柴油机活塞结构与设计yc
发动机活塞的设计
发动机活塞的设计发动机活塞设计是发动机工程师在设计内燃发动机时面临的关键问题之一、活塞是内燃发动机的核心部件之一，它直接与燃烧室内的高温高压气体接触，承受着巨大的冲击和摩擦力，因此，活塞的设计必须经过精确的计算和测试，以确保其能够承受这些挑战并提供可靠的性能。
活塞的设计必须考虑以下几个关键因素：1.材料选择：活塞通常由铸铝合金制成，因为铝合金具有优异的热传导性能和轻质性。
此外，铝合金还具有良好的强度和可加工性，能够满足发动机的需求。
2.结构设计：活塞通常具有圆柱形状，底部有一个凹槽接收活塞销，以连接连杆。
活塞头部有一个凹槽用于安装活塞环。
活塞还有一个活塞腔用于容纳压缩和燃烧气体。
3.冷却系统：发动机活塞在工作过程中会受到高温气体的冲击，需要通过冷却系统散热。
活塞通常具有冷却油道，通过引导冷却液冷却活塞头部和活塞腔。
4.润滑系统：发动机活塞与缸套之间的摩擦会产生热量，需要通过润滑油膜来减少摩擦和磨损。
因此，活塞表面通常涂有润滑油膜，并具有适当的活塞弓度来确保润滑油的均匀分布。
5.重量优化：活塞的质量直接影响发动机的响应速度和燃油效率。
因此，在设计活塞时，需要进行重量优化，以尽可能减轻活塞的重量。
6.热膨胀：活塞在高温下会发生热膨胀，这可能导致活塞与缸套之间的间隙变大，影响密封性能。
因此，在活塞设计中需要考虑到热膨胀系数，并使用适当的材料和技术来解决这个问题。
7.声学性能：活塞在工作过程中会产生振动和噪音，需要通过减振和隔音措施来降低噪音和振动水平，提高发动机的驾驶舒适性。
总的来说，发动机活塞设计是一个复杂而关键的工程问题，要求工程师具备广泛的专业知识和经验。
只有通过精心的设计和测试，才能确保活塞能够承受发动机工作的挑战并提供可靠的性能。
中重型柴油机活塞设计技术
中重型发动机活塞设计摘要:探讨活塞疲劳开裂及试验研究，结合活塞的材料等介绍活塞的发展趋势及结构特点、性能及试验等。
关键词:活塞类型；液态模锻；纤维强化；内冷通道；试验1概述中、重型发动机普遍采用增压技术，强化程度大，爆发压力高，对作为发动机“心脏”的活塞，提出了越来越高的要求。
在过去的十几年中，平均有效压力在设计上持续升高，在最近的十年中将可能达到30bar。
这直接导致了气缸组件最大缸压和热负荷的增加。
在追求低燃油耗的情况下，缸压200bar的发动机已较为普遍。
活塞主要采用铝－硅共晶合金材料，面对日益苛刻的发动机负荷，其适用区域构成了一定的限制。
活塞主要作用是将能源转化为负荷输出。
由于热负荷过大而引起的活塞烧顶、开裂、拉缸、变形和异常磨损等热损坏时有发生。
另外，由于热负荷不均匀所引起的热变形、热应力以及对材料的热强度、摩擦副冷却等的影响也大大的限制了重型发动机的发展，成为重型车发展的一大障碍。
在设计开发过程中，有必要找出活塞的失效模式并针对这些失效模式作出分析，找出改进的方法，提高活塞的使用寿命、可靠性，促进内燃机的发展和完善。
2活塞主要失效模式活塞三个主要易受破坏区域：（1）顶部－由于承受较高负荷产生裂纹及及燃料有关的作用引起的腐蚀。
（2）销座－由于高温下活塞材料表面承受较高的交变燃烧压力作用而引起裂纹。
（3）环槽－由于位置较高的一环槽设计承受较高负荷限制了传统的镍基环槽加强作用的应用。
针对以上活塞主要失效模式，一般从三个方向解决：（1）铝合金性能进一步提高（2）材料选用锻铁或钢（3）改进活塞结构设计3活塞类型及材料的研究为了更好的适应中速柴油机的要求，活塞专业厂家在活塞结构类型及材料研究方面已开展了大量的工作。
3.1铝基体内冷通道活塞铝合金活塞带内冷通道技术从20世纪60年代后期成为主要的产品，并且发展成能够满足在发动机额定工况下平均有效压力为20bar 或5MW/m 2使用条件下的要求。
这种活塞主要应用在缸径300mm 以下，以馏出燃料和天然气为燃料的发动机中。
YC4F柴油机使用说明书
三、柴油机主要技术数据„„„„„„„„„„„„„„„„
第二章 柴油机的基本结构及维护„„„„„„„„„„„„„
一、气缸体„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„
二、气缸盖及气缸垫„„„„„„„„„„„„„„„„„„
三、曲柄连杆机构„„„„„„„„„„„„„„„„„„„
四、配气机构及进排气系统„„„„„„„„„„„„„„„
Pe (kw) 50 45 40 7305 30 25
1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 r/min
F7000外特性曲线图
-9-
第一章 柴油机主要技术规格及主要附件规格 一、柴油机主要性能参数（见表 1）
机型
参数 型式 吸气方式
YC4F65-20 （F7000） （F3300）
附录：防冻液及使用说明„„„„„„„„„„„„„„„„„
-4-
YC4F115-20(F3000、F3100、F3200)柴油机外形安装图
-5-
YC4F65(F7000)柴油机外形安装
-6-
Rb (Bosch)
2
Rb
1.5
1
0.5
Tr
(0C)
500 480
Tr
460
440
420 Me
(N.m) 270
135
型式
内外转子式
最大工作压力
10MPa
控制流量
10±0.7L/min
三、柴油机主要技术参数
1、配气定时（以曲轴转角针）：
（冷态气门间隙：进气门 0.30±0.05mm，排气门 0.35±0.05mm）
