发动机活塞冷却喷嘴的设计、验证与故障分析浅谈
活塞冷却喷嘴工作原理
活塞冷却喷嘴工作原理
活塞冷却喷嘴是一种用于汽车发动机的冷却系统。
它的工作原理是通过喷射冷却剂来冷却发动机的活塞。
活塞冷却喷嘴位于发动机活塞附近的冷却系统中。
冷却剂以高压形式通过喷嘴喷射到活塞的表面上。
当热量从活塞传导到喷嘴时，冷却剂会吸收热量并快速蒸发。
这样，冷却剂就能够带走活塞上的热量并将其冷却。
同时，蒸发过程也会产生强大的冷却效果。
活塞冷却喷嘴的设计通常会考虑到如何将喷射的冷却剂均匀地分布在活塞表面上。
喷嘴通常会有多个小孔或细缝，通过这些细小的喷孔使冷却剂均匀喷射到活塞表面上，以确保整个活塞表面都能得到冷却。
这种活塞冷却的设计有助于控制活塞的温度，防止因高温引起的过热问题。
通过保持活塞在适宜的工作温度范围内，可以提高其寿命并减少摩擦和磨损。
此外，活塞冷却喷嘴还可以改善发动机的燃烧效率，提高燃油的利用率。
总之，活塞冷却喷嘴通过喷射冷却剂来冷却发动机活塞，以降低活塞的温度并提高其工作效率。
这是一种有效的冷却系统，可以提高发动机的寿命和性能。
柴油机的燃料喷嘴的故障诊断与维修
柴油机的燃料喷嘴的故障诊断与维修柴油机作为重型机械设备的代表之一，在现代经济中扮演着至关重要的角色。
而燃料喷嘴则是柴油机中一个非常关键的部件。
喷嘴的故障往往会导致柴油机的性能降低甚至全部失效。
因此，燃料喷嘴的故障诊断与维修也成为了柴油机维修工作中非常重要的一部分。
一、燃料喷嘴的工作原理要想更好地理解燃料喷嘴的故障诊断与维修，我们首先需要了解燃料喷嘴的工作原理。
燃料喷嘴是柴油机高压共轨燃油系统的核心部件。
它的主要功能是将压缩空气加热后的柴油喷入发动机内燃烧。
燃料喷嘴内部主要包括了如下几个部分：喷油嘴、针阀、针阀弹簧、喷嘴锥体等。
燃料在高压的作用下通过喷油嘴射向气缸内部，在空气中形成雾化状态并在气缸中进行燃烧。
燃料喷嘴的开启和关闭是由电磁活塞驱动的。
当电磁活塞受到电信号激励时，针阀打开，喷油嘴内的燃料被喷出。
而当电磁活塞终止电信号激励后，则针阀的闭合使燃料喷出停止。
二、燃料喷嘴的故障类型及原因燃料喷嘴在长时间的使用中往往会出现各种各样的故障。
了解燃料喷嘴的故障类型及原因对于故障的诊断和维修显得尤为重要。
1. 喷嘴外漏燃料喷嘴外漏是一种常见的故障。
这种故障的出现通常是因为喷嘴密封圈失效导致燃油从喷嘴外部泄漏。
还有一些情况是喷嘴本身的材质失效，或是因为设备使用环境不佳所致。
2. 喷嘴噪音大喷嘴的噪音大通常是由于喷嘴内部的针阀松动或针阀弹簧疲劳导致的。
这种故障通常会导致燃油量减少，发动机因此性能下降。
3. 喷嘴故障导致燃油量波动柴油机燃料喷射有时候会出现波动现象，这通常是因为喷嘴内部的针阀未对称关闭所致。
这种故障不仅会影响发动机的性能，还会导致发动机耗油增加。
三、燃料喷嘴维修的步骤燃料喷嘴故障的出现对于柴油机整体绩效有极大的影响。
对于燃料喷嘴的维修，我们可以采取以下三个步骤。
1. 喷嘴的分解燃料喷嘴维修的第一步是将喷嘴拆解开来。
拆开喷嘴需要使用特殊的工具，以避免对内部部件造成损坏。
拆开喷嘴后，可以通过对喷嘴内部各个部件进行检查来确定故障原因。
活塞冷却喷嘴失效引发的发动机故障核心探索和分析
目录失效对 发动机的影响
活塞冷却喷嘴失效的 诊断方法
活塞冷却喷嘴失效的 预防措施
活塞冷却喷嘴失效的 应对措施
活塞冷却喷嘴失效 的原因
喷嘴材料质量不达标
喷嘴加工精度不足
喷嘴热处理不当
喷嘴结构不合理
发动机过热会增加 燃油消耗和排放污 染
活塞冷却喷嘴失效会导致发动机过 热，进而引起活塞变形和损坏。
活塞冷却喷嘴失效会导致活塞温度 不均匀，产生热应力，引起活塞开 裂或断裂。
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活塞冷却喷嘴失效会导致活塞环和 气缸壁之间的摩擦增加，加速活塞 磨损。
活塞冷却喷嘴失效会导致活塞顶部 烧蚀，影响发动机性能和可靠性。
调整点火提前角：根据活塞冷却喷嘴失效 的原因，适当调整点火提前角，以减少发 动机爆燃和活塞烧蚀的风险。
优化燃油喷射：通过优化燃油喷射，提高 燃油雾化效果，降低活塞冷却喷嘴堵塞的 可能性。
调整气门正时：根据活塞冷却喷嘴失效的 情况，适时调整气门正时，以改善发动机 的进排气效果。
控制发动机转速：在活塞冷却喷嘴失效 时，适当降低发动机转速，以减轻活塞 的工作负荷，降低活塞烧蚀的风险。
