气压烧结氮化硅陶瓷活塞顶

本工作研究了添加稀土氧化物的反应烧结氮化硅，在高氮气压力下的气氛加压烧结性能；制备出高温性能优良的氮化硅陶瓷材料；使用此种材料研制成功了内腔为梅花型的氮化硅陶瓷活塞顶，在无水冷柴油机中规定的工艺条件下，通过４００ｈ台架耐久考核试验后，又装入大客车中，完成１２０００ｋｍ以上的道路试验．

二次喷油优化直喷汽油机冷启动排放特性的研究

研究了一种通过特殊活塞顶面形状结合二次喷射策略来解决直喷汽油机冷启动工况排放问题的新方法.该方法通过适当的二次喷油分配、结合缸内气流运动来改善燃油混合气的分布.利用AVL-Fire对不同喷油策略下直喷汽油机启动时缸内油气混合分布进行了模拟,对不同喷油策略的冷启动排放进行了实验研究.结果表明,采用特殊活塞顶面形状进行合理的壁面引导,同时结合二次喷油策略,能够优化直喷汽油机冷启动工况下缸内空燃比的分布,使得混合气浓度在火花塞附近略高,宜于火花点火,在火花塞周围略低,宜于火焰传播,从而提高燃烧的稳定性,减少燃油的湿壁现象,降低HC的排放.

沙漠车用陶瓷活塞顶的研制

氮化硅陶瓷活塞顶是无冷机的关键部件之一．本工作选用高熔点的稀土氧化物为添加剂，在气氛加压炉内1800～1960℃，0．1～6MPaN2压力下进行烧结，制备了性能优越的氮化硅陶瓷材料．其常温抗弯强度为750MPa，断裂韧性为7．2MPam1/2，Weibull模数为12．3．使用该材料制备的氮化硅陶瓷活塞顶，装在6105型无水冷柴油机中，在规定的条件下进行耐久考核，已完成700h以上的台架实验，氮化硅陶瓷活塞顶装在EQ2060沙漠车上进行道路试验，已行驶1900km以上，经检验氮化硅陶瓷活塞顶完好无损．

6S50MC-C柴油机活塞头的优化设计

基于活塞头-活塞环-缸套组合结构稳态传热得出的温度场和热流分布,分析增加振荡冷却孔深度和倒圆角对强度的影响,得出活塞头的温度场和应力分布。原设计结构最高温度为448.4℃,最大热应力和耦合应力分别为694MPa和677MPa,最大应力小于材料的许用应力。随着冷却孔深度的增加,活塞头的最高温度、最大热应力和耦合应力都降低,增加冷却孔深度可以有效的降低最高温度和最大应力。倒角可以有效的降低应力集中,选取倒角5.5mm为优化设计方案。

活塞顶部失效的原因分析与改进

针对某型号活塞顶面发生的裂纹和烧穿现象,对活塞的材料、内冷油腔、顶部积碳、断面裂纹和工作情况等进行了综合分析研究,认为活塞燃烧室喉口部位的硬伤、发动机长期超速超负荷运转是导致活塞顶部发生失效的主要原因,并就此提出了预防活塞顶部失效的措施。

高速汽油机的新型燃烧室(Ⅱ)(英文)

为解决小型高速汽油机低速时紊流强度低、燃烧过程不充分的难题,开发了一种新型燃烧室.该燃烧室已获得专利,它利用在活塞顶面的火花塞的远端和近端处设计的与缸盖形状相吻合的特殊突起,可在发动机压缩和膨胀过程中产生强烈的挤气旋流.将它应用在高速汽油机中,可明显提高低速时混合气的燃烧速率和火焰传播速率,从而全面改善内燃机的低速性能.实验研究表明,在压缩比和空燃比及点火提前角相同的条件下使用该燃烧室,与原机相比,尽管发动机的最大输出功率和转矩稍有下降,但最大转矩时的转速明显降低;转矩和燃油消耗率随转速降低明显改善,低速转矩最大提高率为8.40/0.低速时燃油消耗的最大降低率为9.80/0.

直喷式汽油机冷起动排放解决方案的数值模拟

研究了一种通过特殊活塞顶面形状结合复合供油系统,解决直喷式汽油机冷起动排放问题的新方法,采用三维CFD数值模拟,探讨了该方法对直喷式汽油机冷起动工况下缸内气流运动和油气混合状态的影响。结果表明,采用特殊活塞顶面形状对气流进行合理的壁面引导,同时结合复合供油系统,能够优化直喷式汽油机冷起动工况下缸内气流运动的形态和分布,促进缸内油气充分混合,改善气缸内空燃比分布,降低HC排放。

某小型航空发动机活塞烧顶失效分析及其解决方案

对某小型航空发动机进行技术改造后,试车几分钟就出现故障停机,拆解后发现活塞烧顶,并且活塞裙带处有磨损,借助电镜等技术手段对失效件进行技术分析,最终找出失效产生原因并经过技术改进,解决了活塞烧顶故障,发动机运行正常。

用于高速汽油机的一种新型燃烧室(Ⅰ)

开发了一种新型燃烧室,解决小型高速汽油机燃烧时间短、燃烧过程不充分的难题.它利用在活塞顶面的火花塞的远端和近端处设计的与缸盖形状相吻合的特殊突起,可在发动机压缩和膨胀过程中产生强烈的挤气旋流.将它应用在高速汽油机中,可提高混合气的燃烧速率和火焰传播速率,从而全面改善内燃机的性能.实验研究表明,在空燃比和压缩比优化条件下使用该燃烧室,与原机相比发动机的输出功率和转矩分别提高了3.8%和1%,燃油消耗率节省19.3%,HC排放降低50%以上.

