在容许的水平上而提高升功率,是实行原准机型现代化的基本方法之一。这个方法完全适于涡轮增压柴油机。但是,涡轮增压柴油机不论是靠提高平均有效压力P_c,还是靠提高速度工况n,或者靠这两种方式的一定组合来实现强化,一般说来都会使活塞,气缸套,气缸盖的热负荷提高,使曲柄连杆机构零件和连接件的机械应力增大。分别改变P_2、n或者这两个参数同时改变时,如何客观地评价运输式涡轮增压柴油机进一步强化的合理途径,仍是一个很复杂的问题。遗憾的是,到目前还没     

新型高性能铝合金材料在摩托车上的应用研究

新型高性能铝合金以其质量轻、性能优越、外形美观等特点，广泛地应用在摩托车发动机气缸、气缸盖、活塞、车轮和车架等零件。随着摩托车向高速、大功率、高压缩比及降低油耗、噪声和排放的方向发展，对材料的要求越来越高。传统材料已严重影响整车性能的提高，新材料的开发应用必将推动摩托车向高技术化、高性能化时代发展。     

高载荷气缸盖刚度和强度的分析研究

以承受20 MPa爆发压力的铝合金气缸盖为研究对象进行结构设计开发。采用有限元仿真分析的方法对5种不同方案的气缸盖刚度和强度进行数值模拟,并在综合性能较好的F0方案气缸盖上开展电测试验和疲劳试验。结果表明,气缸盖主承力结构的调整对气缸盖各处最大主应力有不同的影响规律;F0方案气缸盖具有一定的高周疲劳可靠性;电测试验结果与仿真结果基本吻合,验证了仿真分析方法的正确性;疲劳试验验证了优化后的气缸盖可满足20 MPa爆发压力的设计需求。     

气缸盖材料热疲劳试验台的开发

为比较不同气缸盖材料在实际循环热负荷条件下的疲劳特性,开发了1套用于进行热疲劳分析的新型试样设计与试验系统。采用有限元分析对试样几何结构和热循环进行了优化。利用高频感应加热器对热疲劳试样的哑铃形截面进行了局部加热,并利用压缩空气对其进行了冷却。然后,利用试样范围内产生的非均匀热梯度内部诱导产生机械应变,从而精确模拟气缸盖内气阀桥在实际工况下的运行情况。所得到的疲劳寿命不仅与合金固有的抗疲劳强度有关,而且还与导热系数、弹性模量和热膨胀系数等其他相关属性有关。该试验是比较不同合金热疲劳应用的必要工具。为了研究组成变化及热处理对热机性能的影响,对4种铝合金进行了测试,并对该试验方法及其结果进行了详细介绍。     

基于能量法的气缸盖低周热机疲劳寿命预测方法研究

通过测试气缸盖本体解剖试样,获得气缸盖材料的循环应力应变特性,并利用仿真方法验证其合理性。在此基础上,依据发动机低周疲劳台架考核方法,运用子模型分析技术,得到考核循环内气缸盖火力面的应力分布和塑性变形特性。基于塑性应变能理论,结合试验测试,对火力面低周热机疲劳寿命进行预测和评估,分析表明排气鼻梁区的寿命较低,约为1100次。     

缸盖热变形导致故障一例

一辆仪征汽车发动机，气缸垫被冲毁，因急于出车；故未等发动机冷却即进行抢修。但自此之后，气缸垫竟在一月之内更换四次。后拆下气缸盖仔细检测，发现气缸盖翘曲变形。经磨削气缸盖和气缸体平面后，气缸垫被冲故障得以根除。仪征发动机气缸盖材料是铝合金制品，在热机拆装过程中，因气缸盖螺栓紧固扭矩不一，导致气缸盖变形。如此拆装次数越多，气缸盖变形越严重。放对于铝合金制品的气缸盖，在拆装时一定要等发动机处于冷机状态。缸盖热变形导致故障一例@尹善忠