活塞冷却喷嘴失效会导致润滑油供 应不足
润滑油变质会导致发动机性能下降
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润滑油变质会导致发动机磨损加剧
润滑油变质会导致发动机寿命缩短
活塞冷却喷嘴失效 的诊断方法
检查喷嘴是否有裂纹、断裂或磨损 检查喷嘴的喷射孔是否堵塞 检查喷嘴的连接是否松动或脱落 检查喷嘴的安装位置是否正确
使用诊断仪读取故障码和数 据流
发动机活塞冷却喷嘴的设计及开发
工况 分析 ，需 要 引入润 滑 和热量 两个 因素 ：对 于润 滑 ，主油 道压 力直 接关 系到 喷 嘴的开 启及 喷油 量 ；对 于 热 量 ，即各 工 况 下 直 接 作 用 到 活 塞 上 热 量 ，需要 喷 嘴喷 油及 时带 走 。 ２ ． １ ． １ 润 滑 系统考 量 对 于润 滑系 统 ，由于 机油温 度对 于机 油 的粘度 及 流动 性都 由显 著 的影 响 （ 见图 １ ） ，应 考虑 极 限
嘴 冷却 。
活塞 冷 却 需 求 工 况 分 析 、活 塞 温 度 场 及 解 析 （ 模
拟） 、各 个工况 下 活塞 温度 关系 （ 模拟） 。
２ ． １ 活 塞冷 却 需求 工况分 析
１ 设 计 要 求
功 能上 ，活 塞冷却 喷 嘴是定 向的喷射 机 油至 活
塞 的冷 却位 置 ，从活 塞带 走发 动机燃 烧 过程 作用在 活塞 头部 的热量 。其 设计 关注 的要 求如 下 ：
来越 多 的应用 。 活塞 在工 作 时不断 的从燃 烧 系统 吸收 热量 ，要
７ ）活塞冷却喷嘴单体及搭载整机 的验证试验
策划 。
保证 活 塞 的 可 靠 性 ，须 将 活 塞 吸 收 的 热 量 及 时 带
走 。通 常情况 下 ，活塞 吸收 的热 量 是通 过活 塞 环 、 活 塞裙 部传递 。对于增 压 、直 喷机 型活塞 ，相 对 于 自然 吸气 发动 机 ，其 活塞 处 于 高 温 高压 较 长 时 间 ，
李
飞
梁彦勇
陈
佳
谢 朝全
（ 海马轿车有限公 司）
［ 摘 要 ］ 汽 油机 增压 直喷机 型 中活 塞冷却 喷嘴 的 正 向设计 开发 在 国 内行 业 中尚不 构成 系统 ， 本 文通过 实际 开发 过 程 中的探 索 ，利 用 Ｃ Ａ Ｅ分析 、设计 计 算 等 手段 对其பைடு நூலகம்边界 条 件 、 温度 场 、各
浅谈汽车发动机冷却系统诊断及维修技术
浅谈汽车发动机冷却系统诊断及维修技术摘要：汽车的发动机是汽车动力的最根本的来源，所以，对于汽车来说，发动机的寿命和它的效率是非常重要的影响因素，关系到汽车的性价比和它的运行寿命，因此，需要保障汽车的发动机正常的运行就显得尤为重要。
而发动机正常运行的前提便是它的冷却系统可以在较广泛的温度范围之间正常工作，发动机所起到的作用非常之重要，其发展时间也相当的久远，随着这项技术的不断进步，冷却技术故障的诊断和维修也在逐步的发展，伴随着智能技术的发展和应用，提升了许多故障诊断的准确性和及时性。
因此，在这篇文章当中，我们会讨论汽车发动机系统的诊断和维修，希望能够从已有的经验中得出些许启发。
关键词：汽车发动机;冷却系统;诊断及维修前言：发动机是汽车的动力来源，决定着汽车的经济性和排放性。
而近几年的汽车工业飞速发展，不仅推动了经济的进步，也促进了发动机的设计飞速提升。
由于发动机的设计变得更为紧凑，相对前几年的低功率发动机而言，近几年的发动机不仅效率高，对水温控制的要求也更高，因此，如何控制好水温变得尤为重要。
大多数的汽车故障也是由于水温的控制不到位所造成的，超过一半的冷却系统的故障导致了汽车的功能受到损害。
由此可见，提升冷却技术已然成为当下必须的技术要求。
大量的汽车冷却的冷却系统引进了新的技术，利用了风冷和水冷共同的优势，借助各类设备快速的进行温度的提升。
1发动机的冷却系统的原理1.1冷却系统帮助发动机在正常运行在汽车的系统当中，存在一个系数限制着温度的升高，这个系数叫做“充气系数”，当发动机的运行温度过高的时候，这个系数会限制节温器发出警报。
空气系数的下降不仅会表明燃烧的不够充分，更能够进行发动机动力不足的警告，不充分的燃烧会导致温度的急剧升高，产生燃爆的危险情况。
在这样的情况之下，润滑油的黏度会急剧减少，导致发动机的磨损，因此，在冷却系统出故障的时候，充气系数会急剧下降导致燃烧恶化。