进气提前角：
14°CA
活塞组的结构设计与计算
目录摘要 (II)Abstract ........................................................................................................................ I II 1 前言........................................................................................................................ I II1.1选题背景和意义 01.2 论文的主要工作 02 95系列柴油机活塞的设计 (1)2.1活塞的工作条件和设计要求 (1)2.1.1活塞的机械负荷 (1)2.1.2活塞组的作用与特点 (1)2.1.3活塞的润滑 (4)2.1.4设计要求 (5)2.2活塞的材科 (5)2.3活塞头部的设计 (6)2.3.1压缩高度的确定 (6)2.3.2活塞顶和环带断面 (8)2.3.3环岸的强度校核 (8)2.3.4活塞头部与气缸的配合 (10)2.3.5提高活塞头部及第一道环工作可靠性的结构措施 (10)2.4活塞裙部的设计 (11)2.4.1裙部的尺寸和稍孔的位置 (11)2.4.2裙部的膨胀控制 (12)2.4.3活塞裙的配合间隙 (13)3 95系列柴油机活塞销和活塞销座的选型设计 (14)3.1活塞销和销座的强度和刚度 (14)3.1.1活塞销尺寸的确定 (14)3.1.2活塞销座的设计 (16)3.2活塞销和销座的耐磨性 (16)3.2.1承压面积 (17)3.2.2配合间隙和润滑 (17)3.3活塞销的结构、材料和工艺 (17)4 95系列柴油机活塞环的设计 (18)4.1活塞环的工作情况 (18)4.1.1活塞环的密封作用 (18)4.1.2活塞环的不正常运动——颤振 (19)4.2活塞环的计算 (20)4.2.1均压环的自由形状 (21)4.2.2活塞环的弹力、应力与结构参数的关系 (22)4.2.3活塞环参数的选择与验算 (24)4.2.4活塞环材料的检验 (25)4.3活塞环断面形状的设计 (25)4.3.1桶面环 (25)4.3.2扭曲环 (26)4.3.3锥面环 (26)4.4油环的设计 (27)4.4.1普通槽孔式油环 (28)4.4.2弹簧胀圈油环 (28)4.4.3钢片组合油环 (29)5结束语 (29)谢辞 (30)参考文献 (31)柴油机活塞是柴油机重要运动件之一, 由于它所处的工作条件相当严酷, 即高温、高负荷、高速运动、润滑不良和冷却困难等, 使其成为柴油机常见故障较多的零件之一。
课程设计说明书-柴油机活塞建模与结构设计
内燃机运转过程中，不断变化的燃气压力作用于活塞上，通过活塞、连杆传递给曲轴而输出功率。作用在活塞上的作用力Pg为：
Pg=πD2(P-P’)/4 (1-5)
式中，P—气缸内气体压力；P’—内燃机曲轴箱内气体压力；D—内燃机活塞直径。一般P’为常数，Pg完全取决于气缸内的气体压力。给定参数中，给出了最大燃烧压力PZ=13.5Mpa，经计算可知，Pg=3.14×0.12×6100000/4=47885N。
在课程设计过程中，通过查阅相关资料，初步掌握了活塞设计的步骤和方法。在查找资料过程中，深刻体会到书籍检索的重要性，在实践中也摸索出一套自己的资料检索方法。同时，也熟悉了各大专业技术论坛。活塞设计涉与到的知识面比较广，需要在良好掌握工程材料、材料力学、发动机原理、工程热力学、机械加工和汽车构造等课程的基础上，才能较好的完成设计任务。同时，对于各种软件的熟练操作也十分必要。
##工程技术大学
课 程 设 计
题 目：柴油机活塞建模与结构设计
班 级：汽车05-1班
学 号：
姓 名：
指导
完成日期：2009-01-05
一、设计题目〔学生空出，由指导教师填写〕
柴油机活塞建模与结构设计
二、设计参数
CY4100ZLQ柴油机，活塞直径D=100mm，工作行程S=118mm，直接喷射方式,发动机转速n=3200r/min，额定功率Pe=70KW，最大扭矩Ttqmax=235N.m,几何压缩比ε=17.5，最大燃烧压力PZ=6.1Mpa，增压空气压力PK=0.1518Mpa。
所以在本设计中，活塞的加速度为a=6618508(sinα+λsin2α/2)，其最大值为amax=Rω2(1+λ)=8803m/s2。
YC3108柴油机的气缸盖设计(论文)解析
综述一、序言随着我国社会的进步，经济的不断发展，汽车已成为我国重要的交通运输工具，汽车工业的发展带动很多行业的快速发展。
农用运输车是一种以柴油机为动力、中低速度、中小吨位、中小功率、中短途运输、中低价位，适合农村乡镇及城近郊区道路条件和运输要求，适合农村购买力水平，适合农民使用及维护条件，具有中国农村特色的机动运输车辆，是我国广大农民发家致富的好帮手。
由于农用车符合农村需求，又与农民购买力相符合，因此得到迅速发展。
我国有3亿多农户，而农业生产、农村经济发展、农民生活中发生的劳动量50％是靠运输完成的。
如果农村运输和城乡之间的农产品流通要实现机械化，初步测算应达到每5个农户一辆农用车的水平。
因此，在未来10年农用车社会保有量将有可能整倍增加，即达到6000万辆的规模，市场潜力巨大。
二、行业概况有关专家认为，我国目前农用车发展具有以下特点：首先是行业竞争日趋激烈。