240/275系列柴油机钢顶铝裙组合活塞裂损分析及解决对策

240/275系列柴油机钢顶铝裙活塞在铁路机车提速、重载后出现了活塞裙裂损事故,严重损害了活塞的寿命和可靠性。针对这一问题,开展了一系列研究和试验工作:以可靠性理论为指导,进行了活塞失效模式分析;创建了基于接触的组合活塞、活塞销、连杆的传力模型并进行了多方案有限元数值仿真;找到了原型活塞失效原因,研制并批量生产了新结构钢顶铝裙活塞。新结构活塞运用情况良好,相当数量的活塞经受住了机车走行60万km以上的考核。

钢顶组合活塞改善柴油机性能的研究

本文阐述了国内首次在小缸径高速柴油机上采用低排热钢顶组合活塞的试验结果及分析。在195柴油机上试验研究结果表明,与铝活塞相比,除了标定高功率少数工况外,油耗率普遍降低1％～5％,噪声降低2～3dB,排放得到改善,振动基本一样。对气缸内参数的分析表明,滞燃期缩短,最高燃烧压力降低,燃烧过程较为柔和。

6S50MC船用柴油机活塞头强度分析

对6S50MC柴油机的活塞头进行三维建模和网格划分,仿真得到活塞头的温度场,并对活塞头进行热分析、机械分析和耦合场作用下的强度分析。计算活塞头的温度场分布,分析活塞头在不同负荷作用下的强度。计算得出活塞头在热负荷作用下的最大应力和最大变形符合设计要求。应力集中和变形主要是由热负荷引起的,为了减少热负荷的破坏作用,应该对活塞头加强冷却和改进结构设计。

240/275系列柴油机新结构钢顶铝裙活塞的研制

铁路提速、重载后,240/275系列柴油机钢顶铝裙组合活塞出现了裙裂损、环槽磨损过快等严重质量问题。为提高该活塞的寿命,通过一系列研究和试验,查明活塞失效的主要原因是由于活塞结构不合理局部应力集中而导致严重的活塞裙疲劳破坏。同时还给出了活塞环槽磨损过快的四个主要因素。通过结合仿真分析的一系列试验,设计了一种新结构活塞。目前,大量的新结构活塞已经安全运行60万km以上。

不锈钢活塞顶铸造工艺的研究

为生产高质量、高性能要求的不锈钢活塞顶，对其化学成分、铸造工艺及热处理工艺进行了优化分析，结合酯硬化水玻璃砂工艺出现的缺陷问题提出了防止措施，为批量生产合格铸件奠定了基础。实际生产经验表明，气孔是生产过程中的主要缺陷，通过减少发气源、增强排气及控制浇注工艺等措施取得了较好效果；在ZG20Crl3基础上添加Ni、Mo合金元素，并采用950℃保温2～3h油淬、650℃保温2～3hlg／火的调质处理工艺，满足了零件的性能要求。

MAN-B&WS70MC型主机活塞顶烧损及预防

通过分析MAN-B&WS70MC型主机活塞顶烧损的机理,提出了一些相应的预防措施,并从维修管理方面提出一些相应的注意事项。

高压缩比活塞顶形状对湍流动能和缸内气流的影响

基于一台排量1.0 L的小型涡轮增压直喷汽油机,研究了压缩比、活塞形状和结构尺寸对缸内气流和湍流动能的影响。结果显示,随着压缩比的提高,缸内滚流在压缩过程中减弱,压缩末期的湍流动能减小,压缩比16.0的活塞在压缩末期的湍流动能大约为压缩比9.6活塞的27%。而对于活塞形状来说,较大尺寸的球面凹坑形状有利于压缩末期湍流动能的保持,而不规则的活塞会使得压缩末期的湍流动能下降41%。凹坑的尺寸存在一个最佳值,凹坑深度过浅或过深都会降低缸内湍流动能。选择压缩比为12.0且湍流动能最高的活塞加工并试验,基于4种不同形状的活塞和最佳油耗的工况分析燃烧特性,结果显示随着工况的改变,缸内湍流动能的峰值和相位会改变,但结构对湍流动能影响的优劣基本不变。火焰扩散方向为缸内湍流动能较大的位置,缸内平均湍流动能越大,火焰传播越快,燃烧特性越好。

230钢顶铝裙组合活塞的研制

介绍了230钢顶铝裙组合活塞的结构特点；活塞顶、活塞裙、连接螺栓、螺套以及活塞销的试制工艺；并对各零件的加工要点作了详细说明。

6S50ME-B活塞头热负荷研究

船用低速二冲程柴油机正不断向长冲程、高爆压、高自动化、高智能化、低能耗、低排放的方向发展。MAN公司为满足市场的新要求,研发设计了ME-B系列柴油机。活塞头作为柴油机内重要的部件之一,其热负荷一直是科研人员研究的重点。ME-B系列柴油机活塞头与以前型号的活塞头相比,结构、尺寸改变较大。使用ANSYS有限元分析软件,以最新型6S50ME-B柴油机活塞头为分析对象,在建立活塞头三维实体模型后求出活塞头在稳态工况下的温度场分布。以求得的温度场为边界条件,求出6S50ME-B活塞头的热应力场,找出活塞头的薄弱点,为进一步优化提供理论支持。

MAN 9L58/64柴油机活塞顶国产化

简要介绍了MAN 9L58/64型柴油机活塞顶国产化的情况。

12V180ZJC组合式活塞活塞头冷却油腔的加工工艺

12V180ZJC组合式活塞活塞头冷却油腔的加工质量是完成国产化活塞的关键,也是国产化工作的难点。通过技术调研和工艺分析,拟定出活塞头冷却油腔的加工工艺方案,并进行了论证,编制出加工工艺文件,成功地解决了180ZJC活塞头内冷却油腔加工这个技术难题。