重型车用柴油机活塞冷却油腔研究

介绍了活塞结构选型及冷却油腔的形状、位置对活塞的冷却效果、机械强度和温度场的影响;及国外一些特殊结构的冷却油腔及重型载重车用柴油机活塞冷却油腔设计所遵循的原则。通过设计实例,对不同形状冷却油腔的影响进行了比较,结论可用以指导设计。     

基于析因设计的活塞冷却喷嘴研究

对于强化程度越来越高的现代发动机,大都采用了活塞冷却喷嘴对活塞的内腔进行强制冷却。活塞冷却喷嘴的结构比较简单,但多种结构参数可能对其性能产生影响。本文定量地分析了某种活塞冷却喷嘴结构与性能之间的关系:首先通过打靶试验验证了计算模型的准确性;其次采用分式析因设计方法进行试验设计;然后采用半正态概率图法筛选出对活塞冷却喷嘴性能影响较大的关键结构参数;最后进行方差分析,得出活塞冷却喷嘴的关键结构参数与性能参数之间的定量关系。     

大型船用柴油机活塞多腔振荡冷却的强化机制

活塞是内燃机中热负荷和机械负荷最大的零部件之一,为了确保内燃机活塞的可靠性和寿命,大型船用柴油机往往采用振荡强化传热的方式进行活塞的冷却.为了理解振荡冷却的强化机制,首先进行了活塞冷却油腔壁面对流换热系数的分析,分解出常规流动换热分量、振荡强化换热分量和射流冲刷换热分量,并具体分析了振荡强化换热分量、射流冲刷换热分量和常规流动换热分量的分布特征.随后,基于正交设计方法,研究了活塞振荡腔不同结构参数对活塞内、外冷却油腔填充率和壁面对流换热系数的影响规律,为后续的活塞振荡冷却能力优化提供了方向.最后,针对原型活塞中内冷却油腔冷却能力不够的问题,进行了活塞振荡腔结构的优化.     

12V280ZJ型柴油机预制机油冷却腔式铝活塞顶部裂损的原因分析

对12V280ZJ型柴油机预制冷却腔式铝活塞顶部裂损的原因从活塞结构、铸造加工、预制冷却腔对活塞强度及传热性能的影响等几个方面进行了分析,指出活塞内预制冷却型腔的存在是造成这种活塞顶容易裂损的根本原因.     

振荡冷却油腔活塞热结构强度的有限元分析

针对某增压柴油机振荡冷却油腔活塞的非对称结构，建立全活塞一活塞销一连杆小头的有限元模型；提出了振荡冷却油腔的第三类热边界条件的数学描述并进行了验证；通过建立活塞销和活塞销座孔的接触模型，研究了不同的卸载倾角对活塞结构强度的影响；采用阶谱单元(P单元)计算活塞回油槽等微细结构的力学效应；进行了在机械负荷和热负荷联合作用下的结构应力分析。     

柴油机活塞冷却油道优化与改进

某型柴油机单缸功率由140k W提升到150k W后,活塞出现了拉缸问题。针对该问题,本文从增强活塞的冷却入手,对活塞的冷却方式及冷却油道结构等方面进行分析,对机油供油压力、供油喷孔大小及活塞进、出油口尺寸进行了优化改进;通过CFD仿真计算,活塞油腔的机油填充率从优化前的34%提高到优化后的46%,接近50%的理想机油填充率;最终经柴油机耐久试验验证:活塞冷却良好,无拉缸现象。     

喷油冷却活塞传热过程的流固耦合分析

应用ANSYS Fluent软件建立发动机活塞及其冷却结构三维瞬态流-固-热耦合模型,通过燃烧计算得到燃气平均温度与平均传热系数,作为燃烧室壁面热边界;活塞及其冷却结构采用流固耦合计算,使用两相流流体体积(VOF)模型与动网格模拟活塞喷油冷却过程;通过瞬态传热数值仿真,得到活塞振荡油腔流场云图、油气分布云图、冷却油腔传热系数及活塞温度分布,与标定工况下活塞温度测试数据对比分析,研究结果表明:仿真结果与测试数据误差在5%以内,由此说明应用活塞流-固-热耦合仿真方法可以较好模拟柴油机活塞及其冷却结构瞬态传热。     

发动机活塞设计

介绍了活塞设计中应当注意的事项及基本思路,包括活塞材料、基本尺寸,头部结构对热负荷的影响,头部结构对漏气、机油消耗的影响,燃烧室喉口设计对结构强度的影响;活塞销座及销孔设计对变形、承载能力的影响;活塞裙部的形线、热变形、控制变形的方法,提高抗拉缸能力的设计方法;还介绍了活塞热负荷和冷却方式的关系及结构等。     

发动机活塞设计

介绍了活塞设计中应当注意的事项及基本思路,包括活塞材料、基本尺寸,头部结构对热负荷的影响,头部结构对漏气、机油消耗的影响,燃烧室喉口设计对结构强度的影响;活塞销座及销孔设计对变形、承载能力的影响;活塞裙部的形线、热变形、控制变形的方法,提高抗拉缸能力的设计方法;还介绍了活塞热负荷和冷却方式的关系及结构等。     