农用车市场竞争的白热化，迫使企业竞相降价，使农用车成了微利产品。
主导厂家采取增加和改善配置来稳定市场价格，即增质不增价，增加美观度不加价等促销方式，使产品售价接近成本价。
因此企业只能依靠其品牌的知名度、质量的稳定性及完善的售后服务来占领市场，让购机者真正得到实惠。
从近几年销售前10名的企业看，购买集中度逐年提高（四轮车集中度高达63．95％，三轮车高达95．76％），集团优势逐步显现。
经过几年的大盘整理和震荡中重新洗牌，最终将形成4－6个大型企业集团，完成行业新的整合与重组。
其次是市场热点正在转移。
农用车的消费主体是农民，其消费市场与个地区经济发展水平紧密关联。
随着中西部地区农村经济的不断发展，农民驾着农用车奔小康将是主要选择之一。
加之我国西部大开发战略的实施和我国加入ＷＴＯ后，国家增加对中西部地区农业的财政投入，西部地区将成为农用车增长市场亮点，因而农用车发展空间将非常广阔，并且中心将转向西部。
最后是要求产品技术性能高。
随着用户对产品要求的日益提高，农用车的可靠性、耐久性等指标亟待提高。
柴油机活塞组课程设计
柴油机活塞组课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解柴油机活塞组的基本结构及其工作原理；2. 学生能够掌握活塞、活塞环、活塞销等零部件的作用及相互关系；3. 学生能够了解柴油机活塞组在运行中的故障类型及其原因。
技能目标：1. 学生能够运用所学的知识对柴油机活塞组进行拆装和组装；2. 学生能够运用检测工具对活塞组进行常规检查，分析并解决简单故障；3. 学生能够通过查阅资料，了解并掌握活塞组的新技术、新工艺。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对柴油机维修工作的兴趣和热情，提高职业认同感；2. 培养学生严谨、细致的工作态度，养成良好的操作习惯；3. 培养学生的团队合作精神，提高沟通与协作能力。
本课程针对中职学校柴油机维修专业二年级学生设计，课程性质为理实一体化课程。
结合学生特点，课程目标注重理论知识与实践技能的相结合，突出实用性和操作性。
通过本课程的学习，使学生能够具备一定的柴油机活塞组维修技能，为今后从事相关工作打下坚实基础。
教学要求注重启发式教学，引导学生主动探究，提高学生分析问题和解决问题的能力。
课程目标的具体分解为后续教学设计和评估提供了明确的方向。
二、教学内容1. 柴油机活塞组结构及工作原理- 活塞、活塞环、活塞销的构造与功能- 活塞组在柴油机中的工作过程- 教材第二章第一节2. 柴油机活塞组的拆装与组装- 活塞组拆装工具的选择与使用方法- 活塞组拆装步骤及注意事项- 活塞组组装方法及质量检查- 教材第二章第二节3. 柴油机活塞组故障诊断与排除- 活塞组常见故障类型及原因- 故障诊断方法及流程- 排除故障的方法及技巧- 教材第二章第三节4. 柴油机活塞组新技术、新工艺介绍- 现代柴油机活塞组的设计特点- 新技术应用与发展趋势- 教材第二章第四节教学内容按照课程目标进行选择和组织，保证科学性和系统性。
教学大纲明确教学内容安排和进度，共计4个部分，分别对应教材第二章的四个节。
在教学过程中，注重理论与实践相结合，提高学生的操作技能和故障排除能力。
柴油机活塞简介
活塞环
对活塞环的要求：
活塞环应有良好的密封线能，且要耐磨，特别是抗熔着磨损的 性能要高；要有适当的弹性，足够的强度和热稳定性。 活塞环的材料要弹性较好，摩擦系数小，耐磨、耐高温、导热 性好、韧性好；有良好的初期磨合性、储油性和耐酸腐蚀。一般 采用合金铸铁（加硼、高硅）、可锻铸铁、球墨铸铁。为了提高 活塞环的工作能力，常采用的结构措施和制造工艺有：表面镀铬 以提高耐磨性；多孔性镀铬（松孔镀铬），以提高表面储油性并 加速新环的磨合；内表面刻纹以提高弹性；环外表面开设蓄油沟 槽；环外表面镀铜以利于磨合，喷镀钼以防止粘着磨损等。 活塞环应与气缸壁严密贴合，用漏光法检查时，环的漏光处应 不多于两处，每处漏光长度应＜30°弧度，漏光间隙应＜ 0.02~0.04mm，超过时应更换新环。活塞环的开口间隙要适当， 开口过小时无膨胀余地，易导致环的折断。开口过大时，又存在 漏气现象。 在回装活塞环时，每个环的开口之间应错开120°，且开口不 得对着活塞销座的方向，以此来保证气缸的密封性良好。
活塞的作用及工作条件
作用：活塞的主要作用是在保证密封的情况下完成
压缩和膨胀过程，并将气体力经连杆传递给曲轴。 筒形活塞还要承受侧推力，起着滑块的作用。二冲 程柴油机中的活塞还要启、闭气口，控制换气。 工作条件：在柴油机工作中，活塞受到燃气高温、 高压、烧蚀和腐蚀作用。它的热负荷和机械负荷很 高，而活塞材料在高温下机械性能又有所降低，所 以活塞在工作中易出现裂纹和变形。活塞与气缸之 间，在相对运动中产生摩擦和撞击。在气缸中，活 塞由于温度很高，燃气冲刷，往复运动等原因，它 和气缸之间不可能建立液体动力润滑，因此摩擦损 失功大，磨损严重。在中、高速柴油机中，活塞具 有较大的往复惯性力，使得柴油机的振动加剧。
活塞环
柴油机结构二
柴油机结构二柴油机结构二一、活塞及活塞杆活塞由其下部一铸铁制成的活塞裙以及上部一耐热钢制成的活塞头组成。
它们用螺栓连在一起并固定在活塞杆上。
活塞部件相互间的位置由活塞头上车削的凹槽和定位销来固定。
每个活塞上装有5~6道活塞环,活塞环装在头部镀锚的环槽中。
最上面的2~3道活塞环是带斜切口的窄环;紧接下去的2道活塞环是带有重叠搭口的宽环,最下面的那道环是刮油环。
