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第十届内燃机可靠性技术国际研讨会

摘要

为改善一台顶置气门式二冲程柴油机在试验过程中的活塞碗沿局部过高热负荷和提高活塞碗沿整体热负荷可靠性，本文采用仿真与试验相结合的方式研究了不同燃烧室形状对燃烧过程及活塞碗沿热负荷的影响，基于CONVERGE三维全模型计算对比了不同燃烧室结构的燃烧特性，发现原机喉口结构导流和气流运动促使混合气扩散至活塞碗沿上方燃烧是造成局部过高热负荷的主要原因。两种优化设计的燃烧室增大了燃烧室碗口直径，减少了向活塞碗沿上方扩散的混合气；增大了燃烧室凹坑直径，有助于在凹坑内产生涡流，促进混合气的快速形成和燃烧。因此相比于原机，两种优化设计的燃烧室在活塞碗沿上的热负荷得到了明显的改善，功率分别提高了4.11%和1.96%，燃烧持续期分别缩短了6.7°CA和4.6°CA。基于STAR CCM进行了传热过程的计算，对比了不同燃烧室形状下的活塞壁面温度分布，进一步说明了燃烧室形状对活塞顶热负荷的影响。加工设计一方案进行了对比试验，设计一相对于原机油耗降低6.93%，排气温度降低21.1K，拆机后活塞表面状态良好，顶面无烧蚀发生。

关键词

燃烧室形状;顶置气门式二冲程柴油机;热负荷;有限元分析

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