增压中冷柴油机缸套热态变形研究 - Ingenta Connect.PDF

第 30 卷 第 7 期 农 业 工 程 学 报 Vol.30 No.7 34 2014 年 4 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Apr. 2014 增压中冷柴油机缸套热态变形研究 1 1 1 1 1 2 毕玉华 ，向 熔 ，雷基林 ，申立中 ，张佩毅 ，宋国富 （1. 昆明理工大学云南省内燃机重点实验室，昆明 650500 ；2. 昆明云内动力股份有限公司，昆明 650500 ） 摘 要：缸套承受不均匀的热负荷而产生的失圆变形，主要影响缸套与活塞组件间的密封、摩擦/磨损以及排放性 能。控制缸套的变形与失圆，对降低机油耗，改善摩擦性能以及降低排放，具有重要的意义。该文应用流固耦合 传热方法，建立了缸盖-冷却液-缸套-缸体耦合传热模型，在对冷却液流动特性以及缸套、缸盖关键点温度测试的 基础上，研究了缸套的稳态传热温度场分布以及热态变形规律。研究表明：受各缸冷却水套流动与热负荷不均匀 的影响，各缸缸套温度场分布不均匀，从缸套顶部到底部温度逐渐降低，相邻两缸间的缸套顶部温度高于其他部 位，最高温度出现在 3、4 缸间的缸套顶部；各缸缸套综合热变形是不均匀的，1、4 缸自由端综合热变形较大， 最大综合膨胀变形位于第 4 缸 90°位置（飞轮方向），最大综合收缩变形位于第 1 缸 90°位置（1、2 缸间）；缸套 不同截面径向变形呈现与综合变形不同的变化趋势，缸套中部与冷却液接触，主要呈现膨胀变形，上部与下部受 缸体结构约束，膨胀变形较小；各缸呈现不均匀的“豌豆”形径向变形，其中 2 、3 缸对称，1、4 缸对称；缸套 主推力面与次推力面径向变形量相对较小，各缸的变形差异也较小。 关键词：柴油机；气缸；变形；流固耦合；温度分布 doi ：10.3969/j.issn.1002-6819.2014.07.005 中图分类号：TK422 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2014)-07-0034-08 毕玉华，向 熔，雷基林，等. 增压中冷柴油机缸套热态变形研究[J]. 农业工程学报，2014，30(7)：34－41. Bi Yuhua, Xiang Rong, Lei Jilin, et al. Study on cylinder liner hot deformation of turbocharged inter-cooled diesel engine[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2014, 30(7): 34 － 41. (in Chinese with English abstract) 算 2 种方式。由于试验测试布点有限，工作量大， 0 引 言 因此在零部件温度场分析中，广泛采用测试与分析 随着内燃机强化程度的不断提高，最大爆发压 相结合的方法，通过调整边界温度和传热系数，获 力与升功率大幅度提高，零部件热负荷问题越来越 取与试验点温度吻合的温度场，从而计算出零部件 突出。零部件长期在高温下工作时，会产生材料强 热应力与热变形[14,20-21] 。随着CFD （计算流体力学） 度降低、摩擦副润滑条件恶化以及应力、应变不均 技术的发展