所有活塞环顶部和底部的外缘都稍有倒角,以便在新活塞环磨合期间缸套上留有油膜。
为了控制热应力,某些现代柴油机采用薄壁集中冷却活塞。
在这种情况下,活塞头内部有一插件,它用来对冷却液流导向,以增强传统的"鸡尾震荡"效应。
活塞杆从顶部法兰到与十字头中心相对位置处锺孔。
一根长管从此孔插人几近孔底。
管的外径小于孔的直径,因此在活塞杆和管子之间形成一个环形空间。
活塞杆的下端直径减小,插入十字头内孔中,并用螺帽将十字头与活塞杆紧固。
活塞杆上装有定位销,以确保各部件的正确装配。
在十字头两端轴颈处,各装有十字头滑块。
十字头滑块由发动机机架内的十字头导板导向。
十字头滑块在十字头上的位置由定位销确定,并用锥头螺栓紧固在十字头上。
s汁字头滑块表面浇有自合金,为确保提供足够的滑油,自合金表面开有水平沟槽。
十字头短且坚固,轴承的结构使轴承与轴颈间的承受压力沿整个轴承长度均匀分布。
为改善轴承工作条件,在后来的设计中,减少了轴承承受压力,提高了圆周速度。
活塞由强力润滑系统供给的油来冷却。
冷却油经管路导人,经伸缩管或饺接管及活塞杆内的环形空间流进活塞的冷却空间,再由活塞经活塞杆内管、十字头中的管道以及开槽管排人发动机上装有观察镜的"控制箱"中ot曲轴箱与扫气箱之间的密封,通过位于扫气箱底部的活塞杆填料箱来完成。
每个填料箱都装有2个密封环和3个刮油环。
密封环装在最上面,它分为四段,通过圈簧将其箍紧在活塞杆周围。
二、连杆和主轴承-十字头轴承和曲柄销轴承都由铸钢制成,分成上下两部分,由紧配螺栓紧固在连杆上。
柴油机活塞加工工艺及夹具设计
柴油机活塞加工工艺及夹具设计柴油机是一种重要的动力设备，在许多行业中都得到了广泛应用。
而柴油机活塞则是柴油机中的重要部件之一，它的加工工艺和夹具设计直接影响着柴油机的性能和质量。
柴油机活塞加工工艺主要包括铸造、精加工和表面处理三个环节。
铸造是活塞加工的第一步，主要是将活塞的精度控制在一定的范围内。
精加工是将铸造好的活塞进行精细加工，使其符合细节要求。
表面处理则是为了提高活塞的表面硬度和耐磨性。
铸造工艺需要选择合适的铸造材料和铸造工艺。
柴油机活塞通常采用铝合金材料，因为铝合金具有良好的机械性能和热传导性能。
铸造工艺应采用压铸、重力铸造或低压铸造等先进的铸造工艺，以提高活塞的质量和精度。
精加工工艺需要采用高精度的加工设备和工艺。
活塞的精加工主要包括车削、铣削、磨削和钻孔等工序。
车削和铣削是对活塞整体形状的加工，而磨削和钻孔则是对活塞的细节部分进行加工。
在这个过程中，需要严格控制加工的精度和表面质量，以确保活塞的几何形状和表面粗糙度符合要求。
表面处理工艺需要采用合适的表面处理方式。
常用的表面处理方式有阳极氧化、镀铬、喷涂和化学镀等。
阳极氧化是一种常见的表面处理方式，它可以提高活塞的硬度和耐腐蚀性。
镀铬可以提高活塞的表面硬度和耐磨性。
喷涂可以增强活塞的抗氧化性能和耐腐蚀性能。
化学镀可以提高活塞的表面硬度和抗磨性能。
除了加工工艺外，夹具设计也是影响活塞加工质量的重要因素之一。
夹具设计应考虑到活塞的形状和尺寸，并确保夹具可以牢固地固定活塞，避免加工过程中的晃动和移动。
夹具还应具有良好的刚性和稳定性，以确保加工精度和表面质量。
柴油机活塞加工工艺和夹具设计的优化可以提高柴油机的性能和质量，进而提高柴油机的可靠性和耐久性。
因此，在活塞加工过程中，需要严格控制加工工艺和夹具设计，以确保活塞的质量和精度符合要求。
玉柴发动机培训资料YC6M360-20
玉柴发动机培训资料YC6M360-20
29.11.2023
YC6M系列柴油机培训教材
29
润滑油路
玉柴发动机培训资料YC6M360-20
29.11.2023
YC6M系列柴油机培训教材
30
悬挂式油底壳
玉柴发动机培训资料YC6M360-20
由垫块钩住油底壳 挂在曲轴箱底面，结构 简单可靠。
29.11.2023
型号 型式 缸套结构 缸盖结构 气缸直径×活塞行程（mm） 活塞排量（L） 吸气方式 每缸气门数 标定功率（kW/PS） 标定转速（r/min） 最大扭矩（N∙m） 最大扭矩转速（r/min） 最大扭矩燃油消耗率（ g/kW∙h） 扭矩储备系数 排放限值 (g/kW∙h) 净质量（kg） 配套产品
YC6M220-10
10
性能曲线
玉柴发动机培训资料YC6M360-20
YC6M360-20(M3400)外特性曲线
29.11.2023
YC6M系列柴油机培训教材
11
性能曲线
玉柴发动机培训资料YC6M360-20
YC6M360-20(M3400)万有特性曲线
29.11.2023
YC6M系列柴油机培训教材
12
柴油机主要技术规格
型号
JB90
型式
离心式
额定转速（r/min） 13 水泵
流量（L/min）
2650 ≥550
扬程（m）
15
玉柴发动机培训资料YC6M360-20
29.11.2023
YC6M系列柴油机培训教材
15
柴油机主要技术参数
1、配气定时（以曲轴转角针）：
（冷态气门间隙：进气门 0.3±0.05mm，排气门 0.4±0.05mm 但是测量配气相位
柴油发动机结构及示功图(最新研发版)
一、柴油机外壳
正时齿轮
一
机 体 作 功 系组
成 中间齿轮
统 5 曲轴齿轮
气门顶杆
凸轮轴
气门摇臂
活塞环 活塞 飞轮 连杆 曲轴
一、柴油机外壳
一
机
体
作
功
系
组 成
统6
二、燃油系统
滤清器
高压油泵
手摇泵
喷油器
油箱
油水分离器
燃油系统的构成和油路走向