越是老化的发动机冷却系统，越容易出现这样的问题，如果这些问题不能得到及时的解决，那么，在极端温度下的发动机就会产生热胀冷缩的问题，影响到零部件的正常运转，甚至造成不可挽回的爆炸等意外。
汽车发动机活塞常见故障及其原因分析
汽车发动机活塞常见故障及其原因分析摘要：随着社会经济的快速增长和人们生活水平的不断提高，汽车的普及范围越来越广，越来越的用户都有了属于自己的私家车。
但是，随着汽车的不断出现，一些汽车故障和问题也随之产生，例如常见的问题有汽车漏油、照明系统出现故障、汽车发动机活塞粉碎、磨碎等，总之出现的情况较多。
本文就汽车发动机活塞常出现的问题展开论述，并对相应的原因进行分析。
关键词：汽车发动机；活塞；常见故障；原因分析汽车发动机活塞是发动机中的一个重要零件，和它一同组成活塞组的还有活塞环、活塞销等部件，并且组合之后与汽缸盖形成燃烧室，总而言之，是汽车使用过程中必不可少的重要部件。
活塞通常是圆柱形体，根据汽车内部的不同要求有着不同的功能，针对常出现的活塞问题分析，大致有两个原因，一方面是活塞粉碎，另一方面就是活塞磨损。
1 活塞粉碎1.1常见现象活塞粉碎是发动机常出现的问题，活塞它相当于一个设备的开关，是这一系统的重要部件，而当活塞粉碎时，通常活塞缸中会出现一些碎片，或大或小。
这些碎片掉落进活塞缸中，是我们肉眼可见的，较容易处理的。
还有一些，是我们很难进行处理的，它们可能是一块小小的碎片，然后卡在缸孔或者掉落在一些配件的底部，不仅不易被发现和找到，还很难人工清理出来，需要动用一些高精度的仪器，耗费着较大的物力、财力。
汽车一定要定期进行清理和维护，因为有一些由于车主平时不予重视，发动后汽车会有较大的声响，随后发动机会愈加强烈，出现震动的情况。
通常这种时候汽车发动机会对车主和乘坐的有着较大的影响，危害他们的生命、财产安全，还有一种情况出现，会造成发动机熄火、停止运作，对汽车内部造成很大的损伤。
无论是哪种，都不利于车主的人身安全和财产安全。
1.2原因分析就多起汽车发动机活塞出现问题的案例进行分析，发现引起这一故障的通常是外部原因，细分又有两类原因。
一种是有一些非零部件的异物进入到了活塞运行的通道，两种物体进行摩擦，循环往复造成了活塞受到阻力难以运转，最终粉碎。
活塞冷却喷嘴失效引发的发动机故障核心探索和分析
世界有色金属 2016年 4月上16收稿时间：２０１６－０２作者简介：薛小军，生于１９７１年，男，广东台山人，本科，讲师。
工作单位：广东省台山市技工学校。
研究方向：汽车维修教学。
通讯地址：广东省台山市技工学校（台城石华路２３号）。
联系方式：ｘｘｊ１７０７５０＠１６３．ｃｏｍ活塞冷却喷嘴失效引发的发动机故障核心探索和分析薛小军（广东省台山市技工学校，广东 台山 ５２９１００）摘 要：经济社会的不断发展，为社会的整体进步带来了积极的推动作用。
随着人们购买车辆需求量的加大，汽车生产商为了更好地满足用户多样化的需求，在发动机的生产研制中投入了更多的精力。
结合现阶段不同车型发动机的使用现状，可知它过高的故障率影响着用户的正常使用，降低了车辆的正常出行。
技术人员通过对发动机故障产生原因的分析，发现其中的活塞冷却嘴失效影响着车辆发动机的正常使用。
本文将对活塞冷却喷嘴失效引发的发动机故障核心进行必要地探索和分析。
关键词：活塞冷却嘴；发动机；故障；生产研制；中图分类号：ＴＫ４２１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０１６）０７－００１６－２The piston cooling nozzle failure caused by engine failure core exploration and analysisXUE Xiao-jun（Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｓｃｈｏｏｌ ｉｎ Ｔａｉｓｈａｎ Ｃｉｔｙ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｔａｉｓｈａｎ ５２９１００，Ｃｈｉｎａ） Abstract: Ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｓｏｃｉｅｔｙ ａｎｄ ｅｃｏｎｏｍｙ， ｆｏｒ ｔｈｅ ｏｖｅｒａｌｌ ｓｏｃｉａｌ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｂｒｏｕｇｈｔ ａ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｒｏｌｅ ｉｎ ｐｒｏｍｏｔｉｎｇ． Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｄｅｍａｎｄ ｆｏｒ ｐｅｏｐｌｅ ｔｏ ｂｕｙ ｖｅｈｉｃｌｅｓ， ａｕｔｏ ｍａｋｅｒｓ ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｂｅｔｔｅｒ ｓａｔｉｓｆｙ ｄｉｖｅｒｓｉｆｉｅｄ ｃｕｓｔｏｍｅｒｓ＇ ｎｅｅｄｓ， ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｅｎｇｉｎｅ ｉｎ ｓｐｅｎｔ ｍｏｒｅ ｅｎｅｒｇｙ． Ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｕｓｅ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｍｏｄｅｌｓ ａｔ ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｓｔａｇｅ ｅｎｇｉｎｅ， ｗｈｉｃｈ ｈｉｇｈ ｆａｉｌｕｒｅ ｒａｔｅ ａｆｆｅｃｔｓ ｔｈｅ ｕｓｅｒ＇ｓ ｎｏｒｍａｌ ｕｓｅ， ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｖｅｈｉｃｌｅ＇ｓ ｎｏｒｍａｌ ｔｒａｖｅｌ． Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｓｔａｆｆ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅ ｆａｉｌｕｒｅ ｒｅａｓｏｎ， ｆｏｕｎｄ ｔｈｅ ｐｉｓｔｏｎ ｃｏｏｌｉｎｇ ｎｏｚｚｌｅ ｆａｉｌｕｒｅ ａｆｆｅｃｔｓ ｔｈｅ ｎｏｒｍａｌ ｕｓｅ ｏｆ ｖｅｈｉｃｌｅ ｅｎｇｉｎｅ． Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｗｉｌｌ ｆａｉｌｕｒｅ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｐｉｓｔｏｎ ｃｏｏｌｉｎｇ ｎｏｚｚｌｅ ｅｎｇｉｎｅ Ｎｅｃｅｓｓａｒｙ ｔｏ ｅｘｐｌｏｒｅ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｔｈｅ ｆａｕｌｔ ｃｏｒｅ． Keywords: ｔｈｅ ｐｉｓｔｏｎ ｃｏｏｌｉｎｇ ｎｏｚｚｌｅ；ｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅ；ｆａｕｌｔ；ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ；为了更好地增强车辆的使用效果，汽车生产商在对发动机的生产过程中采用了一定的技术增大了发动机的动力。
活塞冷却喷嘴原理
活塞冷却喷嘴原理
活塞冷却喷嘴原理，即利用气体将热量从活塞转移到冷却喷嘴以实现活塞的冷却。
活塞冷却喷嘴通常由两个主要部分组成：喷嘴和冷却导管。
在内燃机中，活塞的运动产生了大量的热量。
如果不及时冷却，活塞可能会过热，导致性能下降、磨损加剧甚至引发故障。
为了解决这个问题，活塞冷却喷嘴被设计用来将冷却剂喷射到活塞表面上。
活塞冷却喷嘴的工作原理是基于热传导和冷却剂的喷射。
当活塞在工作时，活塞表面上的热量会通过导热传导进入冷却喷嘴。
冷却喷嘴内部的冷却导管中充满了冷却剂，当冷却剂被喷射出来时，它会吸收活塞表面的热量，进而冷却活塞。
在活塞冷却喷嘴中，冷却剂通常是液体或气体。
常见的液体冷却剂包括水和冷却液，而常见的气体冷却剂则是空气。
当液体冷却剂被喷射到活塞表面时，它会通过蒸发吸收热量，然后蒸汽会由通风孔排出。
而气体冷却剂则通过高速喷射带走热量，然后在环境中冷却。
活塞冷却喷嘴在内燃机中起到了重要的作用，能够有效地降低活塞的温度，提高发动机性能和寿命。
通过冷却喷嘴提供的降温效果，发动机可以更加稳定和可靠地工作，减少了由于过热而导致的问题，如爆破和磨损。
