内冷油腔对高强化内燃机活塞2阶运动的影响
2017年（第39卷）第3期
汽车工程
Automotive Engineering2017(V〇1.39)N〇.3
doi ： 10.19562/j.chinasae.qcgc.2017.03.005
内冷油腔对高强化内燃机活塞2阶运动的影响
邓立君1,刘永启2,熊培友3,王志明1
(1.山东大学能源与动力工程学院，济南250061; 2.山东理工大学交通与车辆工程学院，淄博255049;
3.山东滨州渤海活塞股份有限公司，滨州 256600)
[摘要]采用硬度塞测量活塞表面温度，借助有限元分析获得活塞的温度场和变形量，并进一步采用动力学 软件研究内冷油腔冷却和内腔喷油冷却对活塞在缸内2阶运动和受力的影响。结果表明，与内腔喷油冷却相比，采 用内冷油腔冷却时活塞的温度梯度和热变形量减小，摆角和横向位移幅值增大，由此引起的活塞与缸套之间的峰值 作用力减小，活塞的热负荷降低，预期的疲劳寿命延长;同时，摩擦、磨损、侧向力和裙部压力等也明显改善。
关键词：内冷油腔;硬度塞;热变形;活塞2阶运动
Effect of Oil Cooling Gallery on Piston Secondary Motion in a
Highly Intensified Internal Combustion Engine
Deng Lijun1 ,Liu Yongqi2,Xiong Peiyou3 &Wang Zhiming1
1.School of Energy & Power Engineering,Shandong University,Jinan250061 ；
2. School of Traffic & Vehicle Engineering,Shandong University of Technology,Zibo255049;
3. Shandong BinzhouBohai Piston Co. ,Ltd. ,Binzhou256600
[Abstract]The surface temperature of piston is measured by templug,the temperature field and deformation of piston are obtained by finite element analysis,and the effects of two different piston cooling schemes (oil gallery cooling and undercrown injection cooling)on the secondary motion of and the forces acting on piston are further studied with dynamics software.The results show that compared with undercrown injection cooling,when using oil gallery cooling scheme,the temperature gradient and thermal deformation of piston reduce,its amplitudes of swing angle and lateral translation increase，and hence，the peak action force between piston and cylinder liner decreases，its thermal load falls and expected fatigue life extends，with its friction，wear，lateral force and skirt pressure also improve.
Keywords：oil cooling gallery；templug；thermal deformation；piston secondary motion
刖言
活塞作为内燃机的心脏,直接与高温高压燃气 接触，承受着较高热负荷和机械负荷,且在润滑条件 相对较差的缸套内进行高速往复运动[|]。每一工作 循环中，活塞受到燃气压力、摩擦力和惯性力作用，此外，由于缸孔变形和存在间隙等原因，活塞除上下 运动外，还会发生绕活塞销的转动和横向运动。国内外学者对活塞2阶运动展开了相关的研究并取得 了一定的成果[2-5]。研究显示，活塞温度场的变化 对活塞的运动有很大的影响[6]。活塞工作时其各部 位温度应有一个限值[7]，温度过高会使热应力和热 变形过大，进而影响活塞的2阶运动。因此，内冷油 腔冷却对发动机的可靠性和安全性等都有着非常重 要的意义。
活塞的变形量是活塞动力学分析所必须考虑的 重要因素。对影响活塞运动的因素已进行了深人的
*山东省自然科学基金（ZR2016EEB36)资助。
原稿收到日期为2016年4月28日，修改稿收到日期为2016年6月6日通信作者:刘永启，教授，E-mail:liuyq65@https://www.wendangku.net/doc/016746514.html, 。