正向工程中車用柴油機缸孔變形的研究.pdf

1、本課題緊密聯(lián)系工程實際，以目前市場上應(yīng)用范圍廣泛的493車用柴油機為研究對象，對車用柴油機正向工程開發(fā)中的重要環(huán)節(jié)——缸孔變形問題的機理、評價方法及優(yōu)化設(shè)計思路進行全面深入的研究。目的是解決國內(nèi)企業(yè)在車用柴油機整機開發(fā)及老機型改進過程中普遍遇到的機體缸孔變形過大從而影響機油消耗和顆粒物排放量進一步降低的難題，突破了正向工程設(shè)計中的技術(shù)難點，為由點及面的全面提高自主創(chuàng)新能力奠定基礎(chǔ)。
　　 本文提出了整體接觸多場分步耦合的研究方法

2、，通過建立包含完整機體、缸蓋、缸套、缸蓋墊與缸蓋螺栓的接觸關(guān)系模型，避免了以往機體局部模型和單件研究的不足；通過對冷卻水側(cè)流場的CFD模擬獲得缸體冷卻水側(cè)溫度場的分布，減少了采用簡單經(jīng)驗公式給出邊界條件造成的誤差；通過分步求解機體溫度場的分布與熱應(yīng)力場下的變形，降低計算規(guī)模，實現(xiàn)了機體缸孔在機械負荷和熱負荷下的耦合計算。
　　 根據(jù)缸蓋墊各部分的不同力學(xué)特性，并結(jié)合缸蓋墊載荷試驗，本文提出了缸蓋墊的非線性組合模型，最大限度簡化模

3、型的同時反映了零件的真實力學(xué)關(guān)系。通過在缸蓋螺栓預(yù)緊力下機體缸孔變形的模擬計算與試驗測量，對整體接觸模型和邊界條件的準確性進行了驗證，在此基礎(chǔ)上分步進行機械應(yīng)力場、熱應(yīng)力場和耦合場下缸孔變形的模擬計算。根據(jù)耦合場模擬確定的綜合優(yōu)化方案，有效降低了493國Ⅲ樣機的配缸間隙。性能與排放試驗表明，此樣機與原機相比最大扭矩增加10％，機油消耗率降低35％，ESC試驗顆粒物排放量為0.09 g/kW·h，大大低于該機型國Ⅲ階段0.13 g/kW·

4、h的限值水平。
　　 不論是缸孔變形的模擬計算，還是缸孔變形的試驗測量獲得的都是缸孔的總變形。通過研究發(fā)現(xiàn)，機體缸孔的總變形可以分為位移變形和失圓變形兩類，而位移變形和部分失圓變形可以被連桿側(cè)隙或活塞環(huán)的彈力所彌補，不會造成活塞環(huán)密封環(huán)帶的失效。在對缸孔各個橫截面的變形應(yīng)用快速傅立葉變換(FFT)的基礎(chǔ)上，本文提出了缸孔變形的評價參數(shù)——最大有效變形△reffect-max，應(yīng)用此參數(shù)可以更加準確的預(yù)測缸孔變形對機油消耗率和顆粒