某发动机活塞冷却喷嘴特性研究
10.16638/ki.1671-7988.2019.11.050某发动机活塞冷却喷嘴特性研究徐小彬1，李一2，张小丽1（1.华晨汽车工程研究院，辽宁沈阳110141；2.沈阳华晨宝马汽车有限公司，辽宁沈阳110819）摘要：以某发动机活塞冷却喷嘴为研究对象，采用GT-Power软件进行活塞冷却喷嘴建模，得出影响活塞喷嘴开启时刻、流量速率、最大流量等特性的变化规律。
通过试验数据与仿真分析的结果进行标定GT-Power模型，标定后的活塞喷嘴仿真模型可以提高模型的计算精度，对活塞喷嘴选型及机油润滑校核具有指导作用。
关键词：活塞；GT-Power；冷却喷嘴；特性中图分类号：U421 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2019)11-155-05Study on the characteristics of piston cooling nozzle of engineXu Xiaobin1, Li Yi2, Zhang Xiaoli1（Brilliance Automotive Engineering Research Institute, Liaoning Shenyang 110141;2. BMW Brilliance Automotive, Liaoning Shenyang 110403 )Abstract: The piston cooling nozzle of engine was taken as the research object, and the model of piston cooling nozzle was carried out with GT-power software. The change rule of characteristics of cooling nozzle such as opening time, flow rate and maximum flow rate is obtained. The GT-power model was calibrated based on the test data and the results of simulation analysis, which can improve the accurate theoretical model of piston nozzle, and which provide guidance for the selection of piston nozzle and oil lubrication check.Keywords: piston; GT-Power; cooling nozzle; characteristicsCLC NO.: U421 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2019)11-155-05前言根据目前发动机的性能及热效率不断提升，通过很多强化后的发动机部件在高温、高压下工作，容易出现拉缸、烧熔或爆缸等故障。
活塞冷却喷嘴工作原理
活塞冷却喷嘴工作原理
活塞冷却喷嘴工作原理是通过喷射冷却介质来降低活塞的温度，从而保护活塞和活塞环，延长发动机的使用寿命。
活塞冷却喷嘴通常安装在活塞顶部或底部，其工作原理主要包括喷射冷却介质、冷却介质流动和传热三个方面。
首先，喷射冷却介质是活塞冷却喷嘴的关键部分。
冷却介质通常是发动机冷却液或者燃油的一部分，通过喷嘴将冷却介质喷射到活塞表面，以吸收热量，并降低活塞表面温度。
冷却介质的选择取决于具体的工作条件和要求。
其次，冷却介质要保证流动。
冷却介质通过喷嘴进入喷嘴的喷嘴通道，然后喷射出来，覆盖在活塞表面。
喷嘴的设计通常考虑到喷射方向、喷嘴孔径和喷嘴数量等因素，以确保冷却介质能够均匀覆盖活塞表面，并确保足够的冷却效果。
最后，传热是活塞冷却喷嘴工作的关键。
喷射的冷却介质与活塞表面接触后，通过传热的方式吸收热量，降低活塞的温度。
这种传热过程通常是通过对流和传导相结合的方式进行的。
冷却介质的流动可以加强传热效果，提高冷却效率。
总的来说，活塞冷却喷嘴通过喷射冷却介质，在活塞表面形成保护层，吸收热量并降低活塞温度，从而起到保护活塞的作用。
