程党明 叶权源 郑跃伟 范艺翀 马超 瞿超

摘 要：针对某国VI四缸柴油机进行活塞组件设计优化，研究对整机机油消耗、窜气量及摩擦功的影响。在发动机性能台架上分别对原机（初始活塞组方案）及活塞组优化方案发动机进行机油消耗、窜气量及摩擦功对比测试。结果表明：活塞组设计优化后，发动机机油消耗在外特性工况有效降低30%，窜气量降低26%，摩擦功降低5%，同时得益于机油消耗的改善，设计上可取消油气分离系统，实现降本效益。

关键词：活塞：活塞环；机油消耗；窜气量；摩擦功

随着国六发动机高升功率、长寿命、轻量化的发展趋势，发动机对活塞组材料、表面处理、结构设计提出更高要求。针对某四缸柴油机在国VI开发阶段，爆发压力及热负荷大幅提升，缸孔受热变形增大，活塞組与缸孔之间的相互磨损加剧导致发动机机油消耗及窜气量恶化的状况，本研究结合活塞型线优化、活塞环结构及涂层优化进行设计改进，使其满足国Ⅵ发动机低摩擦、低机油消耗、高耐久性的要求，为后续柴油机活塞组的设计开发提供重要指导及解决方案。

1总体思路（技术方案）

通过活塞FEA计算，分析不同活塞结构对表面温度及应力的影响，选择满足结构强度的轻量化设计降低系统摩擦功。根据活塞机械负荷，热负荷分布状况，计算裙部膨胀量，并结合缸孔变形量设计最优活塞型线。通过活塞环结构、涂层设计改进。降低发动机油耗量及窜气量。活塞环采用低弹力方案。……