活塞结构对其传热及强度的影响分析

摘要

以一款满足国Ⅴ排放限值的高压共轨柴油机活塞为研究对象,采用硬度塞测温法试验测试分析了标定功率工况下活塞稳态温度场分布和热负荷的大小,结合温度场试验测试结果建立了内冷油道与活塞的流固耦合传热数值仿真模型,仿真分析了活塞销座长度、销孔直径、火力岸高度、同侧回油孔中心间距4个活塞结构参数对活塞传热与结构强度的影响。研究结果发现,活塞的火力岸、内冷油腔、回油孔和销孔处的热流密度较大并出现应力集中。选择活塞销座长度、销孔直径、火力岸高度、同侧回油孔中心间距4个参数,进一步研究活塞结构对其传热及结构强度的影响特征。结果显示,活塞的每个结构参数值改变不仅会较大程度地改变该处的传热性能和应力分布,还会导致其他关键点的应力和温度发生改变,这使得活塞结构修改需更加谨慎。适当增加销座长度、销孔直径和火力岸高度,减小同侧回油孔中心间距,可以改善活塞的受热,也可以降低活塞的整体应力。