这种冷却方式可以有效降低活塞的热应力，减少活塞的磨损，延长发动机的使用寿命。
活塞故障现象及原因分析
2．2 环 岸 断 裂 故 障 现 象 分 析： 活塞第一或第二环 岸局部断裂。 （ 1）活 塞 环 断 裂 或粘着后 环开口端 发生上下震颤而引 起环岸断裂
（ 2 ）活 塞 持 续 受到撞击或发动 机 超 负 荷 运 行 、出 现爆震，造成环 岸 疲 劳 断 裂 、熔 损。
（3）活塞环槽或 环严重磨损间隙超 出 限 值 ，产 生 剧 烈 的碰撞或 颤振，从 而造成活塞环岸的 疲劳断裂。
（1） 由 于 气 门 锁 片 脱 落、弹 簧 折 断、气 门 疲 劳断裂掉 下、气 门 座 镶 圈 脱 落等原因引起缸 内掉入异物。
（2） 活 塞 销 断 裂， 造 成 连 秆 与 活塞销连接破 坏最终损坏活 塞；
（3） 由 于 轴 瓦 盖螺丝断裂后 ，连秆机动失 去平衡被曲轴 挤出缸体的同 时，活塞别断 或破碎。
（4） 装 配 间 隙 不 合 理 、气 缸 套 磨 损 出 台阶时损伤，使活塞正常的运动受阻， 第一环碰撞， 造成活塞环岸疲劳断裂； （5） 环 槽 底 存 在 加 工尖 角 或 环 有 尖 角 而 引 起 应 力 集 中 ，环 岸 疲 劳 断 裂 ，一 般 会出现批量事故。
2.3 环 槽 早 期 磨 损 故障现象及分析 ： 环槽变宽，环磨损严重或环槽平面出现台 阶 造 成 功 率 低 、 耗 机 油 、窜油、窜气。 （ 1 ） 活 塞 环 与 环 槽 之 间 润 滑 不 良 ，发 生 金 属接触， 粘着磨损； （2）环槽表面粗糙度差、硬度低、耐磨性 差，从而引起环槽磨损； （ 3 ）装 配 间 隙 不 对 ， 活 塞 环 在 运 动 中 发 生 颤振； （ 4 ）积 炭 过 多， 环 槽 内 有 磨 粒 ， 形 成 环 槽 下侧面磨损； （ 5 ）“三滤”不清洁 ，引 起异常早期磨损损坏。
发动机活塞冷却喷嘴的设计、验证与故障分析浅谈
发动机活塞冷却喷嘴的设计、验证与故障分析浅谈作者：贾新颖来源：《中国科技纵横》2018年第15期摘要：内冷油道活塞的应用越来越广泛，但是针对活塞冷却喷嘴的设计要求与设计方法尚不完善和系统。
本文论述了发动机内冷油道强制振荡冷却活塞喷嘴及其喷嘴阀的设计，包括设计要求、详细设计中各参数的确定及设计验证。
同时，对实际应用中存在的冷却喷嘴的故障情况进行了简要分析及说明。
关键词：内冷油道；强制振荡冷却；冷却喷嘴；冷却喷嘴阀中图分类号：TK40 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）15-0093-02活塞是发动机的核心元件，燃烧发生在活塞的燃烧室内，燃烧产生的爆发压力推动活塞沿缸孔内做往复直线运动。
活塞及活塞相关组件是发动机中工作条件最为苛刻的零部件，发动机的强化程度、大修周期、可靠性与寿命在很大程度上取决于活塞的工作寿命。
随着柴油机强化程度不断提高，单缸功率不断增加，活塞顶部承受较高的热负荷，通过传热计算分析及活塞温度场试验验证，活塞喉口温度最高可以达到360℃～380℃，而且温度分布极为不均匀，温度梯度很大，过高的热负荷容易造成活塞顶部开裂等故障。
这就对活塞顶部的冷却提出了更高的要求，活塞的冷却方法主要有自由喷嘴冷却、振荡冷却、内冷油道强制振荡冷却。
所谓自由冷却，即从连杆小头上的喷油孔或从安装在机体上的冷却喷嘴向活塞内腔喷射机油，达到冷却的目的；所谓振荡冷却，即从连杆小头上的喷油孔将机油喷入活塞内腔的环形油槽中，由于活塞的运动使机油在环形油槽中产生振荡而冷却活塞。
而目前常用的内冷油道强制振荡冷却是在活塞铸造时，在活塞顶部环槽位置，铸造出油道，机油从布置在机体上的冷却喷嘴，喷入活塞冷却油道的进油孔，通过活塞的运行使机油在油道内循环及振荡，吸收活塞头部热量，最终从活塞的出油孔流出，此结构使机油在活塞的冷却油道内强制流动，以便达到冷却活塞的目的。
由于行业内活塞的设计一般由主机厂委托活塞生产企业进行精细设计，而活塞的冷却喷嘴往往由各主机厂根据自身发动机工作特点，机油压力情况进行设计。
活塞冷却喷射装置设计开发的试验验证
ｐｉｓｔｏｎ ｃｏｏｌｉｎｇ ｊｅｔ ｗａｓ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ａｎｄ ｖｅｒｉｆｉｅｄ． Ｔｈｅ ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｊｅｔ ｍｅｔ ｔｈｅ ａｌｌ
ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ， ｈｅｌｐｉｎｇ ｔｈｅ ｐｉｓｔｏｎ ｔｏ ｈａｖｅ ｓｕｃｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｉｅｌｄ ａｎｄ ｇｒａｄｉｅｎｔ ｔｈａｔ ｃｏｕｌｄ ｓａｔｉｓｆｙ ｈｉｇｈ ｐｏｗｅｒ
腔喷射机油来冷却活塞， 达到降低活塞温度的目
大车辆制造企业加大对小排量发动机的研发投入和
的。 为了有效评估所开发的活塞冷却喷射装置是否
技术革新。 在排放法规和市场竞争的双重压力下，
满足设计要求， 同时也为了真实地反映活塞冷却喷
小排量涡轮增压发动机已成为传统动力提升方向。
油装置在发动机运行中的喷射情况， 特进行了相关
同时， 随着先进高效的燃烧技术和增压技术的提
试验验证。
高， 发动机的热效率进一步提高， 发动机强化程度
１
也越来越高， 因而其热负荷也将越来越高。 这就需
要在设计之初就须要额外关注发动机的冷却性能，
使之满足可靠性的要求。
高强化发动机工作时， 其活塞顶面承受瞬变高
温燃气 （ 最高温度可达 ２ ０００ ～ ２ ５００ ℃ ） 的作用，
使活塞顶面的温度很高， 而且活塞温度分布也不是
很均匀， 温度梯度大， 所产生的热应力容易使活塞
活塞冷却喷射装置简介
为某高强化发动机开发的活塞冷却喷射装置如
图 １ 所示。 其喷孔直径为 （ φ１ ０ ± ０ １） ｍｍ， 喷
射控制阀开启压力为 ０ ２１ ＭＰａ， 全开压力为 ０ ２５
ＭＰａ； 其供油 压 力 为 ０ ４ ＭＰａ， 即 发 动 机 额 定 转
活塞冷却喷嘴失效引发的发动机故障分析
活塞冷却喷嘴失效引发的发动机故障分析
马洪杰
【期刊名称】《汽车维护与修理》
【年(卷),期】2012(000)009
【摘要】随着发动机的不断强化,活塞的热负荷越来越高,常规的冷却已不能满足要求。
为保证发动机的性能,因而采用了对活塞内腔顶部进行喷油冷却的结构措施。
近年来广泛使用的是在机体的润滑油道上安装专用冷却喷嘴,对活塞内腔顶部进行强制喷油冷却。
在使用中要保证冷却喷嘴畅通、有效,否则将因得不到喷油冷却而使活塞顶部与第一道环槽的温度升高,造成活塞顶部异常膨胀、烧蚀,甚至拉缸;环槽温度升高使机油胶结,造成卡环等发动机故障。
下面以解放CA1380P4K2L11T4重型卡车为例分析活塞冷却喷嘴失效引发的发动机故障。
该车发动机型号为
CA6DF2-26,活塞冷却喷嘴安装在发动机机体的主油道上,
【总页数】3页(P69-71)
【作者】马洪杰
【作者单位】天脊煤化工集团股份有限公司,047507
【正文语种】中文
【中图分类】U472.43
【相关文献】
1.轿车发动机活塞冷却方法研究——第二部分采用热管冷却活塞
2.发动机活塞冷却喷嘴的设计及开发
3.发动机活塞冷却喷嘴的设计及开发
4.某发动机活塞冷却喷嘴特性研究
5.活塞冷却喷嘴失效引发的发动机故障核心探索和分析
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发动机活塞冷却喷嘴的设计、验证与故障分析浅谈
摘要：内冷油道活塞的应用越来越广泛，但是针对活塞冷却喷嘴的设计要求与设计方法尚不完善和系统。
本文论述了发动机内冷油道强制振荡冷却活塞喷嘴及其喷嘴阀的设计，包括设计要求、详细设计中各参数的确定及设计验证。
同时，对实际应用中存在的冷却喷嘴的故障情况进行了简要分析及说明。
关键词：内冷油道；强制振荡冷却；冷却喷嘴；冷却喷嘴阀
中图分类号：TK40 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）15-0093-02
活塞是发动机的核心元件，燃烧发生在活塞的燃烧室内，燃烧产生的爆发压力推动活塞沿缸孔内做往复直线运动。
活塞及活塞相关组件是发动机中工作条件最为苛刻的零部件，发动机的强化程度、大修周期、可靠性与寿命在很大程度上取决于活塞的工作寿命。
随着柴油机强化程度不断提高，单缸功率不断增加，活塞顶部承受较高的热负荷，通过传热计算分析及活塞温度场试验验证，活塞喉口温度最高可以达到360℃～380℃，而且温度分布极为不均匀，温度梯度很大，过高的热负荷容易造成活塞顶部开裂等故障。
