柴油机活塞内冷油道CAE优化设计

本文针对国内某款柴油机活塞在售后市场上较大范围出现活塞开裂穿孔等失效问题,对柴油机活塞内冷油道位置及结构尺寸进行优化设计,采用ANSYS软件对优化方案进行CA E模拟分析,通过对活塞温度及温度-结构耦合应力结果对比分析研究,对柴油机活塞内冷油道进行设计优化,通过台架试验和市场应用验证,有效降低了柴油机活塞开裂穿孔等失效风险和售后市场赔偿率。     

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。     

CA488系列发动机耐久性能的提高

通过以CA488系列发动机上采用长连杆短活塞结构以及缸体平台网纹珩磨工艺等改进措施，以减轻运动件的质量和提高润滑水平，来达到降低发动机各部分零件的负荷和磨损，并最终实现提高整机性能的目的，通过动力学计算及台架、道路试验的结果分析验证了改进设计的优越性。     

考虑热变形的摩托车发动机活塞敲击模型研究

内燃机活塞拍击现象与燃烧引起的振动和噪声在时域、频域高度重合.为了研究活塞的拍击噪声,建立了摩托车发动机活塞敲击有限元模型,并在不点火状态下对建立的活塞拍击模型进行验证.由于发动机台架试验不易直接测量出活塞的拍击力,所以可通过测出缸体敲击方向一特定点的加速度与仿真分析,得到同一点的加速度对比来验证有限元.     

湿式制动器的活塞密封结构优化及试验研究

本文介绍了原有的湿式制动器的活塞密封结构及因矩形密封圈损坏造成失效的成因,故对该湿式制动器活塞密封结构进行了分析和改进设计,给出了"支承环+矩形密封圈"和"支承环+Y形密封圈"2种密封圈改进结构、设计试验方法,并进行了试验验证。试验结果证明,采用"支承环+Y形密封圈"结构的湿式制动器活塞密封可靠,可以作为该类湿式制动器的优化结构。     

基于摩擦磨损的柴油机活塞裙部型面设计

通过对国Ⅵ柴油机活塞裙部型面进行设计研究,并结合有限元和活塞动力学仿真计算,得出不同型面设计对活塞裙部侧向力、接触压力、敲击动能和磨损载荷等的影响。结果表明:采用叠加幂函数纵向型线结合修正变椭圆的活塞裙部外圆型面使活塞裙部磨损载荷降低了约47.3%,对优化裙部磨损效果十分明显。通过1 000h耐久试验,验证了仿真分析的精度和型面设计的先进性。     

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.     

活塞结构对活塞强度的影响分析

针对某型号发动机活塞断裂事故,用有限元法研完了活塞结构对活塞机械强度的影响,并进行了相关试验验证。结果表明,活塞销座圆角能够降低活塞边缘10％～20％的峰值应力;活塞销外径尺寸对活塞销座的强度影响最为明显;活塞销孔形状优化也能改善活塞销座强度,但降低了活塞销的强度。     

重载柴油机活塞的结构设计

<正>在重载柴油机上,活塞的工作可靠性很大程度上是取决于活塞的结构设计。本文编译自联邦德国马勒(Mahle)公司论文集上有关活塞结构设计的文献,力图在活塞结构型式、材料、主要尺寸、冷却油腔、环槽镶圈、销座设计以及结构强度试验等诸方面对马勒公司的研究成果作一较系统的介绍,以供从事活塞设计和研究的专业人员参考。     

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。     

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。     

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。     

高强化柴油机组合活塞温度场的三维数值模拟

在对PA6—280柴油机的钢顶铝裙组合式活塞的热负荷状况进行分析的基础上,建立了该型活塞的三维热分析模型,并借助于强大的有限元分析软件ANSYS5 5计算分析了活塞的热负荷,得到了与测量结果相吻合的三维温度场。数值结果为进一步进行柴油机活塞的结构改进和优化设计提供了依据。     

硅酸铝纤维增强复合材料的耐磨性

针对发动机活塞的磨损特点，分别在高温、高负荷、高速度和高频冲等条件下，将常用的ＺＬ１０９活塞材料和高镍奥氏体铸铁镶圈材料与硅酸铝纤维增强ＺＬ１０９复合材料进行了磨损对比试验，结果表明，复合材料的耐磨性优于ＺＬ１０９和铸铁镶圈材料。     

高功率密度柴油机铝活塞材料与铸造技术

针对高功率密度柴油机铝活塞性能需求,开发了新型WR004A过共晶活塞铝合金,采用挤压铸造工艺和磷变质处理,合金力学性能有显著提高;采用专用机械液体粉碎装置对Al2O3纤维进行预处理,采用真空过滤方法制作预制件,使用加铜管保护的可溶盐芯预制件,以上技术手段的采用,解决了挤压铸造工艺条件下活塞环槽部位铝基复合材料和内冷油腔成形工艺难题。     

活塞材料的应用及发展

文章对内燃机活塞用材料的应用及发展作了详尽的介绍,对几种活塞材料的性能、优缺点、适用范围进行了分析和叙述。分析指出,短期内铸铁和铝合金活塞仍将在内燃机活塞制造中发挥主导作用,从长期发展来看,复合材料将是内燃机材料活塞发展的趋势。     

基于高温磨损试验的活塞环区温度限值研究

合理控制活塞环区温度可避免润滑油结焦引起的活塞环卡滞、扭断,防止因活塞环槽、活塞环过度磨损失去对高压燃气的密封而导致的窜气、烧机油甚至活塞报废故障。通过开展不同温度下的活塞环槽-活塞环材料级高温磨损试验,以CD 10W/40润滑油结焦、高镍奥氏体铸铁活塞环槽-球墨铸铁活塞环的过度磨损为评价依据,确定活塞环区的合理温度范围,为活塞结构、材料及加工工艺优化设计,冷却系统的有效布置,以及活塞和活塞环的热损伤抑制提供依据。     

车用涡轮增压器密封结构的检测

分析了导致增压器机油泄漏的主要原因,提出了检测涡轮增压器密封结构的3种试验方法,即密封环的高温松弛试验、增压器的静态泄漏特性试验和增压器的动态泄漏特性试验。     

提高制动主缸寿命的设计改进

文章从设计角度阐述了提高制动主缸寿命的方法。改进方法主要有缸体阳极氧化处理、补偿孔反冲工艺、活塞结构设计、活塞倒角改圆设计、皮碗圆角设计5个方面，通过对缸体、活塞、皮碗的结构和工艺加工方法等细节方面的改进，提高了整个制动主缸的耐久性，并通过试验数据证明了改进的效果。改进后的主缸耐久性得到了全面提高，使制动主缸的寿命延长，同时提高了整车的使用性能。