二
燃 油 系 统
组 成 1
二、燃油系统
二、燃油系统
调速器的功用与类型： 功用：柴油发电机组工作时，其负载是变化的，这就要求发电机组
曲轴箱 润滑系统 统上，柴油发动机由于比较笨重，升功率指标不如汽油机(转速较低)，噪声、振动较高，炭烟与颗粒(PM)
排放比较严重，所以一直以来很少受到轿车的青睐。特别是小型高速柴油发动机的新发展，一批先进的
气缸盖 进排气系统 技术，例如电控直喷、共轨、涡轮增压、中冷等技术得以在小型柴油发动机上应用，使原来柴油发动机
系
组 成
统1
一、柴油机外壳
一
机
体
作
功
系
组 成
统2
一、柴油机外壳
一
机
体
作
功
系
组 成
统3
一、柴油机外壳
一
机
体
作
功
系
组 成
统4
泵喷嘴 活塞 活塞环 连杆
http://www. 4miao. net/ http://www. 4miao. net/bjwzjs/service/ http://www. 4miao. net/ca se/ http://www. 4miao. net/dm oz/news / http://www. 4miao. net/about/ http://www. 4miao. net/bjwzjs/bjwzz zgs/ http://www. 4miao. net/si temap.xml http://www. 4miao. net/bjwzjs/bjwzz zgs/58. html
【2019年整理】YC4FA-33柴油机简介
FB200振动烈度（ 48.1 45.2 40.0 37.1 36.6 35.8 34.2 33.2 29.7 32.3 33.2 35.4 36.4 42.5 44.8 35.1
mm/s）
4JB1 的最大振幅比YC4FB大PagLeabharlann 5 版权归广西玉柴机器股份有限公司所有
电控机YC4FB机与4JB1机性能对比情况—噪声
怠速
Page6
93.18 92.35 91.48 90 88.26 86.4 87.18 85.25 84.15 84.8 83.32 80.91 79.75 77.34 75.98
70.49
93.17 92.50 90.72 89.73 87.96 86.09 86.03 84.58 83.54 83.50 83.06 80.19 80.52 76.83 75.78
绿色发展 和谐共赢
广西玉柴机器股份有限公司
Guangxi Yuchai Machinery Co., Ltd.
YC4FA-33柴油机介绍
——省油、可靠、实用
玉柴机器股份有限公司
密级：公开
版权归广西玉柴机器股份有限公司所有
2011-03
YC4FA-33产品型谱
型号 名称 排量(L) 气门数/缸 标定功率(kW) 标定转(r/min) 最大扭矩(N.m) 最大扭矩转速范围 (r/min) YC4FA90-33 （F1400) 2.982 2 65 3200 220 1600～2400 YC4FA100-33 （F1300) 2.982 2 75 3200 245 1600～2400 YC4FA11533（F1200) 2.982 2 85 3200 300 1600～2400 YC4FA12033（F1100) 2.982 2 88 3200 340 1600～2400
柴油发动机活塞讲解
柴油发动机活塞讲解柴油发动机活塞是发动机中的一个重要组成部分，起着关键的作用。
在这篇文章中，我们将对柴油发动机活塞进行详细讲解。
一、柴油发动机活塞的定义和作用柴油发动机活塞是发动机中的一个移动部件，用于将燃烧室中的燃油和空气混合物压缩并转化为机械能。
活塞在发动机的缸内上下运动，通过连杆和曲轴将活塞的直线运动转化为曲轴的旋转运动，从而驱动发动机的工作。
二、柴油发动机活塞的结构和材料柴油发动机活塞通常由铝合金、铸铁或钢材料制成。
活塞由头部、活塞杆和活塞环组成。
头部是活塞的顶部，用于接收高温和高压的燃烧气体。
活塞杆连接活塞和连杆，使活塞能够与连杆和曲轴连接。
活塞环位于活塞的外部，用于密封燃烧室和减少燃料泄漏。
三、柴油发动机活塞的工作原理柴油发动机活塞工作的过程可以分为四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、爆燃冲程和排气冲程。
1. 吸气冲程：活塞向下移动，曲轴带动连杆将活塞向下推动。
此时气缸内的气阀打开，活塞在气阀的作用下将混合气体吸入燃烧室。
2. 压缩冲程：活塞向上移动，将吸入的混合气体压缩。
在此过程中，气阀关闭，活塞将混合气体压缩到较小的体积，使其达到点火所需的压力和温度。
3. 爆燃冲程：柴油发动机的燃烧是通过压缩点火实现的。
当活塞接近顶点时，高压燃油通过喷油器喷入燃烧室，与高温高压的压缩空气混合并点燃。
燃烧产生的高温高压气体推动活塞向下运动。
4. 排气冲程：活塞再次向上移动，将燃烧后的废气排出燃烧室。
此时，排气阀打开，废气经过排气阀排出。
四、柴油发动机活塞的维护和故障排除柴油发动机活塞在使用过程中需要进行定期维护，以确保其正常工作和延长使用寿命。
1. 定期更换活塞环：活塞环是活塞的密封装置，经常暴露在高温高压环境中，容易磨损。
定期更换活塞环可以保持活塞的密封性能。
2. 检查活塞和活塞杆的磨损：活塞和活塞杆的磨损会导致活塞与缸壁之间的间隙增大，从而影响密封性能和燃烧效率。
定期检查磨损情况，并及时更换磨损严重的活塞和活塞杆。
柴油发动机结构原理详细讲解(玉柴)
柴油机的工作原理简述