这就对活塞顶部的冷却提出了更高的要求，活塞的冷却方法主要有自由喷嘴冷却、振荡冷却、内冷油道强制振荡冷却。
所谓自由冷却，即从连杆小头上的喷油孔或从安装在机体上的冷却喷嘴向活塞内腔喷射机油，达到冷却的目的；所谓振荡冷却，即从连杆小头上的喷油孔将机油喷入活塞内腔的环形油槽中，由于活塞的运动使机油在环形油槽中产生振荡而冷却活塞。
而目前常用的内冷油道强制振荡冷却是在活塞铸造时，在活塞顶部环槽位置，铸造出油道，机油从布置在机体上的冷却喷嘴，喷入活塞冷却油道的进油孔，通过活塞的运行使机油在油道内循环及振荡，吸收活塞头部热量，最终从活塞的出油孔流出，此结构使机油在活塞的冷却油道内强制流动，以便达到冷却活塞的目的。
由于行业内活塞的设计一般由主机厂委托活塞生产企业进行精细设计，而活塞的冷却喷嘴往往由各主机厂根据自身发动机工作特点，机油压力情况进行设计。
因此，由于技术保密等原因，活塞生产商往往无法获得准确的机油供给量，活塞一般也是类比设计，因此，活塞冷却最终能否达到设计要求，一般需要各主机厂在冷却喷嘴设计完成后，进行实物的验证。
行业内，冷却喷嘴的设计方法尚不系统，各类文献中介绍细节设计方法的很少，本文将结合作者的工作经验，重点介绍内冷油道强制振荡冷却喷嘴的设计、验证及故障分析。
1 冷却喷嘴的设计要求
当发动机的爆发压力为14-21MPa，升功率超过
25-35kW/L，活塞单位面积功率大于0.30-0.47kW/cm2时，需要考虑采用内冷油道强制振荡冷却。
活塞喷嘴需要精确实现冷却机油95%通过进油孔，并且达到要求的速度和喷射油量，以便可以保证快速的吸收活塞顶部的热量，降低活塞工作温度。
一般活塞冷却喷嘴有如下设计要求：
（1）根据经验，一般要求喷油速率为4-6kg/kW?h。
（2）喷油速度要求大于活塞的瞬时最大速度，保证机油可以喷入活塞的内部油腔。
（3）冷却喷嘴管内壁粗糙度在满足设计要求及零件成本目标的情况下尽量小，以降低能量损失。
且喷嘴管内部尽量圆滑过渡。
（4）喷嘴管出口保留尖角，避免圆滑过渡，保证油束不发散。
（5）冷却喷嘴应该设置有压力调节阀，根据发动机润滑系统的总油量及不同工况下的机油压力合理选择冷却喷嘴的开启压力。
（6）实施DFMEA，选择合理的定位方式，保证零部件的可靠性。
2 冷却喷嘴的故障模式
发动机运行过程中，由于冷却喷嘴设计问题导致活塞不能及时冷却，最终造成拉缸、活塞开裂等严重故障，本文仅以几种容易被忽视的典型故障?M行详细说明：
（1）冷却喷嘴与活塞裙部间隙偏小，发动机运转过程中，由于振动，喷嘴管与活塞相撞，造成喷嘴断裂，机油不
能喷入活塞，导致活塞顶部开裂及拉缸故障。
（2）冷却喷嘴管口，进行了倒圆处理，未保留尖角，造成活塞油束发散，活塞冷却不良，活塞、活塞销及连杆小头出现过热现象，表现为机油在高温下氧化，在活塞销及连杆小头及活塞内腔形成沉积物，至变色发黄。
（3）冷却喷嘴大多采用一面两销的定位方式，如图3焊接一体的冷却喷嘴定位销，定位销直径很小，受制造质量影响，容易发生焊接不牢靠，定位销脱落的故障，机油不能准确喷入活塞内部冷却油腔，造成活塞及其组件冷却不良。
采用图1及图2的定位方式，可靠性较好。
3 以某四缸柴油机为例设计举例
3.1 某柴油机参数
缸数：4缸；排量范围：4～5L；额定功率：175ps；
额定转速：2400rpm；最大设计爆发压力：180bar；
活塞结构：内冷油道强制振荡冷却活塞，低火力岸高度，一环镶圈；
连杆比：0.32。
3.2 详细设计
3.2.1 冷却喷嘴设计
如前文所述，喷油速度要求大于活塞的瞬时最大速度，保证机油可以喷入活塞的内部油腔。
不仅仅是额定负荷点，还包括最大扭矩点等各阶段。
参考内燃机设计，计算活塞瞬时最大速度，根据公式：
活塞瞬时速度：
V≈Rω×（sinα+λsin2α/2）（3-1-1）
活塞瞬时加速度：
J≈Rω2×（cosα+λcos2α）（3-1-2）
当活塞加速度J=0时，活塞速度最大。
其中，R：曲柄半径；α：曲柄转角；λ：连杆比；ω：角速度。
图4为发动机额定点工况活塞一个冲程速度及加速度变化情况。
由计算可以得到额定点活塞的最大速度为16.8m/s。
其他工况点计算方法相同。
根据经验，喷油速率为4-6kg/kW?h，因此可以通过选定工况点的功率计算出理论需要的喷油量。
并由下述公式计算冷却喷嘴出口的截面积，进而计算出出口直径，进行喷嘴设计。