内冷油道位置对柴油机活塞温度场的影响研究

针对柴油机活塞温度过高的问题,以某增压型柴油机活塞为研究对象,结合活塞温度场试验结果,在对活塞温度场计算模型进行验证的基础之上,在活塞上加开了内冷油道,得到了活塞降温冷却效果。通过轴向和径向移动活塞内冷油道,研究了不同位置内冷油道对活塞温度场的影响。采用CFD软件模拟计算得到了活塞内冷油道的温度和换热系数。研究结果表明:在活塞上加开内冷油道,可有效降低其顶部温度近40℃;当活塞内冷油道位置轴向移动4 mm时,可使其顶部温度变化幅度达10℃左右。研究结果为活塞内冷油道结构的设计提供了参考依据。

活塞结构参数对裙部磨损状况的影响研究

为了减小活塞裙部磨损、提高活塞运行的稳定可靠性,以Ricardo公司的Pisdyn软件为模拟计算工具,以某款柴油机为研究对象,建立一个包含活塞、连杆、缸套等组件的综合考虑表面粗糙度、活塞和缸套热及弹性变形影响的多体动力学模型,研究了配缸间隙、活塞销偏置、中凸点高度、裙部顶端间隙等参数对活塞磨损的影响规律,为活塞的结构设计提供了理论指导。研究结果表明:增大配缸间隙,会减小裙部磨损,但增加过大时,会引起裙部顶端和低端的磨损;随着活塞销偏置由次推力面向主推力面的移动,裙部最大磨损载荷逐渐增大,同时导致主推力面磨损区域向下移动,次推力面磨损区域向上移动;随着中凸点高度的增加,裙部磨损最严重的区域向顶端移动;增大裙部顶端间隙,会使得裙部磨损载荷逐渐减小,主推力面和次推力面磨损区域均向下移动;增大裙部型线上指数,裙部两侧磨损载荷均呈现增大的趋势,主推力面磨损区域向下移动,次推力面磨损区域向上移动;裙部底端间隙和型线下指数对活塞磨损的影响较小。

内燃机活塞内冷油腔振荡冷却特性的模拟研究

利用CLSVOF方法和ALE动网格技术,开展内燃机活塞内冷油腔振荡冷却特性的模拟研究。采用响应面分析方法,研究了结构参数与机油填充率对内冷油腔壁面平均温度的影响规律,并结合多目标遗传优化算法获得了最优的结构参数和机油填充率方案。计算结果表明,随着内冷油腔高度增加,壁面平均温度逐渐降低;随着油腔上壁面宽度增加,壁面平均温度先降低后升高;机油填充率对油腔壁面温度影响的贡献率大于油腔结构;最优方案的壁面平均温度CFD计算值比原机降低8℃,与多目标遗传优化的预测结果误差小于1%。