缸垫

第１期

２０１４年２月

内燃机

Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｓ

Ｎｏ．１

Ｆｅｈ．２０１４

慕四缸柴油机冲缸垫故障分析

－－ 苏 欣１－王奇峰 ，郭晓冬１’李世杰 ，孙焱

－－ （１ 道依茨＿汽（大连）柴油机有限公司研发部，辽宁大连１ １６６００；

０ ２，第一汽车股份有限公司技术中心，吉林长春１３００１ｔ）

摘要：对某冲缸垫故障柴油机进行了有限元分析，发现其主副推力方向变形较大，与采用德国ＨＯＭＭＥＬ缸简变形仪测量

的缸筒变形结果趋势吻合。重点提出了气缸体顶面刚度不足，可能是导致缸简上部变形过大，密封面失效，产生冲缸垫故

障的原因。在此基础上对缸体设计和水套布置提出了改进意见。改进后，气缸体通过了热冲击耐久性试验的考核。

关键词：有限元；缸筒变形；呲缸垫；热冲击

中图分类号：ＴＫ４２２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１０００—６４９４（２０１４）【）１—０００５—０３

Ｔｒ０ｕｂｌｅ—ｓｈ００ｔｉｎｇ ｆｏｒ Ｗｒｅｃｋｅｄ Ｃｙｌｉｎｄｅｒ Ｈｅａｄ Ｇａｓｋｅｔ ｉｎ

Ｃｅｒｔａｉｎ Ｆ０ｕｒ—ｃｙｌｉｎｄｅｒ Ｄｉｅｓｅｌ Ｅｎｇｉｎ

ＳＵ Ｘｉｎ ，ＷＡＮＧ Ｑｉ￣ｎｇ ，ＧＵＯ Ｘｉａｏｄｏｎｇ ，ＬＩ Ｓｈｉｊｉ ，ＳＵＮ Ｙａｎ

（１．Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｄｅｐｔ．，Ｄｅｕｔｚ Ｙｉｑｉ（Ｄａｌｉａｎ）Ｄｉｅｓｅｌ Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｄａｌｉａｎ １ １６６００，Ｃｈｉｎａ；

２．Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｎｏ．１ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ Ｊｏｉｎｔ－ｓｔｏｃｋ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １ ３００１ １，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒ ｕｓｅｓ ＦＥＡ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｔｏ ｂｕｉｌｄ ａ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ａ ｌｅａｋ—ｗａｔｅｒ ｄｉｅｓｅｌ ｅｎｇｉｎｅ ｔｏ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅ ｗｈｙ ｔｈｅ

ｃｙｌｉｎｄｅｒ ｈｅａｄ ｇａｓｋｅｔ ｉＳ ｗｒｅｃｋｅｄ．Ｉｎ ｔｈｅ ＦＥＡ ｏｆ ｃｙｌｉｎｄｅｒ—ｌｉｎｅｒ．ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ａｎｄ ｖｉｃｅ ｔｈｒｕｓｔ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｈａｖｅ ａ ｌａｒｇｅ

ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ．ｗｈｉｃｈ ｉＳ ｉｄｅｎｔｉｅａｌ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅ ｒｅｓｕｌｔ ｏｎ Ｈ０ＭＭＥＬ ｃｙｌｉｎｄｅｒ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｅｍｐｈａｓｉｚｅｓ ｔｈａｔ

ｃｙｌｉｎｄｅｒ ｈｅａｄ ｉｓ ｌａｃｋ ｏｆ ｒｉｇｉｄｉｔｙ ｉｓ ｔｈｅ ｐｒｉｍａｒｙ ｃａｕｓｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｌａｒｇｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｎ ｃｙｌｉｎｄｅｒ—ｌｉｎｅｒ ａｎｄ ｌｏｓｅ ｅｆｆｉｃａｃｙ ｏｎ ｔｈｅ ｓｅａｌ ＳＨｒ￣ａｃｃ

ｂａｓｅｄ ｏｎ ＦＥＡ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｌｓｏ ｐｒｏｐｏｓｅｓ ａｎ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎ ｏｎ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｃｙｌｉｎｄｅｒ ａｎｄ ｌａｙｏｕｔ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｊａｃｋｅｔ．Ａｆｔｅｒ ｔｈｅ

ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ．ｔｈｉｓ ｋｉｎｄ ｏｆ ｃｙｌｉｎｄｅｒ ｈａｓ ｐａｓｓｅｄ ｔｈｅ ｈｅａｔ—ｉｍｐａｃｔ ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ ｔｅｓｔ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＦＥＡ；ｃｙｌｉｎｄｅｒ—ｌｉｎｅｒ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ；ｈｅａｔ—ｉｍｐａｃｔ

０前言

随着排放法规的升级和节约能源要求，发动

机的强化程度日益增高。气缸体作为发动机最重要

的零件之一，承受着极其严苛的交变机械负荷与热

负荷。而缸筒变形这一机械开发问题也引起了越来

越多的重视。缸筒变形是影响发动机机油耗水平的

最重要因素，也决定了发动机是否能够承受更高的

爆发压力，能否产生更高功率。有限元分析作为一

种有效的低成本刚度强度预分析手段，在分析缸筒

变形中也得到了广泛的应用。

某四缸轻型柴油机采用无缸套结构，在进行

台架热冲击耐久性试验过程中多次出现水箱反水故

障。拆检后发现气缸体主推力侧靠近缸体上水孑Ｌ的

１呲缸垫缸体照片

位置均有不同程度的冲缸垫痕迹，见图１。我们通

过缸筒变形仪傅立叶分析和有限元计算分析找出了

气缸体的薄弱点，并提出了改进意见。

１失效分析及改进方案

作者简介：苏欣（１９８５一），男，工程师，主要从事

发动机机械开发。 １．１失效件分析

收稿日期：２０１３—０８—２８ 冲缸垫故障是吹出泄漏失效的一种，主要现