●压缩行程
活塞从下止点向 上运动，这时，进气 门和排气门均关闭， 吸入气缸内的空气受 到活塞的压缩，压力 提高，温度也随之升 高。
柴油机的工作原理简述
●做功行程
当活塞压缩到上止 点，喷油器向燃烧室喷 入雾状柴油，油雾与压 缩空气充分混合，形成 高温高压的燃气，并开 始自行着火燃烧，混合 汽膨胀做功，推动活塞 向下运动，从而推动曲 轴转动，对外输出功。
柴油机的工作原理简述
●排气行程
活塞从下止点往上运动， 这时，进气门关闭，排气门打 开，燃烧废气在活塞的推动下 排出燃烧室外，完成一个工作 行程，这时曲轴转动两周。
当柴油机完成排气行程后， 在曲轴飞轮总成的惯性力作用 下，又重复上述工作循环过程， 使柴油机连续运转对外输出功 率。
柴油机和汽油机区别
柴油机和汽油机区别
• 空燃比：
– 柴油机：柴油机空燃比只有一种情况：α＞1； 柴油机可实现高增压中冷技术，电控化较汽油 机易实现。因而具有升功率高、动力强劲、燃 烧更完全和经济性好、排放低等显著特点与优 点
– 汽油机：汽油机空气燃料比有三种状态：α＞1 ； 或α＝1；或α＜1。汽油机动力和经济性相对较 低，废气排放控制技术要求更高、更难。
机体-曲轴箱
• 气缸体 – 水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体，一般用灰铸铁铸成， 气缸体上部的圆柱形空腔称为气缸，下半部为支承曲轴的曲轴箱， 其内腔为曲轴运动的空间。在气缸体内部铸有许多加强筋，挺柱腔、 冷却水套和润滑油道、水道等。
气缸体的结构分类
平分式
龙门式
隧道式
• 气缸体的结构通常有三种，以相对曲轴中心线（上图的红色虚 线表示）的高度来区别
• 多网纹小平台工艺使工件表面形成众多且 较密集的螺纹网络，造成许多诸油沟槽， 增强了蓄油能力。由于这些网纹沟槽相互 贯通及储油槽油压的作用，大大减少了油 膜中断的机率，从而明显改善了供油状况 和油膜分布状况；
活塞结构设计与工艺设计
摘要内燃机的不断发展，是建立在主要零部件性能和寿命不断改进和提高的基础上的，尤其是随着发动机强化程度的提高、功率的增大和转速的增加，零部件尤其是直喷式柴油机活塞的工作环境变得更加恶劣了。
活塞的结构直接影响活塞的温度分布和热应力分布，因此就有必要对活塞的结构和性能作出预测和评价。
活塞式内燃机上最关键的运动件，它在高温高压下承受反复交变载荷，被称为内燃机的心脏。
本设计通过对内燃机铝活塞加工技术的发展、活塞的工作环境以及结构特点的分析，确定了活塞的加工过程以及加工方案。
其中主要包括：活塞顶部设计、活塞头部设计、活塞裙部设计、活塞的结构参数设计、和加工工艺的设计。
关键词：内燃机活塞结构加工AbstractThe continuous development of the internal combustion engine, is built on the basis of the performance and life of the main components continue to improve and enhance, especially with the improvement of the degree of enhancement of the engine, power increases and an increase in speed, parts and components in particular, is a direct injection diesel engine pistonwork environment becomes worse. The structure of the piston directly affect the temperature distribution of the piston and the thermal stress distribution, and therefore it is necessary to predict and evaluate the structure and performance of the piston。
柴油机的活塞设计分析以及强度校核的研究
1某款新型柴油机的活塞设计研究该柴油机的活塞材料应该满足下面的要求：机械强度高，耐磨性比较好、重量轻、导热系数大、线膨胀系数小、耐腐蚀性比较好、稳定性比较好、加工也比较方便，该工艺总共12%的共晶铝硅合金ZL111被选择用于处理。
1.1分析活塞的头部设计1.1.1分析在活塞的顶部活塞顶部的厚度也由最大气压决定，所以它具有足够的刚度和良好的导热性。
对于4个工作强度低的柴油发动机，选择未填充的平顶活塞顶盖。
为了将活塞环安装在活塞头上，必须加厚侧壁，这也有利于热传递。
在过渡半径中就是（0.05-0.1），其中d是7mm，侧壁的厚度为（0.05-0.1）d=7mm。
另外，活塞顶部的厚度由散热与刚度的条件决定，取决于强度。
当满足强度要求时，应尽可能取最小值。
1.1.2分析环槽的确定事实证明，第一环的磨损最大，发动机大修与活塞组之间的间隔很大程度上取决于第一环的使用寿命。
为了降低气环，尤其是第一个气环的温度，可以考虑采取以下措施：①第一环排列在活塞顶的厚度以下。
②隔热槽就是在第一环的上方开了一个槽。
③将滑块插入铝制活塞环的凹槽中。
④活塞顶部涂有等离子喷涂陶瓷。
某些发动机在第二个环形槽的底部有两个槽，它们不仅仅可以使用背面带有尖锐边缘的活塞环，这样还可以起到减压室的作用，防止了机油由燃烧室而流出，因此减少油耗。