12V400型柴油机整体球墨铸铁活塞的研究

整体球墨铸铁活塞是一种新型活塞。为了设计合理及缩短试制时间,我们用有限单元法对活塞的温度场、热流量分配及应力场进行了计算。本文介绍的计算方法是三角形剖分和二次插值,其精度较三角形线性插值为高,热边界条件可以输入第一类边界条件或第三类边界条件,也可以输入第一类及第三类的混合边界条件。可以节省计算时间,也减少了数据的准备及处理的工作量。本文还介绍了计算活塞时热边界条件的处理;及活塞振荡冷却腔冷却条件、活塞内腔冷却条件、冷却油温度、活塞材料导热系数和活塞顶部厚度等因素变化时,活塞温度场或应力场变化规律的探索。为设计、生产和运转提供了一定的资料。在12V400型柴油机的研究工作中,我们设计了一种整体球墨铸铁活塞。为了尽可能达到等强度、结构尺寸合理和重量轻等要求,采用高精度元有限单元法对活塞顶部的温度场及应力场进行了计算。计算中变换了各种热边界条件和一些结构参数,使计算结果比较符合实际情况;同时摸索热边界条件变化时对活塞温度场的影响,以便为优化设计探求规律及减少今后的试验工作量。由于对燃气侧的热边界条件所做的工作比较少,因此本文侧重点是活塞冷却侧热边界条件变化时对温度场影响的研究。     

内燃机活塞热疲劳模拟试验台

为研究活塞顶部微观裂纹形成的机理，提出了一采用交替加热冷却活塞顶部的试为模拟活塞热状态的试验方案，并建立了相应的试验装置。     

新型活塞冷却油道的设计与成型技术

活塞作为内燃机中承受高温高压的部件,除了常规的冷却方式,不断地追求活塞结构上的改进,在不增加活塞质量和影响内燃机的功率的前提下,加强对活塞的冷却,将是活塞未来的发展方向,我们介绍了一种新型的冷却道活塞的设计技术,以及利用盐芯在铸造过程中形成冷却油道的生产技术。     

6110/125Z柴油机活塞温度场测量及降温措施

通过对6110／125Z柴油机原活塞和采用了降温措施的活塞温度场的实测结果可看出，活塞的热负荷是非常高的，有针对性的各项活塞温度降低措施效果明显，易熔合金法是测量活塞温度的一种较好的方法。     

用耦合分析法解决内燃机活塞传热问题

内燃机活塞处于复杂的受热状态：被缸内燃气的瞬时加热和冷却；活塞组与气缸套的动接触传热；冷却油腔及油束的对流换热等。确定上述各部分换热的边界条件成为活塞传热研究的重点和难点。本文采用耦合分析的方法将活塞及与其相互作用的各个部件作为一个整体进行研究，由此确定活塞各边界上的边界条件。并以110型柴油机活塞为实例，应用上述方法确定边界条件，对活塞进行三维有限元计算，计算结果同实验值良好吻合。     

柴油机活塞在流域换热冷却下的温度场计算分析

活塞作为低速机中承受极高热负荷的重要部件,实现活塞的合理冷却是保证柴油机安全稳定运行的必要手段。为了丰富国内关于低速机活塞复杂冷却腔冷却问题的研究,在借鉴前人研究成果的基础上,进一步分析研究了活塞在动态流域换热冷却下的温度场分布规律。研究发现,活塞的瞬态温度场和稳态温度场分布一致,最低温度均出现在顶面中心,顶面的温度变化趋势与缸内温度场变化规律一致。同时,通过活塞流域分析可知,冷却腔壁面的温度波动主要受冷却流域与壁面对流传热系数值的影响。     

KE150柴油机活塞冷却

活塞热负荷研究是柴油机结构可靠性研究的重要内容。本文着重介绍KE150柴油机采用固定喷嘴喷油冷却活塞的情况,内容包括喷嘴供油特性、喷嘴供油效率的静态模拟试验,活塞冷却规律探索的实机试验。通过上述大量的试验研究工作,基本上解决了高速强载二冲程KE150柴油机的活塞热负荷问题。     

高升功率柴油机铸铁活塞的设计与计算分析

分析了内燃机升功率对活塞热负荷及机械负荷的影响,明确了活塞变形是造成活塞机械应力集中的主要影响因素的观点,提出了采用大内冷油道薄壁框架结构并配合短活塞销,以减小活塞变形并强化活塞顶部冷却,从而降低并协调活塞热负荷及机械负荷的新设计思路。将此设计思路应用于高升功率柴油机铸铁活塞的结构设计中,并对新设计活塞进行了三维接触问题的有限元计算分析。     

活塞冷却油腔位置对活塞强度的影响

采用有限元法对某型号柴油机活塞的冷却油腔位置的两种不同的方案进行研究,分析了活塞分别在热负荷作用下、惯性力作用下、以及在惯性力和热负荷共同作用下的强度变化情况。通过对两种方案比较．表明改进后活塞第一环内的温度明显降低,证明了改进设计的有效性,为该型号活塞的改进设计提供了依据。     

X4105油冷柴油机活塞热负荷研究

本文全面研究了X4105柴油机采用油冷技术后铝活塞的热负荷状况,提出了“钻孔活塞+喷油冷却”的方案,较好地解决了油冷柴油机铝活塞热负荷过高问题,为小型车用柴油机采用油冷技术奠定了基础。