环槽的高度取决于环的高度。
在具有较高机械负荷和热负荷的柴油发动机中，增加到第一转的侧隙为0.1-0.2mm。
其余约为0.04-0.13mm。
气环的后部间隙通常为0.5mm。
环形凹槽底部过渡的圆角通常为0.1-0.4mm。
在活塞的结构设计中具体如下：①一种推力侧与反侧是非对称设计的。
②为了减小活塞销的长度，这样优化了活塞销的形状。
③优化活塞销座上部的壁厚并减少质量。
在以上分析的基础上，柴油机采用了凹形顶部活塞，活塞表面涂有0.2-0.3mm的陶瓷。
1.2销座设计在销座的设计中应尽可能考虑活塞销的直径，以使销座之间能够相互适应。
YC4FA-33柴油机简介
436
0
292 578
版权归广西玉柴机器股份有限公司所有
2010-05
YC4FA-33技术简介 技术简介
YC-Ⅱ燃 烧室 针对轻型柴油机开发了玉 柴Ⅱ号燃烧系统，性能兼 号燃烧系统， 顾高、 顾高、中、低性能，低油 低性能， 耗、低噪音，排放好，是 低噪音，排放好， YC4FA的核心技术之一 的核心技术之一 精心打造的玉柴Ⅱ号燃烧 精心打造的玉柴Ⅱ 系统，不但适应轻货、 系统，不但适应轻货、轻 客、 MPV、SUV两种不 、 两种不 同要求的车用机运行工况 ，还适用于工程机械、船 还适用于工程机械、 YC-Ⅱ 高转速 凸轮型 线 用高速柴油机工况， 用高速柴油机工况，独一 无二。 无二。
外形尺寸 （长×宽×高） mm
YC4FA YC4FA-33 4缸 直列 4冲程 水冷 增压 中冷 直喷式 4 96 103 2.982 17.5:1 88（85、75、66）/3200 240/(1600-2400rpm) ≤210 ≤3600
BJ493ZLQ3 4缸 直列 4冲程 水冷 增 压中冷 直喷式 4 93 102 2.771 17.4:1 85/3600 280/(≤2300rpm) ≤210
mm/s）
FB200振动烈度（ 48.1 45.2 40.0 37.1 36.6 35.8 34.2 33.2 29.7 32.3 33.2 35.4 36.4 42.5 44.8 35.1
mm/s）
4JB1 的最大振幅比YC4FB大
Page5 版权归广西玉柴机器股份有限公司所有
电控机YC4FB机与 机与4JB1机性能对比情况 噪声 机性能对比情况—噪声 电控机 机与 机性能对比情况
专利喷油器铜套结构， 专利旋转垫片 确保喷油器温度场长 气门弹簧结构， 期稳定冷却受控 运转可靠
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
二、活塞外圆的设计要求
•可靠性高—避免拉缸 •结构强度高—防止开裂 •低噪声—运行平稳 •低摩擦损失—贴合良好，润滑充分，
防止拉缸——
• 合理确定活塞与缸套的间隙（根据相对膨胀量） • 考虑缸套变形
• 避免局部产生大的接触压力） – 裙部刚度 – 裙部型面 • 纵向型线（轴向的） • 横向型线（圆周的）
Low pressure casting
500×
squeezing
500×
纤维
硬度/HBW
160
150
146
140
142
130
120
115
110
148 139 114
146 141
114
147 141
114
BH135材料 低压铸造复合材料 挤压铸造复合材料
100
1#
2#
3#
均值
Material-BH135 gravity casting Low pressure casting Squeeze casting
柴油机活塞结构与设计
201型 2 活塞功能及常见失效
3 关键部位结构及设计-燃烧室/销孔/环槽/外圆 4 活塞材质 5 活塞表面处理技术 6 活塞温度测量
活塞的结构类型
1 活塞的结构类型
1、整体式活塞
2、组合式活塞 3、铰接式活塞
活塞的结构类型
普通铝活塞 可控膨胀式铝活塞
铝活塞
镶圈式铝活塞
铸铁活塞
内冷油腔式铝活塞 复合材料铝活塞
锻钢活塞 钢顶铝裙组合活塞 钢顶钢裙组合活塞
镶钢片式铝活塞 镶钢筒式铝活塞 隔热槽式铝活塞 单环槽镶圈式铝活塞
双环槽镶圈式铝活塞 整体铸造式内冷油腔铝活塞 电子束焊接式内冷油腔铝活塞 镶筒管式内冷油腔铝活塞
柴油机活塞发展趋势
爆发压力
整体锻钢
机械疲劳强度 （高周)
82
对活塞材料的要求：
•密度小 •热膨胀系数低 •高耐磨性 •强度高，特别是高温强度 •优良的热传导性 •铸造及加工工艺性好。
关键：组织致密、金相细化
活塞表面处理技术 5 活塞表面处理技术
镀锡
印刷MoS2
印刷石墨
局部硬氧
Mn-P+石墨处理
印刷Fe（或石墨 +Fe）
•各种表面处理的不同作用
standard（100X）
CMR（100X）
燃烧室喉口部位抗拉强 度，CMR比standard平均 提升10.8% 。
24
燃烧室喉口强化技术-重熔技术 •燃烧室重熔技术--疲劳寿命成倍提高
重熔
重熔前
重熔后
重熔& CMR
metallographic phase comparison between remelting and CMR(Combustion bowl Microstructure Refinement) technology
3 关键部位结构与设计
•活塞环槽
关键部位结构及设计 活塞环槽与环
一、作用
密封 导热 控油 支撑
二、活塞环槽、环岸（与活塞环）设计要求及目标
可靠性—避免干涉，防止环岸断裂及环卡滞 耐久性—提高耐磨性，防止微焊出现 低漏气量、低机油耗、低排放
活塞变形
环槽与环间隙设计考虑变形的影响
环槽变形（热+机）
Bowl base
mm
Bowl rim
销孔设计应考虑的因素
1.要兼顾对燃烧室的影响（1/2减压腔设计-折中设计） 2.考虑活塞与活塞销的变形 3.与活塞销合理的配合间隙 4.注意压缩高的影响
承载能力与压缩高
镶铜套
异型孔 圆柱孔
销孔表面改善-钢活塞
磷化层
Figure B
石墨层
基
填
体
料
活塞的结构类型
目的：燃烧室喉口热疲劳
燃烧室喉口强化技术-CMR技术
PLC冷却控制系统
21
CMR技术金相结果对比
距离燃烧室喉口2mm的金相 The microstructure 2mm away from bowl rim （100X）
CMR活塞 CMR piston
22
普通活塞 Normal piston
喉口力学测试 Bowl rim test set up
活塞二阶运动
• 导致穴蚀原因 – 活塞与缸套撞击 – 水套间隙 – 冷却液中的添加剂
活塞横向运动
侧向力
-1.5
-1
TS
kinetic energy of piston[N.mm]
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
-0.5
0
0.5
1
1.5
Pin Offset[mm]
ATS
kinetic energy of piston
Hardness 100%
+23% +29%
Ceramic fiber reforcement piston
Material-BH135 gravity casting Low pressure casting Squeeze casting
Tensile strength (RT) 100%
+4.9% +8.3%
Specimen: Ring Φ120/90X8mm Taken from bowl rim area
Tensile stress
Crack initiation
Tensile stress
23
Bowl rim test result BH135+
CMR与Standard 拉伸试验曲线
CMR： 3 4 7 8 Standard： 1 2 5 6
燃烧室形状 设计与加工精度
环岸形状与 间隙
油孔 泄油通道
机油耗、漏气量
一环槽下侧倒角
第二环岸形状 一环槽
增大漏气通道面积
二环槽
机 第二环岸采用以上泄压槽设计，使 油 一二环间气压降低，利于一环运行 耗
平稳，同时增大了机油储油容积， 使机油耗、漏气量同时减小
漏气量
活塞二环岸增加泄压槽结果对比
槽侧加工精度
纤维增强活塞
350℃抗拉强度/MPa
140
130
121.40
126.30
123.70
123.80
120
110 100
113.65
108.16
111.71
111.17
BH135材料
90
86.83
85.77
90.40
87.67
低压铸造复合材料 挤压铸造复合材料
80
70
60
1#
2#
3#
均值
BH135 重力铸造 低压铸造纤维增强 挤压铸造纤维增强
• 双槽
背面
超声波探伤
粘结失效
耐久性
柴油机：
铝活塞：镶环设计 氧化 钢活塞：环槽侧面激光/感应淬火 大直径钢活塞：渗（碳）氮处理、镀铬处理、激光/感应淬火
汽油机： 阳极氧化 镶环设计
环槽耐磨性
• 钢活塞，可考虑激光淬火
下侧面淬火区域
上下侧面淬火区域
微焊（铝环槽氧化）
性能（机油耗、漏气量、排放）
设计与分析
温度测量
6 活塞温度测量
测量位置 顶部 一槽 二槽
温度测量!!重要
喉口 内腔顶
内冷油腔 销孔
BH H S
谢谢
BH135材料 低压铸造复合材料 挤压铸造复合材料
整体式铝活塞燃烧室强化技术
硬氧处理
燃烧室喉口（及底部） 陶瓷纤维强化
燃烧室重熔技术
CMR技术
活塞的结构类型
3 关键部位结构与设计
•活塞销孔
承载能力及提高措施
• 销孔比压计算：
非精确计算，未考虑惯性力 的影响。
销孔比压计算：F-峰值压力， A-活塞顶面积
Rim remelting tech. X200
CMR tech. X200
26
燃烧室喉口强化技术-纤维强化技术
挤压铸造（大于 50MPa） 压力铸造（5MPa左 右）
纤维增强活塞
130P 压力铸造机
挤压铸造机>300 ton
Ceramic fiber microstructure under pressure casting
• 4.耐久
– 磨损 – 穴蚀
• 结构性问题
– 裂纹 – 破碎
• 可靠性问题
– 拉伤 – 粘着
• 耐久性问题
– 磨损 – 穴蚀
活塞关键影响部位
温度 环与槽间隙
外圆形状与 间隙
间隙与形状
外圆精度
活塞关键影响部位
燃烧室形状 设计与加工精度
环岸形状与 间隙
油孔 泄油通道
活塞的结构类型
3 关键部位结构与设计
圆形
减压腔
圆柱孔
内侧曲线
销孔内侧
• Bowl hoop stress（pin bore plane）
Bowl base
Bowl rim
Banana+oval与banana比较，bowl rim部位hoop stress增加1.2MPa.
• Bowl hoop stress（thrust plane）
销孔偏移对敲击动能的影响对比
4 活塞材质
材料分类
铝硅合金材料 BH122A BH135
BH135+
高强度球墨铸铁： QT700-2或QT600-3
锻钢： 42CrMoA or 38MnVS6